秸秆地膜交替带状覆盖小麦间作玉米的水分竞争互补利用机制

发布时间：2018-05-13 13:50

  本文选题：间作 + 免耕　； 参考：《甘肃农业大学》2017年博士论文

【摘要】：间作因高产、稳产、资源高效利用等优势广泛应用于干旱与半干旱地区。近些年,受资源型缺水的严峻制约,间作应用面临巨大挑战,间作水分高效利用理论与技术亟待加强研究。种间关系是决定间作群体水分高效利用的重要基础,如何通过优化耕作措施调控种间竞争与互补关系,充分发挥间作时空生态位分离对提高水分利用效率的贡献,是目前间作研究急需解决的科学问题。2014-2016年,本研究以典型间作模式小麦间作玉米为参试对象,集成应用免耕、秸秆及地膜覆盖技术,进行田间定位试验,探讨不同耕作及覆盖措施对间作土壤水分竞争互补利用的影响,揭示集成应用免耕和秸秆、地膜交替覆盖调控间作产量及水分利用效率的基本机制,以期为协同调控种间竞争互补关系,提高间作水分高效利用提供理论和技术依据。主要研究结果如下:1.间作具有保持较高土壤水势的作用,秸秆地膜交替带状覆盖通过减小共生期、增大麦收后带间土壤水势差,形成了间作小麦、玉米在时间与空间上竞争互补利用土壤水分的动力学基础。小麦独立生长期,间作玉米带比小麦带土壤水势高11.7%~17.5%,以小麦带免耕秸秆覆盖、玉米带地膜两年用(NTSI2)处理玉米带土壤水势比小麦带高9.2%~13.6%,传统间作(CTI)处理玉米土壤水势比小麦带高14.1%~22.7%。小麦-玉米共生期,间作玉米带比小麦带土壤水势高18.0%~20.7%,NTSI2与CTI处理玉米带土壤水势比小麦带分别高15.7%~19.8%与18.9%~22.1%,前两个阶段土壤水分呈由玉米带向小麦带流动的趋势,NTSI2较CTI减小了土壤水分在带间的流动潜势。玉米独立生长期,间作小麦带土壤水势比玉米带高24.3%~31.3%,NTSI2与CTI小麦带比玉米带土壤水势分别高30.3%~32.3%与19.7%~27.6%,这一阶段土壤水分呈由小麦带向玉米带流动的趋势,NTSI2较CTI增强了土壤水分从小麦带向玉米带的流动潜势。即NTSI2较CT具有弱化共生期小麦对玉米带土壤水分竞争,强化玉米独立生长期补偿利用小麦带土壤水分的优势。2.小麦收获前,间作玉米带土壤贮水量高于小麦带,麦收后,间作小麦带土壤贮水量高于玉米带,不同生育阶段存在带间水分潜在运移,实现了时间和空间生态位上竞争补偿利用土壤水分,NTSI2处理具有弱化水分竞争强化水分补偿利用的调控效应。小麦独立生长期与小麦-玉米共生期,小麦竞争相邻玉米带的土壤水分分别达到14.5~29.8 mm与27.4~69.5 mm,NTSI2较传统间作降低了小麦带对玉米带的水分竞争作用,分别降低25.8%~43.3%与37.3%~58.9%。相反,麦收后玉米独立生长期,小麦带向玉米带水分补偿达到50.8~96.4 mm,NTSI2提高小麦向玉米带的水分补偿作用,比传统间作提高42.2%~60.8%。NTSI2处理具有较好的带间水分调控效应,创造了间作作物高产的土壤水分基础。3.免耕秸秆交替带状覆盖可降低间作棵间蒸发量,减小棵间蒸发占总耗水量的比重,提高水分利用的有效性。间作NTSI2比CTI全生育期土壤蒸发量降低9.0%~17.3%。间作群体中小麦带土壤蒸发均高于玉米带,在小麦独立生长期、小麦-玉米共生期及玉米独立生长期,提高比例分别为23.1%~122.7%、28.8%~44.9%、84.1%~143.9%,3个生育阶段NTSI2比CTI小麦带棵间蒸发量分别降低25.3%~40.9%、7.4%~18.9%、16.6%~30.5%。说明对间作群体棵间蒸发的抑制主要从小麦带着手,且控制麦收后裸露小麦带的土壤蒸发尤为重要。NTSI2降低了土壤蒸发占耗水比重,较CTI降低8.6%~17.5%。4.间作可增大小麦、玉米生殖生长期的叶片水分利用效率(WUEL),NTSI2处理具有相对较高的WUEL,呈现水分高效利用的潜势。小麦生殖生长期,NTSI2处理小麦比传统单作小麦WUEL增大5.4%~14.6%,比传统间作小麦WUEL高4.9%~8.8%。小麦收获后玉米生殖生长期,NTSI2处理玉米比传统单作玉米WUEL提高8.7%~22.6%,比传统间作玉米WUEL增大4.7%~14.8%。5.秸秆地膜交替带状覆盖措施具有弱化间作共生期小麦相对玉米种间竞争力,强化麦收后玉米补偿与超补偿效应的作用。秸秆地膜交替带状覆盖间作比CTI种间竞争力降低8.6%~30.9%,以NTSI2降低幅度较大,比CTI低27.1%~34.8%。麦收后,间作玉米表现出显著的恢复生长效应,较单作玉米的平均生长速率提高112.9%~147.9%,其中NTSI2较CTI玉米生长速率提高22.3%~25.3%。间作较单作提高了叶、茎、鞘、苞叶对籽粒的贡献率,均以NTSI2提高各器官对籽粒贡献率的作用相对较大,比CTI分别高9.6%~22.2%、11.3%~24.8%、25.7%~30.2%、24.8%~34.8%。共生期内造成玉米的削弱生长在麦收后通过提高干物质累积速率而产生的补偿效应及营养器官光合同化物向籽粒的转化率而产生超补偿生长效应得到恢复,尤其是NTSI2呈现较强的补偿与超补偿生长效应,为作物高产奠定基础。6.间作较单作具有明显的增产与水分高效利用优势,以NTSI2优势较大,比CTI增产13.8%~17.1%,水分利用效率提高12.4%~17.2%。小麦带25~30 cm免耕秸秆覆盖及玉米带地膜两年覆盖措施通过优化土壤水分环境,提高间作群体叶日积,增大作物叶片光合速率,增加麦收后小麦带向玉米带的水分补偿,加强麦收后玉米的补偿与超补偿效应,是获得较高产量及水分利用效率的主要机制。
[Abstract]:The results of this study are as follows : 1 . The effect of different tillage and mulching measures on the utilization of soil moisture is studied . The results are as follows : 1 . The interspecies competition and complementary relationship between wheat and wheat are studied . The results are as follows : 1 . The soil water potential of wheat is higher than that of wheat . The results are as follows : 1 . The soil water potential of wheat and maize is higher than that of wheat . The soil water potential of wheat and maize is higher than that of wheat . The results showed that the soil moisture content of wheat and wheat was decreased by 25 . 8 % 锝，

本文编号：1883404