【摘要】：為揭示東北黑土區(qū)玉米地土壤水熱、玉米生長生理指標(biāo)、產(chǎn)量形成及水分利用效率對秸稈覆蓋及耕作方式的響應(yīng)機制,在雨養(yǎng)條件下,以黑龍江省玉米地為研究對象,設(shè)置傳統(tǒng)耕作無覆蓋(CK)、傳統(tǒng)耕作全量秸稈覆蓋(CM_1)、免耕半量秸稈覆蓋(NM_(0.5))、免耕全量秸稈覆蓋(NM_1)和免耕倍量秸稈覆蓋(NM_(1.5))5個處理,通過測定土壤水分、土壤溫度、玉米生理生態(tài)指標(biāo)及產(chǎn)量構(gòu)成要素,研究在不同秸稈覆蓋量及耕作方式下玉米地土壤水熱變化及玉米生理生態(tài)特征響應(yīng),揭示不同秸稈覆蓋量及耕作方式下土壤水熱對玉米產(chǎn)量的影響機理,提出適合東北黑土區(qū)應(yīng)用的秸稈覆蓋與耕作模式,為黑土區(qū)保護性耕作的應(yīng)用提供理論依據(jù)和科學(xué)指導(dǎo)。主要得出以下結(jié)論:(1)除苗期40-60 cm土層外,秸稈覆蓋處理可提高土壤含水量,且隨秸稈覆蓋量增加而增加;除拔節(jié)期外,免耕處理土壤含水量均高于傳統(tǒng)耕作,不同土層及生育時期土壤含水量大致表現(xiàn)為免耕倍量秸稈覆蓋處理最高。秸稈覆蓋處理可在玉米全生育期內(nèi)增加土壤貯水量,隨秸稈覆蓋量的增加而增加,以1.5倍秸稈覆蓋量處理土壤保水效果最優(yōu),耕作方式的改變對玉米地土壤貯水量的影響較小。秸稈覆蓋及耕作方式對玉米耗水量的影響在玉米不同生育階段呈現(xiàn)出不同的變化趨勢。(2)秸稈覆蓋處理可影響土壤溫度,不同深度土壤溫度對其響應(yīng)不同;隨秸稈覆蓋量增加,不同深度土壤溫度隨生育時期推移表現(xiàn)出不同的變化趨勢;免耕處理較傳統(tǒng)耕作可提高不同深度土壤溫度,且以NM_(1.5)處理土壤增溫效果最顯著。秸稈覆蓋處理可提高土壤熱量傳導(dǎo)強度與土壤有效積溫,降低土壤溫差;增加秸稈覆蓋量,土壤溫度梯度及土壤溫差變化趨勢不明顯,除苗期至拔節(jié)期外的土壤有效積溫隨之增加;不同生育時期土壤熱量傳導(dǎo)強度與土壤溫差對耕作方式的響應(yīng)不同,免耕處理較傳統(tǒng)耕作可增大土壤有效積溫。土壤溫度對大氣溫度和土壤水分的響應(yīng)均以免耕倍量秸稈覆蓋處理最明顯。(3)除拔節(jié)期外,其余生育時期免耕倍量秸稈覆蓋處理玉米葉片凈光合速率與氣孔導(dǎo)度均表現(xiàn)為較其他處理高。玉米葉片光合作用受非氣孔因素的影響,秸稈覆蓋處理可降低非氣孔因素對光合作用的限制。最大凈光合速率、光飽和點、表觀量子效率和暗呼吸速率隨秸稈覆蓋量增加而升高,秸稈覆蓋會提高玉米葉片對強光的適應(yīng)能力和對弱光的利用效率,以免耕倍量秸稈覆蓋處理對玉米葉片光響應(yīng)特征的影響效果最好。(4)秸稈覆蓋處理較裸地處理可提高玉米產(chǎn)量構(gòu)成要素及產(chǎn)量水分利用效率;秸稈覆蓋量增加,玉米產(chǎn)量、穗重、百粒重及產(chǎn)量水分利用效率隨之遞增;免耕處理較傳統(tǒng)耕作處理能夠顯著提高玉米產(chǎn)量、穗重、百粒重及產(chǎn)量水分利用效率,不同處理葉片水分利用效率隨生育時期推移而逐漸降低。免耕倍量秸稈覆蓋條件下玉米產(chǎn)量、水分利用效率及玉米經(jīng)濟系數(shù)較其他處理均表現(xiàn)為最優(yōu)。(5)玉米葉片凈光合速率與產(chǎn)量為正相關(guān),各土層土壤水分在玉米全生育時期與葉片凈光合速率均呈指數(shù)關(guān)系。秸稈覆蓋處理可顯著提高土壤溫度對玉米葉片凈光合速率的影響程度,且隨秸稈覆蓋量增加而增大。提高0-40 cm土層土壤含水量和0-25 cm土層土壤溫度可提高玉米產(chǎn)量。不同處理玉米水分利用效率與耕層土壤含水量呈顯著正相關(guān),而與土壤溫度相關(guān)不顯著。
【圖文】：

秸稈覆蓋與耕作方式對土壤水分的影響3 秸稈覆蓋與耕作方式對土壤水分的影響3.1 土壤含水量的時間變化特征圖 3-1 給出了不同秸稈覆蓋量及耕作方式條件下不同土層土壤含水量隨生育時期的變化趨勢。由圖 3-1 可知，在玉米全生育期內(nèi)，0-20 cm 和 20-40 cm 土層土壤含水量大致呈現(xiàn)出逐漸上升的變化趨勢，苗期和灌漿期降水較少，土壤含水量低，抽雄期和成熟期降水較多，土壤含水量高；40-60 cm 土層土壤含水量隨玉米生育時期推移變化趨勢不明顯，在拔節(jié)期和成熟期各處理間差異顯著，而在其余生育時期差異較小。

秸稈覆蓋與耕作方式對土壤水分的影響3.2 土壤含水量的垂直變化特征各生育時期不同處理條件下土壤含水量隨土層變化趨勢如圖 3-2 所示，由圖 3-2 可知，玉米地各時期土壤含水量因秸稈覆蓋、耕作方式以及降水等的差異而呈現(xiàn)出一定的階段性和層次性，除灌漿期外，不同生育時期各處理條件下土壤含水量變化趨勢基本一致，苗期至抽雄期 0-60 cm 土層土壤含水量隨土層深度的增加呈現(xiàn)出先增后減的變化趨勢，，成熟期土壤含水量則表現(xiàn)為隨土層深度增加逐漸降低的變化趨勢。
【學(xué)位授予單位】：東北農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：S513;S152

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本文編號：2653134