【摘要】：目前華北平原南部農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中小麥-玉米復(fù)種連作一年兩熟的種植模式非常普遍,但同時(shí)在局部地區(qū)也逐漸顯現(xiàn)出部分土壤養(yǎng)分失衡、化肥投入量偏大等問題。為了探尋華北平原南部適宜的種植模式,本研究選擇了在該區(qū)域有一定種植面積的4種一年兩熟的種植模式:小麥-玉米、小麥-大豆、小麥-花生、小麥-甘薯,通過調(diào)查不同種植模式下自然資源的周年分布,計(jì)算其光、熱、水、肥資源利用效率,并通過生產(chǎn)力、生產(chǎn)潛力與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的分析對(duì)不同種植模式進(jìn)行評(píng)價(jià),得出主要結(jié)論如下:1.不同種植模式下全生育期內(nèi)自然資源分布不同。小麥-玉米、小麥-大豆、小麥-花生3種種植模式下光資源積累相當(dāng),而小麥-甘薯模式在小麥季其冠層的光合有效輻射截獲率因前茬甘薯晚收呈現(xiàn)最低,但在甘薯生長后期則顯著高于其他3種模式,從而使得總的光資源積累呈現(xiàn)最高,故小麥-甘薯種植模式的小麥產(chǎn)量與甘薯產(chǎn)量分別為當(dāng)季的最低與最高。對(duì)作物光能利用效率來說,小麥-甘薯模式最高,小麥-玉米與小麥-花生模式屈居其后。此外,小麥季土壤溫度始終以小麥-甘薯模式最高,秋糧作物前期各模式溫度差異不大,后期以小麥-花生與小麥甘薯模式的土壤溫度較高。作物的熱能利用效率與光能利用效率呈現(xiàn)出相同的趨勢,即在4種種植模式中,小麥-甘薯模式對(duì)熱能利用最充分,其次為小麥-玉米與小麥-花生,小麥-大豆最低。作物耗水量與水分利用效率以相反的結(jié)果呈現(xiàn),小麥-玉米與小麥-甘薯模式作物耗水量較低,水分利用效率較高;小麥-大豆模式作物耗水量最高,而水分利用效率最低。對(duì)肥料利用效率來說,以小麥-甘薯模式最高,其次為小麥-玉米模式,小麥-大豆模式最低。總的來說,在4種種植模式中,作物對(duì)光、溫、水、肥利用效率均表現(xiàn)為小麥-甘薯模式最高,其次為小麥-玉米與小麥花生,小麥-大豆模式的自然資源利用效率均為最低;且自然資源利用效率與作物產(chǎn)量密切相關(guān)。2.經(jīng)對(duì)不同種植模式下作物生產(chǎn)力分析發(fā)現(xiàn),在4種種植模式中,小麥-甘薯模式下作物周年籽實(shí)總產(chǎn)量最高,秸稈總產(chǎn)量最低,但因其投入最高,甘薯市場價(jià)值較低,故凈產(chǎn)值與產(chǎn)投比最低;小麥-玉米模式下作物周年籽實(shí)總產(chǎn)量在4種模式中排第二位,秸稈總產(chǎn)量較低,因其投入較低,作物市場價(jià)值較高,故凈產(chǎn)值與產(chǎn)投比最高;小麥-大豆模式下作物周年籽實(shí)總產(chǎn)量最低,秸稈總產(chǎn)量較高,但其成本最低,凈產(chǎn)值與產(chǎn)投比較高。對(duì)不同種植模式的生產(chǎn)潛力估算結(jié)果表明,土地生產(chǎn)潛力以小麥-花生種植模式最高,其次為小麥-大豆與小麥-玉米,而小麥-甘薯最低。3.對(duì)4種種植模式進(jìn)行生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評(píng)估的結(jié)果顯示,在直接價(jià)值方面,小麥-花生與小麥-玉米模式具有較高的農(nóng)產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)效益;而小麥-大豆模式作物產(chǎn)量最低,但其市場價(jià)格最高,從而使其經(jīng)濟(jì)效益也較高。而對(duì)不同種植模式農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的間接價(jià)值來說,小麥-玉米、小麥-大豆與小麥-花生模式均有很高的積累有機(jī)質(zhì)功能價(jià)值、涵養(yǎng)水分功能價(jià)值與氣候調(diào)節(jié)功能價(jià)值,因此它們不僅能夠?yàn)橥寥婪e累較多有機(jī)質(zhì),還能起到保持水土、調(diào)節(jié)氣候的作用;而小麥-甘薯模式的經(jīng)濟(jì)效益與維持生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展的能力則均為最低。綜上所述,在這幾種華北平原南部農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中常見的種植模式中,小麥-玉米的種植模式不僅具有較高的自然資源利用效率,而且能產(chǎn)出較高的經(jīng)濟(jì)效益,同時(shí)還提高了土壤養(yǎng)分含量和持水量,調(diào)節(jié)了農(nóng)田氣候,是華北平原南部兩熟區(qū)適宜的種植模式。小麥-花生與小麥-大豆模式,因其具有較高的經(jīng)濟(jì)效益,且有利于農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展,為在該區(qū)域小麥-玉米模式的替代種植模式。
【圖文】：

圖 2-1 試驗(yàn)期間日平均氣溫與日降水量變化Fig.2-1 Changes of daily mean temperature and daily precipitation during the experime本試驗(yàn)的麥-玉、麥-豆、麥-花、麥-薯 4 個(gè)處理，前茬作物分別為玉米、大生與甘薯，，其中前茬玉米、大豆和花生于 2016 年 10 月 4 日收獲，小麥于 2016 12 日播種，播量為 187.5 kg/hm2；前茬甘薯于 2016 年 11 月 4 日收獲，小麥于11 月 5 日播種，播量為 187.5 kg/hm2；各小區(qū)小麥均于 2017 年 6 月 5 日收獲。

圖 3-1 不同種植模式下作物 IPAR 變化Fig.3-1 Changes of the IPAR in different planting patterns（2）凈光合速率（Pn）周年不同模式下作物葉片凈光合速率如圖 3-2。小麥季，凈光合速率高低隨著小麥生育期推進(jìn)先升高后降低，表現(xiàn)為開花期＞灌漿期＞拔節(jié)期＞成熟期。拔節(jié)期，葉片凈光合速率大小為麥-豆＞麥-花＞麥-玉＞麥-薯；其中麥-玉、麥-豆與麥-花間差異均不顯著，但三個(gè)模式顯著高于麥-薯。開花期，四個(gè)模式葉片凈光合速率表現(xiàn)為麥-花＞麥?zhǔn)恚钧?玉＞麥-豆；其中麥-花與麥-薯間差異不顯著，但麥-花顯著高于麥-玉與麥-豆；麥-薯模式與麥-玉模式間差異不顯著，卻顯著高于麥-豆模式；麥-玉模式則顯著高于麥豆模式。灌漿期，葉片凈光合速率表現(xiàn)為麥-薯＞麥-豆＞麥-花＞麥-玉；其中，麥-薯顯著高于其他三種模式，而麥-玉、麥-豆、麥-花間差異均為達(dá)到顯著。成熟期，葉片凈光合速率大小表現(xiàn)為麥-花＞麥-玉＞麥-薯＞麥-豆；麥-薯模式與其他各模式間差異均達(dá)到顯著水平，但其他模式間差異均未達(dá)到顯著。
【學(xué)位授予單位】：河南師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：S31

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