本文關(guān)鍵詞：旱作褐土覆蓋耕作措施對土壤環(huán)境的影響及玉米生長的響應(yīng)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：山西省褐土耕地面積達286.1萬hm2，占全省耕地面積的54.9％，對全省農(nóng)業(yè)發(fā)展起著十分重要的作用。我國褐土大多數(shù)分布在半干旱和半濕潤偏旱的雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)域，干旱是旱作褐土農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的主要限制因素，，如何在水資源有限的條件下提高降水利用率和作物水分利用效率，已成為旱作農(nóng)業(yè)研究的重要內(nèi)容。覆蓋耕作是干旱、半干旱和半濕潤易旱區(qū)對土壤進行保護性管理的有效手段，通過采取少免耕、深松、輔之以覆蓋措施，實現(xiàn)對旱地土壤環(huán)境因子水肥氣熱的調(diào)控，從而達到土壤環(huán)境質(zhì)量的可持續(xù)良性循環(huán)，實現(xiàn)農(nóng)作物高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)的目的。 本論文以國家公益性行業(yè)（農(nóng)業(yè)）科研專項（201203030-08-03）、“十二五”農(nóng)村領(lǐng)域國家科技計劃課題（2012BAD09B01-1）、農(nóng)業(yè)部旱作節(jié)水農(nóng)業(yè)重點開放實驗室基金等項目為依托，基于2008-2014年在山西省壽陽縣國家旱作農(nóng)業(yè)科技攻關(guān)試驗區(qū)進行的連續(xù)定點定位試驗，通過滲水地膜與行間秸稈覆蓋（SJ）、滲水地膜覆蓋（S）、普通地膜與行間秸稈覆蓋(PJ)、普通地膜覆蓋（P）、秸稈覆蓋（J）和傳統(tǒng)平作為對照（CK）6種不同覆蓋耕作措施下的系列試驗數(shù)據(jù)的對比分析，研究了不同覆蓋耕作措施條件下土植界面水、肥、氣、熱狀況及其節(jié)水增產(chǎn)效應(yīng)，主要取得以下成果： 1不同覆蓋耕作措施對農(nóng)田土壤水分的影響 不同覆蓋耕作措施的聚墑抑蒸效應(yīng)各異，土壤水分的差異主要體現(xiàn)在0~60cm，隨著深度的增加，土壤儲水量的差異逐漸變小。PJ和P處理0~60cm、0~200cm土層的集雨保墑效果最好，其次為J處理，最后為SJ和S處理。PJ、P、J、SJ和S處理0~60cm土層6年平均貯水量較CK分別增加了12.71、9.78、8.03、3.43mm和2.66mm；0~200cm土層6年平均土壤貯水量較CK處理分別增加38.03、23.45、16.91、20.96mm和15.17mm，分別提高了8.8%、5.5%、3.9%、4.9%和3.5%。不同覆蓋處理土壤貯水量年際間變化較大。在不同降水年份，PJ、P處理均能顯著提高春玉米全生育期土壤貯水量。 從對深層土壤水分含量的變化來看，覆膜和覆蓋秸稈具有明顯的提墑保墑效果，地膜覆蓋和秸稈覆蓋后，可促使深層水分向上移動，起到提水貯墑于土壤上層的作用，同時，覆蓋保墑后使各層土壤含水量變動幅度縮小，呈相對穩(wěn)定狀態(tài)，在干旱時，可相對減緩干旱程度，而在水澇時，根區(qū)濕度也不太大，有利于穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)。 2不同覆蓋耕作措施對農(nóng)田土壤溫度的影響 不同覆蓋耕作措施對地溫的影響各異。