冀西北高原南瓜光水资源利用研究

论文摘要

近年来,随着冀西北高原生态环境的恶化,在国家政策的支持下,开始实行主动的退耕还林还草,使农牧交错带耕地面积显著下降,制约了该地区农民的经济收入。近十几年来,该地区在仅占耕地面积10%~15%的洼滩地上(草甸栗钙土)积极发展错季蔬菜,大大增加了农民的收入,但是,占耕地面积65%的坡梁地(岗梁砂质栗钙土)尚未得到高效开发利用。为了更加有效地利用当地的资源,积极开发该地区的坡梁地已成为当地政府部门和科技攻关者的首要任务。南瓜是粮菜兼用作物,经济产值较当地坡梁地主种作物莜麦高7~8倍。另外,其适合稀植,比较耐旱,因此,成为该地区开发坡梁地的首选作物。但该地区主要采用宽行稀植的栽培方式,这种栽培方式是否达到对该地区光水资源的合理利用有待于研究。本文应用田间试验与室内试验、定性分析和定量分析相结合等研究方法,系统研究了冀西北高原地区南瓜的光合特性,对南瓜//油葵间作的立体种植模式是否能高效利用该地区光水资源进行了探究和分析,并提出了南瓜合理的配套栽培措施,为当地南瓜的合理种植和高效利用该地区资源提供理论依据,为区域作物生产结构的调整与农田水土资源的高效利用提供理论与技术。研究结果表明:南瓜喜光,其苗期适宜的光照强度为887.82~2274.32μmol/m2.s;抽蔓期和结果期均为1402.74~2523.15μmol/m2.s,适合冀西北高原光照强的生态特点;南瓜苗期、抽蔓期和结果期的光补偿点(LCP)分别为257.91～330.88μmol/m2.s,181.25～229.2μmol/m2.s,67.96～72.81μmol/m2.s;而光饱和点(LSP)则分别为1828.57～1978.57μmol/m2.s,2110.00～2146.86μmol/m2.s,2128.57～2182.50μmol/m2.s;南瓜单个叶片从展开到衰老过程中,光合速率(Pn)随着叶片的生长呈先上升达最大值后再下降的趋势。晴天叶片Pn日变化无论生育期是否相同(苗期、抽蔓期和结果期)、品种是否相同(精品香栗和红太阳)、部位是否相同(顶部叶片、中部叶片和基部叶片),无一例外地表现为“双峰”曲线,存在光合“午休”现象,只是“午休”的时间和程度上有差异;叶片光能利用率(SUE)日变化呈下降→上升→下降趋势。南瓜//油葵间作效应的研究表明:通过根系及根冠比的分析,发现油葵在间作复合群体中处于竞争优势地位。间作南瓜的根系和其地上部的生物量均低于单作南瓜,而间作油葵的根系和其地上部生物量均高于单作油葵;南瓜行间种植两行油葵(J2)在南瓜生长中后期出现了油葵与南瓜争夺水分的现象,而南瓜行间种植一行油葵(J1)无此现象。各处理间水量平衡各分量有较大的差异,在整个生育时期降雨量为201.6mm的情况下,渗漏量占的比重非常小,并且土壤蓄水量变化均为负值,因此绝大部分水分都是以汽态水蒸散掉,但不同间作方式蒸散失水不同,其中J1较南瓜单作(ND)、油葵单作(YD)和J2分别少散失土壤水分36.33%、19.00%和34.87%。得益于油葵的偏利效应使南瓜经济产量下降30.00% ~71.42%,而间作油葵单株产量相对单作油葵提高190.71%~ 241.26%,虽其土地当量比(LER)和水分当量比(WER)分别达1.08~1.22和1.07~1.26,但复合群体的经济效益只能与南瓜单作田持平甚或降低20.69%。研究还表明,在南瓜//油葵间作复合群体内,油葵处于间作上位优势,在南瓜结果期内对南瓜冠层光合辐射和温度的影响程度随南瓜和油葵生育期的推进而降低,南瓜冠层越接近油葵,油葵对南瓜冠层光合辐射和温度的影响程度越大,且J1和J2对南瓜冠层光合辐射和温度的影响差异缩小。间作降低了复合群体内南瓜功能叶片的叶绿素含量,降低了南瓜对光能的吸收和转化效率,导致间作南瓜叶片的PSⅡ原初光能转化效率、潜在活性和光合速率明显低于单作南瓜。在冀西北高原雨养背景下,稀植高效的南瓜单作生产能够实现对区域光热资源的高效利用。栽培措施研究表明:在结果初期对南瓜减源,作为最直接源的瓜三叶(即瓜前叶、瓜叶和瓜后叶,瓜蔓伸长方向为前)光合有很强的补偿效应,但减源数量的不同使后期光合速率差异很大,大量减源(减少75%)瓜三叶出现早衰的现象提前,而适量减源(减少25%)于后期可以维持较好的光合性能。不同的源库比例其干物质积累数量不同,适量减源处理干物质积累较CK高18.66%;大量减源处理干物质积累较CK低36.25%。减源处理的叶面积载荷量高于CK,使源的光合产物向库输送的“流”更加通畅。南瓜比较耐旱,采用开沟覆膜、聚水集肥等措施,南瓜的定植密度可达14250~16500株/hm2;在此密度下,南瓜对地面覆盖的程度加大,减少了行间土壤水分的蒸发,提高了土壤水分利用效率,促进了南瓜光合速率的提高,从而有助于产量的提高。钾肥施用量的研究还表明,在南瓜栽培中,施用适量钾肥(121.5kg/hm2),可提高南瓜叶片的光合速率,一定程度上可以降低南瓜叶片的蒸腾速率,有利于保持叶片的含水量;也能使茎秆粗壮,可以有效地促进单位叶面积内干物质的积累,为南瓜的生育提供更多的养料,明显促进南瓜产量提高。在冀西北高原雨养旱作条件下,通过栽培技术措施(如土壤耕作、种植密度调整、源库搭配等)的改进来提高南瓜的光热利用率,通过土壤培肥来满足南瓜生长发育营养供应,这是稀植高效的南瓜单作生产能够实现对区域光水资源高效利用的一种切实可行的途径。

