耕作及秸秆还田对土壤蓄水能力及春玉米水分利用效率的影响.pdf

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独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果>注和致谢的地方外。尽我所知,除了文中特别加1^1标,论文中不包當其他人已经发表或撰写过的研巧成果,也不包含为获得沈阳农业大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料一。与我同工作的同志对本研巧所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名:时间:译knf导师签名:时间;年^月知A的)关于论文知识产权和使用授权的说明本论文的知识产权为沈阳农业大学所有。本人完全了解沈阳农业大学有关保、使用学位论文的规定,留,即;学校有权保留送交论文的复印件和磁盘允许论、文被查阅和借倒,可(^^采用影印缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。同意沈阳农业大学可W用不同方式在不同媒体上发表、传播学位论文的内容。学位论文中的所有内容不经沈阳农业大学授权不得W任何方式擅自对外发表。(保密的学位论文在解密后应遵守此协议)研巧生签名:时间:心占年月朵h/知时间/^月/1曰导师签名;制4:文〇1年 沈阳农业大学硕±学位论文目录摘要IIIAbstract3一第章前言51.1研巧背景51.2研究目的与意义718.3国内外研巧现状1.3.1±壌水分与作物光合特性81.3.2稻杆还田与±壌水分101.3.3深耕与±壤水分12第二章材料与方法14214.1试验区概况2.2试验设计1423供试材料152.4测定项目及方法152.115.4生育期降水量2.4.3±壤容重、孔隙度162.4.4王壤水分特征曲线162.4.5叶片光合特性172.4.6作物产量172.5计算方法1728.6数据处理1第H章耕作及稻杆还田对±壤止壤容重、孔隙度的影响193.1耕作及稻轩还田对±壌容重、孔隙度的影响193.2讨论与小结21第四章耕作及稻巧还田对主壤蓄水能力的影响234.1耕作及稻杆还田对玉米各生育时期±壤含水量的影响23I 4.2耕作及稻轩还田对玉米各生育时期±壤贬水量的影响334.3耕作及稻巧还田对±壤蓄水能力的影响384巧.4讨论与小结第五章耕作及稻轩还田对春玉米水分利用效率的影响415.1耕作及稻轩还田对春玉米叶片水分利用效率的影响415丄1耕作及稻轩还田对春玉米气孔导度的影响415丄2耕作及稻轩还田对春玉米叶片水分利用效率的影响425.2耕作及稻杆还田对春玉米水分利用效率的影响435.3讨论与小结44第六章讨论与结论476.1讨论476.2结论49参考文献"...—50致谢58II 沈阳农业大学硕±学位论文contentChineseAbstractIllEnglishAbstract3Chapter1Preface51.1ResearchBackground51.2Theurosesandmeaninofresearch7ppg1.3Researchstatusatdomesticandoverseas81.3?!So。moistureandcrophotosnthesischaracteristic8py1.3.2Strawreturniandsoilmoisture10ng1.3.3Deeplouhinandsoilmoisture12pggChapter2materialsandmethods.,142,1Generalsituationofexerimentallt??????14pop22Exerimentdesin14pg2.3Materialfortest152.4Measureditemsandmethods152.4,1Precipitationofgrowthperiod152.4.3Soilbulkdensityandorosit16py2ilmoisturechisticcurv16.4.4Soaractere2.4.5PhotosnthesisinLeaves17y2.4.6Cropield17y2utationalmethod17.5CompI Content2rssin18.6DataocepgChapter3EfectsofUllageandstrawreturningonso。bu化densityandporosity193.1Efectsftilleandstrawreturninonsoilbulkdensitandorosit19og^gypy3.2Discussionandconclusion21Chapter4Effectsoftillageandstrawreturningonsoilwaterstoragecapacity234.1Efectsoftillageandstrawreturningonso。watercontentdurindiferentgmaizerowtheriod23gp4.2Efectsoftillageandstrawreturningonso"waterstoraedurindiferentggmaizerowtiieriod33gp4cofillaeandsawreurninonsoilwasoraecai38.3Effetstgtrtgtertactygp4.4Discussionandconclusion39Chater5Effectsoftillaeandstrawreturninonwateruseefficiencpggyofspringmaize415.1Efectsoftillageandstrawreturningonmaizeleafwateruseeficienc....41y5巧lli.1.1Efectsofageandstrawreturningonmazestomata!conductance415.1.2Efectsoftillageandstrawreturningonmaizeleafwateruseeficiency425.2Effectsoftillageandstrawreturningonmaizewateruseeficienc43y5.3Discussionandconclusion44Chater6Discussionandconclusion47p6.1Discussion47II 沈阳农业大学硕±学位论文6.2Conclusion49References50Acknowledgements58III 沈阳农业大学硕±学位论文摘要我国稻轩资源丰富,但还田率极低。裙杆还田具有显著的培肥改±作用和巨一大的生态环境效益。在定的气候条件及±壤肥为水平下,稻轩还田及配套耕作方式对农作物的生长及产量、对止壌的肥力状况等都有不同的影响。长期W来,一我国农田耕种上采用的传统耕作方式耕深般较浅,,长此W往,使王壤耕层变浅一舉底层加厚变硬,使±壤蓄水保肥能力下降。深松和深翻均是对±壤进行定深。度的翻耕,均可有效地打破舉底层改善止壤结构合理的耕作方式和稻巧还田组、合即可改善主壤肥为状况又可提高环境质量和安全性,生态社会和经济效益都非常显著,是确保我国农业长期可持续发展的有效措施。因此,研究不同的深耕措施与稻巧还田的结合对±壤蓄水保墙能力和作物产量及水分利用效率的影响,进而明确最佳的耕作和稻巧还田组合,对当地賴杆资源的利用及±壤培肥具有重要的意义。本项目在4年田间小区定位试验基础上,设置了旋耕(P)、深松(S)、深翻(SM)H种耕作方式及在此基础上进行的无稻杆还田(SRO)、裙轩隔年还田(SR1)、稻轩连年还田(SR2)处理对主壤容重、孔隙度等物理性质、主壤含水量、主壤水分特征曲线、春玉米叶片气孔导度、单叶水平水分利用、主壌胆水量效率和春玉米产量、生育期耗水量W及春玉米生育期水分利用效率的影响,通过上研究,得出如下结论:1.在连续4年旋耕的基础上进行适当的深松和深翻,可有效改善±壤物理性质,降低±壤耕层、舉底层及也±层容重,増加±壤耕层、舉底层及也止层总孔一隙度,也,;在施用化肥的基釉上进行定量的括轩还田可改善±壌物理性质降、、低±壤耕层舉底层及也±层容重,増加±壤耕层舉底层和也止层总孔隙度;两种耕作方式中,又W深翻条件下主巧物理性状改善明显,并且稻巧连年还田+深翻对±壤物理性质改善作用最突出。2.在玉米的整个生育期内,深翻结合稻杆连年还田处理能显著提高王壤蓄水+0-60cm主层含水量提5.93%±壤保墙的能力,深翻程杆连年还田使±壤离,-cm3OlOO胆水量提高了1.69%。特别是在降水较少的条件下,深翻结合稻杆连年还田对±壤蓄水保巧能为的提高更为突出。1 ^3.深松和深翻结合稻杆还田处理显著提鳥了春玉米各生育时期叶片气孔导度78.80%和54.85%,,使春玉米拔节期和抽雄期叶片水分利用效率分别提高了深松与深翻之间差异不显著:深松和深翻结合精巧连年还田使春玉米产量提高了9.10%,并使春玉米生育期内水分利用效率提高了12.20%。