滲水地膜和普通地膜的增溫效應(yīng)，秸稈覆蓋的調(diào)溫效應(yīng)，即高溫時具有“降溫作用”，低溫時具有“保溫效應(yīng)”。 模擬了不同覆蓋耕作措施下土壤5cm處土壤溫度在1日內(nèi)隨時間變化的關(guān)系，確定了不同覆蓋耕作措施下不同深度土壤溫度的日表征時刻，分析了地溫最大日變幅隨時間和土壤剖面的變化規(guī)律，發(fā)現(xiàn)不同處理剖面地溫最大日變幅均隨著深度的增加而遞減，二者之間可以用指數(shù)方程式表示。 分析了地溫季節(jié)變化特征。在春玉米全生育期內(nèi)，S、SJ、P和PJ處理的“增溫效應(yīng)”和J處理的“調(diào)溫效應(yīng)”呈現(xiàn)出前期大、后期小的趨勢，且隨時間推移逐漸變小。 3不同覆蓋耕作措施對農(nóng)田土壤養(yǎng)分的影響 不同覆蓋耕作處理對耕層土壤全氮含量影響較大，對土壤全磷和全鉀含量無顯著影響。J處理明顯提高了土壤有機質(zhì)含量；SJ和PJ處理土壤有機質(zhì)含量有所提高，S和P處理土壤有機質(zhì)含量無明顯變化。覆蓋各處理可增加土壤耕層有效磷、緩效鉀、堿解氮養(yǎng)分的含量。J處理增加土壤耕層速效鉀含量，其余覆蓋處理耕層速效鉀含量有所降低。土壤酶的活性對土壤環(huán)境的變化反應(yīng)敏感，各處理土壤脲酶、堿性磷酸酶酶、過氧化氫酶活性差異不盡一致。 不同降水年型，地表覆蓋均能降低氮素在土壤中的累積，但其累積深度有所不同；干旱年份，地表覆蓋處理增加0~100cm土層土壤硝態(tài)氮的累積，有效降低深層土壤硝態(tài)氮的累積；豐水年，地表覆蓋處理增加了深層土壤中的硝態(tài)氮累積，甚至部分肥料氮已被淋洗到玉米根區(qū)以外。 4不同覆蓋耕作措施對春玉米生長發(fā)育、產(chǎn)量和水分利用效率的影響 不同地膜覆蓋及組合處理均能使玉米生育期提前，總生育期縮短，但生殖階段延長，有利于玉米籽粒固形物累積；同時，覆膜后因玉米生育前期地溫升高，作物出苗較裸地提前，冠層發(fā)育迅速，LAI和干物質(zhì)明顯增加。秸稈覆蓋處理各個生育期較對照均推遲，隨著氣溫升高，拔節(jié)期后LAI和干物質(zhì)及株高逐漸趕上并超過裸地。干物質(zhì)變化趨勢與LAI一致。 不同覆蓋耕作處理具有顯著的增產(chǎn)效果（p＜0.05）。覆蓋與不覆蓋間產(chǎn)量相差2.95~16.13t/hm2，覆蓋處理增產(chǎn)率達到5.29%~28.93%。不同覆蓋各處理間玉米產(chǎn)量存在一定差異，其年平均產(chǎn)量由高到低依次為：SJSPJPJCK。不同覆蓋耕作處理提高了春玉米的水分利用效率和降雨利用效率。不同降水年型，基本表現(xiàn)為S和SJ處理WUE和PUE最高，P和PJ處理次之，J處理最低。S和SJ處理純收益最高，J處理次之， P和PJ處理最低。J、P、PJ、S、SJ處理6年平均節(jié)水效益較CK分別增加了52.76、157.76、183.30、230.60、252.19元/hm2。 合理將秸稈覆蓋和地膜覆蓋組合使用，可以有效克服各自缺點，對促進玉米生長發(fā)育和增產(chǎn)有明顯效果。在本研究所有試驗處理中滲水地膜與行間秸稈覆蓋（SJ）處理增產(chǎn)幅度最大、水分利用效率最高、蓄水保水效果較好，滲水地膜覆蓋（S）處理的各項指標要低于滲水地膜與行間秸稈覆蓋（SJ），但沒有顯著差異，且兩者的純效益和節(jié)水效益最高。秸稈覆蓋（J）蓄水保水、增產(chǎn)、水分利用效率低于普通地膜覆蓋與秸稈（PJ）、普通地膜覆蓋（P）處理，但顯著高于對照，且節(jié)約覆蓋地膜投資和用工，純效益好，還沒有環(huán)境污染。綜合以上研究結(jié)果，滲水地膜覆蓋（S）、滲水地膜與行間秸稈覆蓋（SJ）和秸稈覆蓋(J)適合在生產(chǎn)中推廣應(yīng)用。
