免耕与秸秆还田对农田生态环境和稻麦生产力的影响

【摘要】： 稻麦免耕和秸秆还田是一种新型的耕作栽培方式,在一定程度上改变了农田生态环境,影响了稻麦生长发育。通过稻麦两熟制不同耕作方式对农田生态环境、稻麦生长发育和产量品质的研究,揭示土壤的供肥特征、稻麦吸肥特性及稻麦生长发育规律,为稻麦轻型高产、优质、高效栽培提供技术和理论支持,为有效开展免耕、合理轮耕和秸秆还田提供科学依据。本研究通过不同耕作方式的连续定位试验,探讨了免耕与秸秆还田对农田生态环境和周年生产力的影响。主要结果如下: 1免耕处理耕层土壤容重和穿透阻力高于耕翻处理,土壤紧实度略高,但耕层土壤容重均未超过1.45 g·cm~(-3),穿透阻力均未超过350 N·cm~(-2),连续免耕不会明显影响下季小麦根系的生长。免耕条件下秸秆覆盖还田有使耕层土壤紧实度降低的趋势,耕翻条件下秸秆还田可明显降低中下层土壤容重和穿透阻力。从小麦播种到播种后30天,土壤呼吸速率随着土壤温度的下降而下降,免耕各处理下降幅度较大。 2秸秆还田4年后,水稻收获后土壤有机质、全N、碱解N、速效P、速效K耕翻有秸秆还田处理比无秸秆还田处理分别增加1.6%-5.7%、1.6%-10.5%、2.8%-14.9%、4.9%-17.9%、3.5%-5.0%,但在免耕处理中,秸秆还田的效应不明显,免耕使有机质和全氮较多地积累在土壤耕层的上层。秸秆还田对土壤速效N有一定的缓冲和调节作用。秸秆还田为土壤微生物提供了充足的营养物质,利于微生物的活动,增加了土壤微生物N的含量,也促进后期土壤速效P、K提高。 3免耕直播水稻,由于无秧池育秧和苗期麦茬的阻碍作用,早期生长受到抑制,株高较低,茎蘖数减少。秸秆还田使水稻植株在后期表现出较快的增长趋势,增加了成熟期水稻倒伏的危险。抽穗后20天内,秸秆还田处理可改善水稻生育后期叶片的氮素营养,提高剑叶光合作用速率,并延缓了光合速率降低的速度。连续免耕不利于水稻干物质的积累,秸秆还田虽影响水稻前期植株的营养生长,但是由于后期秸秆释放养分供水稻吸收,水稻成熟期的干物质积累与无秸秆还田处理持平或略高。随着生育期的推进,除翻耕秸秆还田两处理的植株含钾率在分蘖后期有回复性上升外,含氮率、含磷率、含钾率逐渐降低。耕翻处理植株累积吸氮量低于免耕处理,有秸秆还田处理高于无秸秆还田处理。免耕不利于水稻生育前期累积吸磷量的增加,而秸秆还田有利于植株累积吸磷量的增加。免耕处理的累积吸钾量要低于耕翻各处理,可能与免耕处理较低的干物质积累量有关。秸秆还田有利于水稻高产,但是连续免耕对水稻产量产生不利影响,应在长时间免耕后注意耕翻或轮耕。不同耕作方式下,各处理的加工品质、外观品质指标差距不大,但免耕直播有使水稻外观品质变劣的趋势。耕翻条件下,秸秆还田不利于水稻营养品质的改善,但米粉的最高粘度、崩解值增加,消减值降低,稻米食味品质有变优的趋势。 4拔节期是小麦生长的分水岭,生育前期,秸秆覆盖提高了土壤耕层的温度,有利于小麦植株的生长,但是小麦细长;生育后期,秸秆还田影响小麦植株的生长,程度大小与还田秸秆量成正比。秸秆还田降低了穗下节间长与株高比,改善了小麦植株性状,提高了小麦的抗倒伏能力。免耕处理的叶面积总和低于耕翻处理,秸秆还田有利于提高小麦后期上三叶的面积,为高产创造了有利条件,但要注意秸秆还田量。小麦生育前期,免耕处理的干物质积累量高于耕翻处理,秸秆还田不利于小麦全生育期干物质的积累。随着小麦生育期的推进,除小麦植株含磷率在返青期略有回升外,小麦植株含氮率、含钾率、含磷率逐渐下降。秸秆还田有利于小麦后期对氮素、磷素、钾素的吸收,这可能与土壤微生物活性、秸秆的缓冲调节作用有关。耕作方式对小麦植株累积吸氮量的影响不明显,秸秆还田有利于提高小麦植株累积吸磷量,免耕不利于小麦生育后期对磷、钾的积累。耕翻条件下适量秸秆还田有利于小麦产量的提高,但是秸秆还田量不宜过大。秸秆还田有利于小麦粗蛋白和湿面筋含量的提高,可以改善中强筋小麦的品质,但免耕和秸秆还田处理小麦淀粉的峰值粘度有下降趋势,不利于中筋小麦面条品质的改善。 【关键词】：免耕 秸秆还田 水稻 小麦 产量 品质
【学位授予单位】：扬州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：S511;S512.1
【目录】：