综上所述,在与本试验条件及主壤和气候相近区域,常规施肥及田间管理情、、况下,普通旋耕的基础上采取隔年深松深翻或在适当的年限进行深松深翻处-2理田量在,,同时每年进行玉米稻杆还田,还6000kghm左右条件下,可显著改善±壤物理性质,提髙止壤蓄水保墙的能力及春玉米水分利用效率,增加春玉米产量。是适合当地及与试验地区条件相似地区的合理耕作方式关键词:深松,深翻,括轩还田,±壤水分,水分利用效率2 沈阳农业大学硕±学位论文Abstracteretr-tTharelentyofstrawresourceinChinObutsawreturninraeisesecialllow.jgpypStraw-returningplays过significantroleinimprovingso"fertilityandhashugebenefitsonecologyandenvironment,andhas过greatinfluencenotonlyoncropgrowthandcropyield,butalsoonthesoilfertilitywithmatchingUllaemethodsgundercertainsoilandclimateconditions.Traditionaltillagemethodsthatlowedp巧lativelyshallowhasbeenappliedgenerallyinChinOjwhichled化theformationofthinerploughlayersandthickerplowpansandthenreducedthecaabilitof,pyreservin-waterandnutrients.Subsoilinanddeelowinarelowintodiferentpggppgpgextentindepthbothcanimrovethede化oftoso。bbreakinlowans.A,pppygppu-sitablecombinationoftillaemethodandstrawretximincannotonlremovecropggyresidueimrovso。waterfertiliasandheatconditionsincreascroieldbut,p,ty,g,py,alsobenefittoenvironmentualitandsecuritecolo,societyandeconom,whichqyy,gyyisoneoftheefifectivemeasuresandapproachestoensiiresustainabledevelopmentofariculture.Therefore,westudiedcropyield,soilwaterstorageandcropwaterusegeficiencyunderdiferentcombinationsoftillagemethodsatvariousdepthsand-himaislrawretumininordertomakeitclearanddefiniteteotlcombinatongjp,whatisuseful化localstrawresourceandsoilcultivation.Badonthe4-earflddseieplotlocatedexerimentexlorinthe化stinethoyp,pggmconsistofdiferenttillaewhichwereset:NormalPlowin(P)Subsoilin30cmgg;gwithoutmixingtheso。indiferentla知(S)Subsoilin30cmwithmixintheso。iny;ggd-ifferentlaer(SM)and4methodsofstrawreturnin:Nostrawreturnin(SRO)ygg;Strawreturningevero化知ear(S民1)Strawreturninearafterear(SR2),whatyy;gyywereused!:〇studyphysicalpropertieslikeso"bulkdensity,so。porosityetc,so。moisture,so。waterreserving,so"moisturecharacteristiccurve,springcomleafstomatalconductancesrincomsinlleafwtru化eficiencsrincomieldeae,,pggy,pgyaswellaswaterconsumptionandwateruseeflficiencyofrowthstae.Themaorggjresultsbyanalzinareasfollows:yg3 Abst巧订-nd1.ModeratetillageofsubsoUingadeelowinonthebasicofrotarytillagefor4ppgyears,canefectivelyimprovesoUhysicalproperties,suchasreducinsoilbulkpgdensityandenhancinsoiltotalorositoflouhlayer,louhanandsubso。an.gpypgpgppAcertainamountofstrawreturningwithfertilizeralsocanimrovesoilhsicalppypropertieslikethativenabove.Banalzinthetwotillaemethodsdeelowingyygg,ppgperformedbeteronimproveso"physicalproperties,alsoplayedamoreandmoreimportantrolewithstowreturningofradualincreasinears.ggyhwi-2rin.Durintherowtstaesofscomdeelowinthannualstrawreturningggpg,ppggsinificantlenhancedsoilwaterstoraeimrovedsoilmoistureb5.39%inthegyg,py0-60cmerandoiwareservn-soillaydepthslterigby32,69%inthe0100cmsoillaerydeth-p.Anddeepplowingwithannualstrawreturninghasbeteroutstandingperformanceonso。waterstorageunderprecipitationlesisconditions.-w-nh3.Subsoilinganddeepplowingithstrawreturningeancedspringcomleafstomatalconductanceofallgrowthstagessignificantly,improvedleafwateruseeficiencby78.80%and54.85%inelonationstaeandtasselinstaeectivel.yKSggggpy-nd-Butthedifferenceofs讯soilingadeelowinisnotsiificant.Subsoilinandppggngdeeloin-urninicreasedfstrawrettheieldosrincomb9pwn.10%andpggypgy,raisedwateruseeficiencyb12.20%durinholesrincomrowthstae.ygwpgggInconclixsion,underthesimilarsoilandclimateconditionstothetestdistrictwitheme打-routinefertilizationandfieldmanagtakinstestoalternatesubsoilingpg,a-lternatedeepplowingorsxibsoilinganddeepplowinginproperyearsonthefoundationofnormallowingmeanwhilestrawreturninabout6000k/10000m2p,ggyearafteryear,couldsignificantlyimprovesoilphysicalpropertiesenhanceso。,waterstorageandspringcomwateruseefficiency,increasespringcomyield.Whichisreasonabletillagemethodtiiatissuitedtothelocalareaorthesimilar化巧conditionsfield.K--wateruseeywords:subsoilindeelowinstrawreturninsoilmoistureg,ppg,g,,eficiency4 沈阳农业大学硕±学位论文第一章前言1.1研究背景50%一稻巧产量占农作物产量的W上(杨文包和王兰英,1999),是种重要一3000的资源。