【關(guān)鍵詞】：覆蓋耕作 旱地農(nóng)田 土壤環(huán)境 褐土 玉米生長
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：S513
【目錄】：

• 摘要3-6
• ABSTRACT6-14
• 第一章 緒論14-32
• 1.1 選題背景和研究意義14-16
• 1.2 國內(nèi)外不同覆蓋耕作研究進展16-18
• 1.2.1 地膜覆蓋16-17
• 1.2.2 秸稈覆蓋17-18
• 1.3 覆蓋耕作對農(nóng)田生態(tài)環(huán)境的影響18-27
• 1.3.1 對土壤水分狀況的影響18-23
• 1.3.2 對土壤溫度狀況的影響23-25
• 1.3.3 對土壤肥力狀況的影響25-27
• 1.4 覆蓋耕作對作物生長的影響27-29
• 1.5 論文的主要研究內(nèi)容和技術(shù)路線29-32
• 1.5.1 研究內(nèi)容29-30
• 1.5.2 技術(shù)路線30-32
• 第二章 材料與方法32-40
• 2.1 試驗條件32-34
• 2.1.1 試驗站概況32
• 2.1.2 試驗區(qū)氣候條件32-33
• 2.1.3 試驗土壤33
• 2.1.4 供試地膜33-34
• 2.2 試驗設(shè)計34-35
• 2.3 測定項目與方法35-37
• 2.4 數(shù)據(jù)分析方法37-40
• 第三章 不同覆蓋耕作措施的土壤水分動態(tài)特征40-66
• 3.1 試驗區(qū)降水特征分析40-46
• 3.1.1 多年平均降水量及其年內(nèi)年際分配特征40-43
• 3.1.2 降水相對變率與變異系數(shù)43-46
• 3.2 試驗期間降水年型的劃分46-49
• 3.3 覆蓋耕作措施對春玉米地土壤水分遷移轉(zhuǎn)化的影響49-53
• 3.3.1 對全生育期土壤表層含水率的影響49-51
• 3.3.2 對各階段全生育期土壤表層含水率的影響51-52
• 3.3.3 對土壤水分分布的影響52-53
• 3.4 不同降水年型覆蓋耕作土壤水分動態(tài)變化特征53-62
• 3.4.1 正常降水年型覆蓋耕作土壤水分狀況54-56
• 3.4.2 干旱降水年型覆蓋耕作土壤水分狀況56-58
• 3.4.3 豐水年型覆蓋耕作土壤水分狀況58-61
• 3.4.4 不同降水年型土壤水分垂直分布分層61-62
• 3.5 不同覆蓋耕作措施的節(jié)水機理62-64
• 3.6 小結(jié)64-66
• 第四章 不同覆蓋耕作措施的溫度效應(yīng)66-78
• 4.1 不同覆蓋措施下土壤溫度變化特征66-72
• 4.1.1 土壤溫度日變化66-71
• 4.1.2 地溫最大日變幅71-72
• 4.2 玉米生育前期不同土層地溫變化72-73
• 4.3 玉米生育期土壤溫度的動態(tài)變化73-75
• 4.4 不同覆蓋耕作措施下田間溫度變化規(guī)律解析75-76
• 4.5 小結(jié)76-78
• 第五章 不同覆蓋耕作措施對土壤養(yǎng)分和酶的影響78-88
• 5.1 不同覆蓋耕作措施對耕層（0~40cm）土壤養(yǎng)分的影響78-82
• 5.1.1 對耕層土壤全氮、全磷、全鉀的影響78-79
• 5.1.2 對耕層土壤有機質(zhì)的影響79-81
• 5.1.3 對耕層土壤速效養(yǎng)分的影響81-82
