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《西北农林科技大学》 2016年
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覆盖种植的水热效应及其对轮作作物生长的影响

郭妮妮  
【摘要】:2014~2015年通过田间试验,以冬小麦小偃22、夏玉米秦龙11为试验材料,以大田试验为主,研究不同覆膜方式和种植方式对冬小麦-夏玉米一年两熟农田的水分特性及干物质积累与分配规律的影响。试验共设计宽窄行垄膜(WLR)、宽窄行平膜(WPR)、等行距垄膜(DLR)、等行距平膜(DPR)、等行距平作裸地(CK)、全膜平作(PM)6个处理。测定冬小麦-夏玉米全生育期的土壤耕层温度、0-200cm土层土壤水分、生长发育指标、干物质累积和产量构成因子等,计算干物质积累与分配率、水分利用效率,探讨覆膜种植的增产机制及其对土壤水分平衡的影响,得到如下主要结果:(1)对轮作条件下表层0-20cm土壤水分动态变化进行分析研究,得出平作条件下PM全覆膜处理土壤表层水分高于不覆膜处理。在降雨后由于平作覆膜拦截部分雨水,导致雨水无法入渗到土壤内,造成表层土壤含水率低于CK对照处理。而垄沟覆膜种植,能够增加干旱少雨季节土壤表层含水量,且宽行起垄覆膜(WLR)土壤含水率高于窄行起垄覆膜处理(DLR),但在降雨后,相较于CK对照处理,起垄覆膜土壤表层水分含量略低;表明宽行起垄覆膜处理较窄行覆膜处理更能能够汇集雨水,保墒效果更好。本试验条件下,PM处理经过水分内部循环,在作物拔节期前0-200cm土壤贮水量大于拔节后,生长前期的水分条件得到明显改善,更利于玉米前期生长;拔节期-抽雄期随着气温升高和玉米生长加速,作物和土壤的蒸发蒸腾加强,虽然PM在土壤温度梯度下可以促进土壤深层水分上升,但玉米根系对土壤水分的利用逐渐加强,所以PM处理下0-200cm土壤贮水量有所下降,且低于CK对照处理。可见,PM在覆膜后温度梯度增大和水分散失减少的作用下,构成“上升-蒸发-凝结-回落-下降”的水分循环,达到了较好的蓄水保墒目的。(2)覆膜对土壤温度的增温效果在小麦苗期、拔节期较为显著,土壤各个深度,覆膜地温都高于不覆膜。在生育后期,覆膜对地温的提升效果不明显。以往研究中得出深层土壤温度对气温的相关系数大于浅层土壤。本研究得出,土壤温度日变化的变幅随土壤深度的增加而缩小,呈“锥形”,土壤温度响应气温变化随土壤深度增加具有时滞效应,5~25 cm土壤深度每增加5 cm,土壤温度随气温的变化滞后0.8 h左右。(3)PM因前期温度、水分条件好,耗水量的增加,从而促进了叶片的生长和干物质累积。PM处理较早进入生殖生长阶段,使得此阶段延长,使得作物生育后期耗水有些增多,所以维持了较高的水分利用效率,促进了作物对光热水资源的利用,使得作物穗长、穗粒数、穗粒重、百粒重等产量构成因素均有提高,其中冬小麦穗粒数增加了31.59%,千粒重增加16.22%,产量增加24.41%,收获指数增加12%;夏玉米穗粒数增加了0.72%,百粒重增加7.47%,产量增加28.90%。营养器官花前贮存同化物转运率和花前贮存同化物对籽粒的贡献率均表现为覆盖地膜处理大于不覆盖处理,不同处理下冬小麦营养器官开花前贮藏同化物转运量平均分别为5.38、6.29、5.41、7.31、7.38、6.88g·stem-1(PM、WLR、WPR、DLR、DPR、CK),对应的转运率平均分别为43.51%、41.70%、29.13%、42.51%、47.93%、38.91%,WLR、WPR和PM处理的花前贮藏同化物转运量和转运率均显著高于CK对照处理,说明覆膜处理促进了开花前营养器官贮藏同化物向籽粒的转运。不同处理花后干物质积累量和对籽粒的贡献率均表现为WPRWLRPMDPRDLRCK,可见,起垄覆膜度高的处理花后干物质积累量也较高。说明在本试验条件下,起垄覆膜处理也能提高开花后干物质的积累能力。由于覆膜增温保水效果好,对作物耗水、水分利用效率的调节作用均好于CK,尤其是对作物灌浆期耗水的调节,由于此阶段降水较少,PM也可以利用前期储备的水分,加大对土壤贮水量的消耗来满足玉米生长的需要。因此,覆膜处理较CK对照处理的产量和水分利用效率较高。宽垄窄沟栽培条件下,即使播种量与常规栽培相同,种植沟内的有限空间仍密集了大量植株,引起了对水分和养分的强烈竞争,而宽垄也能汇集降水供作物利用,集水面越大,集水量也会越大,而使得作物供水相对充分营养生长消耗较少水分,使有限的水分在籽粒形成中发挥了更大作用,表现为垄作处理水分利用效率大于平作。
【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】:2016
【分类号】:S513;S512.11

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