發(fā)布時(shí)間：2018-05-28 06:15

  本文選題：旱地農(nóng)業(yè) + 土壤水分��； 參考：《中國(guó)科學(xué)院教育部水土保持與生態(tài)環(huán)境研究中心》2017年博士論文

【摘要】：在旱地農(nóng)業(yè)中,水分是影響作物生產(chǎn)的主要因素。黃土高原是典型的旱農(nóng)區(qū),為了克服降水稀少和季節(jié)分布不均的問題,土壤蓄水保墑是該區(qū)生產(chǎn)實(shí)踐上廣泛采用的策略。本研究中,主要以覆蓋保墑這一農(nóng)藝措施為研究對(duì)象,首先由已有研究結(jié)果整合分析覆蓋對(duì)黃土高原春玉米水分現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)潛力的影響。在此基礎(chǔ)上,選取黃土高原南部長(zhǎng)武塬區(qū)為研究區(qū)域,根據(jù)該區(qū)冬小麥-冬小麥-春玉米(糧-糧)輪作傳統(tǒng),研究覆蓋措施對(duì)春玉米生育期和冬小麥休閑期農(nóng)田土壤水庫和作物產(chǎn)量及水分利用效率的影響。同時(shí),就該區(qū)域秸稈覆蓋條件下時(shí)有發(fā)生的春玉米減產(chǎn)情況進(jìn)行試驗(yàn)和分析,提出改進(jìn)意見。最后,從農(nóng)田水分利用效率鏈的角度上,根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果分析地膜覆蓋在作物耗水各環(huán)節(jié)中所起的作用,研究其在提高農(nóng)田水分利用效率方面的作用機(jī)理。取得的主要研究結(jié)果如下:(1)以French-Schultz方法為基礎(chǔ),結(jié)合分位數(shù)回歸法的思想,在相關(guān)理論指導(dǎo)下,對(duì)產(chǎn)量-耗水量(Y-ET)邊界方程的制定方法進(jìn)行了改進(jìn)。在此基礎(chǔ)上,對(duì)黃土高原已發(fā)表的65篇論文中887組數(shù)據(jù)進(jìn)行了整合分析,提出黃土高原旱作春玉米水分現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)潛力方程,y=60.5(x-50)。當(dāng)耗水量到314 mm時(shí),產(chǎn)量達(dá)到最高為15954 kg/ha。若不考慮地膜覆蓋措施,則春玉米水分現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)潛力可用方程y=47.5(x 62.3)來表示。當(dāng)耗水量達(dá)到325 mm時(shí)產(chǎn)量達(dá)到最大值12840 kg/ha。進(jìn)一步對(duì)地膜覆蓋、秸稈覆蓋和無覆蓋處理?xiàng)l件下春玉米產(chǎn)量-耗水量關(guān)系進(jìn)行比較表明,不同耗水量情況下,地膜覆蓋均可顯著增加春玉米產(chǎn)量和WUE,為三種種植措施中的最佳選擇。(2)地膜覆蓋條件下生育期ET有升高趨勢(shì),同時(shí)其休閑期蒸發(fā)量則低于其它處理。因此,從土壤水庫中水資源方面考慮,地膜覆蓋是一種可持續(xù)的種植方式。長(zhǎng)武塬區(qū)的田間試驗(yàn)表明,春玉米生長(zhǎng)期土壤水分變化深度可達(dá)300 cm土層。農(nóng)田水量平衡測(cè)算需要到這一深度。七年定位試驗(yàn)及補(bǔ)充試驗(yàn)結(jié)果表明,苗期秸稈覆蓋會(huì)導(dǎo)致春玉米減產(chǎn),若將覆蓋時(shí)期推遲到三葉期以后,則可表現(xiàn)出增產(chǎn)效果,但較之地膜覆蓋而言,增產(chǎn)幅度不大。(3)黃土塬區(qū)旱作冬小麥生產(chǎn)中,夏閑期覆蓋保墑對(duì)充分利用當(dāng)?shù)赜邢匏�資源和提高作物產(chǎn)量具有重要作用,采用起壟覆膜,溝內(nèi)覆蓋秸稈的田間微集水覆蓋措施較其他處理而言保墑增產(chǎn)效果更佳。冬小麥夏閑期覆蓋試驗(yàn)表明,各覆蓋處理均顯著增加土壤貯水量,其中壟上覆膜溝內(nèi)覆蓋秸稈(T3)處理在2013年和2014年夏閑期較無覆蓋處理分別增加84和67 mm,在所有處理中均最高,其次為小麥玉米混合秸稈覆蓋(T6)處理,兩年分別增加59和47 mm;壟上覆膜(T2)處理兩年分別增加56和42 mm,列第三。從夏閑期降水貯存效率(PSE)上看,各覆蓋處理PSE兩年分別增加9.7%-21.5%和6.4%-21.3%。2013-2014季冬小麥產(chǎn)量結(jié)果表明,各覆蓋處理產(chǎn)量均高于無覆蓋處理,其中,T3、玉米秸稈覆蓋(T5)和T6處理達(dá)顯著水平,增產(chǎn)分別為705、638和732 kg/ha,但各覆蓋處理之間產(chǎn)量無顯著性差異。播前底墑與小麥產(chǎn)量之間存在顯著正相關(guān)關(guān)系;高產(chǎn)對(duì)應(yīng)于高耗水,進(jìn)而導(dǎo)致收獲期各處理土壤貯水量趨于一致,都居較低水平。(4)無作物種植條件下,土壤溫度和貯水量均隨著地膜覆蓋度而呈顯著的直線增加趨勢(shì),隨著地膜覆蓋度從0%增加到100%,降水貯存效率由11%增加到56%。而在種植春玉米的情況下,土壤溫增溫效應(yīng)主要在春玉米生長(zhǎng)的早期,7月以后由于葉片的遮陰作用效果不明顯。(5)地膜覆蓋增加了旱作農(nóng)田水分利用效率鏈的各個(gè)環(huán)節(jié),進(jìn)而提高了旱作農(nóng)田降水利用效率、作物水分利用效率及作物產(chǎn)量。連續(xù)7年的田間試驗(yàn)中,與無覆蓋相比,地膜覆蓋條件下旱作春玉米年增產(chǎn)803-3102 kg/ha,農(nóng)田降水利用效率(PUE)均顯著增加。在玉米生長(zhǎng)的中后期,2013年和2015年地膜覆蓋條件下T/ET分別為73.3%和82.0%,較之于無覆蓋條件增加18.4%和18.1%。隨著地膜覆蓋度的增加,表層(15 cm)土壤溫度和降水貯存效率都呈線性增加(p0.05)。春玉米播種出苗期地溫的提升顯著提高了出苗率和壯苗率,促進(jìn)了植物生長(zhǎng)發(fā)育,增加了生物量和LAI,強(qiáng)化了蒸騰耗水,這也是地膜覆蓋增加T/ET比例的重要原因之一。
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本文編號(hào)：1945631