仅江宁省稻轩年产量就有多万吨,而且稻轩产量正在逐年増加。在这些稻杆中,水稻、小麦、玉米H大粮食作物所产稻轩量占所有稻轩产量的2/3左右(毕于运,2010)。由于缺少养分归还的意识,每年重新归还到止壤中的一一点还有一稻轩仅为稻杆生产量的十分之多,;小部分稻杆被用于其他途径如用于造纸业或生产各种动物饲料;更多的稻轩被当作农业废弃物,在农田里焚烧掉(付丽丽,2011),这不仅造成了资源浪费和环境污染,并且稻杆全部运走或是就地焚烧后就会使±壤直接裸露,造成主壌水分和养分的大量流失,不利于农业的可持续发展-90%归还±。在美国,稻轩年产量可达到4.5亿吨,其中有68%壤(赵其国和钱海燕,2009;李万良和刘武仁,2007;宗硕,1999),这也是美国农田保持较高化力的重要原因。我国由于程巧还田量少,农田长期处于重用轻,导致我国主壌有机质含量逐年下降养的掠夺式经营方式下,使主壌变得贫疮。一。有报吿思示,我国±壤有机质含量不到美国的半稻杆富含有机质,还田后培肥止壤,田生态环境改善±巧基本理化性质和±壤结构及农,使作物产量显著提高(Dalai和Mayer,1986;胡代泽,2000)。所W稻巧还田作为大田养分归一环应该得到更多的重视和广泛的推广还的重要。长期W来,我国大部分地区多采用W拖拉机带动灭巷机或旋耕机进行简单的旋耕处理一,耕作深度仅限于表层,般只有15cm左右。长期浅耕,使舉底层不断増厚上移,±壤理化特性遭到破坏,使±壌变得贫疮,不利于作物生长发育与产量提高(宫亮等,2011)加厚变硬还会影响作物根系分布;舉底层,降低作物根系活力一(战秀梅等,2012),对粮食产量的提商非常不利。为解决这问题,国内外专家学者提出了许多方法,最有效的是采用保护性耕作措施,可明显改善±壌物理性状,提高±壤持水性能,使±壤团聚体稳定性增强(Zhouetal,2007)。免耕和前旋耕等耕作方式与传统的耕作制度相比优势明显,前者使±壤总有机碳含量分别提高了13个百分点和14个百分点,止壌全氮提高了3.7%和14%(Chen5 eta2009)ark(chteta2005)报道-,条旋耕可提高ih壤5cml;M等Lil0温度,,0一-1.21.4C,±壤含水量也有所提高。深耕也是广泛受到认可的种耕作措施。采用深松和深翻的耕作方式可W有效地打破舉底层,使耕层加深,降低止壤密度,-Hamd沈增加孔隙度,,使止壤内部空气流通増加(NidalH和Abu2003),有利于作物根系的生长和分布,从而影响了作物生长;深松、深翻还改善了止壤结构的环境,更有利于作物生长发育和粮食产量提高(张玉玲等,2009)。但不同的,深松处理作为保护性耕作方式的是深松是用深松护划出深松沟,但不扰乱±层一田生,态系统恢复种,能优化±壤生态环境更好的促进农,提高农田可持续生产能力(尹宝重等,2015)。深翻则把上层止壤直接翻转,有利于下层王壌的熟王壤孔隙度(se化,打破舉底层,增加,加快水分入渗速度ChongS和Cowrt.al,1997)。近年来,深耕也受到广泛关注,但是国内外大量对深耕的研究和报道显,示,大家研巧的重点大都放在深松的耕作方式上较少将深松与深翻进行区分(吕军杰等,2003韩寅等,2007)。但是,深松与深翻作为两种个不同的深耕方式,,其对±壤的扰动方式不同,所[^对±壤的影响也应该有所差异,有必要将深松与深翻区分来研究。我国幅员迂阔,耕地面积巨大,根据联合国教科文组织和粮农组织不完全统。,计,我国耕地面积保有量为18.25亿亩在这些耕地中干旱和半干旱的耕地占一大半,且大多集中在我国北方地区。我国是粮食大国,特别是东北地区作为我国的粮食主产区,耕地几乎全部处在干旱或半干旱的雨养区。所W旱作农业成为我国主要的耕作方式(杜建涛等,2008)。旱作农业生产中,主壤水分的补充主—70%都随地表径流要依赖于降水,但降水中有60%、王壌的深层渗漏和地表棵间蒸发散失,止,在广大的旱作农业区壌水分不足己成为制约粮食产量提高的最,所W重要因素,如何把有限的降水资源高效利用成为旱作农业区面临的严峻的问题(王昕等,2009)。己有研究表明,合理的耕作制度可W有效的改善±壤结构,充分的接纳和保蓄自然降水,防止止壤水分过多蒸发,从而提高止壌胆水保,还田能有效提高作水能力,提高作物对水分的利用效率(官惰等2011);稻轩物在水分充足时期的±壤含水量,并能提高作物产量(目美蓉等,2010);±壤旋耕后再深松30cm和±壤旋耕后翻耕25cm有最佳的蓄水保巧效果(宫亮等,2011)。6 沈阳农业大学硕女学位论文1.2研究目的与意义在现代农业中,特别是广大的旱作农业区,随着耕作技术的改善,化学肥料对作物増产的作用己经很难再有质的提高,限制作物生长的最大因素往往是气候一等自然因素。±壤水分对作物的产量影响较大,成为旱作农业限制作物产量进步提高的重要限制因子(吕霎等,2006)。所W在当下的农业生产中,如何改善主填肥为,如何提高±壤对水分的渗透效率,使±壌接纳更多的自然降水和保持±壤中水分,减少过多的无效蒸发,提高作物对水分的利用效率,成为当今旱作农业研充的重中之重,作物水分利用效率的提高,±壤结构的改善和趋于合理同样有利于我国农田小气候和农业大生态的改善(Franzluebbers2002Sinhet吐,;g1993)。有人认为我国半干旱地区作物对降水的利用率太低是造成旱作农业区粮食作物产量提高缓慢的症结所在,有研究表明我国旱作农业中降水的利用仅有3-2-i^,3-4khmm成到4成,降水直接转化成产量不过gin,大量降水无效的方式损失掉(蔡焕杰等,1998)。因此,减少农田水分的无效消耗,特别是自然降水的无效散失是保证我国旱作农业粮食稳产増产的有效途径,其中如何高效的利用±壤水分和提高降水的利用效率是急需解决的技术难题。就目前状况而言,稻杆还田技术可能是改善止壤结构和理化性质,增强±壤贬水保水W及供水能力的最一容易实施并且斤之有效的技术手段么。迂宁是我国主要产粮大省么一,肩负保障国家粮食充足和粮食安全的重任,一玉米又是迁宁第大粮食作物。毎年江宁省玉米种植面积占全省粮食作物种植总2王晓琴等面积的40%(^上,常年播种面积约为149万hm(刘波等,2007;,2002),粮食种植面积稳定和粮食稳产无疑在保障国家粮食安全方面也有举足轻重的作用。在现代的农业生产条件下,化学肥料对玉米产生长的促进作用己经达到较高水平。,通过化学肥料提高玉米产量已经变得十分困难考虑到玉米是对水分需求量较大的作物,生育期水分的供应成为玉米产量提高的重要制约因素(赵。先丽等,2010)江宁存在大量干旱半干旱农业区,因此提高玉米的水分利用效率则成为提高春玉米产量的必要手段。在农业生产过程中一,耕作配合稻杆还田作为项重要技术措施被广泛应用于农业生产,有研巧表明(江永红等,2001刘世平等,2005),稻轩归还±壤虽;然可W改善±壤结构一,调节止壤物理化学特性,但是在稻轩腐解过程中会造成7 一定量的稻轩残留,未完全腐解的稻軒可能会对±壌产生定的负面影响。为了消除这种稻杆残留现象导致的影响,稻杆还田的同时应配合合理的耕作方式。合理的稻轩还田与耕作方式的组合不仅可W消除未腐解完的稻杆残留,充分利用资源,而且又可W完善耕作方式对±壤结构和理化性质方面的影响,合理调控±壤水、肥、气、热等因素,法到改善农田生态环境,提高作物产量和粮食安全性的目的,有力的保证了农业的可持续发展(曾木祥等,1997)。所W,探究不同餅作方式与不同稻巧还田方式的组合对±壤理化性质的改善能为和对±壤水分的入渗、保持和供应能为W及促进作物对水分高效利用能力方面的影响,可W明确不同耕作方式配合稻杆还田对农业生态环境的影响找到对主壤改善效果最显著,并且对作物生长发育促进效果最明显的稻巧还田与不同耕作措施的最佳细合。送不仅解决了当地稻巧资源得不到有效利用的问题,而且在促进旱作农业区:t壤水分高效利用,増加作物产量及粮食安全方面意义重大。本文W此目标为指导,依托于4年田间小区定位试验,研究了不同括杆还田方式配合耕作方式对±壌蓄水保巧能力及玉米产量和水分利用效率的影响,W期为当地及气候条件相似的旱作农业地区稻轩资源合理利用及止地资源和主壌水分高效利用提供长期理论指导。1.3国内外硏究现状1.3.1±壤水分与作物光合特性作物水分利用效率是指农田每消耗1单位质量的水分使作物所转化的干物质的质量,叶片水分利用效率的大小取决于作物叶片光合作用与蒸腾作用的高低。众所周知,作物产量与植株的光合作用关系密切,光合作用的强弱直接影响着作物产量的高低。作物的生长发育状况及作物产量的高低不仅取决于作物光合作用的强弱,还与作物蒸腾作用的强弱,叶片的气孔导度的大小W及作物其他气体交换参数的高低都存在密切的联系。作物的光合作用、蒸腾作用、气孔导度等气体交换参数指标对止壤中的水分变化的比较敏感,他们对±壤中水分变化的反应往往能直观的反映出王壌水分变化对作物生长发育的直接或间接的影响。所—直W来W,作物气体交换指标对±壤水分变化的响应规律受到作物生理生态学一专家的广泛关注,同时植物的光合特性对于评价定区域内植物的生长能为W及8 沈阳农业大学硕±学位论文对环境条件的适应能为都有重要意义(王庆伟等,2010),近年来受到国内外学者的广泛关注(常敬礼等,2008,N泌mithet吐1992,张维强等,1994)。