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《西北农林科技大学》 2016年
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地膜覆盖及种植方式对土壤水氮利用及夏玉米生长、产量的影响

周昌明  
【摘要】:普通地膜覆盖导致的环境污染和土地退化已越来越严重,用环保地膜代替普通地膜覆盖用于农业生产是未来发展的必然趋势。为了探究环保地膜更加有效的覆盖种植方式,试验于2013年和2014年在陕西杨凌西北农林科技大学旱区农业工程教育部重点实验室的灌溉试验站进行,采用液态地膜(YM)、降解地膜(JM)和普通地膜(DM)3种地膜与平地全覆盖(1)、垄沟半覆盖(2)和连垄全覆盖(3)3种种植模式相结合的方式,与裸地平地种植方式(CK)作为对照,探讨了不同地膜覆盖种植方式对土壤温度、水分、养分以及夏玉米生长及产量的影响,研究结果如下:1.不同覆盖种植方式对土壤温度的影响YM、JM和DM处理下垄上土壤温度5~25 cm均高于CK对照处理,其中整体保温增温效果表现为:DMJMYMCK,垄沟半覆盖、连垄全覆盖种植方式平地全覆盖种植方式。对根区土壤温度研究发现,3种地膜覆盖YM2、YM3,JM2、JM3和DM2、DM3处理下土层5~25 cm土壤平均温度均低于CK对照处理,充分说明了根区土壤温度与覆盖种植方式的关系,垄沟种植沟内的温度低于平地种植下的温度。2.不同覆盖种植方式对土壤水分的影响各个覆盖处理均提高了土层0~200 cm土壤整体含水量,其中JM和DM处理保水保墒效果显著。对不同种植方式研究发现,2 a试验均表现为垄沟全覆盖条件下土层0~200 cm土壤平均含水量最高,保水保墒效果最佳。对夏玉米生育期土壤蒸发研究表明,在夏玉米营养生殖阶段和生殖生长阶段,YM、JM、DM处理下土壤蒸发量两年平均较CK对照有不同程度的减少。其中在环保地膜中JM3处理下土壤减少蒸发的效果最为显著。3.不同覆盖种植方式对土壤养分的影响不同地膜覆盖处理均降低了土层0~50 cm土壤有机质平均含量,并促进了土层0~50cm土壤养分平均含量的提高,其中JM和DM处理与CK对照差异显著。对土层0~200cm土壤硝态氮研究发现,各处理土层0~200 cm土壤平均硝态氮含量随着播种后天数的增加呈现出逐渐减小的趋势,在播种后20~60 d硝态氮含量减小程度最为显著,60~120d减小程度较为平缓。9种覆盖处理土层0~200 cm土壤平均硝态氮累积量显著高于CK处理(P0.05),其中YM3、JM3、DM3累积土壤硝态氮量最大,且随着播种后天数的增加,硝态氮峰值向深层入渗明显。对成熟期氮素整体累积量研究得出,各个处理下夏玉米成熟期地上部氮素累积吸收量均高于CK对照处理,其中YM3、JM3、DM3处理累积量最大,且在成熟期氮素累积吸收量在不同部位的分配情况分别表现为:果叶茎根。4.不同覆盖种植方式对夏玉米生长发育的影响对地上部生长的影响研究发现,各覆盖处理夏玉米株高值、叶面积值和干物质重均高于CK对照处理,其中YM处理夏玉米株高值、叶面积和干物质重均显著低于JM和DM处理。YM、JM和DM处理均提高了0~40 cm土层夏玉米根系密度。40~100 cm土层处,根系出现衰老断层现象,CK对照表现尤为明显,覆盖处理具有减缓下层根系密度降低的效果。不同覆盖处理2 a玉米根系参数均高于CK对照处理,且差异显著(P0.05),其中普通地膜与降解地膜表现情况相似,液态地膜效果不及降解地膜。环保地膜中连垄全覆盖处理(JM3)能更有效的促进玉米根系的生长发育。5.不同覆盖种植方式对夏玉米产量及水、氮利用效率的影响液态地膜覆盖YM1、YM2、YM3处理夏玉米产量分别较CK对照增加了1.86%、11.12%、21.63%,且YM2、YM3处理与CK对照差异显著(P0.05);降解地膜覆盖JM1、JM2、JM3处理夏玉米产量分别较CK对照增加了13.99%、19.58%、35.65%;普通地膜覆盖DM1、DM2、DM3处理分别较CK对照增加了19.16%、27.26%、45.33%,均与CK对照差异显著(P0.05)。其中,降解地膜和普通地膜覆盖下果穗重、果穗长、果穗粗及百粒重等均显著高于CK对照处理。垄沟种植方式各产量组成部分要显著高于平地全覆盖种植和垄沟半覆盖种植方式。对水氮利用效率研究发现,不同覆盖处理2 a夏玉米水分利用效率、氮素利用效率和氮肥偏生产力均高于CK对照处理。在3种地膜覆盖中,YM处理夏玉米水、氮利用效率显著低于DM和JM处理(P0.05)。其中DM3、JM3、YM3处理下的夏玉米水、氮利用效率要明显高于其他两种种植方式下的水分利用效率。在环保地膜中,JM3处理水分利用效率最高,覆盖效果最佳。6.利用主成分分析和熵值赋权的DTOPSIS法,根据玉米的生长发育、产量、土壤温度、水分和养分以及经济效益6方面的指标进行了综合评价,结果显示,连垄全覆盖的效果优于垄沟半覆盖,最差为平地全覆盖;普通地膜的效果比降解地膜和液态地膜好;环保地膜处理中,降解地膜连垄全覆盖的综合评价最高。由此可见,3种覆盖材料中,YM覆盖处理对土壤特性还是对夏玉米生长产量的影响均低于JM和DM处理。JM处理集水保墒、促进作物生长发育等效果与DM有一定的差异,但两者之间差异并不显著,对于3种种植方式而言,降解地膜连垄全覆盖处理(JM3)在集水保墒、促进作物生长、提高产量等效果上显著高于垄沟半覆盖和平地全覆盖种植方式,本研究成果对于我国干旱半干旱地区环保地膜覆盖种植方式及地膜选择均具有一定的理论价值和实际意义。
【学位授予单位】:

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