覆膜雙壟溝播技術(shù)廣泛應(yīng)用于我國(guó)黃土高原農(nóng)業(yè)區(qū)的玉米生產(chǎn)。然而,目前國(guó)內(nèi)卻缺乏針對(duì)覆膜條件下,使用雙壟溝播栽培技術(shù)進(jìn)行玉米育種。當(dāng)覆膜雙壟溝播技術(shù)應(yīng)用于不同玉米品種時(shí),地膜覆蓋和不同玉米品種間的交互作用,對(duì)產(chǎn)量、根系特征、根冠比和養(yǎng)分吸收及轉(zhuǎn)運(yùn)的影響鮮見報(bào)道。因此,為了進(jìn)一步提高覆膜雙壟溝播栽培技術(shù)中玉米的產(chǎn)量和質(zhì)量,不同玉米品種對(duì)地膜覆蓋的響應(yīng)機(jī)制顯得尤為重要。本研究于2014年–2015年在甘肅省榆中縣(35°54′N,104°05′E)進(jìn)行雙壟溝播技術(shù)的田間試驗(yàn)。試驗(yàn)為雙因素完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì):地膜覆蓋(覆膜和不覆膜)和玉米品種,分別為金穗4(JS);吉祥1(JX);平玉8(PY);先玉335(XY);玉源5(YY)。以探究覆膜處理?xiàng)l件下,不同玉米品種的玉米產(chǎn)量、產(chǎn)量構(gòu)成要素、水分利用效率、根系生物量、根長(zhǎng)密度、根冠比、氮素吸收及轉(zhuǎn)移和磷素吸收及轉(zhuǎn)移的差異以及覆膜對(duì)這些指標(biāo)的影響是否隨品種變化而具有差異,以期篩選出高產(chǎn)和高質(zhì)玉米的判斷指標(biāo)。本研究得出以下主要研究結(jié)果:1、2014年五個(gè)品種的籽粒產(chǎn)量在不覆膜條件下為685–898 g m~(-2),覆膜后為966–1228 g m~(-2)。在較為干旱的2015年,五個(gè)品種的籽粒產(chǎn)量在不覆膜條件下為179–353 g m~(-2),覆膜后為548–1021 g m~(-2)。平均品種、覆膜和年份,吉祥1是籽粒產(chǎn)量最高的品種。與不覆膜的品種產(chǎn)量相比較,覆膜提高平玉8、金穗4和先玉335的籽粒產(chǎn)量是不覆膜處理的2倍,覆膜提高玉源5和吉祥1的籽粒產(chǎn)量是不覆膜處理的3倍,覆膜對(duì)籽粒產(chǎn)量的影響隨品種不同而具有差異。在水熱有限的地區(qū),較高的收獲指數(shù)和平均水平的地上生物量可形成較高的籽粒產(chǎn)量。2、覆膜顯著增加穗長(zhǎng)、穗粒數(shù)和百粒重,降低禿尖長(zhǎng),且與品種交互影響穗長(zhǎng)、穗數(shù)和百粒重。缺水年份,保證田間穗數(shù)是穩(wěn)產(chǎn)的關(guān)鍵。而更大的籽粒形態(tài)(百粒重)有利于得到較高的籽粒產(chǎn)量,尤其是在水熱有限的地區(qū),提高穗數(shù)、穗粒數(shù)和百粒重是育種和品種篩選獲得高產(chǎn)的關(guān)鍵。3、品種吉祥1在不覆膜和覆膜處理下水分利用效率分別為1.8和3.2 g m~(-2)mm~(-2),顯著高于玉源2、金穗4和先玉335。玉米水分利用效率的差異主要是由于覆膜和品種對(duì)生長(zhǎng)季蒸散量影響較小,對(duì)產(chǎn)量顯著影響所引起。覆膜處理較不覆膜處理提高了玉米水分利用效率,解決了半干旱區(qū)玉米生育前期雨水不足,與玉米生長(zhǎng)不一致的矛盾。4、平均年份和覆膜處理,玉源5在土層0–60 cm中根生物量最高(123 g m~(-2)),吉祥1在土層0–60 cm中根生物量最低(88.5 g m~(-2))。平均年份,覆膜顯著提高了品種平玉8和先玉335的根長(zhǎng)密度。覆膜提高了玉米0–60 cm根系生物量和根長(zhǎng)密度,增加幅度因品種而異。覆膜促進(jìn)作物地上部積累并改變了土壤水熱條件,不僅將深層土壤水分上提至表層,同時(shí)提高了表層土(0–20 cm)根重和根長(zhǎng)的分布比例。根量和根長(zhǎng)的大小與籽粒產(chǎn)量的變化不一致,因此不能確定較大的根系有利于籽粒產(chǎn)量的積累。5、與不覆膜相比較,2014年覆膜增加先玉335的根冠比卻降低平玉8的根冠比,對(duì)品種金穗4、吉祥1和玉源5沒有顯著影響。2015年覆膜顯著增加金穗4和先玉335的根冠比,降低吉祥1和平玉8的根冠比,對(duì)品種玉源5沒有影響。品種和年份引起的根冠比差異較大說明地上生物量確定的情況下用定值根冠比來估計(jì)作物根系對(duì)土壤的碳輸入量具有較大的不確定性。6、覆膜后不同品種籽粒的氮和磷的吸收能力不同。品種金穗4和玉源5的籽粒氮及磷濃度最高,但相應(yīng)的籽粒產(chǎn)量較低。籽粒氮濃度和籽粒產(chǎn)量呈負(fù)相關(guān),高產(chǎn)與高質(zhì)存在矛盾性。7、覆膜提高了地上部玉米莖和葉的氮磷含量,因此促進(jìn)了玉米氮和磷的轉(zhuǎn)移量。覆膜增強(qiáng)了玉米對(duì)生長(zhǎng)環(huán)境的適應(yīng)性,不僅體現(xiàn)在籽粒的增產(chǎn)穩(wěn)定上,同時(shí)體現(xiàn)在養(yǎng)分吸收方面。綜上所述:覆膜對(duì)玉米產(chǎn)量、根系生物量和根長(zhǎng)密度的影響隨品種不同具有差異。在半干旱區(qū),采用地膜覆蓋種植玉米的地區(qū)應(yīng)根據(jù)種植區(qū)特性選擇適當(dāng)?shù)钠贩N,以期在增產(chǎn)的同時(shí)高效利用有限的自然降水和土壤養(yǎng)分。
【學(xué)位單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：S513
