本文關(guān)鍵詞：渭北旱塬玉米田輪耕下土壤質(zhì)量及生產(chǎn)性能響應(yīng)研究

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【摘要】：渭北旱塬屬于典型的半旱區(qū),且春玉米是該地區(qū)主要的糧食作物之一。首先,降雨較少和年際降雨量差異性較大是造成該區(qū)域糧食產(chǎn)量低而不穩(wěn)的重要因素;其次,由于耕作方式的單一和不科學(xué),導(dǎo)致該區(qū)域農(nóng)田土壤板結(jié),緊實(shí)度增加,從而造成不適宜作物萌發(fā)和生長的土壤環(huán)境,阻礙了作物增產(chǎn)增收。為了提高土壤質(zhì)量,改善土壤環(huán)境,實(shí)現(xiàn)作物健康生態(tài)的生長和區(qū)域農(nóng)業(yè)增產(chǎn)增收目標(biāo),本研究于2007-2014年在渭北旱塬典型區(qū)域合陽縣實(shí)施了一年一熟春玉米連作制度下,設(shè)置3種不同肥力為主處理即平衡施肥、常規(guī)施肥和低量施肥;3種耕作方式即免耕、深松和翻耕處理,并將3種耕作方式進(jìn)行輪換組合,形成6種副處理即深松-免耕(N-S)T、深松-翻耕(S-C)T、翻耕-免耕(C-N)T、免耕-免耕(N-N)T、深松-深松(S-S)T和翻耕-翻耕(C-C)T,其中,以翻耕-翻耕(C-C)T為傳統(tǒng)耕作即對(duì)照。通過連續(xù)7年長期大田定位試驗(yàn),研究不同肥力和耕作措施組合下對(duì)土壤容重、孔隙度、團(tuán)聚體穩(wěn)定性、水分變化情況、化學(xué)形狀、農(nóng)藝形狀、生理特征、產(chǎn)量構(gòu)成、收獲指數(shù)、水分利用效率和經(jīng)濟(jì)效益等指標(biāo)的影響,為渭北旱區(qū)土壤質(zhì)量提升和改善生產(chǎn)性能提供科學(xué)的施肥配比和合理的耕作措施,為區(qū)域農(nóng)業(yè)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)和技術(shù)支持。本研究結(jié)論如下:1.不同輪耕模式對(duì)春玉米連作田土壤物理性狀的影響對(duì)照試驗(yàn)前和傳統(tǒng)耕作處理,合理科學(xué)的土壤輪耕措施有利于降低土壤容重和提高土壤孔隙度,增加土壤的透氣性。在0~40 cm土層,以“免耕-深松”處理下改善土壤容重和提高孔隙度效果最佳,較試驗(yàn)前和傳統(tǒng)耕作土壤平均容重降低3.8%和8.6%,土壤孔隙度增加3.3%和7.8%�！懊飧�-深松”處理下能較好提高0~40 cm土層土壤穩(wěn)定性,0.25 mm土壤機(jī)械團(tuán)聚體和水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量的比例較傳統(tǒng)耕作可分別提高11.4%和5.2%;各輪耕處理均較傳統(tǒng)耕作顯著降低土壤結(jié)構(gòu)破碎率等指標(biāo),其中“免耕-深松”和“深松-深松”處理對(duì)降低團(tuán)聚體分型維數(shù)效果明顯。2.不同輪耕模式對(duì)春玉米連作田土壤水分狀況的影響不同耕作措施合理科學(xué)的輪換組合有利于提高土壤對(duì)降雨的貯存能力。6個(gè)休閑期,分別以“免耕-深松”和“免耕-免耕”組合下冬閑初期和末期土壤含水量最佳,整個(gè)冬閑期0~200 cm土層土壤含水量較傳統(tǒng)耕作分別增加7.0%和5.5%(P0.05)。春玉米田冬閑末期0~200 cm土壤貯水量以“免耕-深松”處理最佳,其次為“免耕-免耕”,第三為“深松-深松”,三者較傳統(tǒng)耕作平均土壤貯水量增加幅度為6.0%~8.7%(P0.05)。在7個(gè)種植試驗(yàn)?zāi)甓?各處理春玉米大喇叭口期和抽雄期土壤含水量和貯水量以“免耕-深松”處理最佳,其次為“免耕-免耕”,第三為“深松-深松”,與休閑期表現(xiàn)趨勢一致,三者較傳統(tǒng)耕作平均土壤貯水量增加幅度為5.9%~7.7%(P0.05)3.不同肥力與輪耕模式組合對(duì)春玉米田土壤養(yǎng)分的影響在7個(gè)種植試驗(yàn)?zāi)甓却河衩资斋@后,各處理0~60 cm土層土壤養(yǎng)分含量均以平衡施肥水平最高,其次為常規(guī)施肥水平,低量施肥則呈現(xiàn)最差。三種施肥方式下,各處理較傳統(tǒng)耕作即連續(xù)翻耕有效提高有機(jī)碳儲(chǔ)量,增加量分別為1.4~2.8 t/hm2,0.02~1.67 t/hm2和0.4~1.5 t/hm2。