作物的光合作用除了受大气中的二氧化碳含量、光照强度等外界环境因子的影响外,大气湿度、温度等因素也会通过影响作物其他气体交换参数而影响光合速率。但在旱作农业区农业生产中,对作物光合作用影响最大的还是±壌水分。大量研究表明,±壤中水分较少时,作物光合作用受到严重的影响,水分胁迫是005光合作用主要的影响因子(葛体达等,2,戴俊英等,1995),在作物受到水分胁迫时,光合速率会受到止壤胆水量的的影响。±壌水分含量同样也影响着作物的蒸腾速率和光合速率,在±壤水分含量较低时,作物光合速率和蒸腾速率随止壤水分含量降低而下降。不同的±壌水分含量对作物蒸腾速率和光合速率的影响是不同的,当±壤水分高于正常水平时,蒸腾速率和光合速率的变化趋势与±壤水分含量适宜时基本相同,作物蒸腾速;但当±壤水分含量明显低于正常水平时率和光合速率则表现出不同的变化趋势(付国占等,2005)。±壤水分过低对植物影响是多方面的,踪别是影响作物各器官生长发育,叶面积减小,叶绿素含量降低,这直接影响着作物的各种代谢功能,减少光和产物的积累,从而减缓作物生长发育的速度,限制产量的形成。也有人化为,±壌水分的亏缺对植物叶片的影响是毁灭性的和不可逆的,特别是较老的叶片,在水分胁迫严重时,光合作用。可能完全停止,此时即使恢复对作物的供水,老叶的光合能为也不会恢复Kazakov等对糖用甜菜的研巧结果表明,经过水分胁迫对作物复水后,即使新叶可W恢复光合能力,也需要相当长的时间才能达到正常水平。水分胁迫对玉米叶片光合作用的影响表现出与甜菜相似的规律,水分胁迫分别在轻度和中度水平时,对作物恢复供水后,玉米穗位叶需要相当长的时间才会逐渐恢复光合作用;但如果水分胁迫严重,玉米叶片光合作用恢复就变得十分困难,这说明在±巧水分严重不足的情况下,玉米叶片的光合速率受到的影响几乎是不可逆的(张维强等,1994)。Graan和Boyor(boyeral.1982)等人认为在±壤水势较低的情况下,由于叶片气孔关闭会哥起作物光合速率降低:徐世昌等(徐世昌等,1996)认为品种和生育期使玉米光合作用对水分胁迫响应不同,;随着夏玉米的生长发育水分供应不足对玉米光合作用的影响程度越来越大(李素美等,1999)。Farquhar等(Faruharal.1982)研究发现叶片的气孔导度同样限制着作物的光合速率。由q9 此可见,要想提高作物产量,首先要提高作物光合速率,保证作物不受或尽量少受到水分胁迫,这就要求±壤水分含量丰富,水分供应及时,在旱作农业区就是要保证±壌蓄水保墙能力强,作物水分利用效率高。1.3.2梧巧还田与±壤水分一…,除了产量W外,种重要的资源作物稻轩作物收获后还会产生,这部分资源往往被人们所忽视。但随着农业的发展,人们逐渐意识到稻巧在农业生产中的重要作用,国内外专家学者开始研究稻轩如何才能更合理髙效的应用于农业生一课题产这。有研究表明,稻轩施入±壤后,在±壌微生物的作用下腐解,产生有机质,增加±壤肥为(Tianetal,2013;邢酷等,2013;战秀梅等,2012)。围绕稻轩还田能否影响作物产量,如何影响送个问题,前人进巧了大量的试验,大部分实验结果表明稻巧的施用对作物生长发育W及产量的提高方面起着积极地作用(Ramet曲2013刘义国等,2013);也有人持不同意见(谭德水等,;2008),认为稻轩还田不但不能促进产量的增加,反而会造成作物产量下降,一观点相关研究认为基于这,造成减产的原因是稻巧腐解过程中释放的碳素和氮素比例失调,导致微生物与作物争夺氮素,致使作物营养供应不足所致(刘巽浩一.等,或,还有,2001)者是稻巧换田没能结合相应的耕作方式种可能是精杆还田后,播种质量下降,作物出苗率低所致(李少昆等,2006)。稻轩还田对±壤3-、有机碳(8111〇〇£311161;20070幻〇12016)氮(陈犧等,2015)[^及±壤叫吐;,微生物的影响等方面的研巧也有大量报道。对直播稻研究发现,稻轩还田处理不仅显著提高了稻米的产量,而且对稻米日感及外观品质都有不同程度的改善(徐国伟等,2009);冬小麦巧粒在抽穗后积累的干物质占巧粒干物质积累总量的70%-80%,因此,冬小麦花后旗叶寿命的长短严重影响着冬小麦巧粒的产量(郑2009)伟等,;适量稻轩还田可提高作物的抗衰老性,増加作物干物质积累量,从而达到提高作物产量的目的。在±壤水分方面,有人认为,稻巧还田对提高±壌含水量起到积极的作用(赵聚宝等-cm,1996刘世平等,2007;于舜章等,2004)。稻轩还田使主壌OlOO;±层的止壤含水量上升了2.7到7.6个百分点(朱自奎等,2000),能显著提高±壤的有效库容,这是由于稻巧归还主壤改善了±壤结构(Pascudet吐1999),特10 沈阳农业大学硕±学位论文。别是改变了±壌的孔隙,从而影响了±壤的入渗性能(詹其厚等,2002)作物稻杆还田可调控农田±壌供水和保墙特性(赵聚宝1996),降低±壤无效蒸发并,提高夏玉米的水分利用效率(陈素英等,2004)和作物产量(于舜章等,2004)。也有研巧证明,稻轩还田对止壤水分状况的改善主要是通过降低作物稠萎系数来实现的(金友前等,2013)。稻轩还田的方式也多种多样,如在砂姜黑止条件下将小麦程軒直接归还±壤,,对±壤保肥保水性能的提高起到积极作用同时也提高了王壤的透气性(詹02其厚等,20);玉米稻巧全部粉碎后翻埋还田研究结果表明,稻轩翻埋还田后玉米水分利用效率和巧粒产量明显提高,±壌蓄水保水的能为湿著改善(沈学善等,2011)巧粉碎后再施入±壤,其中较长的部分更有利于对±壤结构的改;稻良,提高±壤透气性,并能减小±壤棵间蒸发损失量,得到;稽巧直接覆盖还田与穂轩粉碎后还田相似的结论(Cabilesetal,2008;Tarafdaret吐2001)。近年来,一直没有停止有人研究表明一,在,对最佳稻轩还田量的研究,定阔值条件下穂轩还田对水分棵间蒸发量的抑制作用随稻轩还田量的増加而加强(Spacciniet吐2001>(Kaletal2007,作物对水分的利用效率也随稻巧归还量的増加而提髙stee,;一Somleitneret吐2003)。但也有不同观点,有人研究表明穂杆施入止壤后,在定时间内阻碍止壤温度的升高,在作物生长发育巧期,较低的主壤温度抑制种子萌发及幼苗生长发育,使作物生育期推迟,且这种低温效应持续时间随稻巧还田ekkuetal2003Kim巧al2007Sarkar巧2007)。量的増加而延长(B,,稻;:;吐所化一杆还田对作物产量的提高作用并不是无限的,只有在定还田量的范围内才会表现出其改良±壤结构和作物生长环境、提高±壤保水能力方面的优势(蔡太义等,2011)。将经过氨化和未经氨化的等量裙轩还田,结果表明氨化稻轩对提髙±壤贬水量的和降低作物整个生育期耗水量等方面效果更加明显(余坤等,2014);精轩氨化后连续多年还田还能有效的提高冬小麦产量及对降水的利用效率,提高±壌蓄水保巧的能力。同时,碳氮比不同的稻轩还田后对±壌的改善效果也不同,碳氮比较低的稻轩对±壤的改善和±壌水分含量的提高效果更明显(Henriksenet吐1999;王珍等,2009)。稻巧对±壌结构和保水能为的改善作用并不是从归还入±壌就开始的,在稻杆还田前期一,稻轩腐解程度较低,±壤水分反而对稻轩的腐解起到定的制约作11 用,作物不仅不能从归还的稻杆中得到自身生长所需要的营养元素,反而有微生物与作物争抢营养元素,使部分氮素被固定,不能被植物利用(王晓娟等,2009;赵鹏等008),,,2所W在程巧还田的同时不仅要考虑到程杆对改良±壤和增产的效果,还要考虑到过量的稻杆还田对作物的不利影响和可能引起的±壤碳氮比失衡,合理的稻杆归还方式和合适的还田量才是保护王壤、促进作物生长和高产稳产的关键,。在合适的稻杆还田量前提下随着稻轩还田年限的增加,其对±壤的改良作用就会凸盈出来,对±壤蓄水保水能力的改善也更加明显,与此同时,良好的±壤水分状况也会加快新还田括杆的腐解速度,提高作物水分利用效率,不断激发作物的高产,、稳产的潜能。总之枯轩还田是旱作区改善止壌结构,提高±壤保蓄水分能力,提高作物水分利用效率,进而增产的有效措施(劳秀荣等,2003;武志杰等,2002)。1.3.3深耕与±壤水分在提高±壤蓄水保墙能力方面,深耕措施同样具有优势。不同的是深松使±壤的渗透性增强,有利于水分的运移和保蓄,提高±壤贬水量(MohantyM和Bandyopa化yayKK等,2007;下昆仑和HannMJ.等,2000);深翻还把上层的稻轩带到下层止壤,改善了下层±壤性状,从而更有利于止壤水分在各层次的贬存,,±壤翻转同时,增加了±壤与外界接触的面积,使其能够接纳更多的雨水,-Iba-Ha增加±壤贬水量(qlM和Anwarulssan,2008)。深翻深度对小麦水分利用的相关研究表明,W下翻30cm最为理想(李涛等,2003)。不同翻耕深度对小麦生育期蒸发量影响不同,,深翻明显消除了上下层±壤隔阔有效的疏松了小麦根系所在±层,减少了降水的径,更有利于根系的生长,下扎和在止层中的分布流损失,提高了作物经济产量。