發(fā)布時間：2020-04-12 08:33

【摘要】：針對干旱沙區(qū)水分缺乏、土壤貧瘠、水肥利用率較低以及農(nóng)膜殘留的現(xiàn)狀,本文以玉米為試驗(yàn)對象,在內(nèi)蒙古烏蘭布和沙區(qū)通過2a可降解膜覆蓋下的滴灌田間試驗(yàn),研究了可降解地膜覆蓋與水氮互作效應(yīng)對沙區(qū)土壤環(huán)境變化的影響機(jī)制,探索了可降解地膜覆蓋下不同水氮供應(yīng)對干旱沙區(qū)玉米產(chǎn)量及水氮利用效率的影響效應(yīng),建立了可降解地膜覆蓋下滴灌農(nóng)田玉米水氮耦合模型,且對組合方案進(jìn)行了優(yōu)化以及綜合評價,并利用Aqua Crop模型對玉米的生長過程、水土環(huán)境的變化特征進(jìn)行了模擬分析以及對干旱沙區(qū)的灌溉制度進(jìn)行了合理優(yōu)化,提出了適合干旱沙區(qū)可降解地膜覆蓋下的水肥管理模式,這對于解決農(nóng)田水土環(huán)境問題及提高水肥利用效率具有重要的意義。主要研究結(jié)果如下:(1)與普通地膜覆蓋相比,可降解地膜覆蓋下玉米的株高、莖粗、葉面積指數(shù)和地上部分干物質(zhì)量無顯著差異�？山到獾啬じ采w下灌水量與施氮量均對玉米的株高、莖粗、葉面積指數(shù)和地上部分干物質(zhì)量有顯著影響。一定范圍內(nèi),玉米各生理指標(biāo)隨灌水施氮量的增加而增加,但過量的灌水施氮都會影響玉米的生長,綜合分析高水(2016年:330mm;2017年:390mm)中氮(280kg/hm~2)處理是最有利于玉米植株生長的水氮配比。(2)地膜的覆蓋可有效提高土壤上層(0~40cm)土壤溫度、含水率和硝態(tài)氮的含量,具有保溫、保墑和保肥效應(yīng)。在玉米生育前期,可降解地膜對土壤環(huán)境的影響作用與普通地膜無顯著差異,隨著可降解地膜的降解,差異逐漸增大,在玉米成熟后低于普通地膜。不同水氮處理也對土壤環(huán)境有顯著影響,灌水量的增加會促進(jìn)玉米對土壤上層氮的吸收,同樣,施氮量的增加也會促進(jìn)水分的利用。灌水定額影響著0~40cm土壤含水率,隨著灌水量的增加,含水率增加,土壤溫度降低,下層土壤硝態(tài)氮含量增加,淋洗程度增加;隨著施氮量的增加,硝態(tài)氮含量也隨之增加,各土層硝態(tài)氮的累積量也增加。(3)由于在生長后期可降解地膜的破損導(dǎo)致水分利用效率(WUE)低于普通塑料地膜覆蓋,而在水分充足條件下玉米產(chǎn)量及其構(gòu)成因素、氮肥偏生產(chǎn)力(PFPN)無顯著差異�？山到獾啬じ采w下灌水量和施氮量均對玉米的產(chǎn)量及其構(gòu)成因素、WUE和PFPN有顯著影響。灌水量與施氮量存在明顯的交互效應(yīng),較低的灌溉定額限制了氮素利用,從低水到中水處理2a玉米PFPN和產(chǎn)量平均增長36.87%和37.18%,而從中水到高水其增長僅為5.93%和6.22%;同樣較低的施氮量也限制了水分的利用,從低氮到中氮處理2a玉米WUE和產(chǎn)量平均分別增長了7.99%和18.81%,而從中氮到高氮WUE增長為-3.66%,產(chǎn)量僅增長3.35%,而2a最大產(chǎn)量均出現(xiàn)在高水中氮處理,分別為13875.16kg/hm~2、13805.02kg/hm~2。(4)在沙區(qū)可降解地膜覆蓋下滴灌農(nóng)田中,灌溉定額、施氮量與玉米產(chǎn)量之間符合二元二次回歸模型,該模型預(yù)測玉米產(chǎn)量與實(shí)際產(chǎn)量呈高度相關(guān)(2016及2017年R~2=0.978、0.988),通過主因素分析水氮增產(chǎn)效應(yīng)的因素,其大小依次為:灌水量施氮量,產(chǎn)量隨水氮量的增加均呈先增加后減小的趨勢。經(jīng)模型尋優(yōu),得出不同目標(biāo)產(chǎn)量下的水、氮最佳組合方案,本試驗(yàn)高水中氮處理的水氮配比下的產(chǎn)量在13000~14000kg/hm~2目標(biāo)范圍內(nèi),且WUE、PFPN較高,可作為干旱沙區(qū)可降解地膜覆蓋下較為合理的灌溉制度和水肥管理模式。(5)通過對AquaCrop模型的參數(shù)率定,得到了不同地膜覆蓋度下產(chǎn)量與生物量的變化曲線,模擬了干旱沙區(qū)可降解地膜與普通地膜覆蓋下高肥不同灌水處理玉米的冠層覆蓋度、土壤體積含水率、玉米的產(chǎn)量和耗水量,并計(jì)算了水分利用效率。模擬結(jié)果顯示相關(guān)系數(shù)R~2均大于0.9,NRMSE均小于15%,具有較高的模擬精度。表明Aqua Crop模型可較好的模擬干旱沙區(qū)可降解地膜覆蓋下玉米的生長過程。并利用本地化參數(shù)建立了不同灌溉水量玉米水分生產(chǎn)函數(shù),結(jié)果分析表明擬合效果較好,相關(guān)系數(shù)R~2=0.89,求得玉米模擬產(chǎn)量可達(dá)到最大值13628.08kg/hm~2,對應(yīng)灌水量為368.90mm,進(jìn)一步優(yōu)化了干旱沙區(qū)可降解地膜覆蓋下的灌溉制度。
【圖文】：

技術(shù)路線圖

2 試驗(yàn)區(qū)自然條件和試驗(yàn)設(shè)計(jì)2.1 試驗(yàn)區(qū)概況2016 年和 2017 年田間試驗(yàn)在內(nèi)蒙古自治區(qū)河套灌區(qū)烏蘭布和沙區(qū)木壘灘試驗(yàn)站（圖 1）（東經(jīng) 106°9′~107°10′，北緯 40°9′~40°57′）進(jìn)行。該試驗(yàn)區(qū)屬中溫帶干旱氣候，干旱少雨，晝夜溫差大，風(fēng)勢強(qiáng)烈，光熱資源豐富，無霜期年平均 168d，全年日照時長達(dá)3181h，，6~8月份大于15℃積溫2200℃以上，年平均降雨量為102.9mm，年平均蒸發(fā)量為 2258.8mm。2a 試驗(yàn)在同一地塊進(jìn)行，試驗(yàn)田土壤均勻、質(zhì)地為砂土，0~100cm 平均田間持水量為 14.03%（質(zhì)量含水率），平均土壤容重為 1.55g/cm3。土壤具體物理性質(zhì)見表 2。耕作層（0~60cm）土壤總氮、有機(jī)質(zhì)、速效氮、速效鉀和速效磷含量分別為 0.32g/kg、2.61g/kg、18.18mg/kg、76.9mg/kg 、5.07mg/kg。
【學(xué)位授予單位】：內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：S27

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

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本文編號：2624508