發(fā)布時間：2017-12-06 14:32

  本文關(guān)鍵詞：集雨限量補灌技術(shù)對農(nóng)田土壤水溫狀況及玉米生理生態(tài)效應(yīng)的影響

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【摘要】：溝壟集雨種植技術(shù)是西北旱區(qū)改善旱地作物水分狀況,維持作物產(chǎn)量穩(wěn)定的有效方法之一。為進一步完善集雨技術(shù)模式,并以此為基礎(chǔ),研究開發(fā)一種可有效提高灌溉農(nóng)田水分生產(chǎn)效率,緩解灌溉水資源高耗低效問題的北方灌溉農(nóng)田節(jié)水補灌技術(shù)模式,本研究在干旱半干旱典型區(qū)(寧夏彭陽縣),設(shè)置溝壟集雨(R)與傳統(tǒng)平作(B)兩種種植方式,結(jié)合玉米關(guān)鍵生育期補灌,形成8個處理(大喇叭口期1次灌水:R1/B1;大喇叭口期和揚花期均灌水:R2/B2;揚花期1次灌水:R3/B3;全程不灌溉:R0/B0),通過連續(xù)3年(2012~2014)大田試驗,分析不同集雨限量補灌模式對農(nóng)田土壤水溫狀況、養(yǎng)分狀況、玉米生理生態(tài)特性、產(chǎn)量和水分利用效率的影響,結(jié)果如下:1、集雨限量補灌對農(nóng)田土壤水溫狀況的影響(1)在3年試驗期間,集雨補灌各處理(RI:R1、R2和R3)較對應(yīng)畦灌處理(BI:B1、B2和B3)均可顯著提高玉米生育前期(苗期~大喇叭口期)0~200 cm土層土壤含水量和貯水量(P0.05),尤其是土壤上層(0~60 cm),平均增幅達10.40%和6.91%,且隨著降雨增多增幅變大;由于灌水量較對應(yīng)畦灌處理減少50%,各集雨補灌處理在灌水后(揚花期~收獲期)0~200 cm土層土壤含水量和貯水量均略低于對應(yīng)畦灌處理,但均無顯著差異。(2)不論是平水年還是豐水年,各集雨補灌處理較對應(yīng)畦灌處理可顯著增加耕層0~25 cm各土層土壤溫度(P0.05),且隨著作物生育期降雨量的增加地溫增幅逐漸減小;由于補灌提高了土壤水分含量,各集雨補灌處理和畦灌處理均低于對應(yīng)的不灌水處理,且一次灌水處理(R1/B1和R3/B3)增溫效果均高于兩次灌水處理(R2/B2)。2、集雨限量補灌對農(nóng)田土壤及植株養(yǎng)分的影響(1)各集雨補灌處理較對應(yīng)畦灌處理可顯著提高土壤養(yǎng)分利用率,從而使0~40 cm各土層土壤全氮、有機質(zhì)和堿解氮含量均低于對應(yīng)畦灌處理,且隨著生育期降雨量的增多降幅減小;各補灌處理較對應(yīng)不灌水處理均可顯著提高0~40 cm土層土壤速磷和速鉀含量(P0.05),且隨著土層的加深增幅減小,各補灌處理間大喇叭口期一次灌水處理(R1/B1)對速磷利用效率較好,而兩次灌水處理(R2/B2)對速鉀利用效率較好;在各年份,各補灌處理對0~40 cm土層土壤全磷和全鉀含量影響較小,且隨著土層的加深基本無差異。(2)在各試驗?zāi)攴?各集雨補灌處理較對應(yīng)畦灌處理均可顯著(P0.05)增加各部位養(yǎng)分含量,籽粒全氮、全磷和全鉀含量分別提高9.74%、12.18%和24.83%,葉片全氮、全磷和全鉀含量分別提高14.26%、37.07%和29.61%,莖稈全氮、全磷和全鉀含量分別提高16.07%、22.88%和20.94%;各補灌處理較不灌水處理均可顯著(p0.05)提高玉米植株的養(yǎng)分含量,對比各集雨補灌處理可看出,大喇叭口期一次灌水處理(r1)和兩次灌水處理(r2)對植物養(yǎng)分吸收效果顯著高于揚花期一次灌水處理(r3);而各畦灌處理間,兩次灌水處理(b2)均好于大喇叭口期一次灌水處理(b1)和揚花期一次灌水處理(b3)。