罗锡文等(罗锡文等,2006)就横直深松,深松加浅耕和深耕3种耕作方式对砖紅壌保水性能做了研究,结果表明,H种耕作方式对王壤水分的影响均达到显著水平,横直深松更有利于改善透气性能,因此认一种合理的耕作方式为深松有利于提高±壤的保水能力,是。尹宝重等(尹宝重等,,2015)就旋耕和深松、深翻对低平原渠灌区进行了研究结果表明深松处理可1^提高作物产量,增加地表水入渗速率,减少水分的蒸发损失,提高±壤保蓄水分能力,,并能提高冬小麦灌颗水生产效率显著降低冬小麦生育期耗水量。12 沈阳农业大学硕±学位论文Bossio等巧ossioet吐2010)和郑成岩等(郑成岩等,2011)的研巧也得到同样的结论。有人研巧了深松/翻耕、免耕/深松、翻餅/免耕及连续翻耕等不同轮耕方式对主壤水分的影响(柏巧霞等,2014),结果表明,各种耕作方式对主壌水分一定的改善都有,但也有区别,翻耕/免耕轮耕改善了主壌状况,却降低了作物产量和水分利用效率,深松/翻耕轮作提島了作物产量和作物水分利用效率却不利于止壤水分状况的改善,而免耕/深松轮耕不仅改善了±壤物理结构,有效提高作物产量同时也提高了主壌蓄水保墙的效果,这与李娟等(李娟等,2012)的研巧结果相符。也有人把稻轩还田与耕作方式结合进行研巧,结果表明,深松结合稻巧覆盖显着提高主壤耕层水分含量,增加±壤透气性,提高了王壤蓄水和保水的能力,并大幅提窩了夏玉米水分利用效率(付国占等,2005)。賴杆覆盖能调节±壤温度,,在外界温度低时起到保温作用当外界温度高时又能调节±壌温。度,适应作物生长在广大的干旱和半干旱的雨养区,±壤水分的重要作用越来越受到人们的重视,特别是±壤水分利用效率的提高更成为提高作物产量的关键所在。利用稻杆还田或深松等耕作方式来改善±壤结构和主壌理化性质,从而提高±壤蓄水保墙的能力,并改善作物光合及蒸腾等性能,进而全面提高作物水分利用效率和作物产量,已经成为国内外学者的共识。近年来已有学者将保护性耕作与稻轩还田相一结合,并取得些成果。但大部分的研究者只注重了深松和普通翻耕送样的保护性耕作处理,忽略了深翻处理同样具有改善±壌结构,提高止壌蓄水保滴能力的优势,且深翻与深松两种保护性耕作对止壤水分的影响存在差异。不同的稻轩还田方式与深松、深翻相结合,特别是深翻与稻轩还田相结合对主壤蓄水保搞能力一和作物水分利用效率影响的相关研究较少,仍有待于进步研究。13 第二章材料与方法第二章材料与方法2.1试验区概况本试验为春玉米田间小区定位试验,从2011年持续至今,试验地点在江宁省海城市耿庄镇农技推广服务站。海城市耿庄镇属于温带大陆性季风气候区,年’’‘均温在10(:!^;上,年积温为3000(:到31000:之间,无霜期不到半年,约170天。一该地区为踪壌,耕层平均厚度为15cm,该地块多年来直采用玉米连作、普通旋耕(旋耕深度为15cm)的耕作栽培方式。试验前(即2011年播前)±壌基本-i理化性状为,:pH为5.14,有机质含量为22.3gkg,碱解氮、速效鱗、速效钟分---iii..,±层±壤容重分别为-别为129.6mk、27.4mk、122.8mk;015cmgggggg;各---3.33-*m-,为1.43gcm,1520cm为1.51gc,2530cm为1.45gcm。2.2试验设计试验设普通旋耕(P)15cm、隔年深松(S)和隔年深翻(SM)30cm后旋耕3种耕作方式与无稻杆还田(SR0)、程轩隔年还田(SR1)、稻轩连年还田(SR2)3种稻轩还田方式正交组合,共9种处理,各处理分别为:旋耕15cm(P)、深松(S)、深翻(SM)、精杆隔年还田(SR1)、深松+精巧隔年还田(SSR1)、深翻+稻杆隔年还田(SMSR1)、稻轩连年还田(SR2)、深松+稻杆连年还田(SSR2)、深翻+稻巧连年还田(SMSR2)。2335m。试验设次重复,各小区面积为,采用随机区组排列其中深松为下翻30cm,但上下止层的止壤不混合;深翻为下翻30cm,同时将上下±层±壤混-2,合-m长khm。稻巧粉碎至约23c,各处理还田量均为6000g;各处理施肥量相-2-2,,同,施肥方法参照当地8.5khm(分基肥138khm和大咖趴口,其中N为26gg-2-23,,期追服10.5kghm两次施用)供试肥料为尿素、P2〇5为69kghm(作曰肥施-2二,用),供试肥料为胺、杉0为90kghm(作基肥施用),供试肥料为氯化钟。-2玉米种植密度为60000株?hm距为57.0cm9cm。,行,株距为2.6田间管理方式与当地相同。14 沈阳农业大学硕±学位论文2.3供试材料供试的玉米品种选用的是由河南省农业科学院粮食作物所选育而成的中早—8(ZDW8)。夏播生育期约%天迁宁省春播生熟高产玉米杂交种郑单%,。本014年玉米各生育30天,研巧于2育期约1,株型紧凑W群体方式获得高产期采样:播前(4月28日),拔节期(6月18日),大咖趴口期(7月5日),抽(85日)、蜡熟期(8月20日)、成熟期(9月26雄期(7月21日),乳熟期月曰)。2.4测定项目及方法2.4.1生育期降水量2-1生育期降水量由试验田微型气象站收集测量,生育期各月份降水量如图所示:3㈱274.62妨匯;!?i驗吊m度宫150m瘦:I99.4§a1W62.5i58.6關:圓羅^■IIJIII5月6月7月8月9月总降雨量MayJuneJulyAugustSeptembertotal月份(M加化)国2-份降雨量1生育期内不同月-chenexerimentstationF.imonthlreciitationin2014化Haii21Thedistributonofygpgpp,春玉米于2029日播种,5月8日出苗,9月23日收获生育期经14年4月99.4mm历148天。生育期内总降雨量为274.6mm。其中,7月降水最多,达到;8月降水最少只有19mm。15 第二章材料与方法2.4.2±壌含水量采用烘干法测定不同耕作处理在春玉米播种、拔节、大咖趴口、抽雄、蜡熟、?100cm止7-cm成熟等关键时期0层的±壌含水量。取样分层分别为:OlO、------1020cm、2030cm、3040cm、4060cm、6080cm、80100cm。2.4.3±壤容重、孔隙度---玉米收获后用环刀法测定:t壌〇15cm、1520cm和2530cm容重和±壌孔隙度。2.4.4±壤水分特征曲线用压力膜仪测定止壤含水量。使用Excel2013绘制止壤水分特征曲线。(1)实验原理:压力膜法是对压为室内的主样施W压为,±样通过陶±板与板下水室的自由水相联系,当压力室内的气压增加,陶±板上±样中的总±水势高于板下自由水水势时,止样便开始排水,直到陶止板上的止壌水和陶止板下自由水的水势相等为山此时即为平衡状态。考虑到主样和板下自由水的溶质势、温度势和重为势均相等,且板下自由水的基质势和压力势(基准状态)均为零,所^±样的基质势等于压力室内压力的负值。在已知±样巧始含水率的情况下,根据排出的水量就可W算出相应的±壌含水率。増加压力,重复上述过程,就可一W得到系列的±壤吸为和对应的±壌含水率,从而测得脱湿曲线。将加压改成减压,排水改为供水,就可得吸湿曲线。压力室内的止样,用扰动主或原状主均可,本研究采用扰动±,按不同试验处理容重用风干±装填后,使用压力膜仪测定±壤水分特征曲线。(2)仪器:压力膜仪有兰个基本组成部分,由压力板和压力薄膜构成的压力室、空气压缩机和压力输出调节装置。(3)试验步骤;装填好的主样(共9种±样,每种王样3个重复)连同压一12—力板起置于薄层蒸馈水中历时2411使±样水分饱和后取样称重,计算含水:然后放入压力室内加压.3b)量,先从低压(〇ar开始,±壤受到压力后,主壤中的水分自引水管中流出,直到引水管中不再有水流出时,即认为达到平衡,此时关闲进气阀,待压力室内压力于外界压力巧同时打开压力室,分别从各个±样16 沈阳农业大学硕±学位论文中取样测定各王样±壌质量含水量一。取样后,原样品放回压力室进巧下个压为值的测定。施加的压为值依次为0.3bar、0.6bar、1bar、3bar、6bar和15bar,一并重复和上面样的操作。用各含水量和所对应的施加的压为绘制主壤水分持征曲线。(4)试验注意事项‘①测定过程中,周围环境温度要求为20C,温度变化应尽量控制在±rcw内。②微调气压调节装置阀口,W便准确地控制压为室内气压,使气压保持稳定。15bar⑨确保仪器的气密性,特别是压力室内的压力达到时。2.4.5叶片光合特性在玉米苗期-、拔节、大咖趴曰、乳熟等关键生育期用美国LICOR公司生产-LI6400XT便携式光合仪,测定春玉米活体旗叶叶片的光合速率、蒸腾速率和气孔导度。同时计算玉米叶片水分利用效率。,测定方式为每个小区定位王株长势均匀的玉米,每株玉米测定H片全展叶每叶测定三次。2.4.6作物产量2收获时各小区取4行共12cm计产并取样,考种,并测定每小区±壤容重。试验后计算±壤贬水量、生育期耗水量、春玉米当季水分利用效率。2.5计算方法2.5.1±壞化水量(郭清毅等,2005)W=W.x玄iDi拙lO式中W为±壌胆水量(mm)Wi为第i层止壌重量含水量(%)脚为第i,;层±壤容重(g/cm3);Hi为第1层±层厚度(cm)。