覆盖材料对旱地春玉米土壤温度和水分的影响

发布时间：2020-08-10 20:56

【摘要】：春玉米是西北雨养农业区主要作物,主要采取地膜覆盖种植。地膜覆盖具有显著增产保墒效应,但也存在地膜成本较高、残膜污染的问题。利用玉米秸秆覆盖种植,可以利用大量玉米秸秆剩余资源,避免地膜污染,实现覆盖保墒和还田培肥相结合,有利于资源高效循环利用和农业可持续发展。近年利用玉米秸秆局部带状覆盖种植冬小麦和马铃薯,可以克服保墒与降低地温的矛盾,抗旱增产效果显著,但玉米是喜温作物,秸秆带状覆盖在旱地玉米、尤其是籽秆兼收青贮玉米上应用效果如何,需要开展深入系统的比较试验研究。以目前全省主推的全膜双垄沟白膜种植为对照(BM),设置玉米整秆带状覆盖(JG)、全膜双垄沟黑膜种植(HM)共三种栽培处理,在西北典型大田自然干旱条件下,比较研究了不同模式的产量、生长状况和对土壤水分和温度的影响效应。三种处理单位面积种植密度(5.25万株/ha)、施肥水平、品种、田间管理措施相同,其中JG处理的覆盖带:种植带为50cm:70cm。主要结果如下:1.不同覆盖栽培方式间籽粒产量、籽粒产量的水分利用效率、产量结构因素、生长发育、土壤温度、土壤水分存在显著差异(P0.05)。总体来看,两种覆膜方式BM和HM籽粒产量差异不显著,但JG较BM和HM两种覆膜方式籽粒产量显著降低21.1~21.8%,籽粒产量WUE显著降低16.7%~30.6%。以BM的耗水量最大、以HM的WUE最高。籽粒产量对籽粒产量的WUE高低的决定度大于耗水量。不同覆盖栽培方式间亩秸秆量、生物产量、生物产量的水分利用效率、存在显著差异(P0.05)。总体来看,JG较BM和HM亩产秸秆量显著降低8.9~16.5%,生物产量显著降低14.5~18.5%,生物产量WUE显著降低13.1%~24.8%。2.从产量结构因素分析产量差异机制,对产量高低的决定度粒重大于穗粒数,但穗粒数和粒重显著正相关,表明在西北旱地现有水热环境容量和群体结构下,两个产量构成要素仍处于可同步提高阶段,通过栽培途径仍有较大增产潜力。JG减产主要与玉米对温度比较敏感、秸秆覆盖会导致地温下降、进而引起贪青晚熟和粒重下降有密切关系。全生育期0~25cm土壤平均温度分别与单位面积籽粒产量、百粒重显著和极显著正相关,与穗粒数相关不显著。3.旱地玉米的高产建立在良好营养生长基础上,籽粒产量与生物产量、株高极显著正相关,株高与生物产量、亩秸秆量也极显著正相关。从营养生长和生殖、干物质转移分配角度分析产量差异机制,处理间产量高低主要取决于生物产量、收获指数次之;与JG相比,BM和HM的百粒重、株高、秸秆产量、穗位高度、茎秆粗度都显著增高、秃尖长度显著变小。4.HM较BM降温不显著,但JG较BM显著降温,全生育期0~25cm的土壤温度分别JG较BM降低1.3℃;处理间0~25 cm土壤平均温度差异以苗期最大,BM-JG(3.9℃)。处理间最大温差出现在苗期的25cm土层处,BM高出JG8℃。虽然总体来说,JG和HM较BM有明显降温效应,但随生育时期和土层不同,JG和HM同时也出现增温和降温的双重效应。在分时期、分土层测定的共35个点次中,JG较BM降温点次占63%,且各土层均有双重效应出现,JG降温效应主要出现在播种~抽雄期,增温效应主要出现在开花期~吐丝期。全生育期0~25cm土壤平均温度与单位面积生物产量和亩秸秆量正相关显著和相关不显著,表明秸秆和黑膜覆盖虽然降低了土壤温度,但不是提高青贮饲料产量的强烈限制因素。5.土壤水分总体来讲,JG和HM好于BM,全生育期2m土体平均含水量HM和JG高于BM约0.7个百分点;土壤水分一般随土层加深逐渐降低,以0~20cm土层含水量最高,150~200cm土层含水量最低;处理间水分阶段性差异也不同,以吐丝期差异最大、2m土体水分HM和JG最大相差5.1个百分点;分土层比较,以0~40cm差异最大、60~120cm处最小;最大差值出现在吐丝期120~150cm土层,JG和HM最大可相差6.7个百分点。JG和HM也同样表现出较BM增墒和降墒的双重效应。在分7个时期、8个土层共56个测定点次中,HM和JG分别较BM增墒点次比例分别为57.1%和60.7%,平均增墒0.8和1.3个百分点;增墒点次在0~40cm上层最多,150~200cm下层次之,而90~120cm中层降墒较明显。全生育期0~200cm土壤平均含水量与单位面积生物产量和亩秸秆量正相关不显著和负相关显著,表明秸秆和黑膜覆盖对单位面积生物产量和亩秸秆量的影响受土壤含水量的影响较大。
【学位授予单位】：甘肃农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S513

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