旱区垄沟集雨耕作对春玉米水生产力及土壤环境的影响研究

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1、分类号密级UDC单位代码10733甘肃农业大学硕士学位论文旱区垄沟集雨耕作对春玉米水生产力及土壤环境的影响研究TheStudyontheWaterProductivityandSoilEnvironmentofSpringMaizeunderRidgeandFurrowRainfallHarvestingSysteminDryland邓浩亮指导教师张恒嘉教授(甘肃农业大学兰州730070)学科专业名称农业水土工程研究方向旱区水资源利用论文答辩日期2015年5月22日学位授予日期2015年6月答辩委员会主

2、席熊友才教授评阅人成自勇教授董玉云副教授2015年5月甘肃农业大学2015届硕士学位论文摘要自上世纪90代以来，以全膜双垄沟播为依托集雨耕作技术被大面积应用和推广，并且通过在实践中不断发展和改进，已经成为黄土高原雨养农业区的主要应对对气候变化适应性农事耕作技术。因此为了验证全膜双垄沟播技术对玉米产量构成、土壤环境的影响，大田试验选取全膜双垄沟播与隔沟覆膜垄播两种典型的种植模式。以当地玉米“金凯3号”为供试品种，分别于2013年和2014年在兰州大学榆中校区植物种质资源圃开展了试验，测取、记录了土壤水分、

3、土壤温度、土壤养分、土壤酶活性、作物产量、水分利用效率和气象数据等相关指标。试验共设有5个处理，分别为顶凌全膜平种（WFM）、顶凌全膜双垄沟播（WRF）、顶凌隔沟覆膜垄播+明沟覆盖麦草（MRM）、顶凌隔沟覆膜垄播+明沟无覆盖（MRN）和露地平种（CK），每个处理3次重复，随机区组排列。两年主要试验结果如下：1.垄沟集雨种植可改善苗期耕层土壤含水量，较播前含水显著提高，有利于玉米种子的萌发、出苗和建苗，并为玉米后期生长提供良好的生长环境。而在玉米生育旺盛时期，处理WRF以过度消耗利用膜下深层土壤水分来促进

4、玉米生长，但是处理MRM和MRN深层土壤水分却表现出较好的稳定性。2.不同处理在100—200cm土层内土壤贮水量变化趋势不同，垄沟集雨栽培的贮水效果显著高于平种处理，在收获期处理WFM土壤贮水量最低，处理MRM和MRN最高，处理WRF次之。两个生长年份中，处理WFM和WRF的贮水量均有下降趋势，2013年和2014年收获后土壤贮水量分别下降了89.84mm和12.76mm、33.12mm和26.56mm，而处理MRN和MRM的贮水量呈上升趋势，分别增加了46.27mm和36.32mm、52.23mm和

5、41.48mm。3.各处理两个生长年份中苗期土壤温度变化趋势相似。从升温的速度来看，表现为MRN＞MRM＞CK＞WFM＞WRF，而两年作物种植各处理降温速度也一致，均表现为WRF＜WFM＜MRN＜MRM＜CK。可以看出，垄上种植作物升温快、降温也快，但是整体的温度仍高于沟内种植和平地种植。尽管沟内种植升温缓慢，但是降温速率也慢，这有利于土壤温度的稳定性，可为作物生长提供稳定的水温条件。4.不同处理对玉米各生育期之间的养分消耗不尽相同，且经过整个生长季I甘肃农业大学2015届硕士学位论文后，各处理不同耕层

6、土壤养分含量和土壤酶活性变化也有所差异。收获后较露地平种耕层中土壤养分含量变异幅度而言，垄沟集雨种植耕层土壤养分含量下降较明显，因此采用地膜覆盖与垄沟种植二者有机结合，可以显著提高土壤养分的利用率。垄沟集雨种植能够显著提高0—40cm土壤剖面脲酶活性、过氧化氢酶活性、酸性磷酸酶活性和碱性磷酸酶活性，其中隔沟覆膜垄播种植方式增加幅度最为显著。5.覆膜处理对玉米叶片数、叶面积指数和单株叶片生物量积累的影响差异均不显著，但垄沟集雨处理高于全膜平种。在两个生长年份中，各处理对玉米叶片数、叶面积指数和单株叶片生物

7、量积累的影响均表现出相同的趋势，其大小依次为WRF＞MRM＞MRN＞WFM＞CK，可以看出全膜双垄沟播技术对促进玉米叶片生长影响最显著，隔沟覆膜垄播技术次之。6.玉米地上干物质积累量在收获后的增加趋势在两个生长年份表现相似，但是首年和次年的增长幅度有差异，表现在各处理首年种植地上总生物量高于次年种植。2013年和2014年收获期，处理WRF地上生物量分别为22898.99kg/ha和20319.37kg/ha，，而处理MRM和MRN分别能够达到23254.25kg/ha和21399.85kg/ha、21

8、788.26kg/ha和20731.10kg/ha。可以看出，隔沟覆膜垄播技术能够明显增加玉米地上生物量积累，且其增加效果较全膜双垄沟播技术更优。7.两个生长年份，垄沟集雨种植均提高了产量和水分利用效率。处理WRF、MRM和MRN产量和水分利用效率均显著高于其它处理，首年种植产量分别到达了12863.49kg/ha、11611.50kg/ha和11294.09kg/ha，较CK提高了134.51%、-2-1111.69%和105.90%；水