本文關(guān)鍵詞： 全膜覆土穴播 春小麥 化學(xué)計量特征 光合作用 需水規(guī)律 產(chǎn)量 水分利用效率　出處：《甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)》2017年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：目前針對全膜覆土穴播增產(chǎn)機制的研究主要集中在土壤水熱過程—干物質(zhì)積累—產(chǎn)量構(gòu)成方面,而對全膜覆土穴播春小麥的需水規(guī)律和耗水特性缺乏研究;另外,從土壤養(yǎng)分的化學(xué)計量特征—葉片化學(xué)計量特征—光合功能—產(chǎn)量形成關(guān)系的角度,對全膜覆土穴播小麥的生態(tài)生理響應(yīng)機制缺乏探討。針對上述問題,本研究布設(shè)兩個大田定位試驗,研究全膜覆土穴播春小麥的需耗水特征及其對產(chǎn)量和水分利用的影響,分析旗葉和土壤C/N、C/P、N/P等化學(xué)計量特征、水分利用、光合生理特性和產(chǎn)量構(gòu)成因子的關(guān)系,為探索資源高效、作物增產(chǎn)的技術(shù)途徑提供理論依據(jù)。主要取得以下結(jié)果:西北黃土高原半干旱區(qū)全膜覆土穴播春小麥全生育期總耗水量為439.9 mm,在播種—拔節(jié)、拔節(jié)—抽穗、抽穗—灌漿和灌漿—成熟期的需水量分別為159.5,115.0,47.7和117.7 mm。播種—拔節(jié)期,PMS的耗水強度較CK增加5.8%—20.0%,但灌漿期降低14.1%—26.4%。PMS和SM收后0—100 cm的土壤貯水量均高于CK,100—300 cm的土壤貯水量均低于CK,而且PMS在100—300 cm土層土壤貯水量收后較播前減少52.2 mm—66.2 mm。因此,全膜覆土穴播可促進小麥對土壤深層水分的利用,以滿足小麥生長的水分需求,并調(diào)節(jié)不同降水年型的春小麥耗水進程,使得營養(yǎng)生長期的耗水模系數(shù)和耗水強度增加,促進“源”的建成,在灌漿期耗水量降低的條件下提高產(chǎn)量和WUE。受土壤水分和作物生長的共同作用,PMS、SM和CK的土壤C、N、P濃度的變化關(guān)系在不同土層和小麥生育期差異明顯。三者之間的有機碳總體變化較小,而PMS在0—30 cm土層速效磷濃度較CK低,速效氮濃度在較為充分降雨后明顯高于SM和CK,而在干旱季表現(xiàn)相反。表明全膜覆土后促進了濕潤條件下氮的礦化,這對充分提高水肥利用效率有利。土壤化學(xué)計量特征參數(shù)C/N、C/P和N/P在30 cm以上的土層較50 cm以下土層的變化更為劇烈。如PMS在0—20cm土層的N/P值在挑旗期高于CK,而在抽穗期則明顯較低。其主要原因一方面是因為PMS的小麥冠層大,對速效氮的吸收利用在抽穗期達到峰值;另外是由于挑旗期降雨達到80 mm,土壤氮的礦化加強,速效氮濃度較高。所以,土壤化學(xué)計量特征受環(huán)境因素和作物發(fā)育的共同作用,而這一作用不僅對小麥的養(yǎng)分吸收利用有重要影響,并將由此通過改變?nèi)~片化學(xué)計量特征來影響光合碳同化和水分利用。在土壤C、N、P濃度及其計量特征以及降水的共同影響下,小麥旗葉的生態(tài)化學(xué)計量特征在處理間有顯著差異,而且因生育期有明顯變化。PMS、SM和CK旗葉全氮濃度均值分別為32.6 g/kg、30.3 g/kg和33.5 g/kg,旗葉全磷濃度為2.73 g/kg、2.78 g/kg和2.72 g/kg,旗葉全碳濃度為436.9 g/kg、451.8 g/kg和432.1g/kg。SM的C/N值最高,CK最低;PMS旗葉C/P值在挑旗期顯著高于CK;N/P值在抽穗期高于CK。證明隨著小麥生長和降水等條件變化,限制小麥生長的元素隨之發(fā)生變化,而且對不同處理的限制程度不同。一般地,PMS在干旱條件下主要為氮素限制,但這一限制作用與CK無差異,有效降水后N、P對PMS處理的小麥生長限制作用減弱。因此,采用全膜覆土穴播種植方式能夠緩解N、P對小麥生長的限制,并在降水充足的條件下快速減輕這一限制作用。PMS的SPAD值在各生育時期均最高,CK最低,可見PMS能增強小麥對土壤N的吸收利用,且促進氮素向葉綠素分配。春小麥生育前期PMS和SM的水分條件優(yōu)于CK,所以凈光合速率和氣孔導(dǎo)度均顯著高于CK,但干旱條件下光合速率和氣孔導(dǎo)度均低于CK。PMS的非氣孔限制作用弱于CK,但干旱條件下的氣孔限制作用強于CK。結(jié)合葉片化學(xué)計量特征的研究結(jié)果,認為光合作用的非氣孔限制主要來自于P的限制,即光合磷酸化受阻限制了光合速率的提高,這主要是土壤N/P值和土壤貯水量較低共同作用所致。受氣孔限制、葉片化學(xué)計量特征以及土壤水分的共同作用,平水年P(guān)MS葉片瞬時水分利用效率除在揚花期顯著低于CK外,其余生育期均顯著高于CK;欠水年P(guān)MS葉片瞬時水分利用效率在挑旗期顯著高于CK,其余生育期均顯著低于CK。在PMS處理下,由于土壤水分得以改善和土壤速效氮濃度升高,改變了土壤化學(xué)計量特征;在土壤化學(xué)計量特征和水分的共同作用下,小麥旗葉的化學(xué)計量特征對生長的限制作用減弱,并促進更多的氮素向葉綠素分配,提高旗葉的光能利用能力,使光合作用的非氣孔限制減弱,光合速率升高,葉片水分利用效率增加,葉面積指數(shù)顯著提高而冠層溫度明顯下降。在以上因素的協(xié)同作用下,PMS的穗粒數(shù)和穗粒重等較SM和CK顯著增加,并在平水年分別較SM高6.9%和13.8%,在干旱年高11.1%和24.7%。因此,基于對土壤水熱條件的優(yōu)化和深層水分的利用,PMS優(yōu)化了土壤的化學(xué)計量特征,減輕了干旱條件下旗葉的元素限制而增強光合作用,使得小麥產(chǎn)量和水分利用效率顯著升高,尤其較SM在干旱年份更能增產(chǎn)和提高WUE。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：S512.12

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