玉米秸秆还田对土壤理化性状与小麦根系发育和功能的影响

【摘要】：在2010~2011年连续两年大田定位试验条件下，研究了不同秸秆还田技术措施对麦田土壤理化性状及小麦出苗质量、根系生长发育及产量的影响，主要研究结果如下： 1、同一还田方式下不同玉米秸秆还田量对小麦生育前期土壤水分影响较大。深耕条件下，不同量秸秆还田后，在一定程度上提高了生育前期的土壤含水量，0~60cm内不同土层土壤含水量大小顺序为：秸秆中量还田＞秸秆高量还田＞秸秆低量还田＞秸秆不还田。而在旋耕条件下，生育前期0~60cm土壤含水量则表现为：秸秆低量还田＞秸秆不还田＞秸秆中量还田＞秸秆高量还田。同一秸秆还田量水平下不同还田方式对生育前期0~60cm的土壤水分的影响表现为：在秸秆不还田或秸秆低量还田条件下，旋耕方式＞深耕方式；在秸秆中量或高量还田条件下，生育前期0~60cm的土壤含水量：深耕方式＞旋耕方式。 2、同一还田方式下不同玉米秸秆还田量和同一还田量水平下不同还田方式主要影响土壤5cm和10cm的温度，而对土壤15cm和20cm的温度影响不大。深耕条件下，不同量秸秆还田与秸秆不还田相比，土壤5cm、10cm温度表现出增温（温度较低时）或降温（温度较高时）作用。旋耕条件下，秸秆还田处理对生育前期土壤5cm、10cm的增温作用（温度较低时）并不明显，其中秸秆中量、高量还田反而降低了土壤温度，在生育后期，不同秸秆量还田均表现出“降温效应”（温度较高时）。在生育前期温度较低时，秸秆不还田、低量还田的条件下，旋耕方式的增温作用高于深耕方式，而在中量还田、高量还田条件下，则表现为深耕方式的增温作用高于旋耕方式。 3、同一还田方式下不同玉米秸秆还田量和同一秸秆还田量水平下不同还田方式对小麦当季土壤碱解氮和速效磷含量的影响并不明显，但适宜的秸秆还田量能提高小麦当季的土壤有机质含量和速效钾含量。深耕条件下，秸秆高量还田能提高小麦当季土壤有机质含量，秸秆中量、高量还田能提高小麦当季速效钾含量，且差异达到显著水平；旋耕条件下，秸秆中量还田处理的小麦当季土壤有机质含量最高，不同量秸秆还田均能提高小麦当季土壤速效钾含量。而同一秸秆还田量水平下不同还田方式间对土壤有机质和速效养分含量的影响并不明显。 4、同一还田方式下不同玉米秸秆还田量均导致小麦出苗率降低，缺苗断垄程度增加，且随着秸秆还田量增加而逐渐加重，且出苗均匀度和整齐度逐渐变差，出苗率高低次序为：秸秆不还田＞秸秆低量还田＞秸秆中量还田＞秸秆高量还田。同一秸秆还田量水平下，不同还田方式的出苗率和出苗均匀度与整齐度表现为：深耕方式＞旋耕方式。 5、同一还田方式下适宜的玉米秸秆还田量，能促进小麦根系生长发育，反之，则阻碍小麦根系生长发育。深耕条件下，秸秆中量、高量还田有利次生根的发生，提高生育后期根系活力，增加0~60cm土层中的根系干重密度；旋耕条件下，秸秆低量还田有利次生根发生，提高生育后期根系活力，增加0~40cm土层中的根重密度，而秸秆中量、高量还田则在生育前期抑制了根系生长发育，表现为次生根减少、根重密度和根中可溶性糖含量降低。同一秸秆还田量水平下，不同还田方式对根系的生长发育影响不同：秸秆不还田、低量还田条件下，旋耕方式的根系生长发育优于深耕方式，而在秸秆中量、高量还田条件下，深耕方式的根系生长发育优于旋耕方式。 6、同一还田方式下适宜的秸秆还田量的增产效应表现为：深耕条件下，不同秸秆还田量均能增加小麦产量，其中主要原因是增加穗粒数和千粒重，而对亩穗数的影响不大；旋耕条件下，低量秸秆还田能增加冬小麦产量，而中量、高量秸秆还田则导致减产，其减产的主要原因是亩穗数减少，而穗粒数和千粒重的变化不大。同一秸秆还田量水平下，不同还田方式对产量的影响表现为：秸秆不还田或秸秆低量还田条件下，为旋耕方式＞深耕方式，但差异未达显著水平，秸秆中量还田或高量还田条件下，为深耕方式＞旋耕方式，差异达显著水平，其增产的主要原因是亩穗数和穗粒数增加，而千粒重变化不大。 【关键词】：玉米秸秆还田 土壤理化性状 小麦 根系发育
【学位授予单位】：河南农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：S512.1
【目录】：

