旱地全膜覆土穴播的水热效应及其对春小麦产量和水分利用效率的影响

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1、小分类号密级UDC单位代码10733甘肃农业大学硕士学位论文旱地全膜覆土穴播的水热效应及其对春小麦产量和水分利用效率的影响Effectsofwholefieldmulchingwithbunchplantingonsoilhydrothermicstatus，yieldandwateruseefficiencyofspringwheatinsemi-aridarea宋婷指导教师姓名陈年来教授（甘肃农业大学兰州730070）学科专业名称生态学研究方向植物生态学论文答辩日期2015年6月1日学位授予日期2015年6月19日答辩委员会主席王刚教授评阅人张

2、世挺教授梁东丽教授2015年6月甘肃农业大学2015届硕士学位论文摘要小麦(TriticumaestivumL.)是我国仅次于水稻的第二大粮食作物。但由于小麦比较效益较低，近来来播种面积呈下降态势，所以增加总产的主要途径在于提高单产。全膜覆土穴播技术具有增温保墒和提高小麦产量的功用，近几年在我国西北黄土高原地区尤其是甘肃省中东部有较大播种面积，使得小麦单产和水分利用效率显著增加，但目前对这一技术的增产机制缺乏较为系统的研究分析。本试验以春小麦为试验材料，于2010-2011年在西北半干旱区定西市安定区进行为期2年的大田定位试验，设全膜覆土（PM）、

3、全沙覆盖（SM）和裸地（CK）三个处理，春小麦全生育期测定0-25cm土壤温度、0-200cm土壤水分、春小麦叶面积指数、干物质累积、产量及其构成因子，分析上述指标之间的相互关系，以阐明全膜覆土穴播增产机制。主要结果如下：1．与CK相比，PM和SM能分别提高小麦拔节期前0-25cm土层平均温度1.8℃和1.4℃，拔节后增温效果逐渐减弱，抽穗到扬花期无增温效应，收获期PM和SM增温效应重现，分别较CK增加0.7℃和0.9℃；2．PM和SM小麦全生育期地温变异系数均小于CK地温和气温变化，其中PM地温变异系数最小，SM次之，CK最大；同时，地温最高点时

4、，PM土壤导热性弱于SM和CK，土壤温度梯度表现为PM﹤SM﹤CK，地温最低点土壤温度梯度表现为PM＞SM＞CK可见，PM和SM能调节不同时间点土壤热量传导性能，维持土壤温度的稳定，其中，PM稳定地温的效果好于SM，在气温最高时段，能减轻高温胁迫对小麦生殖生长的损害；3．由于覆盖处理能提高小麦拔节期前土壤温度并稳定地温，因此，PM和SM出苗较CK提前，导致小麦的生长发育进程加快，缩短了生育期，但是使得花后的生长阶段延长。其中，PM和SM总生育期分别较CK缩短7-10d和5-6d，而生殖生长阶段分别较CK延长2-4d和2-3d，相对较长的生殖生长阶段

5、使小麦干物质积累和转化充分，为高产奠定了基础；4．与CK相比，PM和SM小麦田0-40cm土壤水分条件明显改善，尤其在干旱年份，能满足小麦前期生长，同时促进小麦出苗后对0-200cm土壤水分的利用；种植第1年PM在60-80cm土层耗水量最大，SM和CK在40-60cm土层耗水量最大；种植第2年PM以120-180cm土层耗水量最多，SM和CK则II甘肃农业大学2015届硕士学位论文以60-80cm土层耗水量最多。连续种植两年后，PM耗水深度从120cm延伸到200cm，SM耗水深度从120cm延伸到140cm，CK耗水深度无变化；小麦田休闲效率P

6、M最大，为62.52%-96.45%，SM次之，为57.72%-87.10%，CK最小，为32.69%-71.73%，而且各处理休闲效率随种植年限增加而降低；5．PM和SM由于前期增温，促进出苗后耗水，并加快小麦对土壤深层水分的利用，因而与CK相比，PM和SM穗长、有效穗数、穗粒数、千粒重、产量和WUE均显著高于CK(P<0.05)，其中PM产量增加48.77%-815.79%，WUE提高41.82%-661.20%，SM产量增加49.41%-702.24%，WUE提高36.14%-640.43%；综上所述，旱地全膜覆土穴播(PM)和全沙覆盖平作（

7、SM）在小麦拔节期增温显著，利于齐苗壮苗同时促进小麦幼苗发育；PM和SM能调节不同时间点土壤热量传导性能，维持土壤温度的稳定，显著减轻高温胁迫对小麦生殖生长的损害，延长生殖生长阶段，为高产奠定基础；同时PM和SM均能调节小麦田水分条件，促进小麦出苗后对0-200cm土壤水分的利用；产量和WUE均显著高于CK。但随种植年限增加，耗水深度增加，休闲效率降低，连续长期种植，可能对土壤水分生态产生不利影响。在我国西北旱作农业区，旱地全膜覆土穴播技术虽能获得小麦高产，但应加强对其负面影响的研究并提出合理的应对措施，以保证全膜覆土穴播技术不仅高产高效而且生态安

8、全。关键词：全膜覆土穴播；全沙覆盖；水热状况；产量；水分利用效率；土壤水分生态环境III甘肃农业大学2015届硕士学位论文