雨养条件下冬小麦—夏玉米一体化保护性耕作技术效应研究

论文摘要

本试验于2006～2007年在河南农业大学科教园区进行,采用冬小麦-夏玉米一体化两熟种植方式,全生育期不进行灌溉,在自然降雨条件下设置垄作覆盖、垄作、平作覆盖及平作四个处理,垄沟互换种植,对土壤水分、土壤呼吸、土壤温度、容重及对作物生长发育、衰老、产量品质进行了研究。试验主要结论如下:1、秸秆覆盖处理有利于改善雨养旱农区农田土壤水分状况,改变了水平和垂直方向上土壤水分分布,对提高土壤含水量具有明显的效果。在0～100cm的土壤水分测定中,不同处理对土壤水分垂直方向上的影响大致相同,小麦不同生育时期呈现“先升再降再升”的趋势,玉米不同生育时期则出现“先降后升””的趋势。不同处理对水分的影响在0～40cm差异显著,随着土层的加深差异减少。小麦生育前期,垄作覆盖垄沟存在明显的蓄水保水能力,拔节期土壤含水量均值垄作覆盖垄沟最高为18.72,比平作高1.31%。但是在干旱的生育后期,垄作覆盖处理由于增加土壤与外界的接触表面积,而易散失表层水分,平作覆盖更易保持土壤水分。在小麦整个生育期间,平作覆盖的土壤含水量均值最高为13.35%,比平作处理高出1.85%,有较好的保水及蓄水的效果。在玉米整个生育期间,无论是水平还是垂直方向上,垄作覆盖处理比传统意义上的平作栽培方式节水效果明显。土壤含水量均值比平作处理高3.06%。2、小麦生育后期,单叶水分利用效率平作覆盖处理值最大为2.86μmol CO2/mmol·H2O,其次为垄作覆盖处理为2.62μmol CO2/mmol·H2O,平作处理值最低为2.2μmol CO2/mmol·H2O,除秸杆覆盖处理外,各处理之间差异达到极显著水平。玉米生育后期,秸杆覆盖处理可以明显提高玉米后期穗位叶的光合作用、蒸腾速率,垄作覆盖的水分利用效率最高,平作最低,差异极显著。在产量水分利用效率上来看,平作覆盖小麦的土壤水分利用效率最大为24.19 kg/mm·hm-2,平作最低为22.21 kg/mm·hm-2,玉米生育期,以垄作覆盖处理的水分利用效率最高为28.91 kg/mm·hm-2,比平作覆盖(27.76 kg/mm·hm-2)增加3.98%,比垄作处理(25.54 kg/mm·hm-2)增加11.66%,比平作(24.48 kg/mm·hm-2)增加15.32%。3、小麦从越冬期到灌浆期,不同处理的土壤呼吸值均以垄作覆盖值最高,平作覆盖次之,平作的值最小,平作处理与其它处理间均达到极显著差异。灌浆期各处理土壤呼吸值达到最大,分别为4.95μmol·m-2·s-1、4.69μmol·m-2·s-1、4.4μmol·m-2·s-1、2.61μmol·m-2·s-1。成熟期各处理间大小顺序依次为:平作覆盖处理＞垄作覆盖处理＞垄作处理＞平作处理,平作覆盖与垄作覆盖分别与其它两个处理间达到极显著差异。玉米不同生育时期垄作覆盖处理土壤呼吸值均高于其它处理,平作处理的值最低,不同生育时期垄作覆盖与平作均达到极显著差异,不同处理在夏玉米抽雄吐丝期土壤呼吸值最高,成熟期最低。土壤地温日变化,平作处理的最大值出现在12:00左右,垄作覆盖与平作覆盖处理的最大值向后延缓至14:00点左右。不同处理之间土壤地温日变化与土壤呼吸日变化之间呈极显著的正相关关系,其简单的回归方程为Y=0.1704X-0.6372,R2=0.882**。4、垄作及覆盖栽培有利于植株个体发育,增强抗倒伏的能力。垄作覆盖、平作覆盖与传统平作的各农艺性状指标均达到显著或极显著差异。平作覆盖的小麦在不同生育期株高、茎粗、单株干物质重均最高,垄作覆盖次之。夏玉米垄作覆盖处理能提高玉米植株的株高、茎粗、干物质重,与其它处理间的值达到显著或极显著差异。不同处理的小麦叶面积指数迅速增加,抽穗期达到最高值后,叶面积指数逐渐降低,垄作覆盖处理、平作覆盖处理的下降幅度比平作处理小。不同处理的玉米叶面积指数在整个生育期都呈现出先增再减的趋势。