不同秸秆覆盖量对宁南旱作农田土壤水肥及作物产量的影响

【摘要】：农田秸秆覆盖种植技术是一种通过改变农田地表微气象条件,达到雨水就地富集、利用及储存的田间保水抗旱培肥农业技术,它适用于非灌溉区或灌溉缺乏区的旱平地和缓坡旱地。试验于2007～2010年在宁夏彭阳县西北农林科技大学旱农基地(106°32′～116°58′E,35°41′～36°17′N)进行。主要研究结果如下: 1.连续4年定位试验表明,不同秸秆覆盖量对土壤水分的影响存在季节性和层次性差异,在作物生育期土壤含水量与覆盖量总体呈正相关。在2007～2010年小麦栽培试验中,0.90、0.60和0.30万kg·hm~(-2)秸秆覆盖量处理下小麦生育期0～80 cm土层平均含水量分别较CK增加7.26%(P0.05)、5.76%(P0.05)和2.85%,80～120 cm土层平均含水量增加0.81%～2.66%,120～200 cm土层各处理处理间无明显差异。在玉米栽培试验中,1.35、0.90和0.45万kg·hm~(-2)秸秆覆盖量下生育期0～200cm土层土壤贮水量,4年平均分别较CK增加15.47、10.79及6.26 mm,处理间差异显著(P0.05)。本研究中蓄水保墒效果最为明显的处理是小麦田秸秆覆盖量为0.60万kg·hm~(-2)和0.90万kg·hm~(-2),玉米田为0.90万kg·hm~(-2)秸秆覆盖处理。 2.在连续定位试验处理下,2010年作物收获后0～40 cm土层不同秸秆覆盖量处理土壤养分含量有不同程度的增加。在小麦栽培试验中,覆盖量达0.60万kg·hm~(-2)处理效果明显。覆盖量为0.90万kg·hm~(-2)处理,0～20cm土层土壤有机碳、全氮、全磷、全钾、活性有机碳、碱解氮和速效钾含量分别均较CK增加14.04%、4.05%、6.32%、10.82%、25.32%、11.71%和18.96%(P0.05);覆盖量达0.60万kg·hm~(-2)处理,0～20cm土层土壤有机碳、全氮、全磷、全钾、活性有机碳、碱解氮和速效钾含量分别均较CK增加9.71%、4.05%、7.34%、13.04%、38.96%、9.18%和21.62%(P0.05),而0.30万kg·hm~(-2)处理总体较CK并未明显提高。在玉米栽培试验中,覆盖量达0.90万kg·hm~(-2)处理0～20cm土层土壤有机碳、全氮、全磷、全钾、活性有机碳、碱解氮、速效磷和速效钾含量分别均较CK增加31.84%、34.09%、14.08%、9.18%、0.93g/kg、18.84%、15.32%和39.87%(P0.05),1.35万kg·hm~(-2)处理0～20cm土层土壤有机质、全氮、全磷、全钾、活性有机碳、碱解氮、速效磷和速效钾含量分别均较CK增加26.18%、34.09%、11.27%、12.79%、0.64g/kg、48.44%、11.70%和34.47%(P0.05),而0.45万kg·hm~(-2)处理总体较CK并未明显提高。 3.不同秸秆覆盖量处理土壤蔗糖酶、磷酸酶、脲酶和过氧化氢酶活性有不同程度的提高。2010年小麦收获后,0.90、0.60和0.30万kg·hm~(-2)处理0～20 cm土层土壤脲酶活性较CK分别提高9.83%、10.40%和9.83%(P0.05);各处理土壤蔗糖酶活性较CK分别提高18.19%、22.89%和7.74%(P0.05);各处理土壤磷酸酶活性分别较CK提高9.38%(P0.05)、11.94%(P0.05)和3.45%。在玉米栽培试验中,1.35、0.9和0.45万kg·hm~(-2)覆盖量0～40cm土层的土壤蔗糖酶活性分别较CK显著提高61.52%、43.18%、23.49%(P0.05);各处理土壤脲酶活性分别较CK显著提高11.37%、9.10%、5.41%(P0.05)。 4.多年的秸秆覆盖对农田土壤耕层物理性状有明显的改善作用。秸秆覆盖处理土壤具有良好的结构,不仅降低了土壤的容重,增加了土壤孔隙度,也促进土壤团粒结构的形成。