【摘要】：西北干旱半干旱雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)積溫不足、降水量少且與小麥生長期嚴(yán)重錯位,以致小麥產(chǎn)量低而不穩(wěn)。覆蓋與秸稈還田是目前廣泛認(rèn)同并推廣應(yīng)用的調(diào)溫保墑、穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)的栽培措施。本研究在黃土高原旱作條件下研究了秸稈還田(小麥秸稈、玉米秸稈)、覆蓋材料(秸稈、白膜、黑膜)、覆蓋方式(平作全覆蓋、微壟全覆蓋、大壟半覆蓋)、覆蓋時期(前茬收后夏覆蓋、秋覆蓋,播前春覆蓋)對旱地冬春小麥土壤水溫條件及產(chǎn)量形成的影響,分析了秸稈還田與覆蓋對小麥土壤水溫環(huán)境、產(chǎn)量和生長的調(diào)控效應(yīng)及原因,探索了適宜西北雨養(yǎng)旱作區(qū)的秸稈還田與覆蓋栽培方式,以期為西北旱作區(qū)小麥可持續(xù)生產(chǎn)體系的建立提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。研究主要結(jié)論如下:1、覆蓋與秸稈還田對旱地冬、春小麥產(chǎn)量具有顯著的增產(chǎn)增效作用,且在干旱年份的增產(chǎn)效應(yīng)更為突出。單位面積穗數(shù)提高是覆蓋與秸稈還田增產(chǎn)的主要原因。秸稈還田種植冬小麥,在平水年份及干旱年份分別平均較CK增產(chǎn)19.2%、40.5%,籽粒產(chǎn)量水分利用效率提高22.1%、19.0%,以玉米秸稈還田+覆膜(MRP)的增產(chǎn)增效作用最為顯著,兩年度分別較CK增產(chǎn)32.8%、69.4%,水分利用效率提高41.6%、38.1%;不同還田方式的增產(chǎn)增效作用表現(xiàn)為:玉米秸稈小麥秸稈、覆膜不覆膜。籽粒產(chǎn)量與單位面積穗數(shù)(r=0.903**)、穗粒數(shù)(r=0.810**)極顯著相關(guān)。另外秸稈還田可以促進(jìn)生長,特別是在覆膜條件下,顯著提高小麥的株高、穗長、穗重及單株干重。地膜覆蓋栽培春小麥的產(chǎn)量和水分利用效率均較CK顯著提高。覆蓋方式間增產(chǎn)效應(yīng)表現(xiàn)為:全膜覆蓋半膜覆蓋,微壟全膜覆蓋平作全膜覆蓋,白膜覆蓋黑膜覆蓋,秋覆膜夏覆膜春覆膜;秸稈覆蓋的產(chǎn)量效應(yīng)表現(xiàn)為玉米碎稈覆蓋小麥碎稈覆蓋露地?zé)o覆蓋,而小麥整稈覆蓋因減少單位面積穗數(shù)造成減產(chǎn)。產(chǎn)量結(jié)構(gòu)因素中,單位面積穗數(shù)的CV值最大,其次為穗粒數(shù),而千粒重最為穩(wěn)定,即單位面積穗數(shù)的變化是覆蓋影響產(chǎn)量的主要原因。2、覆蓋與秸稈還田均具有在不同土層、不同生育時期增墑或降墑、增溫或降溫的雙重效應(yīng),總體上增墑效應(yīng)大于降墑效應(yīng)、增溫效應(yīng)大于降溫效應(yīng)。2.1秸稈還田對冬小麥具有顯著的蓄水增墑作用,且增墑效應(yīng)在干旱年份更為突出。秸稈還田較露地提高麥田的休閑效率、增加土壤貯水量,特別是MRP的休閑效率高于露地(CK)26.0個百分點、增加土壤水分56.8 mm。秸稈還田+覆膜的組合處理均可以改善土壤墑情。其中玉米秸稈還田+覆膜(MRP)對各生育時期、各土層一致表現(xiàn)為顯著的增墑效應(yīng),兩年度MRP分別較CK增墑0.8、1.7個百分點;生育時期間,增墑幅度均為播種期~拔節(jié)期好于孕穗期~收獲期;土層間,一年還田(平水年份)對0~90 cm土層的增墑效應(yīng)大于90~200 cm,兩年還田(干旱年份)則相反。小麥秸稈還田+覆膜(WRP)兩年度分別較CK提高全生育期土壤平均含水量0.5、0.6個百分點;生育時期間,WRP對播種期~拔節(jié)期具有顯著的增墑效應(yīng),而拔節(jié)后各生育時期土壤墑情與露地?zé)o顯著差異;對各土層含水量影響的特點與mrp相似。2.2秸稈還田對冬小麥土壤具有增溫、降溫的雙重效應(yīng)。