基于多尺度分析的黄土高原保护性耕作系统下作物产量、土壤碳库与经济效益研究

发布时间：2023-04-05 13:24

　　保护性耕作是提高旱作农业系统水分利用效率、培肥地力、改善土壤质量的重要措施,但其效应因地区与气候条件不同而异。围绕黄土高原地区保护性耕作体系中作物产量效应、水分利用状况以及土壤碳库变化等关键内容,本研究首先采用文献调研结合Meta定量分析的方法明确了“面”尺度上黄土高原保护性耕作措施下主要作物的产量效应、水分利用特征以及有机碳库的变化;其次,通过11a长期定位观测试验,在“点”尺度上系统研究了传统耕作处理(T)、传统耕作配合秸秆覆盖处理(TS)、免耕处理(NT)和免耕配合秸秆覆盖处理(NTS)对玉米(Zea mays L.)-冬小麦(Triticum aestivum L.)-大豆(Glycine max L.)轮作系统作物产量、水分利用效率和综合经济效益等影响,并采用支持向量机模型(Support Vector Machine,SVM)对轮作系统的作物产量和水分利用效率等进行了模拟。揭示了保护性耕作措施提质增效的机理和过程,对于该措施的大面积推广应用具有理论和实践指导意义。研究获得如下主要结果:1.通过Meta分析对黄土高原地区保护性耕作效应的试验结果研究可知,与T处理相比,TS和N...

【文章页数】：113 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 研究目的与意义
第二章 国内外研究进展
    2.1 保护性耕作研究进展
        2.1.1 保护性耕作的定义
        2.1.2 保护性耕作的起源与发展
    2.2 保护性耕作的优势
    2.3 保护性耕作对作物生产的影响
        2.3.1 保护性耕作的大尺度研究
        2.3.2 保护性耕作下作物产量表现
        2.3.3 保护性耕作对于作物水分利用的影响
        2.3.4 保护性耕作的固碳能力
        2.3.5 支持向量机模型的发展及在农业领域的应用
    2.4 保护性耕作的效益
        2.4.1 能量投入与产出
        2.4.2 作物生产经济效益
        2.4.3 固碳效益
    2.5 拟解决的关键科学问题
    2.6 研究内容
    2.7 技术路线
第三章 黄土高原区域主要作物产量、水分和有机碳对免耕和秸秆覆盖的响应
    3.1 引言
    3.2 材料与方法
        3.2.1 数据来源
        3.2.2 分析方法
    3.3 结果
        3.3.1 免耕和秸秆覆盖措施对黄土高原主要作物产量的影响
        3.3.2 免耕和秸秆覆盖措施对黄土高原主要作物耗水量的影响
        3.3.3 免耕和秸秆覆盖措施对黄土高原主要作物水分利用效率的影响
        3.3.4 耕作配合秸秆覆盖处理对黄土高原主要作物产量、耗水量和水分利用效率的影响
        3.3.5 免耕配合秸秆覆盖处理对黄土高原主要作物产量、耗水量和水分利用效率的影响
        3.3.6 免耕处理对黄土高原主要作物产量、耗水量水分利用效率的影响
        3.3.7 免耕和秸秆覆盖措施对黄土高原主要作物土壤有机碳的影响
    3.4 讨论
    3.5 小结
第四章 黄土高原轮作系统实行保护性耕作的作物产量、水分变化规律研究
    4.1 引言
    4.2 材料与方法
        4.2.1 试验地概况
        4.2.2 试验设计与作物管理
        4.2.3 数据收集
        4.2.4 支持向量机模型
        4.2.5 数据统计与分析
    4.3 结果
        4.3.1 作物籽粒、秸秆产量、生物量、耗水量与水分利用效率
        4.3.2 支持向量机模型模拟结果
    4.4 讨论
        4.4.1 保护性耕作对作物产量和水分利用效率的影响
        4.4.2 支持向量机模型对产量和水分利用效率的模拟
    4.5 小结
第五章 黄土高原轮作系统实行保护性耕作的土壤碳库变化研究
    5.1 引言
    5.2 材料与方法
        5.2.1 试验地概况与试验设计
        5.2.2 土壤取样
        5.2.3 土壤全碳测定
        5.2.4 土壤有机碳及其组分测定
        5.2.5 土壤碳库管理指数的计算
        5.2.6 土壤固碳量与固碳价值的计算
    5.3 结果
        5.3.1 土壤全碳
        5.3.2 土壤有机碳
        5.3.3 土壤有机碳组分
        5.3.4 土壤碳库管理指数
        5.3.5 固碳量与固碳价值
    5.4 讨论
        5.4.1 土壤碳库
        5.4.2 碳价与固碳价值
    5.5 小结
第六章 黄土高原轮作系统实行保护性耕作的能量收支与经济效益研究
    6.1 引言
    6.2 材料与方法
        6.2.1 试验地概况与试验设计
        6.2.2 能量与经济数据收集
        6.2.3 能量与经济产出投入率计算
    6.3 结果
        6.3.1 长期保护性耕作试验能量投入产出构成
        6.3.2 长期保护性耕作试验成本构成及其经济效益
    6.4 讨论
    6.5 小结
第七章 结论、创新点及展望
    7.1 主要结论
        7.1.1 基于“面”尺度文献汇总分析的作物产量、水分利用和土壤固碳效应
        7.1.2 基于“点”尺度长期定位观测的作物产量和水分利用效率
        7.1.3 基于“点”尺度长期定位观测的土壤固碳效应
        7.1.4 基于“点”尺度长期定位观测的保护性耕作效益评价
    7.2 创新点
    7.3 展望
参考文献
在学期间研究成果
致谢
附录



本文编号：3783491