宁南旱区秸秆覆盖条件下的农田生态效应研究

【摘要】： 本研究连续两年在宁南半干旱区旱作农田通过设置不同秸秆覆盖量处理进行冬小麦和春玉米的栽培试验,通过对各处理下的土壤水分、养分、酶活性及作物生长响应的深入分析,旨在完善半干旱区秸秆覆盖栽培模式以及节水保墒综合技术。主要研究结果如下: 1.进行覆盖处理以后,作物的长势明显优于对照。小麦的株高较对照提高7%～14.9%,生物量积累增加26.9%～40%。随着覆盖量的增加,春玉米的株高、茎粗、叶面积等农艺性状观测值均较对照明显提高,到成熟期,高、中、低三种覆盖量处理的玉米的株高较对照分别增加了25.9%、16.4%、13.2%;茎粗较对照分别增加了17.7%、16.3%、6.6%;叶面积较对照分别增加了48.9%、33.6%、21.4%。 2.随着覆盖量的增加,作物的土壤含水量均高于对照。3000 kg/hm2、6000kg/hm2、9000kg/hm2三种覆盖量处理的小麦收获后,土壤贮水量较对照平均增加了13.1%﹑19.8%﹑26.1%。当覆盖量为3000 kg/hm2时,小麦的产量和水分利用效率较对照提高了16.7%和33.8%,产量达到3331.42 kg/hm2,小麦的穗长和穗粒数较对照分别增加了28.7%和27.6%。在玉米栽培试验中,随着覆盖量的增加,对土壤水分的保蓄作用也越强,覆盖处理以后,玉米全生育期的耗水量较对照平均减少了2.72%～6.66%。两年试验中,都是覆盖量9000 kg/hm2的处理产量最高,分别达到5439.3 kg/hm2和5516.5 kg/hm2,较对照分别增加了18.7%和14.9%,覆盖量为4500 kg/hm2的处理的保墒效果不是很明显,水分利用效率仅平均增加了3.25%,覆盖量为9000 kg/hm2和13500 kg/hm2的处理的保墒效果非常明显,玉米水分利用效率较对照平均增加了28.34%和27.26%。 3.进行覆盖处理以后,对作物的光合速率和单叶水分利用效率有明显的提高。各覆盖处理下玉米的光合速率、蒸腾速率以及单叶水分利用效率均有所提高,且与覆盖量呈明显的正相关,在大喇叭口期玉米的光合速率较对照增加了22.5%～44.9%;蒸腾速率较对照增加了8.57%-33.6%;单叶水分利用效率对照分别增加了8.59%～21.4%。 4.进行两年的覆盖之后,对土壤养分的含量也有较大提高。小麦田0～40cm土层中的碱解氮、速效钾的含量分别增加了11.8%～15.7%和6.4%～11.8%,有机质的含量提高了44.4%～55.5%。覆盖处理对玉米田土壤全效养分的影响主要集中在农田0～20cm土层,有机质的含量增加了24.9%～25.9%,全磷的含量增加了6.9%～16.7%,全钾的含量增加了3.7%～7.2%。秸秆覆盖对表层土壤速效养分的影响规律基本相似,经过覆盖处理以后, 0～20cm土层速效养分的含量都有所增加,且增加量与秸秆覆盖量成正相关。 5.覆盖处理以后,对蔗糖酶和磷酸酶的活性有较大的提高,对脲酶和过氧化氢酶的活性影响不是很大。小麦田2009年收获后土壤蔗糖酶和磷酸酶较对照分别增加了7.7%～11.4%和30.9～42.9%。玉米田对土壤酶活性的影响主要集中在0～20cm土层,收获后蔗糖酶和磷酸酶较对照分别增加了3.1%～19.4%和13.7～35.3%。对20～40cm土层的酶活性影响不大 6.覆盖以后明显降低了土壤容重。在作物收获后,小麦田0～20cm耕层土壤容重9000 kg/hm2、6000kg/hm2、3000kg/hm2三种覆盖量处理较CK分别降低了5.5%、2.3%、0.8%。玉米收获后,各覆盖量下,0～60cm耕层土壤容重较对照降低了0.7%～3.6%。覆盖对土壤团聚体的构成也产生了明显的影响,小麦田收获后,覆盖处理使农田20cm以下土层大于5mm的团聚体明显高于表层土壤,各处理介于0.25到1mm之间的颗粒均略高于对照,且以高覆盖处理的比例最高。玉米收获后该土层土壤0.25mm粒径团聚体有随覆盖量增加而增加的趋势,该土层0.25mm粒径团聚体含量最高的为覆盖量9000 kg/hm2处理。? 【关键词】：旱区 秸秆覆盖 水分含量 土壤养分 产量
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：S512.1;S513
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-13
• 第一章 文献综述13-22
• 1.1 立题背景13-14
• 1.2 国内外秸秆覆盖保墒技术研究进展14-15
• 1.2.1 国外秸秆覆盖保墒技术研究进展14
• 1.2.2 国内秸秆覆盖保墒技术研究进展14-15
