本文關(guān)鍵詞： 耕作措施 黃土高原 春玉米 冬小麥 產(chǎn)量 水分利用效率　出處：《中國科學院大學(中國科學院教育部水土保持與生態(tài)環(huán)境研究中心)》2017年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：玉米和小麥是黃土高原地區(qū)最主要的兩種糧食作物,長期以來受水資源短缺的影響,黃土高原地區(qū)旱地玉米和小麥產(chǎn)量相對較低且年際間變異較大。面對不斷增長的人口壓力和對糧食需求的增長,尋求更有效的方式來提高該地區(qū)作物產(chǎn)量和水分利用效率,成為保障黃土高原地區(qū)糧食安全和改善生態(tài)環(huán)境的關(guān)鍵。前人從耕作措施(種植方式、土壤耕作方式、覆蓋方式、合理施肥)角度出發(fā),進行了大量的試驗研究并取得了積極的研究成果。前人研究普遍存在試驗地點單一,試驗面積小,單個試驗持續(xù)時間短等問題,其研究結(jié)果對實現(xiàn)黃土高原地區(qū)旱地玉米和小麥大面積均衡增產(chǎn)不具有普遍性和指導性,但是大量累積的研究資料為系統(tǒng)分析黃土高原糧食增產(chǎn)潛力提供了資料。本研究以整個黃土高原為研究區(qū)域,以近50年黃土高原旱地春玉米和冬小麥歷史文獻數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),采用整合分析方法,分析了不同耕作措施(土壤耕作方式、覆蓋方式、氮肥用量)對黃土高原不同區(qū)域春玉米和冬小麥產(chǎn)量及水分利用效率的影響情況,同時分析了黃土高原不同區(qū)域春玉米和冬小麥產(chǎn)量及水分利用效率的增加潛力。研究結(jié)果為構(gòu)建黃土高原不同區(qū)域旱地春玉米和冬小麥適宜耕作措施,實現(xiàn)黃土高原地區(qū)糧食大面積均衡增產(chǎn)提供科學指導。本研究取得的主要結(jié)果如下:(1)黃土高原旱地春玉米和冬小麥產(chǎn)量及水分利用效率增加潛力。研究結(jié)果表明,受化肥的使用和覆蓋集水等耕作措施的推廣應(yīng)用,1954~2014年黃土高原旱地春玉米和冬小麥整體平均產(chǎn)量及水分利用效率均呈線性增長趨勢(P0.01)。1954~2014年黃土高原冬小麥整體平均產(chǎn)量和水分利用效率可以劃分為三個階段:1954~1962年、1972~1993年、2001~2014年,不同階段的冬小麥平均產(chǎn)量和水分利用效分別為:2211kg?hm~(-2),3745kg?hm~(-2)和10.24kg?hm~(-2)?mm~(-1),4357 kg?hm~(-2)和12.19 kg?hm~(-2)?mm~(-1)。1985~2014年黃土高原春玉米整體平均產(chǎn)量和水分利用效率可以劃分為三個階段:1985~2000年、2001~2010年、2011~2014年,不同階段的春玉米平均產(chǎn)量和水分利用效率分別為:6631 kg?hm~(-2)和15.44 kg?hm~(-2)?mm~(-1),7949 kg?hm~(-2)和22.09kg?hm~(-2)?mm~(-1),10485 kg?hm~(-2)和26.97kg?hm~(-2)?mm~(-1)。在現(xiàn)有耕作條件下,黃土高原地區(qū)春玉米和冬小麥產(chǎn)量及水分利用效率仍有較大增長潛力。與試驗高產(chǎn)產(chǎn)量相比,黃土高原春玉米整體平均產(chǎn)量和水分利用效率增加潛力分別為5758kg?hm~(-2)和17.4kg?hm~(-2)?mm~(-1),各區(qū)域春玉米產(chǎn)量和水分利用效率增加潛力分別為3472~5896kg?hm~(-2)和8.7~20.1kg?hm~(-2)?mm~(-1)。黃土高原各區(qū)域春玉米產(chǎn)量和水分利用效率增加潛力大小依次為:中部東部西部北部南部。黃土高原冬小麥整體平均產(chǎn)量和水分利用效率增加潛力分別為2683kg?hm~(-2)和7.5kg?hm~(-2)?mm~(-1),各區(qū)域冬小麥產(chǎn)量和水分利用效率增加潛力分別為2522~2866kg?hm~(-2)和6.9~7.9kg?hm~(-2)?mm~(-1)。