• 中文摘要6-8
• 英文摘要8-10
• 缩略语表10-11
• 1 前言11-22
• 1.1 研究目的与意义11-12
• 1.2 研究概况12-13
• 1.2.1 国外研究概况12-13
• 1.2.2 国内研究概况13
• 1.3 研究进展13-22
• 1.3.1 免耕与秸秆还田对土壤物理性状的影响13-14
• 1.3.2 免耕与秸秆还田对土壤化学性质的影响14-17
• 1.3.2.1 对有机质的影响14-15
• 1.3.2.2 对土壤氮素的影响15-16
• 1.3.2.3 对土壤磷素的影响16
• 1.3.2.4 对土壤钾素的影响16-17
• 1.3.3 免耕与秸秆还田对稻麦生产力的影响17-22
• 1.3.3.1 对稻麦生长发育的影响17-18
• 1.3.3.2 对稻麦产量的影响18-19
• 1.3.3.3 对稻麦品质的影响19-22
• 2 材料与方法22-25
• 2.1 试验设计与方案22-23
• 2.1.1 供试土壤的理化条件22
• 2.1.2 试验设计22
• 2.1.2.1 大田试验22
• 2.1.2.2 网室水泥池试验22
• 2.1.3 供试品种、种植方式与肥料运筹22-23
• 2.2 测定方法23-25
• 2.2.1 土壤理化性质测定23
• 2.2.2 植株生长的测定23-24
• 2.2.2.1 水稻植株生长的测定23
• 2.2.2.2 小麦植株生长的测定23-24
• 2.2.3 作物累积吸收主要营养元素（NPK）的测定24
• 2.2.4 作物产量构成因素的测定24
• 2.2.5 品质的测定24-25
• 2.2.5.1 水稻品质的测定24
• 2.2.5.2 小麦品质的测定24-25
• 3 免耕与秸秆还田对土壤理化性质的影响25-36
• 3.1 对土壤物理性质的影响25
• 3.1.1 对土壤容重和穿透阻力的影响25
• 3.1.2 对土壤呼吸速率的影响25
• 3.2 对土壤化学性质的影响25-34
• 3.2.1 对土壤有机质含量的影响27-28
• 3.2.2 对土壤全氮含量的影响28-30
• 3.2.3 对土壤供肥特性的影响30-34
• 3.2.3.1 对麦季土壤供肥特性的影响30-32
• 3.2.3.1.1 对土壤碱解 N 的影响30-31
• 3.2.3.1.2 对土壤速效 P 的影响31-32
• 3.2.3.1.3 对土壤速效 K 的影响32
• 3.2.3.2 对稻季土壤供肥特性的影响32-34
• 3.2.3.2.1 对土壤碱解 N 的影响32-33
• 3.2.3.2.2 对土壤速效 P 的影响33
• 3.2.3.2.3 对土壤速效 K 的影响33-34
• 3.3 对土壤微生物量氮的影响34-36
• 4 免耕与秸秆还田对水稻生长和稻米产量、品质的影响36-46
• 4.1 不同处理对水稻植株生长的影响36-40
• 4.1.1 对株高的影响36
• 4.1.2 对茎蘖数的影响36-37
• 4.1.3 对节间长度的影响37
• 4.1.4 对上三叶形态的影响37-39
• 4.1.4.1 对上三叶叶片大小的影响37-38
• 4.1.4.2 对上三叶叶绿素含量的影响38
• 4.1.4.3 对剑叶光合作用速率的影响38-39
• 4.1.5 对干物质积累量的影响39-40
• 4.2 不同处理对水稻氮磷钾吸收的影响40-42
• 4.2.1 对水稻植株含氮率和累积吸氮量的影响40
• 4.2.2 对水稻植株含磷率和累积吸磷量的影响40-41
• 4.2.3 对水稻植株含钾率和累积吸钾量的影响41-42
• 4.3 不同处理对水稻产量及品质的影响42-46
• 4.3.1 对水稻产量及产量构成因素的影响42-43
• 4.3.2 对水稻稻米品质的影响43-44
• 4.3.2.1 对稻米加工品质和外观品质的影响43
• 4.3.2.2 对稻米营养和蒸煮品质的影响43-44
• 4.3.3 对水稻淀粉粘滞性RVA 的影响44-46
• 5 免耕与秸秆还田对小麦生长和产量、品质的影响46-55
• 5.1 不同处理对小麦植株生长的影响46-48
• 5.1.1 对株高的影响46
• 5.1.2 对节间长度的影响46
• 5.1.3 对后期上三叶大小的影响46-47
• 5.1.4 对干物质积累量的影响47-48
• 5.2 不同处理对小麦氮磷钾吸收的影响48-51
• 5.2.1 对小麦植株含氮率和累积吸氮量的影响48-49
• 5.2.2 对小麦植株含磷率和累积吸磷量的影响49-50
• 5.2.3 对小麦植株含钾率和累积吸钾量的影响50-51
• 5.3 不同处理对小麦产量及品质的影响51-55
• 5.3.1 对小麦产量及产量构成因素的影响51-52
• 5.3.2 对小麦品质的影响52-53
• 5.3.3 对小麦淀粉粘滞性RVA 的影响53-55
• 6 结论与讨论55-59
• 6.1 结论55-57
• 6.1.1 免耕与秸秆还田对农田生态环境的影响55
• 6.1.2 免耕与秸秆还田对水稻生长的影响55-56
• 6.1.3 免耕与秸秆还田对小麦生长的影响56-57
• 6.2 讨论57-59
• 6.2.1 关于免耕与秸秆还田对农田生态环境的影响57
• 6.2.2 关于稻麦秸秆还田模式问题57-58
• 6.2.3 关于推广免耕与秸秆直接还田的效果58-59
• 参考文献59-63
• 致谢63-64
• 附：攻读学位期间发表的论文64

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