(3)在各試驗?zāi)攴?集雨補灌和畦灌較不灌水處理均可顯著提高玉米秸稈和籽粒養(yǎng)分吸收量(p0.05),各集雨補灌處理養(yǎng)分吸收量大小順序為大喇叭口期一次灌水兩次灌水揚花期一次灌水,而各畦灌處理大小順序為兩次灌水大喇叭口期一次灌水揚花期一次灌水。3、集雨限量補灌對玉米耗水特性的影響(1)在2012~2014各年份,玉米生育期耗水量均隨降雨量的增多呈增加趨勢,與對應(yīng)畦灌處理相比,各集雨補灌處理在豐水年(2012和2013)耗水量顯著降低(p0.05),分別低6.79%和8.44%;在平水年(2014)顯著提高,平均高9.51%(p0.05),各集雨補灌處理中大喇叭口期補灌處理(r1和r2)耗水量均顯著(p0.05)高于揚花期一次灌水處理(r3);各畦灌處理中兩次灌水處理(b2)均高于一次灌水處理(b1和b3)。(2)與對應(yīng)畦灌處理相比,各集雨補灌處理通過壟覆地膜均可顯著降低玉米各生育時期的耗水量,各集雨補灌和畦灌處理在各階段均高于對應(yīng)不灌水處理,其中大喇叭口期補灌處理(r1/b1和r2/b2)在各時期耗水量均高于對應(yīng)揚花期一次灌水處理(r3/b3)。(3)在豐水年(2012和2013),各處理間耗水強度無顯著差異,而在平水年(2014),各集雨補灌處理耗水強度均顯著(p0.05)高于對應(yīng)畦灌處理,且大喇叭口期補灌處理(r1/b1和r2/b2)均顯著(p0.05)大于對應(yīng)揚花期一次灌水處理(r3/b3)。(4)在各降雨年型下,與不灌水處理相比,各集雨補灌和畦灌處理均顯著提高了玉米田耗水模系數(shù),且增幅大小順序為:大喇叭口期一次灌水(r1/b1)兩次灌水(r2/b2)揚花期一次灌水(r3/b3);4、集雨限量補灌對玉米光合生理生態(tài)特性的影響(1)在各試驗?zāi)攴?集雨補灌處理均較對應(yīng)畦灌處理均可顯著提高玉米葉片葉綠素相對含量(spad)值,各集雨補灌處理大小順序為兩次灌水大喇叭口期一次灌水揚花期一次灌水,平均較不灌水處理顯著提高11.94%(p0.05),各畦灌處理大小順序為兩次灌水大喇叭口期一次灌水揚花期一次灌水,較不灌水處理平均顯著提高12.72%(p0.05)。(2)在2012~2014各年份下,各集雨補灌處理較對應(yīng)畦灌處理均可顯著(p0.05)提高各項光合指標(biāo)值,各集雨補灌處理較不灌水處理可顯著(p0.05)提高玉米葉片凈光合速率、氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率,分別平均提高11.79%、24.23%和22.94%,其中大喇叭口期補灌處理(r1和r2)顯著高于僅在揚花期補灌處理(r3);各畦灌處理在雨水充沛的2013年較不灌水處理無顯著差異,在2012和2014年玉米葉片凈光合速率、氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率分別顯著(p0.05)提高10.08%、15.95%和22.94%,兩次灌水處理的增幅明顯大于其余灌水處理。(3)葉綠素?zé)晒鈪?shù)對水分脅迫反應(yīng)敏感,隨著降雨的增多各項指標(biāo)均呈下降趨勢。與對應(yīng)畦灌處理相比,各集雨補灌處理在各年份均可顯著提高葉綠素?zé)晒鈪?shù)值,其中最大熒光(fm)、可變熒光(fv)、psⅡ光化學(xué)效率(fv/fm)及psⅡ潛在活性(fv/fo),分別平均顯著提高7.66%、12.19%、5.47%和14.53%,各灌水處理的大小順序為:大喇叭口期一次灌水處理(r1/b1)兩次灌水處理(r2/b2)揚花期一次灌水處理(r3/b3)。