• 5.2 不同覆蓋耕作措施土壤速效養(yǎng)分和有機質(zhì)的剖面分布82-83
• 5.3 不同覆蓋耕作措施對土壤酶的影響83-85
• 5.3.1 脲酶83-84
• 5.3.2 過氧化氫酶84
• 5.3.3 磷酸酶84-85
• 5.4 討論85-86
• 5.5 小結(jié)86-88
• 第六章 不同覆蓋耕作措施對土壤剖面硝態(tài)氮時空變化的影響88-102
• 6.1 不同覆蓋耕作措施對氮素吸收的影響88
• 6.2 不同覆蓋耕作措施土壤硝態(tài)氮年際變化特征88-91
• 6.3 不同覆蓋耕作措施土壤剖面硝態(tài)氮時空變化特征91-98
• 6.3.1 干旱年份不同覆蓋耕作措施土壤剖面硝態(tài)氮時空變化特征91-94
• 6.3.2 豐水年份不同覆蓋耕作措施土壤剖面硝態(tài)氮時空變化特征94-98
• 6.4 不同覆蓋耕作措施土壤硝態(tài)氮在 0~300cm 剖面的累積98-100
• 6.5 討論100
• 6.6 小結(jié)100-102
• 第七章 不同覆蓋耕作措施對春玉米生產(chǎn)力的影響102-108
• 7.1 對玉米生育進程的影響102
• 7.2 對玉米葉面積指數(shù)的影響102-103
• 7.3 對玉米株高的影響103-104
• 7.4 對玉米干物質(zhì)積累的影響104-105
• 7.5 討論105-106
• 7.6 小結(jié)106-108
• 第八章 不同覆蓋耕作措施對春玉米水肥利用的效率和效益的影響108-124
• 8.1 不同覆蓋耕作措施對春玉米產(chǎn)量的影響108-109
• 8.2 不同降水年型覆蓋耕作措施對春玉米產(chǎn)量的影響109
• 8.3 不同覆蓋耕作措施對春玉米水分利用效率的影響109-114
• 8.4 不同覆蓋耕作措施對春玉米氮、磷、鉀吸收分配特征的影響114-119
• 8.4.1 不同生育時期氮素吸收特點114
• 8.4.2 不同生育時期磷素吸收特點114-115
• 8.4.3 不同生育時期鉀素吸收特點115-117
• 8.4.4 不同生育時期氮磷鉀的吸收比例117-118
• 8.4.5 植株地上部不同部位氮、磷、鉀累積量118-119
• 8.5 效益分析119-121
• 8.5.1 經(jīng)濟效益119
• 8.5.2 節(jié)水效益119-121
• 8.6 討論121-122
• 8.7 小結(jié)122-124
• 第九章 結(jié)論與展望124-130
• 9.1 覆蓋耕作對農(nóng)田環(huán)境的影響124-127
• 9.2 對玉米生長發(fā)育的影響127-128
• 9.3 合理選擇和應(yīng)用不同覆蓋耕作措施128-129
• 9.4 研究展望129-130
• 參考文獻130-144
• 致謝144-146
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄146
• 攻讀學(xué)位期間參與完成的部分相關(guān)科研項目146-147
• 攻讀學(xué)位期間獲獎情況147
• 攻讀學(xué)位期間獲專利情況147-148
• 博士學(xué)位論文獨創(chuàng)性說明148

【參考文獻】

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  本文關(guān)鍵詞：旱作褐土覆蓋耕作措施對土壤環(huán)境的影響及玉米生長的響應(yīng)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：295688