2:.5.27jC分利用效率(WUE)的计算(晋小军等,2005)水分利用效率(WUE)指蒸散的每单位(mm)水分在单位面积上所生产的2经济产量(kg/hm)17 第二章材料与方法^WUE-=(kg/(mmhm))Y/ET2.5.3叶片水分利用效率的计算n=WUE(叫olC〇2mmo"H2〇)Pn/Tr-2-moi式中WUEL为单叶水分利用效率,Pn、Tr分别代表光合速率(nlC〇2ms)-i-和蒸腾速率(mmolH2〇m2s)。2.5.4耗水量计算(江晓东等,2005)耗水量采用农田水分平衡法:根据本试验地自然条件,地势平坦,可视地表径流为零,;地下水埋深4mW下可视为地下水补给量为零:降水人渗深度不超过2m:,可视深层渗漏为零。因此,水分平衡方程式为E=TaP+I+么W式中,,ETa为作物生育期耗水量(mm)包括植株蒸腾量与棵间蒸发量;P=为降水量(mm);I为灌概量(mm),试验过程中不进行灌概,所W10;AW为作物不同生育时期之间的止壤胆水变化量,即止壌胆水消耗量。2.6数据处理数据采用Excel20巧和SPSS巧.0软件进行统计分析处理。18 沈阳农业大学硕±学位论文第H章耕作及稻轩还田对±壤容重、孔隙度的影响农作物的生长离不开主壤,作物生长所需要的水分和养分绝大多数由根系从止壤中吸收而来,所壌环境和±壤各种理化性质,特别是物理特性的好坏,直接影响着作物根系在止壌中的分布,进而影响着作物的生长和产量的形成。长期采用旋耕的耕作方式,耕层W下会产生坚硬的舉底层,并且,随着传统耕作年限的増加,±壤舉底层有逐渐加厚的趋势。舉底层的存在直接影响到作物根系的分布,,使±壤耕层与也±层脱离増加了上下层止壤之间水、肥、气、热等交换的难度,不利于作物的生长发育。±壌容重是±壤最基本的物理特征,受成止母质、生物扰动W及气候等多个因素的综合影响,对±壤中水分的迂移、降水入渗等有显著影响(傅子涅等,2015)。±壤中孔隙的数量及组成等直接影响着±壤水、气、热等在±壌中的。所化运动和微生物在主壤中的活动,孔隙度也是衡量王壤结构的重要物理指标(姚贤良等,1986)。本章内容通过研巧;耕作及稻轩还田后王壤容重和孔隙度在农田耕层-m-、-m(015c)、舉底层(1520cm)W及屯止层(2530c)的变化,探巧深松、深翻结合稻轩还田对±壤环境及物理结构的不同影响,为作物提供良好的生长环境。3.1耕作及括轩还田对±壤容重、孔隙度的影响如表3--±层容重最小-1所示,015cm,1520cm±层容重最大,这与我国传统耕作方式有关,长期^来,我国传统农业只在止壤表层进行简单的旋耕处理,[5cm一20导致1W下形成坚硬的舉底层,提高了这止层的容重(宫亮等,11)。在耕层和舉底层,各处理中均WSMSR2处理主壌容重最低,与P处理相比,耕层容重降低了13.22%,舉底层容重降低了11.39%;在不同耕作方式条件下,-<<P030cm±层±壌容重均表现为SM处理S处理处理,SM处理与P处理相比,--(M5cm±壤容重降低了7.56%,U20cm±层止壌容重降低了6.21%,2530cm巧 第三章耕作及稻巧还田对±壤±壤容虽、孔隙度的影响±层如让容重降低了20-30cm±.50%。在稻巧还田条件下,层±壤容重均表现<SR<-cm±为SR2处理1处理SR0处理,与SR0处理相比,SR2处理015层、〇〇--m主、。1520cm±层和2530c层止壤容重分别降低了9.92%6.76/〇和4.92/〇3-表1耕作及稽巧还田对±壤容重的影响Tab-le31Effectsoftillageandcropresiduesincororationonsoilbulkdensitpy-3(*cm处理容重soilbiUkdensity)gaTretment--0-15cm1520cm2530cmP1..21a151a1.29aS1..22a151a1.20bSM1..19b141c1.17fPSRl1.1化1.42c1.18dSSIRl1.09e1.39dU7eSMS民11.08el.%e1.19cPSR21..17d143b1.1化SSR21..06f138d1.18dSMSR21.05f1.34f1.16呂 ̄..i(SRO)1.21a1.48a1招杆.22a还田頤年还田SRI)1.12b1.3方式(化U化连年还田(SR2)1.09c1.3化1.16c耕作旋耕P)1.19a1.45a1.20a(方式深松(S)1.1化1.43b1.1化深翻(SM)1..11c1.36c117c-如图3-2所示-c±-m±层±壤孔隙cmdh,015m层和2530c度均大于15205-20cm止坚硬层,造成孔隙度,这与传统耕作1层存在舉底层有关,舉底层结构减小。耕作方式和括巧还田对±填各层次孔隙度的改善是显著的,稻巧还田条件下,主壤各±层孔隙度均表现为SR2处理>SR1处理>SR0处理,在不同耕作方式条件下,±壤各±层孔隙度均表现为SM处理>S处理>P处理,且差异巧达到显著水平(<0.05)。p20 沈巧农业大学硕±学位论文表3-2耕作及稳轩还田对±壌孔隙度的影响Tab-le32巨fectsof掛lageandcropresiduesincororation饼1soiloros扣espp处理0---15cm1520cm2530cmTreatment(%)(%)(%)P54.50e42.93h51.44hS巧.89f42.81.i548IgS5499e46.94e巧.89cM.PSRl巧.49d化%f巧.46eSSRl巧乂化47.56d巧.83dSMSRl巧.20b49.0化55.26fPSR255.8Id45.96g57.00aSSR260.18a48.07c55.47eSMSR260.51a49.60a56.06b-SRO)54.稻巧(.46c44.23b5404c还田隅年还田方式(SRI)57.86b47.73a55.51b连年还田(SR2)58.83a47.88a56.18a耕作旋耕(P)55.26c45c54.6.153b方式深松(S)57.65b46.1化巧.37a深翻(SM)58J23a48.54a55.73a3.2讨论与小结±壤容重和孔隙度对止壤水、气、热在止壤中的运转及根系在主壤中的分布和延伸都起到至关重要的作用(ArshidMA,1999)。有研究表明,稻轩还田对±壤结构的改善与稻轩还田和耕作方式密切相关(Garc虹etal1994)。±壌的深松,和深翻,打破了长期传统耕作形成的舉底层,使止壤疏松,从而增加了止壤孔購-度,降低了±壤容重,1520cm±层尤为明显。深翻处理交换了止壤上、下±层,使上、下层±壌肥力,±壤结构等趋于均匀,±壌肥力均衡,从而在改善止壌-±壤容重和±壤孔隙度方面表现出优势030cm。賴巧连年还田处理持续増加植物残体和有机质的投入,结合深翻等耕作方式,改善了各主层的通气状况,增加±壌孔隙度,降低±壤容重(慕平等,2011)。±壤容重和孔隙度与止壤微生物和酶的活动密切相关,有人研究表明±壤孔隙度与腺酶活性呈显著正相关(薛立。等,2004)枯杆的连年加入増加了±壤可溶性碳、氮含量,从而为主壤微生物21 第H章耕作及括巧还田对止壌止壤容重、孔隙度的影响提供充足的碳源和氮源,提高微生物的活性,进而提高±壤酶活性。本项目前期研究结果表明,SMSR2处理和SSR2处理下,主壌中腺酶的活性显著高于其他处理(李秀龙,2014),这也证明适当的深耕与稻轩连年还田结合在改善±壤物理性质方面优势显著。稻巧隔年还田条件下,由于稻杆的施入没有连续性,主壌有机质没有得到持续的投入,±壤物理性质虽然也有所改善,但后续补充不足,在改善±壤物理性质能力方面略低于稻巧连年还田。22 沈阳农业大学硕±学位论文第四章耕作及梧轩还田对±壤蓄水能力的影响作物生长发育所需的水分绝大多数来自于主壤,在现代农业中,特别是广大的旱作农业区,化学,随着耕作技术的改善肥料对作物增产的作用已经很难再有质的提高,限制作物生长的最大因素往往是气候等自然因素。有专家认为±壤水一分对作物产量影响较大。±壤保蓄水,成为限制作物产量进步提高的重要因子分的多少,主要受到止壤结构的影响,合理的±壤结构不仅能加快水分入渗,减少水分的无效蒸发损失,而且还可W保持更多水分,当外界水分补充不足时供给作物生长发育,所w±壤蓄水能力的高低是作物能否高产、稳产的关键。己有研充表明,稻杆还田和合理的耕作措施均能改善±壤结构,増加±壤蓄水能力。,合理的耕作方式结合稽杆还田效果更明显本章期望通过对耕作及稻杆还田对主壤含水量、胆水量的影响和耕作结合稻轩还田下±壤水分特征曲线的变,为化规律的研究,探明促进±壤蓄水能力方面最佳的耕作与稻杆还田组合方式当地作物高产、稳产提供指导。4.1耕作及稻轩还田对玉米各生育时期±壤含水量的影响watercontentof±巧含水呈wa似contentofsoil(%)soil(%)KXO12.515.0口.520.022.5250巧51QD12515D1732QD2252502733Q0..20-旨30--E30^p:sRl-40—o^4〇.pg:-O-SSRl ̄rL1:P^iE:ryf(i-i□A1-odk10000110L110■(A)SRO条件下不同耕作方式王壤含水量(B)S民1条件下不同耕作方式±壌含水量waterconennfentenROwatercontentofsoilondifferenttillaeinSRIttofsoilodifretillagiSg23 第四章耕作及稻杆还田对±巧蓄水能力的影响止填含水iwaterCOntentofsod(%)10012515D17520022525027530032320■i:30■XeX吾40.V—PSR250.5\]\7。