• 致谢4-8
• 摘要8-10
• 1 文献综述10-16
• 1.1 玉米秸秆还田方式与方法10-11
• 1.2 玉米秸秆还田对土壤理化性状及微生物活性的影响11-13
• 1.2.1 对土壤物理性状的影响11
• 1.2.2 对土壤水分含量的影响11
• 1.2.3 对土壤有机质含量的影响11-12
• 1.2.4 对土壤矿质营养含量的影响12
• 1.2.5 对土壤微生物活性的影响12
• 1.2.6 对土壤酶活性的影响12-13
• 1.3 玉米秸秆还田对小麦生长发育及产量与品质的影响13-14
• 1.3.1 对植株生长发育的影响13
• 1.3.2 对产量及其构成因素的影响13
• 1.3.3 对子粒品质的影响13-14
• 1.4 玉米秸秆还田技术存在的问题及应用前景分析14-16
• 1.4.1 玉米秸秆还田条件下麦田病虫害情况14
• 1.4.2 玉米秸秆还田技术问题14-16
• 1.4.2.1 秸秆还田增产机理尚需进一步探讨14
• 1.4.2.2 秸秆还田技术尚需进一步数量化14
• 1.4.2.3 秸秆还田配套技术尚需进一步研究14-16
• 2 引言16-18
• 3 材料与方法18-21
• 3.1 试验地概况18
• 3.2 供试材料18
• 3.3 试验设计18
• 3.4 测定项目及方法18-20
• 3.4.1 土壤理化性状指标测定18-19
• 3.4.2 小麦根系性状指标测定19-20
• 3.4.2.1 根样获取方法19
• 3.4.2.2 根系发育及生理生化指标测定方法19-20
• 3.4.3 小麦植株性状指标测定20
• 3.4.4 产量及其构成因素测定20
• 3.5 统计分析方法20-21
• 4 结果与分析21-55
• 4.1 玉米秸秆还田对麦田土壤理化性状的影响21-32
• 4.1.1 秸秆还田技术对土壤水分的影响21-24
• 4.1.2 秸秆还田技术对土壤温度的影响24-29
• 4.1.2.1 越冬期土壤温度24-26
• 4.1.2.2 拔节期土壤温度26-28
• 4.1.2.3 灌浆期土壤温度28-29
• 4.1.3 秸秆还田技术对土壤有机质及养分的影响29-32
• 4.2 玉米秸秆还田对小麦出苗质量的影响32-34
• 4.2.1 秸秆还田技术对出苗率的影响32-33
• 4.2.2 秸秆还田技术对麦苗均匀度与整齐度的影响33-34
• 4.3 玉米秸秆还田对小麦根系生长发育及功能的影响34-43
• 4.3.1 秸秆还田技术对单株次生根的影响34-35
• 4.3.2 秸秆还田技术对根重密度的影响35-39
• 4.3.2.1 0~20 cm 土层中的根重密度35-36
• 4.3.2.2 20~40 cm 土层中的根重密度36-38
• 4.3.2.3 40~60 cm 土层中的根重密度38-39
• 4.3.3 秸秆还田技术对根中可溶性糖含量的影响39-40
• 4.3.4 秸秆还田技术对小麦根中全氮含量的影响40-41
• 4.3.5 秸秆还田技术对根系活力的影响41-43
• 4.4 玉米秸秆还田对小麦地上部生长发育及产量的影响43-46
• 4.4.1 秸秆还田技术对植株地上部生长发育的影响43-45
• 4.4.1.1 对株高的影响43-44
• 4.4.1.2 对地上部干重的影响44-45
• 4.4.2 秸秆还田技术对籽粒产量及其构成因素的影响45-46
• 4.5 玉米秸秆还田的关键技术环节46-55
• 4.5.1 轮耕方式46-52
• 4.5.1.1 对麦田土壤容重的效应46
• 4.5.1.2 对小麦次生根发根能力的效应46-47
• 4.5.1.3 对小麦根系活力的效应47-48
• 4.5.1.4 对小麦根重密度的效应48-51
• 4.5.1.5 对小麦产量及其构成因素的效应51
• 4.5.1.6 小结与讨论51-52
• 4.5.2 还田时间52-53
• 4.5.3 必须深耕53-54
• 4.5.4 补施氮肥54-55
• 5 结语与讨论55-58
• 5.1 玉米秸秆还田与麦田土壤理化性状55-56
• 5.2 玉米秸秆还田与小麦出苗质量56
• 5.3 玉米秸秆还田与小麦根系发育和生理功能56-57
• 5.4 玉米秸秆还田与小麦产量及其构成因素57
• 5.5 玉米秸秆还田研究应用前景57-58
• 6 主要参考文献58-65
• 7 英文摘要65-68
• 8 在读期间发表的论文目录68

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