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摘要

Abstract

绪论

1 南瓜的特征特性

2 研究背景

3 研究意义

4 国内外研究现状

4.1 间作

4.2 密度

4.3 作物光合特性

4.4 源库关系

5 研究内容和方法

5.1 研究内容

5.2 研究方法

6 技术路线

第一章南瓜光合特性研究

1 材料与方法

1.1 试验地点与试验材料

1.2 试验设计

1.3 测定内容

2 结果与分析

2.1 南瓜单个叶片不同叶龄光合速率变化

2.2 南瓜叶片光合特性对光强的响应

2.3 南瓜叶片光合特性日变化

2.4 结果期不同叶位光合速率的变化

2.5 南瓜荧光参数的变化

3 讨论

4 结论

第二章南瓜//油葵间作耕作层根系分布与地上单株产量研究

1 材料与方法

1.1 试验地土壤物理性状

1.2 试验设计

1.3 测定项目与方法

2 结果与分析

2.1 不同处理南瓜根系性状的变化趋势

2.2 不同处理油葵根系性状的变化趋势

2.3 南瓜和油葵植株地上部性状

2.4 南瓜//油葵间作土层根系与地上部的关系

3 讨论与结论

第三章间作油葵的南瓜田生态效应分析--水分分析研究

1 材料与方法

1.1 试验地条件

1.2 试验设计

1.3 研究方法

2 结果与分析

2.1 间种油葵对南瓜田同一位点土壤水分的时序影响

2.2 间种油葵对南瓜田不同时期不同位点土壤水分影响

2.3 南瓜田不同时期土壤水分随土层深度的变化

2.4 间种油葵田的水量平衡时序分析

2.5 南瓜油葵间作与单作的产量和水分利用效果

3 讨论

4 结论

第四章间作油葵的南瓜田生态效应分析—环境因子分析研究

1 材料与方法

1.1 试验地土壤物理性状

1.2 试验设计

1.3 测定项目与方法

2 结果与分析

2.1 间作油葵对结果初期南瓜不同部位冠层光合有效辐射量的影响

2.2 间作对结果中期南瓜不同部位冠层光合有效辐射量的影响

2.3 间作对结果后期南瓜不同部位冠层光合有效辐射量的影响

2.4 间作对结果初期南瓜不同部位冠层温度的影响

2.5 间作对结果中期南瓜不同部位冠层温度的影响

2.6 间作对结果后期南瓜不同部位冠层温度的影响

2.7 间作对结果期南瓜蔓中部功能叶片叶绿素含量的影响

2.8 间作对结果中期南瓜不同部位叶片叶绿素荧光参数和光合速率的影响

3 讨论

4 结论

第五章摘叶对南瓜光合作用和干物质分配的影响

1 材料与方法

1.1 试验地点与试验材料

1.2 试验设计

1.3 测定项目及方法

2 结果与分析

2.1 不同发育时期南瓜瓜三叶光合速率的变化

2.2 果实生长盛期瓜三叶光合速率日变化

2.3 源叶温度、光合速率和蒸腾速率的关系

2.4 南瓜减源后不同发育时期瓜三叶叶绿素含量的反应

2.5 减源对果实干物质质量变化的影响

2.6 减源后南瓜单株干物质积累分配情况

2.7 减源对叶面积载荷量的影响

3 讨论

4 结论

第六章南瓜定植密度研究

1 试验材料与方法

1.1 试验材料与过程

1.2 试验设计

1.3 测定项目与方法

2 结果与分析

2.1 南瓜生育期间土壤含水量动态变化

2.2 南瓜功能叶片叶绿素荧光参数的变化

2.3 南瓜结果初期的光合速率

2.4 南瓜收获时的产量及水分利用效率（WUE）

2.5 不同定植密度对南瓜单株质量性状的影响

3 讨论

4 结论

第七章钾肥施用量对南瓜光合特性、水分利用效率及贮藏特性影响

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.2 试验设计

1.3 测定内容

2 结果与分析

2.1 不同钾肥用量对南瓜茎粗和叶比重的影响

2.2 不同钾肥用量对南瓜结瓜数、茎叶鲜重和干重的影响

2.3 不同钾肥用量对南瓜功能叶片叶绿素含量和光合速率的影响

2.4 不同钾肥用量对南瓜产量和水分利用效率的影响

2.5 不同钾肥用量对南瓜贮藏特性的影响

3 讨论

4 结论

第八章结论

参考文献

作者简历

在读期间发表的论文

致谢

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