生育時期間,覆膜條件下,秸稈還田對苗期~返青期麥田土壤具有增溫效應(yīng)、孕穗期~灌漿期有降溫效應(yīng),增溫和降溫幅度均表現(xiàn)為玉米秸稈小麥秸稈,不覆膜時,則對土壤溫度的影響較小;各處理中,mrp在苗期~返青期顯著增加積溫,使小麥播種~返青生育進(jìn)程較露地縮短4~6天,全生育期縮短2~3天。同時mrp能夠平抑土壤溫度季節(jié)間波動。土層間,秸稈還田對不同土層溫度的影響年際間差異較大,2011-2012年度,秸稈還田對5~10cm土層具有降溫效應(yīng)、15~25cm土層具有增溫效應(yīng),而2012-2013年度僅對15cm土層增溫,其它各土層一致降溫;各處理土層間溫度波動的差異不大。2.3覆蓋提高春小麥全生育期土壤平均含水量,具有明顯的增墑效應(yīng)。覆蓋材料上,增墑效應(yīng)表現(xiàn)為覆膜覆稈、玉米秸稈小麥秸稈、小麥整稈小麥碎稈,黑膜覆蓋與白膜覆蓋相近;覆膜方式上,微壟全覆蓋平作全覆蓋大壟半覆蓋。生育時期上,覆蓋處理在春小麥孕穗期一致具有降墑效應(yīng),而對其它各生育時期土壤墑情的影響則因覆蓋時期差異較大:夏覆膜具有增墑效應(yīng),且增墑效果播種期~拔節(jié)期好于開花期~成熟期;秋覆膜和春覆膜在播種期~拔節(jié)期、灌漿期的土壤墑情均不如露地。土層間,覆蓋顯著提高0~40cm土體含水量,而對40cm以下各土層則因覆蓋材料、覆蓋方式差異較大,其中玉米秸稈還田+夏覆膜、平作全覆蓋、微壟白膜全覆蓋、大壟黑膜半覆蓋顯著提高40cm以下各土層含水量,而夏覆膜、秋覆膜、春覆膜與無覆蓋露地差異不顯著。覆蓋總體上較無覆蓋降低播種期~拔節(jié)期、拔節(jié)期~開花期的農(nóng)田耗水,增加開花~成熟期耗水量,加劇對0-90cm土層水分的消耗。2.4覆蓋對春小麥土壤具有增溫、降溫雙重作用,增溫幅度覆膜覆稈,而降溫幅度則覆稈覆膜。但具體覆蓋處理間存在一定差異:平作白膜全覆蓋在各時期、各土層具有全面的增溫效應(yīng);玉米秸稈覆蓋、大壟黑膜半覆蓋的降溫效應(yīng)大于增溫效應(yīng);小麥碎稈覆蓋在水溫較差條件下,增溫效應(yīng)大于降溫效應(yīng),水溫較好條件下則相反。覆蓋對各生育時期、各土層溫度的影響具有一定差異:生育時期間,覆蓋對播種期~分蘗期土壤溫度影響較大,拔節(jié)期以后則影響較小;對各土層溫度的影響則因生態(tài)條件不同而差異較大,在高海拔、干旱條件下,5cm土層處理間差異最小,在低海拔、平水條件下,5cm土層處理差異最大。2.5小麥碎稈覆蓋、春覆膜在不同生態(tài)條件下對土壤水溫影響具有一定差異。春覆膜在水熱較差的條件下,可以影響土壤水分、溫度,改善作物生長的微環(huán)境,促進(jìn)小麥分蘗成穗、幼穗分化、增加穗粒數(shù)及千粒重,而在水熱條件較好的情況下土壤水分、溫度反而不如無覆蓋露地。小麥碎稈覆蓋對土壤增墑效應(yīng)有限,且對土壤降溫效應(yīng)明顯,特別是在播種期~分蘗期顯著的降溫效應(yīng)造成春小麥低出苗率、低成穗率。玉米秸稈還田+覆膜(MRP)在冬小麥生育前期增溫增墑,利于小麥植株生長、群體構(gòu)建;后期降溫保墑,可延緩器官衰老、避免高溫逼熟。MRP對土壤水溫環(huán)境的有效改善,使產(chǎn)量三要素較為協(xié)調(diào)發(fā)展,進(jìn)而促進(jìn)增產(chǎn)、高產(chǎn),是西北寒旱地區(qū)發(fā)展秸稈還田技術(shù)較為適宜的一種方式。相比其他覆蓋措施,微壟全覆蓋對春小麥土壤的播種期~分蘗期調(diào)溫保墑作用更有效,顯著增加了有效穗數(shù),為增產(chǎn)奠定了合理群體;在覆蓋時期上,考慮西北干旱地區(qū)的降雨分布特點,秋覆膜更利于 伏雨春用‖,提高隔年墑的利用率。因此微壟全地面秋覆膜是較為適宜的春小麥種植模式。
[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】：2016
【分類號】：S512.1

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