各區(qū)域中,西北部冬小麥產(chǎn)量和水分利用效率增加潛力大于東南部。(2)免耕、深松耕對黃土高原旱地春玉米和冬小麥產(chǎn)量及水分利用效率的影響。免耕和深松耕在黃土高原不同區(qū)域的適應(yīng)性不同。與常規(guī)耕作相比,在黃土高原中部和北部區(qū)域,采用免耕可提高春玉米產(chǎn)量和水分利用效率10%以上;在黃土高原東南部和西北部區(qū)域,采用深松耕可顯著提高冬小麥產(chǎn)量和水分利用效率,且效果優(yōu)于免耕。與常規(guī)耕作相比,在黃土高原不同年降雨量地區(qū),采用免耕均能提高春玉米產(chǎn)量和水分利用效率,其中年降雨量≤500mm地區(qū)的增加率顯著高于年降雨量500mm地區(qū)。在黃土高原不同年降雨量地區(qū),深松耕冬小麥的產(chǎn)量和水分利用效率均顯著增加,且增加率高于免耕處理。與常規(guī)耕作相比,在黃土高原年均溫度≤10℃地區(qū),采用免耕能顯著提高春玉米產(chǎn)量和水分利用效率。在不同年均溫度地區(qū)采用深松耕可顯著提高冬小麥產(chǎn)量和水分利用效率,且效果優(yōu)于免耕。(3)不同覆蓋方式對黃土高原旱地春玉米和冬小麥產(chǎn)量及水分利用效率的影響。不同覆蓋方式對黃土高原地區(qū)春玉米和冬小麥產(chǎn)量及水分利用效率的影響不同,其中,薄膜覆蓋效果優(yōu)于秸稈覆蓋。對春玉米而言,秋季平地覆膜對提高黃土高原春玉米整體平均產(chǎn)量和水分利用效率效果最好;對冬小麥而言,全年平地覆膜對提高黃土高原冬小麥整體平均產(chǎn)量和水分利用效率效果最好。黃土高原不同區(qū)域春玉米的最優(yōu)覆蓋方式不同,在黃土高原中部,采用秋季壟溝覆膜對提高春玉米產(chǎn)量和水分利用效率效果最好;在黃土高原西部和南部,采用播時壟溝覆膜效果最好;在黃土高原東部和北部,采用播時平地覆膜效果最好。黃土高原不同區(qū)域冬小麥的最優(yōu)覆蓋方式不同,在黃土高原東南部,采用壟上覆膜對提高冬小麥產(chǎn)量和水分利用效率效果最好;在黃土高原西北部,采用全年平地覆膜效果最好。(4)不同氮肥用量對黃土高原旱地春玉米和冬小麥產(chǎn)量及水分利用效率的影響。不覆蓋條件下,黃土高原旱地冬小麥適宜氮肥用量為169.4~191.1kg?hm~(-2),在此氮肥用量下冬小麥整體平均產(chǎn)量和水分利用效率達到最高,分別為4100kg?hm~(-2)和12.05 kg?hm~(-2)?mm~(-1)。不覆蓋條件下,黃土高原旱地春玉米適宜氮肥用量為255~300 kg?hm~(-2),在此氮肥用量下春玉米整體平均產(chǎn)量和水分利用效率達到最高,分別為7928.7 kg?hm~(-2)和19.42 kg?hm~(-2)?mm~(-1)。薄膜覆蓋條件下,黃土高原旱地春玉米適宜氮肥用量為228~233 kg?hm~(-2),在此氮肥用量下春玉米整體平均產(chǎn)量和水分利用效率達到最高,分別為10718.9 kg?hm~(-2)和30.06 kg?hm~(-2)?mm~(-1)。(5)黃土高原不同區(qū)域春玉米和冬小麥適宜耕作措施。在黃土高原中部,春玉米適宜耕作措施為:免耕結(jié)合秋季壟溝覆膜,氮肥用量228~233 kg?hm~(-2);在黃土高原東部和北部,春玉米適宜耕作措施為:免耕結(jié)合播時平地覆膜,氮肥用量228~233 kg?hm~(-2);在黃土高原西部和南部,春玉米適宜耕作措施為:播時壟溝覆膜配施氮肥228~233 kg?hm~(-2)。在黃土高原東南部,冬小麥適宜耕作措施為:深松耕配施氮肥169.4~191.1 kg?hm~(-2);在黃土高原西北部,冬小麥適宜耕作措施為:深松耕結(jié)合全年平地覆膜,氮肥用量169.4~191.1 kg?hm~(-2)。
[Abstract]:......
【學位授予單位】：中國科學院大學(中國科學院教育部水土保持與生態(tài)環(huán)境研究中心)
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：S513;S512.11

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