5、集雨限量補灌對玉米產(chǎn)量、水分利用效率的影響(1)在2012~2014各年份,與對應(yīng)畦灌處理相比,各集雨補灌處理均可顯著提高玉米產(chǎn)量,且隨著降雨量的增多增幅逐漸減小,穗長、穗粗、穗行數(shù)、百粒重、行粒數(shù)和穗粒數(shù)分別提高3.53%、6.23%、4.74%、10.01%、1.40%和6.19%,突尖長平均降低9.30%,其中大喇叭口期補灌處理(r1/b1和r2/b2)對產(chǎn)量性狀的提高效果顯著高于僅在揚花期補灌處理(r3/b3)。(2)相比各畦灌處理,在2012~2014各年份,各集雨補灌處理均可顯著提高玉米經(jīng)濟產(chǎn)量,增幅隨著生育期降雨量的增多逐漸變小,三年分別提高29.51%、7.49%和34.15%;各集雨補灌處理較不灌水處理可平均提高12.61%(p0.05),大喇叭口期補灌處理(r1和r2)經(jīng)濟產(chǎn)量增幅較揚花期一次補灌處理(r3)顯著,尤其是大喇叭口期一次灌水處理;各畦灌處理在豐水年(2012和2013)較不灌水處理無明顯增幅,而在平水年(2014)平均提高16.12%(p0.05),揚花期一次灌水處理增幅顯著(p0.05)高于其余補灌處理。(3)在各年份,各集雨補灌處理較對應(yīng)畦灌處理可顯著(p0.05)提高玉米水分利用效率(wue)和降雨利用效率(pue),分別平均提高27.09%和24.74%。各集雨補灌處理在各年型下較不灌水處理可顯著(p0.05)提高玉米wue和pue,平均分別提高10.46%和10.65%,各畦灌處理較不灌水處理僅在平水年(2014)分別提高2.23%和16.12%(p0.05);各補灌處理間增幅效應(yīng)為:大喇叭口期一次灌水(r1/b1)大喇叭口期和揚花期均灌水(r2/b2)揚花期一次灌水(r3/b3)。(4)在2012~2014各年份,與對應(yīng)畦灌處理相比,各集雨補灌處理均可顯著(p0.05)提高玉米灌水利用效率(iwue),且隨著生育期降雨量的增多增幅逐漸變小,三年分別提高1.6、1.3和1.7倍,各補灌處理效應(yīng)為大喇叭口期一次灌水(r1/b1)揚花期一次灌水(r3/b3)大喇叭口期和揚花期均灌水(r2/b2)。(5)在各降雨年份下,各集雨補灌處理均可顯著(p0.05)提高玉米灌水生產(chǎn)效率(iwp),且隨著生育期降雨量的增多增幅逐漸變小,各集雨補灌處理間大喇叭口期一次灌水(r1)增幅顯著大于其余處理;各畦灌處理在豐水年(2012和2013)iwp均呈負值,但在各年份兩次灌水處理(b2)效果較好。6、集雨限量補灌對玉米田經(jīng)濟收益的影響(1)在各降雨年份下,各集雨補灌處理較對應(yīng)畦灌處理可顯著提高玉米田總收入,且增幅隨著玉米生育期降雨量的增多呈下降趨勢,2012~2014年分別平均提高26.09%(P0.05)、9.61%和31.52%(P0.05),在平水年(2014)補灌效應(yīng)尤其明顯,各補灌處理增收大小順序為:大喇叭口期一次灌水(R1/B1)兩次灌水(R2/B2)揚花期一次灌水(R3/B3)。(2)在2012~2014各年份,與對應(yīng)畦灌處理相比,各集雨補灌處理均可顯著(P0.05)提高玉米田凈收益,三年分別提高39.81%、3.94%和59.92%,其中大喇叭口期一次灌水處理(R1/B1)增幅最為明顯。
【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：S513;S274
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本文編號：1258941