2010年小麦收获后,0.90、0.60和0.30万kg·hm~(-2)处理下0～20 cm土层土壤容重较CK分别降低了6.58%(P0.05)、7.69%(P0.05)、4.32%;本研究表明,不同秸秆覆盖量处理5mm的机械稳定性土壤团聚体含量均高于CK,在0～10cm和10～20cm土层粒径为2～0.5mm的机械稳定性团聚体含量不同程度的降低。2010年玉米收获后,1.35、0.9和0.45万kg·hm~(-2)覆盖量处理下0～60cm土层土壤平均容重分别较CK降低4.32%(P0.05)、3.60%(P0.05)、1.44%;随秸秆覆盖量由高到低0.25 mm土壤水稳性团聚体含量在0～10 cm土层较对照依次提高97.08%、78.36%、49.71%(P0.05),10～20 cm土层依次较对照提高86.24%、84.66%和32.28%(P0.05),1.35、0.9万kg·hm~(-2)覆盖量处理间无显著差异,但均较0.45万kg·hm~(-2)处理差异显著。 5.秸秆覆盖量处理对作物生长发育有明显影响。进行覆盖处理以后,在冬小麦成熟期的生物量3年平均较对照提高23.34%～27.87%,2008年测定1.35、0.9万kg·hm~(-2)覆盖量下春玉米株高较对照增加达25.14%、22.04%,较0.45万kg·hm~(-2)处理增加17.04%、14.14%,差异均显著(P0.05),0.45万kg·hm~(-2)处理与CK差异不显著(P0.05)。各覆盖处理下玉米的光合速率、蒸腾速率以及单叶水分利用效率均有所提高,1.35、0.9和0.45万kg·hm~(-2)覆盖量在玉米吐丝期12:00～15:00光合速率较CK高7.26、8.48、2.63μmol·m~(-2)·s -1 ,蒸腾速率分别较CK高0.88、0.91、0.17μmol·m~(-2)·s -1,1.35、0.90万kg·hm~(-2)处理与对照差异显著( P0.05);单叶水分利用效率8:00～12:00较CK分别高21.92%、19.21%和9.19% ( P0.05)。 6.通过4年初步的研究结果表明,不论冬小麦还是春玉米栽培,秸秆覆盖均可提高作物产量,提高水分利用效率。0.30、0.60和0.90万kg·hm~(-2)秸秆覆盖处理下,冬小麦3年平均增产15.92%(P0.05)、8.47%(P0.05)和2.35%、水分利用效率提高33.05%、35.72%和41.68%(P0.05),0.90万kg·hm~(-2)处理水分利用效率较0.30万kg·hm~(-2)处理提高6.48%(P0.05)。1.35、0.90和0.45万kg·hm~(-2)覆盖量处理下,春玉米4年平均依次较对照增产12.03%、14.23%和2.42%,水分利用效率较CK提高8.87%、10.64%和1.59%。 【关键词】：宁南旱区 秸秆覆盖量 土壤水分 土壤养分 作物产量
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：S141.4
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-13
• 第一章 文献综述13-18
• 1.1 引言13
• 1.2 国内外研究进展13-14
• 1.2.1 国外秸秆覆盖技术研究进展13-14
• 1.2.2 国内秸秆覆盖技术研究进展14
• 1.3 秸秆覆盖耕作技术的研究概况14-17
• 1.3.1 秸秆覆盖技术对农田微气象条件影响14-15
• 1.3.2 秸秆覆盖技术对土壤水分状况的影响15-16
• 1.3.3 秸秆覆盖技术对土壤物理结构的影响16
• 1.3.4 秸秆覆盖技术对土壤肥力状况的影响16-17
• 1.3.5 秸秆覆盖技术对作物生长发育及产量的影响17
• 1.4 研究的目的和意义17-18
• 第二章 材料与方法18-22
• 2.1 试验区概况18
• 2.2 试验前土壤养分状况18-19
• 2.3 试验设计19
• 2.4 试验材料与田间种植管理19
• 2.5 测定项目与方法19-21
• 2.5.1 土壤水分、温度19-20
• 2.5.2 作物农艺性状、产量及光合生理20
• 2.5.3 土壤养分及酶测定20
• 2.5.4 土壤主要物理性状测定20-21
