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不同覆盖方式及施肥对旱地春小麦生长及土壤无机氮变化的影响

俞盛山  
【摘要】:旱地全膜覆土穴播栽培是继全膜双垄沟播技术之后的又一项重大旱作农业新技术,该技术因其集雨抑蒸、涵养水源、增温保墒,能够有效的改善土壤水热状况,减轻春季低温和干旱对作物的危害,显著提高作物产量,受到大面积的推广。虽然近几年对该技术有很多的相关研究报道,但多见于其栽培技术和增产效应上,对其具体的增产机制仍缺乏系统的研究,尤其对全膜覆土穴播引起的土壤水热环境的变化、对土壤有机氮矿化的影响及干物质积累规律的变化入手系统的分析其增产机制方面鲜有报道。本研究共设两个试验:试验一,小麦的定位试验,该试验设全膜覆土(M2)、传统地膜覆盖(M1)和露地(M0)3种覆盖方式,有机肥+化肥配施(F3)、纯施有机肥(F2)、纯施化肥(F1)、不施肥(F0)4个施肥处理,以覆盖方式为主处理,施肥为副处理,采用裂区试验设计,共12个处理,分别是F0M0、F0M1、F0M2、F1M0、F1M1、F1M2、F2M0、F2M1、F2M2、F3M0、F3M1、F3M2测定小麦各生育期土壤水分含量、水分利用效率、小麦产量、收获后土壤中无机氮含量;试验二,在小麦定位试验的基础上选取施化肥(F1)水平下,全膜覆土(M2)、传统地膜覆盖(M1)和露地(M0)3种覆盖方式,即F1M0、F1M1、F1M2,研究覆盖条件下土壤水热环境对土壤氮素的矿化的影响。通过两个试验,研究了全膜覆土穴播栽培方式下土壤水热环境的变化、土壤氮素的矿化、无机氮的含量的变化及小麦的产量效应。得到如下结果:1、覆盖处理明显的增加了小麦生育前期和后期0~20cm土层土壤平均温度,在小麦生长的整个生育期呈“U”型变化趋势。与露地相比,全膜覆土和传统地膜覆盖较露地整个生育期内土壤平均温度分别增加了1.7℃和1.1℃。不同覆盖方式在小麦不同生育期对土壤温度的影响效果不同,小麦生育前期表现为全膜覆土传统地膜覆盖露地,灌浆期和成熟期表现为传统地膜覆盖全膜覆土露地;且苗期全膜覆土和传统地膜覆盖的增温效果最明显,在0~25cm土层土壤温度累积量较露地分别增加了7.6℃和8.6℃;覆盖处理具有不同程度稳定地温的作用,主要表现在早8:00和晚上20:00。正值气温回升和下降阶段,有利于农田土壤增温保温。2、旱作小麦在整个生育期不同覆盖条件下0~15cm土层土壤氮素均表现为净矿化。但,在不同时间段的土壤氮素矿化表现不同,施肥仅影响了小麦播后第一阶段(0~15天)土壤氮素的矿化。总体表现为,小麦播种后0~15天为净矿化,16~62天主要表现为净固持,63~116天主要表现为净矿化。在小麦生长的整个生育期,全膜覆土、传统地膜覆盖和露地净矿化量分别为27.52mg/kg、26.55mg/kg和14.70mg/kg,净固持量分别为27.02mg/kg、/14.25mg/kg、12.27mg/kg;全膜覆土、传统地膜覆盖和露地净矿化量速率分别是1.83 mg/(kg?d)、1.77 mg/(kg?d)和0.98 mg/(kg?d),净固持速率分别为1.80mg/(kg?d)、0.95mg/(kg?d)、0.85mg/(kg?d)。覆盖处理显著的增加了0~15土层土壤氮素的矿化量及矿化速率,整个生育期总体表现为全膜覆土传统地膜覆盖露地。3、覆盖和施肥对0~200cm垂直剖面生无机氮含量均存在明显影响,其主要表现在0-60cm土层变化较大。在同一施肥水平下,覆盖处理明显的增加了浅层(0~60cm)土壤无机氮含量,减少了深层(80~200cm)土壤无机氮的含量,与剖面上NO_3~--N含量的变化一致。全膜覆土和传统地膜覆盖明显的提高了0~60cm土层土壤无机氮含量,分别较露地增加了17.81mg/kg和4.47mg/kg,80~100cm土壤无机氮含量较露地分别减少了63.56mg/kg和60.24mg/kg。在同一覆盖方式下,有机肥+化肥处理和化肥处理0~60cm土层土壤无机氮含量远远高于有机肥和不施肥处理,分别较不施肥增加了45.07~125.61mg/kg和44.41~87.18mg/kg,80~200cm施肥处理间差异不明显。4、地膜覆盖和施肥均对小麦产量和籽粒水分利用效率有显著的影响。3种覆盖方式下,全膜覆土种植方式小麦平均产量和水分利用效率均最高,分别为3875kg/(mm·hm~2)和15.14 kg/(mm·hm~2),较不覆膜处理(露地)分别增加了65.26%和46.46%。四种施肥方式下,有机肥+化肥处理小麦平均产量产量和籽粒水分利用效率最高,分别为3498kg/(mm·hm~2)和14.92 kg/(mm·hm~2),较不施肥处理分别增加了20.97%和29.10%,覆盖和施肥的交互作用下全膜覆土栽培方式和有机肥+化肥处理小麦产量和籽粒水分利用效率均显著高于其他处理,露地和不施肥处理最低。5、覆膜和施肥均能优化小麦整株重、株高、穗长、穗重、小穗数、穗粒数、穗粒重农艺性状。


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