黄土高原坡耕地不同耕作模式生态效应研究

论文摘要

黄土高原是我国水土流失的重灾区,而坡耕地更是保水保肥能力低下,同时黄土高原地区播种季节气温低,降雨稀少,而土壤温度、水分和养分对作物的生长和产量由有重要的影响。在该地区进行基于保护性耕作原理的农业防蚀减灾模式和技术措施的优化和选择有重要的现实意义和指导价值。前人的对保护性耕作的研究多是在覆盖与不覆盖或者免耕等耕作措施与常规耕作之间做比较,很少有研究直接比较覆盖、免耕、起垄等耕作措施对土壤水分和地温的作用效应。本研究以此为切入点,对不同覆盖材料以及免耕、起垄等耕作措施下土壤的水热条件和养分状况以及保持水土等方面的差异进行了比较。通过这种比较,为在黄土高原水蚀风蚀生态脆弱区合理的选择和应用不同的耕作措施提供参考,以期实现该地区农业的健康持续发展。本研究的试验地点选在中国北方黄土高原典型的水蚀风蚀区神木县,进行了免耕、秸秆覆盖、地膜覆盖、起垄地膜覆盖、起垄5种不同的保护性耕作措施试验,对实行不同保护性耕作措施的小区的耕作层地温和土壤养分以及0-100cm土壤含水量进行了连续测定,得出如下主要研究结论:（1）在一天当中,随着土壤深度的增加,每层土壤的地温平均值逐渐降低并且地温的变化幅度逐渐减小。秸秆覆盖处理有明显的降低地温的作用,但降温作用主要体现在5cm处和25cm处,在其他各层次和对照处理的地温相差不大。从提高地温的角度看,起垄地膜覆盖提高地温的效果最好。地膜覆盖大幅度的增温作用只有在天气较为晴朗的情况下才能充分体现出来,而秸秆覆盖在低温条件下则有一定的保温作用。（2）本试验所采用的耕作措施在土壤耕作层的水分含量都高于对照处理,其中地膜覆盖处理提高表层土壤含水量的效果最好,然后依次是秸秆覆盖处理,免耕处理,起垄地膜处理,起垄处理,最后是对照处理。但是经SAS软件分析,各个处理之间的差异都不显著。在0-100cm的深度,起垄处理对土壤储水量的效应最好,也是唯一高于对照处理的一个处理。（3）覆盖方式对黄豆的出苗率、出苗时间和作物产量都具有十分明显影响。在本试验条件下,地膜覆盖处理的出苗率最高,然后是起垄地膜覆盖处理和起垄处理,这三个处理的出苗率较对照处理提高3.48%-4.47%。免耕与对照处理相比,出苗率几乎相同。但在秸秆覆盖的条件下,黄豆的出苗率低于对照处理。同时覆盖方式对出苗的时间早晚也有影响,地膜覆盖处理和起垄地膜覆盖处理比对照处理、免耕处理和秸秆覆盖处理的出苗时间提前3天,比起垄处理的出苗时间提前2天;起垄处理比对照处理、免耕处理和秸秆覆盖处理的出苗时间提前1天。不同耕作方式对作物的产量的影响是显著的,在本试验中除起垄地膜覆盖处理和起垄处理之间的结果差异不显著之外,其他任何两个处理之间的差异都达到极显著水平。各处理的产量由高到低依次是起垄地膜覆盖处理＞起垄处理＞地膜覆盖＞免耕处理＞对照处理＞秸秆覆盖处理。（4）不同的保护性耕作措施对提高土壤养分都有一定的作用,但以秸秆覆盖的作用较好,试验表明,秸秆覆盖还田后,各种土壤养分都比对照处理有不同程度的提高。（5）秸秆覆盖和起垄处理以及免耕都可以有效减少径流的产生,其中秸秆覆盖处理和起垄处理在观测期内均没有产生径流,说明秸秆覆盖处理和起垄处理保持水土的效果较好。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 导言
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内外研究进展
• 1.2.1 保护性耕作制的概念
• 1.2.2 全球保护性耕作技术发展概略
• 1.2.3 中国保护性耕作技术发展概况
• 1.2.4 我国保护性耕作研究的成果
• 1.2.5 存在问题
• 1.3 不同耕作模式农田水蚀防控机制
• 1.3.1 土壤水蚀过程
• 1.3.2 土壤水蚀的因子研究
• 1.3.3 土壤结构与土壤侵蚀
• 1.3.4 不同耕作模式防治水蚀的机制
• 1.4 研究目的、内容及研究创新点
• 1.4.1 研究目的
• 1.4.2 研究内容
• 1.4.3 创新点
• 1.5 技术路线
• 第二章 试验设计与方法
• 2.1 研究区概况
• 2.2 试验设计
• 2.3 试验方法
• 2.3.1 测定指标
• 2.3.2 数据处理方法
• 第三章 结果分析
• 3.1 不同保护性耕作措施对土壤温度的影响
• 3.1.1 土壤温度随深度的变化
• 3.1.2 日平均地温变化
• 3.1.3 不同时刻平均地温变化
• 3.1.4 土壤温度随天气的变化
• 3.1.5 不同处理方式对土壤温度的效应分析
• 3.2 不同耕作模式对土壤水分的效应分析
• 3.2.1 对0-20厘米土壤耕作层的影响
• 3.2.2 对0-100cm土壤含水量的影响
• 3.3 不同耕作模式对作物生长发育及产量的影响
• 3.3.1 对出苗时间及出苗率的影响效应
• 3.3.2 对作物产量的影响
• 3.4 不同耕作模式对土壤养分的影响
• 3.4.1 保护性耕作对土壤有机质的影响
• 3.4.2 保护性耕作对土壤碱解氮、速磷、速钾的影响
• 3.4.3 保护性耕作对土壤全氮、全磷、全钾的影响
• 3.5 保护性耕作对土壤水蚀的影响
• 第四章 结论与讨论
• 4.1 结论
• 4.1.1 不同保护性耕作措施对土壤地温的影响
• 4.1.2 不同保护性耕作措施对土壤水分的影响
• 4.1.3 不同保护性耕作措施对作物生长及产量的影响
• 4.1.4 不同保护性耕作措施对土壤养分的影响
• 4.1.5 不同保护性耕作措施对土壤水蚀的影响
• 4.2 讨论
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介