黄土高原不同覆盖种植技术对农田水温效应及玉米生长的影响

发布时间：2018-01-03 12:08

  本文关键词：黄土高原不同覆盖种植技术对农田水温效应及玉米生长的影响　出处：《西北农林科技大学》2016年博士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：黄土高原涵盖了我国北方旱农地所有的农业类型区,是我国最重要的粮食产区之一。针对该区降水不足、春旱突出等问题,本研究于2013 2015年分别在黄土高原半干旱区(宁夏彭阳县)和半湿润区(陕西杨凌区)进行了不同覆盖保墒种植技术研究,深入探讨了黄土高原不同地面覆盖栽培措施对土壤水分、土壤温度、春玉米生长发育及产量的影响,主要研究结果如下:1、半干旱区不同季节塑料地膜覆盖对农田土壤水分调控及玉米产量的影响(1)上年秋季进行塑料地膜全程覆盖(PAW)分别较早春(PSW)和播期覆盖(PPW)减少休闲期土壤无效蒸发28.5 39.8%和36.9 52.6%。PAW处理播前0 60cm、60 120 cm和120 200 cm土层土壤含水量分别较PSW提高了3.4 12.8%、5.4 9.2%和4.1 11.2%,分别较PPW提高了10.0 39.7%、8.6 11.7%和7.0 19.7%。(2)秋覆盖实现了自然降雨在休闲期以及作物生育期的再分配,PAW处理其降雨潜在利用效率分别较PSW和PPW提高了6.0 8.8%和9.6 15.8%,2014年和2015年PAW处理平均降雨利用效率分别较PSW和PPW提高了4.0%和6.0%。(3)PAW处理相比PSW和PPW明显提高了玉米苗期 拔节期株高、叶面积和干物质重量。PAW处理产量分别提较PSW和PPW和裸地平作对照(CT)提高了2.4 6.3%、3.3 9.5%和44.3 74.6%。但其增产效果受降雨量影响较大,在休闲期或生育期降雨充足的年份,PAW处理增产效果较PSW和PPW并不显著。2、半干旱区不同材料覆盖对农田土壤环境及玉米生长的影响(1)塑料地膜全程覆盖(PAW)有利于提高玉米生育期0 20 cm土层土壤含水量。随着生育进程的推进,PAW处理土壤水分消耗逐渐向深层土壤推进,其中100 200 cm土层土壤水分利用程度较CT提高了5.0倍。降解膜全程覆盖(BAW)土壤水分变化规律与PAW类似,但BAW处理耗水量明显低于PAW处理,2014年和2015年BAW处理季末供水能力较PAW分别提高了17.0 mm和20.5 mm。秸秆全程覆盖(SAW)具有良好的保墒抑蒸效果,并且作物对土壤水分消耗程度小,土壤水分变异系数小,土壤水分相比其他处理更加稳定。(2)PAW和BAW处理不仅能够提高日间增温幅度,还能减缓土壤温度的下降速度,其增温效果分别集中表现在播种后0 60天和0 30天。降解膜保温效果弱于塑料地膜,生育期内BAW处理5 cm、10 15 cm和20 25 cm土层土壤温度分别较PAW处理降低了0.6 4.3°C、0.7 4.1°C和0.5 3.0°C,生育期土壤积温较PAW处理降低了232.3 300.8°c。秸秆覆盖后日间增温幅和降温幅度均明显降低,土壤温度变化较为平稳,saw处理5cm、10 15cm和20 25cm土层土壤温度分别较ct降低了0.6 4.9°c、0.5 3.5°c和0.3 2.5°c,生育期土壤积温较ct降低了172.5 271.4°c。(3)paw和baw处理由于上层土壤水温条件的提高,有效活化了土壤中速效氮、磷和钾。0 20cm土层速效氮、磷和钾含量,paw处理分别较ct提高了7.1%、28.3%和21.2%,baw处理分别较ct提高了7.5%、17.1%和21.1%。paw处理加强了对土壤有机质的消耗,并降低了土壤全氮和全磷含量。saw处理0 20cm土层速效氮、磷和有机质含量分别较ct提高了11.4%、14.7%和15.3%。秸秆覆盖对土壤钾素的影响最大,saw处理土壤速效钾和全钾含量分别较ct提高了40.68%和10.15%。(4)paw和baw处理均明显缩短了玉米生育进程,促进了玉米生长发育,对玉米株高、叶面积、茎粗和干物质的提高幅度在苗期和拔节期最大。