不同处理均在抽雄期前后达到最大值,垄作覆盖与平作覆盖与垄作、平作处理达到极显著差异,从抽雄到成熟期,垄作与平作处理下降速度要明显比其它两个处理快。平作覆盖处理的小麦旗叶SOD酶活性一直最高,垄作覆盖次之,平作处理的值最低。而MDA含量平作覆盖一直最低,平作的值最高,平作覆盖处理细胞膜脂过氧化水平相对较低,质膜受损程度较轻,可有效延缓旗叶衰老。垄作覆盖处理可以提高玉米后期叶片SOD酶活性,MDA的值较低,有利于防止衰老。小麦抽穗期SPAD的值大小依次为平作覆盖处理＞垄作覆盖处理＞垄作处理＞平作处理。秸杆覆盖处理与其它处理间差异达到显著水平,生育后期平作覆盖处理的下降速率比其它处理下降缓慢。灌浆后期,平作覆盖处理、垄作覆盖处理与其它处理间达到极显著差异。垄作覆盖条件下玉米叶片叶绿素含量较其它处理高,下降速度慢,垄作覆盖对延缓玉米叶片衰老和对维持叶片后期生理功能的效果。5、小麦平作覆盖的产量最高为6765.29 kg/hm2,与最低值平作之间相差1081.5 kg/hm2。平作处理的产量分别与其它处理之间达到极显著差异。夏玉米垄作覆盖处理明显增加了穗粗、穗长、行粒数,降低了秃尖长。与其它处理间均达到极显著差异。最终产量表现为:垄作覆盖显著高于其它处理,比垄作、平作覆盖、平作处理分别增产:10.26%、4.24%、13.34%。平作覆盖处理明显地提高了小麦籽粒的淀粉含量,垄作覆盖处理淀粉含量次之,平作处理最低。不同处理间蛋白质含量的高低顺序依次为平作处理＞垄作处理＞垄作覆盖处理＞平作覆盖处理。平作覆盖与垄作覆盖处理降低了籽粒的蛋白质含量。垄作覆盖处理的玉米含油量最高,传统的平作处理玉米含油量最低,处理间达到显著差异。不同处理对蛋白质含量影响不大,说明不同保护性耕作方式对玉米蛋白质的含量影响不大。不同处理间淀粉含量的大小顺序依次为:垄作覆盖处理＞平作覆盖处理＞垄作处理＞平作处理。平作覆盖、垄作覆盖分别与平作处理间差异达到极显著水平,垄作与平作间差异显著。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• 1 文献综述
• 1.1 研究背景
• 1.2 作物垄作覆盖栽培的发展概况
• 1.2.1 垄作栽培
• 1.2.2 秸秆覆盖还田
• 1.3 作物垄作覆盖栽培的生理生态基础
• 1.3.1 垄作覆盖栽培对作物生态环境的影响
• 1.3.2 垄作栽培对作物生长发育和产量品质的影响
• 2 引言
• 3 材料与方法
• 3.1 试验材料
• 3.2 试验条件
• 3.3 试验处理与设计
• 3.4 测定指标与方法
• 3.4.1 土壤含水量的测定
• 3.4.2 土壤容重
• 3.4.3 土壤地表温度
• 3.4.4 土壤呼吸
• 3.4.5 形态数量指标
• 3.4.6 叶面积指数
• 3.4.7 叶片叶绿素值的测定
• 3.4.8 超氧化物歧化酶活性的测定
• 3.4.9 丙二醛含量的测定
• 3.4.10 产量及品质的测定
• 3.4.11 单叶水分利用效率
• 3.4.12 产量水平的水分利用效率（WUE）
• 3.5 试验统计分析
• 4 结果与分析
• 4.1 对土壤系统的影响
• 4.1.1 对土壤含水量的影响
• 4.1.3 小麦生育后期土壤地表温度日变化及与土壤呼吸间的相关性
• 4.2 作物生长发育的影响
• 4.2.1 株高、茎粗变化
• 4.2.2 冬小麦、夏玉米叶面积指数变化
• 4.2.3 冬小麦、夏玉米植株干物质积累与分配
• 4.2.4 对植株衰老的影响
• 4.3 冬小麦、夏玉米产量及品质
• 4.3.1 冬小麦、夏玉米产量
• 4.3.2 冬小麦、夏玉米品质
• 4.4 冬小麦、夏玉米水分利用效率
• 4.4.1 冬小麦、夏玉米单叶水分利用效率
• 4.4.2 冬小麦、夏玉米产量水分利用效率
• 5 结语与讨论
• 参考文献
• ABSTRACT