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《甘肃农业大学》 2018年
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覆盖对旱地马铃薯土壤水分和温度的影响

李辉  
【摘要】:旱地农业在我国农业生产中占有重要地位。马铃薯是该区域的主栽作物,水分不足及降水分布不均是制约旱地农业生产的主要因素。就如何优化旱地水资源配置、提高作物产量,科研工作者提出了多种抗旱栽培技术。秸秆带状覆盖种植技术是采用玉米秸秆整秆局部覆盖的一种抗旱保墒栽培技术,初步研究表明该技术能够改善马铃薯土壤水热环境,提高产量,但模式单一,技术还不完善。为了进一步探索覆盖材料、覆盖方式、培土方式、品种类型及密度对马铃薯土壤水热的影响及产量差异机制,于2015-2016年在通渭县平襄镇进行田间定位试验。测定全生育期0-25cm土壤温度、0-200cm土壤含水率、生育后期光合、产量及产量构成要素等指标。试验具体处理如下:覆盖与培土试验设3种覆盖方式(地膜覆盖、秸秆带状平作、秸秆带状垄沟覆秆)、3种培土方式(堆状培土、开沟壅土、沟播合土),以露地平作为对照;覆盖与品种试验设早、晚熟2个品种,4种覆盖方式(黑膜大垄、秸秆带状平作、秸秆带状垄沟覆秆、秸秆全覆盖),以露地平作(ck)为对照;覆盖与耕作试验设残膜直播(T1),小垄镶秆大垄揭膜不旋耕(T2),小垄镶秆大垄揭膜旋耕(T3)3个处理,以新覆膜黑膜大垄(ck)为对照;密度试验设早、晚熟2个品种、4个密度(4.5、5.25、6.0及6.75万株/hm~2)。得出如下主要结论:1.无论平水年还是偏旱年,产量带状平覆与地膜覆盖显著好于露地常规种植,年际间带状平覆、垄沟覆秆及地膜覆盖增产幅度不一致,平水年以秸秆带状平覆最好,平均较ck高12.3%,偏旱年以地膜覆盖最好,平均较ck高69.6%。与露地相比,全生育期地膜覆盖显著提高0-25cm土层温度,平均较ck高1.2℃,秸秆覆盖(平覆、沟覆)降低0-25cm土层温度,以带状平作降幅最大,平均较ck低0.8℃;地膜覆盖较露地提高了全生育期10cm土层10℃的地积温,秸秆覆盖降低了全生育期10cm土层10℃的地积温,以带状平覆降幅最大。地膜覆盖在生育后期增温效应明显,秸秆覆盖在开花到盛花阶段降温幅度最大。全生育期0-200cm土层秸秆覆盖及地膜覆盖均有增墒降墒的双重效应,秸秆覆盖及地膜覆盖的增墒点次比分别为67.5%、52.5%;秸秆带状平覆0-200cm土壤含水率总体上好于垄沟覆秆、地膜及露地,平均较地膜及露地高0.64、1.03个百分点。2.无论平水年还是偏旱年产量秸秆带状平作不培土显著好于3种培土方式,培土方式之间差异不显著。3种培土方式在平水年产量不如露地,偏旱年显著好于露地。秸秆平覆及不同培土方式均较露地降低了0-25cm土层温度,以带状平作沟播合土降幅最大(平均较ck低1.55℃),培土方式之间差异不显著。全生育期0-200cm土壤含水率处理间差异显著,以沟播合土最好(较ck高0.92个百分点),带状平覆与沟播合土之间差异不显著。3.秸秆带状平覆及地膜覆盖对早、晚熟品种较ck有显著的增产效应,且增产效应偏旱年好于平水年,2个生长季地膜覆盖上增产效应晚熟品种(60.3%)大于早熟品种(50.7%),秸秆带状平覆上早熟品种(52.0%)大于晚熟品种(33.4%);地膜覆盖的增温效应及带状平覆的降温效应均为晚熟品种(1.62℃、1.13℃)大于早熟品种(1.39℃、1.01℃);地膜覆盖及秸秆带状平覆全生育期0-200cm土壤含水率平水年早、晚熟品种差异不明显,偏旱年早熟品种好于晚熟品种;早熟品种较晚熟品种降低了全生育期耗水量。4.残膜直播(T1)、小垄镶秆大垄揭膜不旋耕(T2)、小垄镶秆大垄揭膜旋耕(T3)均较新覆膜(ck)降低了马铃薯产量,以T2降幅最大(较ck低22.93%),减产的主要原因是降低了单薯重。T1、T2、T3之间产量差异不显著。T1、T2、T3较ck降低了全生育期0-25cm土壤温度,以T3降幅最大(较ck低1.12℃)。全生育期0-200cm土层T3的土壤含水率与ck相近,但显著好于T1及T2。5.密度对马铃薯产量有显著影响,2个生长季早、晚熟品种产量均为6.0万株/hm~2最高,分别为25485.75kg/hm~2、28834.35kg/hm~2。从产量构成要素分析,晚熟品种无论平水年还是偏旱年产量均由单薯重决定,结薯数次之;早熟品种平水年主要由密度决定,偏旱年主要由结薯数决定。从营养生长的角度分析,产量差异主要由生物产量及秸秆产量引起,收获指数相对稳定,对产量的影响较小。6.覆盖材料、覆盖方式、培土方式对马铃薯产量有显著影响,从产量构成要素分析,产量主要由单薯重决定,结薯数影响较小;单薯重主要通过增加单株150g以上薯块的数量比及质量比,降低50g以下薯块的质量比及数量比来实现。从营养生长的角度分析,产量差异主要由生物产量及秸秆产量引起,收获指数相对稳定,对产量的影响较小。从水热环境的角度分析,平水年提高全生育期平均地温及生育后期土壤水分有利于马铃薯增产,偏旱年提高生育后期土壤水分、降低块茎形成期后土壤温度有利于马铃薯增产。7.覆盖种植能够调整作物阶段用水比例,地膜覆盖较露地常规种植明显提高了苗期至块茎膨大期的耗水比例,秸秆覆盖降低了播种至苗期的耗水量及耗水比例,增加了淀粉积累期至收获期的耗水量及耗水比例;各处理对生育时期间植株含水率的影响不一致,总体上覆盖处理较露地常规种植降低了植株含水率,降幅地膜覆盖大于秸秆带状覆盖。8.覆盖及密度对早、晚熟马铃薯的株高、薯干重、茎叶根干重有显著影响,株高、茎叶根干重地膜覆盖在生育前期高于秸秆覆盖及露地,生育后期秸秆带状覆盖接近甚至超过了地膜覆盖;单株薯干重地膜覆盖总体上好于秸秆覆盖及露地;秸秆带状平覆显著较地膜覆盖及露地提高了生育中后期叶片净光合速率(较ck高16.46%),降低了气孔导度(较ck低1.59%)及胞间CO_2浓度(较ck低2.69%)。
【学位授予单位】:甘肃农业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:S532

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