paw处理生长发育速度最快,干物质最大累积速度分别较baw和ct平均提高了1.7g/d和1.6g/d。paw处理相比baw处理显著增加了花前氮素和花后氮素吸收量,提高了叶片、茎秆和叶鞘氮素转运量和转运效率,玉米产量分别较baw和ct提高了18.1 31.4%和44.3 74.6%。(5)saw处理生长发育迟缓,2013年和2015年成熟期分别较ct推迟了8天和4天,干物质累积最大速度平均降低了1.2g/d,减产幅度达16.7 33.2%。仅在休闲期覆盖秸秆(saf)所贮存的秋墒在生育前期迅速散失,最终对玉米产量影响并不显著。液膜覆盖(law)受气候和农田土壤环境影响较大,保墒和增产效果并不明显,在大田栽培条件下应当慎用。saw、saf和law均明显降低了产投比,净收入分别较ct降低了7127.9元/hm2、1494.4元/hm2和1917.2元/hm2。3、半干旱区沟垄轮换抗旱播种技术对土壤水分及玉米生长的影响(1)垄覆膜沟播集雨(prf)和垄不覆膜沟播集雨(srf)种植方式下,雨后土壤水分由沟中向垄侧和垄下横向渗透。冬春休闲期内垄下土壤由于垄体覆盖,土壤水分无效蒸发被抑制,垄下0 40cm土层土壤储水量早春(3月)明显高于沟中和垄侧。(2)prf沟垄轮换处理(prf1)播前0 40cm土层平均土壤含水量分别较其不轮换处理(prf2)和ct提高了11.5%和25.3%。srf沟垄轮换处理(srf1)播前0 40cm土层平均土壤含水量分别较其不轮换处理(srf2)和ct提高了9.6%和14.9%。prf沟垄轮换效果优于srf,是春季抗旱应急播种的有效措施。(3)耕层土壤水分易受降雨影响,prf和srf种植下,沟垄轮换处理土壤水分仅在苗期有优势,并且由于试验期间并未发生严重春旱,沟垄轮换对玉米生长发育、籽粒产量及水分利用效率影响并不显著。prf处理集水、保水及增温效果均明显优于srf,prf平均产量分别较srf和ct提高了28.8%和31.7%,平均水分利用效率分别提高了25.3%和25.3%(p0.05)。srf处理玉米生长发育、产量和水分利用效率与ct均没有明显差异。4、半湿润区不同覆盖种植方式对农田土壤水温及玉米生长的影响(1)上年秋季进行塑料地膜全程覆盖(PAW-Y)、秸秆全程覆盖(SAW-Y)和垄覆膜沟播集雨种植(PRF-Y)均明显提高了播前土壤墒情。试验期间,休闲期降雨偏高(161.8 mm),PAW-Y处理相比PRF-Y和SAW-Y不利于降雨的土壤入渗,因此休闲期雨水贮存效率下降。SAW-Y和PRF-Y处理均有效提高了玉米生育期土壤储水量,并且SAW-Y的保墒效果优于PRF-Y。PAW-Y处理加强了对土壤水分的消耗,0 100 cm和100 200 cm土层土壤水分在生育中后期均显著低于其他处理(P0.05)。(2)PAW-Y和PRF-Y处理土壤温度分别较CT-Y提高了4.9°C和1.4°C,并明显缩短了玉米生育进程,促进了玉米生长发育。而SAW-Y处理土壤温度较CT-Y降低了2.0°C,玉米各生育期均较CT处理落后。PAW-Y处理玉米生长发育速度最快,其株高、叶面积和干物质最大生长(累积)速度分别较PRF-Y提高了0.9 cm/d、4.9 cm2/d和0.3 g/d,分别较CT-Y提高了1.9 cm/d、3.0 cm2/d和0.8 g/d。SAW-Y处理株高、叶面积和干物质最大生长(累积)速度分别较CT-Y降低了0.1 cm/d、3.0 cm2/d和0.2g/d。(3)PAW-Y和PRF-Y处理产量分别较CT-Y提高了13.9%和8.8%,SAW-Y处理籽粒产量较CT-Y降低了7.7%,在半湿润地区的推广应用仍然存在一定风险。而上年秋季进行土垄种植(SRF-Y)对土壤水温、玉米生长发育和产量均没有显著影响(P0.05)。PRF-Y处理产量较PAW-Y没有显著差异(P0.05),但PRF-Y处理水分利用效率和耗水系数较PAW-Y处理分别提高和降低了10.9%和9.0%(P0.05),更有利于增加雨水入渗和抵抗玉米生育中期所发生的旱情,是半湿润区作物增产和稳产的有效措施。
[Abstract]:榛勫湡楂樺師娑电洊浜嗘垜鍥藉寳鏂规棻鍐滃湴鎵，

本文编号：1373809