【文章目錄】：
中文摘要
Abstract
第一章 文獻(xiàn)綜述
    1.1 地膜覆蓋對(duì)玉米產(chǎn)量的影響
        1.1.1 溫度對(duì)玉米產(chǎn)量的影響
        1.1.2 水分對(duì)玉米產(chǎn)量的影響
    1.2 地膜覆蓋對(duì)作物根系形態(tài)的影響
        1.2.1 溫度對(duì)作物根系的影響
        1.2.2 水分對(duì)作物根系的影響
        1.2.3 養(yǎng)分對(duì)作物根系的影響
        1.2.4 品種和作物根系的關(guān)系
    1.3 地膜覆蓋對(duì)玉米氮磷累積及轉(zhuǎn)運(yùn)的影響
        1.3.1 地膜覆蓋對(duì)玉米干物質(zhì)累積及轉(zhuǎn)運(yùn)的影響
        1.3.2 地膜覆蓋對(duì)玉米氮、磷累積及轉(zhuǎn)運(yùn)的影響
        1.3.3 品種和玉米氮、磷累積及轉(zhuǎn)運(yùn)的關(guān)系
    1.4 研究目的及意義
    1.5 研究?jī)?nèi)容
    1.6 研究路線
第二章 材料與方法
    2.1 試驗(yàn)地概況
    2.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)
    2.3 樣品的采集與測(cè)定
        2.3.1 降雨采集與地溫測(cè)定
        2.3.2 土壤樣品的采集與測(cè)定
        2.3.3 植物樣品的采集與測(cè)定
    2.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析
第三章 地膜覆蓋對(duì)土壤溫度和水分的影響
    3.1 結(jié)果與分析
        3.1.1 生育期降雨量
        3.1.2 土壤溫度
        3.1.3 播種和收獲期土壤水分剖面分布
        3.1.4 土壤水分動(dòng)態(tài)
        3.1.5 土壤水分平衡
    3.2 討論
        3.2.1 土壤溫度
        3.2.2 土壤水分動(dòng)態(tài)
        3.2.3 土壤水分平衡
    3.3 小結(jié)
第四章 地膜覆蓋和品種互作對(duì)玉米產(chǎn)量和產(chǎn)量構(gòu)成的影響
    4.1 結(jié)果與分析
        4.1.1 玉米葉面積指數(shù)及株高
        4.1.2 玉米物候格局
        4.1.3 玉米籽粒產(chǎn)量和生物產(chǎn)量
        4.1.4 玉米產(chǎn)量構(gòu)成要素
        4.1.5 收獲指數(shù)和水分利用效率
    4.2 討論
        4.2.1 覆膜和品種互作對(duì)玉米株高和葉面積的影響
        4.2.2 覆膜和品種互作對(duì)玉米籽粒產(chǎn)量和產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響
        4.2.3 覆膜和品種互作對(duì)玉米生物量、HI和WUE的影響
    4.3 小結(jié)
第五章 地膜覆蓋和品種互作對(duì)玉米根重和根長(zhǎng)的影響
    5.1 結(jié)果與分析
        5.1.1 根系重量及分布
        5.1.2 根長(zhǎng)密度及根長(zhǎng)分布
        5.1.3 根冠比
        5.1.4 玉米根系與水分平衡的關(guān)系
    5.2 討論
        5.2.1 覆膜和品種互作對(duì)玉米根重、根長(zhǎng)密度的影響
        5.2.2 覆膜和品種互作對(duì)玉米根重分布、根長(zhǎng)分布的影響
        5.2.3 根冠比及根系與水分平衡的關(guān)系
    5.3 小結(jié)
第六章 地膜覆蓋和品種互作對(duì)玉米養(yǎng)分吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)和分配的影響
    6.1 結(jié)果與分析
        6.1.1 莖葉和籽粒的氮磷濃度及N/P
        6.1.2 氮積累和籽粒吸氮量
        6.1.3 氮轉(zhuǎn)移量、氮轉(zhuǎn)移率和氮轉(zhuǎn)移貢獻(xiàn)率
        6.1.4 磷積累和籽粒吸磷量
        6.1.5 磷轉(zhuǎn)移量、磷轉(zhuǎn)移率和磷轉(zhuǎn)移貢獻(xiàn)率
        6.1.6 根系、產(chǎn)量和養(yǎng)分的關(guān)系
    6.2 討論
        6.2.1 覆膜和品種互作對(duì)玉米氮素吸收、轉(zhuǎn)移的影響
        6.2.2 覆膜和品種互作對(duì)玉米磷素吸收、轉(zhuǎn)移的影響
        6.2.3 根系對(duì)玉米籽粒氮和磷濃度的影響
    6.3 小結(jié)
第七章 結(jié)論與展望
    7.1 結(jié)論
    7.2 創(chuàng)新性
    7.3 展望
參考文獻(xiàn)
在學(xué)期間的研究成果
致謝

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