對(duì)于全效養(yǎng)分,平衡施肥下各處理有效提高全氮、全鉀和全磷含量分別為:7.1%~15.6%,2.1%~23.9%和5.9%~20.8%。其中,“免耕-深松”和“翻耕-免耕”有利于提高全氮和全磷含量;“深松-翻耕”和“免耕-深松”可促進(jìn)土壤全鉀含量的提升。對(duì)于速效養(yǎng)分,平衡施肥下,在0~60 cm土層,“免耕-深松”處理土壤堿解氮、速效磷和速效鉀平均含量均最高,分別為43.8、9.43和105.4 g/kg,且其他處理相對(duì)于傳統(tǒng)耕作對(duì)提高土壤中速效養(yǎng)分含量都具有積極作用。4.不同肥力與輪耕模式組合對(duì)春玉米農(nóng)藝性狀和生理特征的影響三種施肥水平下,春玉米農(nóng)藝性狀和生理特征表現(xiàn)趨勢一致,均以平衡施肥處理表現(xiàn)最佳,常規(guī)施肥水平次之,低肥處理則表現(xiàn)最差。通過7個(gè)種植試驗(yàn)?zāi)甓?平衡施肥水平春玉米在主要生育時(shí)期在6種不同耕作方式下平均株高和干物質(zhì)積累量分別較傳統(tǒng)耕作提高1.7%~7.3%和11.6%~24.4%(P0.05)。平衡施肥水平下春玉米不同生育期在6種耕作方式中以“免耕-深松”處理平均株高和單株干物質(zhì)積累量較高,較傳統(tǒng)耕作分別增加1.4%~8.1%、5.7%~25.0%和6.2%~20.6%(P0.05)。春玉米主要生育時(shí)期葉片葉綠素相對(duì)含量均隨生育時(shí)期推進(jìn)而增加,各處理平均葉綠素相對(duì)含量較傳統(tǒng)耕作增加2.1%~6.4%;以“免耕-深松”處理增加效果最佳�！懊飧�-深松”和“深松-翻耕”處理有利于平均蒸騰速率、光合速率和氣孔導(dǎo)度的提高,較傳統(tǒng)耕作“翻耕-翻耕”分別增加6.7%、8.9%,9.9%、15.3%和0.5%、2.6%。5.不同肥力與輪耕模式組合對(duì)春玉米產(chǎn)量構(gòu)成因素、綜合指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)效益的影響三種施肥水平下,春玉米作物產(chǎn)量構(gòu)成因素、綜合指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)效益表現(xiàn)趨勢一致,均以平衡施肥處理表現(xiàn)最佳,常規(guī)施肥水平次之,低肥處理則表現(xiàn)最差。平衡施肥水平下各處理平均單位面積穗數(shù)、平均穗粒數(shù)、平均百粒重和平均產(chǎn)量較常規(guī)施肥和低肥處理增加4.3%、8.9%,9.0%、16.1%,5.2%、9.4%和19.8%、38.4%(P0.05)。通過7年玉米種植試驗(yàn),考察綜合肥力水平和耕作處理對(duì)產(chǎn)量構(gòu)成影響的整體效應(yīng),平衡施肥水平下,“免耕-深松”組合可有效改善春玉米產(chǎn)量構(gòu)成,增產(chǎn)效果最佳,其次為“深松-翻耕”和“深松-深松”組合。平衡施肥“免耕-深松”耕作模式下產(chǎn)量、收獲指數(shù)、WUE和經(jīng)濟(jì)效益最高,分別為9404.4 kg/hm2、45.1%、22.6 kg/hm2·mm和8122.8元/hm2,其次為“深松-深松”和“深松-翻耕”處理。由此可見,與長期單一的傳統(tǒng)耕作相比,合理的耕作措施進(jìn)行科學(xué)的輪換可有效地降低土壤容重,改善土壤物理性狀,提高土壤養(yǎng)分,改善整個(gè)土壤環(huán)境效應(yīng)。在不同肥力水平和耕作措施的組合研究中,主要以平衡施肥水平下“免耕-深松”輪耕方式提升土壤質(zhì)量及生產(chǎn)性能效果最佳,對(duì)增強(qiáng)土壤保水功能有積極作用,并且顯著改善春玉米農(nóng)藝性狀和生理特征,為最終的增產(chǎn)增收提供良好的基礎(chǔ)�！懊飧�-深松”輪耕方式可評(píng)價(jià)為渭北旱區(qū)農(nóng)業(yè)實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)增收適宜的肥力和耕作組合,其次為平衡施肥水平下“深松-翻耕”和“深松-深松”土壤輪耕方式。
【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：S513

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