■-i-SMSR2章s/\/<Y100.□A1L10(C)SR2条件下不同耕作方式±壤含水量watercontentofsoilondiferenttillaeinSR2g图4-作及棺轩还田对玉米播前±壤含水量的影响1耕"-F.ttig41EfecsofillageandcropresiduesincororationonthewatercoiUentofsoUinsowinstaeofpggmaize-经过67-个月的冬歇期,播前王壤含水量相对稳定1,如图4所示。由于没有作物根系吸收水分,播前各±层±壤质量含水量明显高于其他生育期。在SR0-H种耕作方式下±壤含水量表现为SM处理>P处理>S条件下(A)040cm±层,处理;40cm±层^下,S处理和SM处理均保持较高主壤含水量,P处理±壤含-水量则明显降低。在SR1条件下(B),H种耕作方式020cmdb层S处理、SM处理±壤含水量明显高于P处理-40cm±层±壤含水量表现为SM处理>P;20处理>S处理;40cm±层^下,H种耕作方式没有表现出明显规律。在SR1条件cm下,P处理40^下±层含水量同样表现出下降趋势,但是下降幅度较SR0条件明显降低-。SR2条件下(C),020cm±层±壤含水量表现为S处理>SM处理>P处理;在20cm^下±层,S处理±壤含水量呈下降趋势,P处理和SM处理±壤含水量则整体表现为上升趋势-。在不同耕作条件下,各处理020cm止层和O->>lOOcm±层±壤含水量均表现为SR2处理SR1处理SR0处理,与SR0处理-相比-,SR2处理020m王层主壤含水量提高了0.68%010±层主壤含水量,0cm-.11%。在不同处理中020cm王层±壤含水量^12提高了2,?881处理±壤含水量-最高,S处理±壤含水量最低,前者较后者提高了11.96%000(:111±;层±壤含24 沈阳农业大学硕±学位论文理最低前者较后者提高了2.82%。水量WSSR2处理最高,P处,王巧含水fiwatercontentofsoil说)±填含水置wa化rcont饥tofsoil(%)1〇......〇化5150175200225250.....巧.57.510.012.5巧0175泌0225巧0'''0'''1111110,1--20E20^3。.30咖三JPSRIX\.;二是1吉I90--聲iy!^90\I100.化100-buo-L110(B)SR1条件下不同(A)SRO条件下不同耕作方式±壤含水量耕作方式±壌含水量watercontentofSO"ondiferentUllageinS民1wat灯contentofSO"ondiferenttillagemS民0止舆含水ftwatercontentofsoil()%巧.30032.510012515.017.520.022.5027.5...2〇-|>3。-吝夺巧R255。.\K--巧抓.DSSR270■罩一-SMSR2r(>1?占100■110(C)SR2条件下不同耕作方式±壤含水呈waffettillaeinSR2tercontentofsoilondireng图4-2耕作及稽巧还田对玉米拔节期±壤含水量的影响-ercontentofsoilinthirdleafstaeofF.softillaeandcroresiduesincororationonthewati42Effectgpggpmaize-。2所示,在,玉米快速生长如图4到拔节期,对±壌水分的需求量增加->S>SMSR0的条件下(A),OlOcm王层王壤含水量表现为P处理处理处理,10cm±层W下,SM处理王壤含水量显著高于S处理和P处理,S处理到60cm25 第四章耕作及枯杆还田对王壤蓄水能力的影响达到最大。60cm^下±层SM处理±壌含水量有所下降,20cmW下止层S处理±壤含水量显著高于P处理-(60〇111±层±壤含水量表现;在SR1条件下B),0为SM处理>S处理>P处理-cm±三种耕作方式±壤含水量相差不大,60100层;在SR2条件下-20cm止层止壤含水量表现为SM处理>S处理>P(C),0处理,20->P处理>S处理60cm止层则表现为SM处理。在不同耕作条件下,各处理--c>>020cm±层和OlOOm±层±壤含水量均表现为SR2处理SR1处理SR0处理,R0-20m止层止壤含水量提高了0与S处理相比.85%,SR0处理与,SR2处理0-SR1处理相差较小0100〇11±层±壤含水量提高了2.17%。在各不同处理中,;-020cm王层王壤含水量WSMSR2处理最高,,S处理±壌含水量最低前者较后7-者提高了.59%OlOOcm±层止壤含水量WSMSR2处理最高,P处理最低,;。刖者较后者提局了3.39%±壤含水量ontentoo(%)±壌含水量arcontoo(%)watercfsilwtetenfsil7.510.012.515.017.520.022.5巧.07.510.012.5巧.017.520.0如.525.00it|IIIII0I1IiIIII-10-10A.920-3〇-30-:§咖t:::oi:-^SMSRlV6〇-60?鬟I二 ̄^SLM\\\發70-\後■\\70/(f-ODA■100100A□L110110■(A)SRO条件下不同耕作方式±壤含水量(B)S民1条件下不同耕作方式±壤含水量watercontentofsoilondiferenttillaeinS民0watercontentofsoilondiferenttillaeinS民1gg26 沈明农化大学硕±学位论文止壤含水量)watercontentofsoil(%IOjO12515j017520X)22525j0275"0IIIIIII20-§:30.吾40■紙25S0.-毙60■C^SSR2h、70--A-SMSR2\^Ijrn(100■□Ai110■(C)SR2条件下不同耕作方式±壤含水量watercontentofso。on出ferenttillageinSR2图4-口期±壤含水量的影响3耕作及梧巧还田对玉米大卿趴-ftsliliithlstaeofF.oftilageandcroresiduesincororationonthewatercontentofsonsxeafi43Eecpggpmaize玉米大咖趴曰期,生长拓盛,即将进入生殖生长阶段,±壤水分状况在其中--3所SR0的条件下A)020cm±层H种耕作起着重要的作用。如图4示,在(,方式王壤含水量表现为P处理高于S处理和SM处理,S处理和SM处理没有表现明显的规律;在20cmW下的±层,SM处理表现出优势,明显高于P处理和-S处理,30cmi±层中P处理±壤含水量最低。在SR1条件下(:6),060cm^^?下的,±层^种耕作方式主壤含水量表现为SM处理>S处理>P处理,60cm±层W下,SM处理±壤含水量有所降低,S处理和P处理相对稳定。在SR2条件下(C),>P>--(010^111±层±壤含水量表现为S处理处理SM处理,1040cm±层下,止壤含水量表现为SM处理>S处理>P处理,40cm±层W下,P处理±壤含水量逐渐S处理王壤。在稻巧还田条件下,高于SM处理和S处理,其中含水量相对较低-±->各处理020cm层和OlOOcm±层±壤含水量均表现为SR2处理SR1处>-±2.49%8民0处理,与SR0处理相比20m层±壌含水量提高了,;理,SR2处理0--0100cm±层王壌含水量提高了3.38%。在各处理中,020cm±层王壌含水量W4.28%SSR2处理±壌含水量最高,前者较后者提高了;,S处理±壌含水量最低-P处理最低0100〇111±层±壤含水量WSMSR2处理最高,前者较后者提高了,巧 第四章耕作及稻巧还田对止壤蓄水能力的影响〇4.49/〇。止壤含水fiwatercontentofsoil(%)±壤含水量watercontentofsoil(%)10...........012.5巧017.520075100125巧0175200225250■■■011110111111!II--A10.10-20-20章^-3〇-30:^^e夺巧--^6〇-60SMSRlVX鬟I-二^SLMJ/y-70-務酵70fn-?<100B100nLL-110110(A)SRO条件下不同耕作方式±壤含水畳(B)SR1条件下不同耕作方式±壤含水量watercoiUentofsoilondiferenttillaeinS民0watercorUentofsoilondifere打ttillaeinSRIgg丈巧含水4watercontentofsoil(%)10..012.5巧.017.520.022.5巧010.A'.20\y■40■§一?巧R2550.