• 1.3 秸秆覆盖保墒技术的作用15-20
• 1.3.1 秸秆覆盖对农田小气候环境的影响16-17
• 1.3.2 秸秆覆盖对土壤供水能力的影响17-19
• 1.3.3 秸秆覆盖对土壤养分和土壤酶的影响19-20
• 1.3.4 秸秆覆盖对作物生长和产量的影响20
• 1.4 研究的目的和意义20-22
• 第二章 材料与方法22-26
• 2.1 试验地概况22
• 2.2 试验材料22
• 2.3 试验设计22-23
• 2.4 测定项目与方法23-24
• 2.4.1 土壤物理性质的测定23
• 2.4.2 土壤化学性质的测定23-24
• 2.4.3 作物生育进程及农艺性状的观测和测产24
• 2.4.4 作物叶片光合数据测定24
• 2.5 数据处理及计算方法24-26
• 2.5.1 统计方法24
• 2.5.2 计算公式24-26
• 第三章 秸秆覆盖对旱作小麦生长、水分利用及土壤理化性状的影响26-41
• 3.1 秸秆覆盖对小麦生育进程和农艺性状的影响26-28
• 3.1.1 秸秆覆盖对小麦生育进程的影响26
• 3.1.2 秸秆覆盖对小麦株高的影响26-27
• 3.1.3 秸秆覆盖对小麦生物量的影响27-28
• 3.2 秸秆覆盖对小麦田土壤物理性质的影响28-30
• 3.2.1 秸秆覆盖对小麦田土壤容重的影响28-29
• 3.2.2 秸秆覆盖对小麦田土壤团聚体的影响29-30
• 3.3 秸秆覆盖对小麦田水分利用状况的影响30-33
• 3.3.1 秸秆覆盖对小麦耗水量的影响30-31
• 3.3.2 秸秆覆盖对小麦主要生育期0～200cm 土壤含水量的影响31-33
• 3.4 秸秆覆盖对小麦产量和产量构成的影响33-35
• 3.4.1 秸秆覆盖对小麦产量和水分利用效率的影响33-34
• 3.4.2 秸秆覆盖对小麦产量构成的影响34-35
• 3.5 秸秆覆盖对小麦田土壤肥力的影响35-37
• 3.5.1 秸秆覆盖对土壤有机质和全效养分的影响35-37
• 3.5.2 秸秆覆盖对土壤速效养分的影响37
• 3.6 秸秆覆盖对小麦田土壤酶活性的影响37-41
• 3.6.1 秸秆覆盖对土壤脲酶活性的影响37-38
• 3.6.2 秸秆覆盖对土壤过氧化氢活性的影响38-39
• 3.6.3 秸秆覆盖对土壤蔗糖酶活性的影响39
• 3.6.4 秸秆覆盖对土壤磷酸酶活性的影响39-41
• 第四章 秸秆覆盖对旱作春玉米生长、水分利用及土壤理化性状的影响41-58
• 4.1 秸秆覆盖对玉米生育进程和农艺性状的影响41-43
• 4.1.1 秸秆覆盖对玉米生育进程的影响41
• 4.1.2 秸秆覆盖对玉米茎粗的影响41-42
• 4.1.3 秸秆覆盖对玉米株高的影响42-43
• 4.1.4 秸秆覆盖对玉米叶面积的影响43
• 4.2 秸秆覆盖对玉米田土壤物理性质的影响43-46
• 4.2.1 秸秆覆盖对玉米田土壤容重的影响43-44
• 4.2.2 秸秆覆盖对玉米田土壤团聚体的影响44-46
• 4.3 秸秆覆盖对玉米田水分利用状况的影响46-49
• 4.3.1 秸秆覆盖对玉米耗水量的影响46-47
• 4.3.2 秸秆覆盖对玉米主要生育期0～200cm 土壤含水量的影响47-49
• 4.4 秸秆覆盖对玉米产量和穗部性状的影响49-51
• 4.4.1 秸秆覆盖对玉米产量和水分利用效率的影响49-50
• 4.4.2 秸秆覆盖对玉米单叶水分利用效率的影响50
• 4.4.3 秸秆覆盖对玉米穗部性状的影响50-51
• 4.5 秸秆覆盖对玉米田土壤肥力的影响51-54
• 4.5.1 秸秆覆盖对土壤有机质的影响51-52
• 4.5.2 秸秆覆盖对土壤全氮及碱解氮的影响52-53
• 4.5.3 秸秆覆盖对土壤全磷及速效磷的影响53
• 4.5.4 秸秆覆盖对土壤全钾和速效钾的影响53-54
• 4.6 秸秆覆盖对玉米田土壤酶活性的影响54-58
• 4.6.1 秸秆覆盖对土壤脲酶活性的影响54-55
• 4.6.2 秸秆覆盖对土壤过氧化氢活性的影响55-56
• 4.6.3 秸秆覆盖对土壤蔗糖酶活性的影响56
• 4.6.4 秸秆覆盖对土壤磷酸酶活性的影响56-58
• 第五章 结论与讨论58-63
• 5.1 秸秆覆盖对土壤水分的保蓄作用58-59
• 5.2 秸秆覆盖对土壤物理性状的影响59-60
• 5.3 秸秆覆盖对土壤养分的影响60-61
• 5.4 秸秆覆盖对土壤酶的影响61
• 5.5 秸秆覆盖对作物生长及产量的影响61-63
• 参考文献63-68
• 致谢68-69
• 作者简介69

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