• 2.6 数据统计及计算公式21-22
• 2.6.1 数据统计21
• 2.6.2 计算公式21-22
• 第三章 秸秆覆盖对冬小麦农田土壤水肥及产量的效应22-38
• 3.1 不同秸秆覆盖量对小麦田土壤水分的影响22-24
• 3.1.1 不同秸秆覆盖量对小麦全生育期土壤水分的垂直变化22
• 3.1.2 不同秸秆覆盖量对小麦主要生育时期土壤水分的时空变化22-24
• 3.2 不同秸秆覆盖量对小麦田土壤养分的影响24-28
• 3.2.1 不同秸秆覆盖量对小麦田土壤有机碳及活性有机碳的影响24-25
• 3.2.2 不同秸秆覆盖量对小麦田0～40 cm 土层土壤全效养分的影响25-27
• 3.2.3 不同秸秆覆盖量对小麦田0～40 cm 土层土壤速效养分的影响27-28
• 3.3 不同秸秆覆盖量对小麦田土壤酶的影响28-30
• 3.4 不同秸秆覆盖量对小麦田土壤物理性状的影响30-32
• 3.4.1 不同秸秆覆盖量对小麦田0～60 cm 土层土壤容重和土壤孔隙度的影响30-31
• 3.4.2 不同秸秆覆盖量对小麦田0～40 cm 土层土壤机械稳定性团聚体的影响31-32
• 3.4.3 不同秸秆覆盖量对小麦田0～40 cm 土层土壤水稳定性团聚体的影响32
• 3.5 不同秸秆覆盖量对小麦生长及光合生理的影响32-35
• 3.5.1 不同秸秆覆盖量对小麦生育进程的影响32-33
• 3.5.2 不同秸秆覆盖量对小麦生物量的影响33-34
• 3.5.3 不同秸秆覆盖量对小麦关键生育时期光合生理的影响34-35
• 3.6 不同秸秆覆盖量对小麦产量及水分利用效率影响35-38
• 3.6.1 不同秸秆覆盖量对小麦产量构成因素的影响35-36
• 3.6.2 不同秸秆覆盖量对小麦产量及水分利用效率的影响36-38
• 第四章 秸秆覆盖对春玉米农田土壤水肥及产量的效应38-59
• 4.1 不同秸秆覆盖量对玉米田土壤水分的影响38-42
• 4.1.1 玉米生育期不同秸秆覆盖量土壤贮水量的动态变化38-39
• 4.1.2 不同秸秆覆盖量对玉米主要生育阶段土壤含水量的时空变化39-42
• 4.2 不同秸秆覆盖量对玉米田土壤养分的影响42-46
• 4.2.1 不同秸秆覆盖量对玉米田0～40 cm 土层土壤全效养分的影响42-43
• 4.2.2 不同秸秆覆盖量对玉米田土壤活性有机碳的影响43-44
• 4.2.3 不同秸秆覆盖量对玉米田0～40 cm 土层土壤速效养分的影响44-46
• 4.3 不同秸秆覆盖量对玉米田土壤酶的影响46-47
• 4.4 不同秸秆覆盖量对玉米田土壤物理性状的影响47-53
• 4.4.1 不同秸秆覆盖量对玉米田0～60 cm 土层土壤容重和土壤孔隙度的影响47-48
• 4.4.2 不同秸秆覆盖量对玉米田0～40 cm 土层土壤机械稳定性团聚体的影响48-50
• 4.4.3 不同秸秆覆盖量对玉米田0～40 cm 土层土壤水稳定性团聚体的影响50-51
• 4.4.4 不同秸秆覆盖量对玉米田0～40 cm 土层土壤平均重量直径的影响51-52
• 4.4.5 不同秸秆覆盖量对玉米田0～25 cm 土层土壤温度的影响52-53
• 4.5 不同秸秆覆盖量对玉米生长及光合生理的影响53-56
• 4.5.1 不同秸秆覆盖量对玉米生育进程的影响53-54
• 4.5.2 不同秸秆覆盖量对玉米株高的影响54-55
• 4.5.3 不同秸秆覆盖量对玉米关键生育时期光合生理的影响55-56
• 4.6 不同秸秆覆盖量对春玉米产量及水分利用效率的影响56-59
• 4.6.1 产量56-57
• 4.6.2 耗水量57
• 4.6.3 水分利用效率57-59
• 第五章 结论与讨论59-66
• 5.1 土壤水分59-60
• 5.2 土壤养分60-61
• 5.3 土壤酶61
• 5.4 土壤物理性状61-63
• 5.5 作物生长及光合生理63-64
• 5.6 作物产量及水分利用效率64-66
• 参考文献66-71
• 致谢71-72
• 作者简介72

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