不同材料覆盖对黄土高原旱地春玉米生长及土壤环境的影响

论文摘要

农田覆盖在调节土壤水分、温度和养分,进而影响作物生长和产量方面具有重要作用。目前常用的覆盖材料有塑料地膜、生物降解膜、作物秸秆和液态膜等,不同材料改善土壤环境、提高作物水分生产效率和产量的效应存在差异。本文通过定点试验,对比研究不同材料覆盖对旱地玉米生长和土壤环境的影响,以期为旱作农区节水栽培理论研究和生产应用提供理论依据。试验于2009年4月～2010年9月在陕西省合阳县西北农林科技大学旱作试验区进行。设裸地平作（CK）、塑料地膜覆盖（PM）、生物降解膜覆盖（BM）、玉米秸秆覆盖（SM）、液态膜覆盖（LM）5个处理,随机区组设计,3个重复。重点研究了不同材料覆盖对土壤水分、温度、养分和玉米形态、干物质积累、生育进程、光合特性、产量与水分利用效率的影响。主要结论如下:1.秸秆覆盖在整个玉米全生育期的保墒效果最好,2年平均提高0～200 cm土壤贮水量37.62 mm,平均土壤质量含水量较裸地增幅为7.2%。塑料地膜和生物降解膜覆盖在丰水年（2010年）保水性较强,分别提高0～200 cm土壤贮水量5.70 mm和26.00 mm。液态膜覆盖在干旱年（2009年）的保水性较强,提高0～200 cm土壤贮水量12.41 mm。2.塑料地膜和生物降解膜覆盖的增温效应明显,前者好于后者,2年播种期～大喇叭口期5～25 cm土层平均地温分别较裸地提高2.4℃和1.4℃;秸秆覆盖的降温效应明显,2年平均降低2.7℃;液态膜覆盖的保温效果受气候因素尤其是玉米不同生育时期降雨的影响较大,2年分别表现降低0.9℃和提高1.3℃。3.塑料地膜、生物降解膜和液态膜覆盖均可提升土壤0～20 cm土壤有机碳、碱解氮、速效磷和速效钾含量,且在液态膜覆盖上表现明显,其2年有机碳、碱解氮、速效磷和速效钾含量分别较裸地提高0.55 mg·kg-1、5.17 mg·kg-1、1.75 mg·kg-1和13.93 mg·kg-1。秸秆覆盖在2009年和2010年分别表现出降低和提高土壤有机碳和速效养分积累的作用。4.塑料地膜、生物降解膜和液态膜覆盖均可不同程度提高玉米大喇叭口期净光合速率。塑料地膜覆盖2年均显著高于裸地,分别提高4.99μmol CO2·m-2·s-1和8.51μmol CO2·m-2·s-1。生物降解膜覆盖在2010年显著高于裸地8.57μmol CO2·m-2·s-1。液态膜覆盖与裸地相当。秸秆覆盖在2009年和2010年分别表现为显著低于裸地4.22μmol CO2·m-2·s-1和显著高于裸地4.09μmol CO2·m-2·s-1。5.塑料地膜、生物降解膜和液态膜覆盖在2年中均能提高玉米株高、茎粗和地上部干重,秸秆覆盖在2010年玉米生育后期才表现出促进株高、茎粗和地上部干重增长的作用。塑料地膜和生物降解膜覆盖可以缩短玉米生育期,且表现相似,2009年和2010年全生育期天数分别为134 d和136 d,分别较相应年份的裸地种植缩短了11 d和9 d。通过延长大喇叭口期～抽雄期的时间,延长了营养生长时间,相对缩短了生殖生长时间。2009年秸秆覆盖延长全生育期3 d,2010年与裸地种植表现一致。液态膜对玉米全生育期长短无影响。6.生物降解膜覆盖2年平均经济产量增产幅度最大,为21.0%;秸秆覆盖2年平均产量表现最差。塑料地膜、生物降解膜和液态膜覆盖2009年分别增产34.7%、26.9%和2.4%,秸秆覆盖减产10.5%;塑料地膜、生物降解膜、秸秆和液态膜覆盖2010年分别增产6.6%、15.4%、9.8%和0.5%。塑料地膜和生物降解膜覆盖的增产作用明显,秸秆持续2年全生育期覆盖有利于增产,液态膜覆盖增产效果不明显。塑料地膜覆盖主要通过增加穗长、穗粗、行粒数和百粒重来增加产量;生物降解膜覆盖主要通过增加穗长、穗粗、穗行数和行粒数来增加产量;秸秆覆盖主要通过增加穗长和百粒重来增加产量。综合产量和长期土壤水分、温度、肥力效应,生物降解膜和秸秆覆盖有利于旱作农田的可持续生产。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 塑料地膜覆盖
• 1.1.1 塑料地膜覆盖对土壤环境的影响
• 1.1.2 塑料地膜覆盖对作物生长和产量的影响
• 1.2 生物降解膜覆盖
• 1.2.1 生物降解膜覆盖对土壤环境的影响
• 1.2.2 生物降解膜覆盖对作物生长和产量的影响
• 1.3 秸秆覆盖
• 1.3.1 秸秆覆盖对土壤环境的影响
• 1.3.2 秸秆覆盖对作物生长和产量的影响
• 1.4 液态膜覆盖
• 1.4.1 液态膜覆盖对土壤环境的影响
• 1.4.2 液态膜覆盖对作物生长和产量的影响
• 1.5 研究内容、目的和意义
• 1.5.1 研究目的和意义
• 1.5.2 研究内容
• 第二章 试验设计和方法
• 2.1 试验方案
• 2.1.1 试验地点
• 2.1.2 试验材料
• 2.1.3 试验设计
• 2.2 测定指标及方法
• 2.2.1 土壤水分及容重测定
• 2.2.2 地温测定
• 2.2.3 土壤养分和植株地上部全氮的测定
• 2.2.4 玉米生长、生理及农艺性状指标
• 2.3 数据处理与分析方法
• 第三章 不同材料覆盖对土壤水分和温度的影响
• 3.1 土壤水分
• 3.1.1 土壤贮水量变化
• 3.1.2 土壤质量含水量变化
• 3.2 地温
• 3.2.1 日平均地温变化
• 3.2.2 不同生育时期地温日动态变化
• 第四章 不同材料覆盖对土壤养分的影响
• 4.1 对土壤有机碳的影响
• 4.2 对土壤碱解氮的影响
• 4.3 对土壤速效磷的影响
• 4.4 对土壤速效钾的影响
• 第五章 不同材料覆盖对玉米光合特性、生长和产量的影响
• 5.1 对玉米光合特性的影响
• 5.1.1 对玉米功能叶SPAD 值的影响
• 5.1.2 对玉米光合特性的影响
• 5.2 对玉米形态指标的影响
• 5.2.1 对玉米株高的影响
• 5.2.2 对玉米茎粗的影响
• 5.3 对玉米干物质积累和分配的影响
• 5.4 对玉米生育进程的影响
• 5.5 对玉米地上部氮素分配的影响
• 5.6 对玉米产量构成因素的影响
• 5.7 对玉米产量及水分利用效率的影响
• 第六章 结论与讨论
• 6.1 不同材料覆盖对土壤水分的影响
• 6.1.1 结论
• 6.1.2 讨论
• 6.2 不同材料覆盖对土壤温度的影响
• 6.2.1 结论
• 6.2.2 讨论
• 6.3 不同材料覆盖对土壤养分的影响
• 6.3.1 结论
• 6.3.2 讨论
• 6.4 不同材料覆盖对玉米光合特性、生长和产量的影响
• 6.4.1 结论
• 6.4.2 讨论
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介