--然60?O巧R2、70■羣-A-SMSR2^V100■S\110■(C)SR2条件下不同耕作方式±填含水量watercontentofsoilondifferenttillaeinSR2g图4 ̄4耕作及梧巧还田对玉米抽雄期±壤含水量的影响-Fi;g.44Efectsoftillageandcropresiduesmcororationonlhewatercontentofsoilintasselinstaeofpggmaize抽雄吐丝期是春玉米对±壤水分最敏感的时期,对水分的要求也更加迫切,--cm止4所示,是玉米需水的最高峰期。如图4,在SR0条件下(A),OlOO层下S处理和SM处理±壤含水量均高于P处理->,在060cm±层,SM处理S处理,28 沈阳农业大学硕±学位论文>一60cm主层W下,S处理SM处理,到lOOcm处,H者±壤含水量趋于致;在SR1条件下(B),H种耕作方式±壤各止层含水量并未表现出明显的规律;在-SR2条件(C)100cm±,层下,SM下,0处理±壤含水量始终处于较高的水平-P处理60cm王层下060〇11±,S处层8处理和SM处理±壤含水量均高于,S处理100cm±理止壤含水量有所下降,均高于,,SM处理与P处理基本相同一致层,H者趋于。在稻轩还田条件下-20cm±层±壤含水量表现为SR2处理>SR0,各处理0处理>化1处理,与SR0处理相比,SR2处理止壤含水量提高了3.65%,SR1处->cm±SR1处.45%OlOO层±壤含水量表现为SR2处理理主壤含水量降低了0;〇理>化0处理,与SR0处理相比SR2处理±壌含水量提高了3.29/〇。在各不同处-020(,P理中:111±层±壤含水量USSR2处理±壤含水量最高处理±壤含水量,I-m止SMSR2处理最髙,最低.02%OlOOc层±壤含水量W,前者较后者提高了6;P处理最低,前者较后者提高了4.67%。))±巧含水夏waercontentofsoil(%±寒含水iwatercontentofsoil(%t......5.07.510.0巧.017575100125巧0175200.5巧.■10-10户尸户■30-30i至义rV^J")■<100-i在100<0£L110-110S民0条件(B)S民1条件下不同耕作方式±填含水量(A)下不同耕作方式±壤含水里renilaeinSRIwatercontentofsoilondiferenttillageinSROwatercomentofsoilondi报ttlg29 第四章耕作及稻巧还田对±壤蓄水能力的影响王壤含水量watercoMentofsoil(%)7方10.....012.5巧0175200225'I■‘I墨乂[rI-^PSR2?550■乂跋60■-0-SSR2^A70.琴-A-SMSR2/r¥100■oa■110(C)SR2条件下不同耕作方式±壤含水量waterCO打tentofsoilondifere打ttillaei打SR2g图4-5耕作及稽巧还田对玉米蜡熟期±壤含水量的影响巧-g.45Efectsoftillageandcropresiduesincororationon化ewatercontentofsoilindentstaeofmaizepg--n45所示,020ci±^种耕如图,在玉米蜡熟期SRO条件下(A)层作方式±壤含水量表现为S处理>SM处理>P处理20-60cm王层下SM,,处理和P处理主壤含水量高于8处理,且81^1处理与?处理相差不大,60〇11±层^^1下,P处理±壤含水量有所下降,S,在此±层下处理和SM处理均高于P处理;在-SR1条件下化),040cm±层S处理与SM处理王壌含水量均高于P处理,40cm±层^下H种耕作方式之间没有表现出明显的规律在SR2条件下-(C),020cm,;±层下P处理和SM处理止壤含水量明显高于S处理20-60cm±层下,,SM处理±壤含水量略有増加,但増加速度低于S处理和P处理,所W在此王层下,SM处理王壤含水量低于S处理和P处理,60cm主层W下,S处理止壌含水量下-降较快,60100cm±层S处理主壤含水量明显低于SM处理和P处理。在稻杆还田条件下0-20cm±层止壤含水量表现为SR2处理>SR0,各处理处理>SR1处理,与SR0处理相比,SR2处理±壤含水量提高了化91%,SR1处-1R2>>理降低了1.12%000cm止SR1处理SR0处理,,层止壤含水量表现为S处理58%-20cm与SR0处理相比SR2处理王壤含水量提高了2.。在各不同处理中,0止层±壤含水量WSMSR2处理±壤含水量最高,SR1处理±壤含水量最低,前2-者较后者提高了6.0%OlOOcm±层±壤含水量WSMSR2处理最高,P处理;30 沈阳农业大学硕±学位论文。最低.67%,前者较后者提高了4主墳含水量atercontentofsoil(%)±填含水左:watercontentofsoil(%)w...1755.07.510.012.515.07.5100125巧0.IIII0IIrI0-3D.}30I!*p-ssRi謎:i:r勺)-—V:二:M:feI-100-Os/100oUiL-110110(A)SRO条件下不同耕作方式±壤含水量(B)S民1条件下不同耕作方式±壤含水量renttaeinSRIwateril出ferenttillaeinS民0watercontentofsoilondiffeillcontentofsoongg王壤含水itwatercontentofsoil(%)7.510.012.5巧方17.501I1II120-■-30-0P涨2 ̄"^SMSR2語-籌"E:-100n110-(C)SR2条件下不同耕作方式±壤含水爱watertofsoilondiferenttillaeinSR2con化ng图4-6耕作及程巧还田对玉米收获±壌含水量的影响-F.地croresiduesincororationon化ewatercontentofsoHinharvestinstaeofi46EfectsoftiUagedpgpggmaize--1由图46可见,玉米成熟期各处理各王层±壤含水量在l〇%7.5%之间,所-在4060cm±有处理±壤含水量随±层深度的增加均呈现先增加后减少的趋势,层含水量达到最大。在SR0条件下(A),S处理、SM处理各±层含水量均高于31 第四幸耕作及稻巧还田对±壌蓄水能力的影响P处理0-60cm止层中SM处理含水量高于S处理60cmW下的±层;在,,在,S处理高于SM处理,到100cm处两者含水量趋于相同。在SR1条件下(B),S处理、SM处理和P处理表现出与SR0处理相似的规律,但是P处理与S处理和SM处理之间的差距相对于SR0处理缩小了,特别是上层±壤。说明稻巧还田改善了±壤的保水性。SR2条件下(C),在60cmW上的±层中,S处理和SM处理均明显商于P处理,但60cmW下止层含水量WP处理>SM处理>S处理,这是由于深松处理和深翻处理结合稻轩还田改善了止壤结构,使玉米根系在60cmW下的±层分布增加,从而増加了玉米对60cm^下±层水分的利用。在稻巧还田条件下,±壌含水量表现为SR2处理>SR1处理>SR0处理。在O-lOOcm±.95%SR0处理64%SR2处理较层SR2处理止壤含水量为14,为11.,SR0处理使得±壤含水量提高了3.31个百分点;在各处理中,WSMSR2处理-060cm主层止壤-16.22%比P处理0含水量最高,达到,60cm止层止壤含水量高出5.93个百分点,说明稻巧还田有助于提高止壌的蓄水保墙能力,配合W合理的耕作方式可使得这一效果更加显著。综上所述,深松、深翻与稻杆还田都能起到提高止壤含水量的作用,在耕作SM处理对0-60cm条件下,春玉米各生育时期主壤含水量提高最明显,特别是主层;在稻轩还田条件下,SR2处理对春玉米各生育时期±壤各±层含水量提高-作用明思。在各处理中,SMSR2处理,能显著提高春玉米各生育时期±壌0100〇化止层含水量在止壤0-20cm±层;,SMSR2处理主壤含水量除播前期略低于SSR2处理、抽雄期和收获期与SSR2处理几乎相等外,其他生育期SMSR2处理±壤含水量均显著高于其他处理。32 沈阳农业大学硕-上学位论文4.2耕作及稻轩还田对玉米各生育时期±壤贬水量的影响———-—1—20D20-田3040囚40608608日田80100日010巧0303505;「畫"产S300产—"*1"■"■产〇1——■|I产1:誦E円:;X5瞧2m?III麵議I誦瞧顏.h.!t.ioo|薑麵圏圍II圓量I6!50.SB§.圓胃胃胃胃胃富I阐阐巧削閣鮮陆尚m0__pSSMPSRlS沈1SMSRlS泳2SMSR2图4-7耕作及艳杆还田对玉米播前±壌胆水量的影响mae-tiononsoHStoraeinsowinStaeofizF.tillaeandcroresi加esincororai47Efectsofgpggggp--7个月休闲期:玉米播前,各处理±壤胆水量趋于由图47可见,经过6,在作用消耗,玉米播前±壌胆水量各处理均稳定,由于没有作物的吸收利用和蒸腾-1处理和SR2处处于较高的水平。020cin止层±壤胆水量1:^SR0处理略局于SR>-cm±2处理>化1处理SR0处理。理,但相差不大。OlOO层止壤贬水量WSR-mSR2处理播前期Ocm.89m,其中SMSR2处理OlO_七层±壤贬水量达到293-比于对照(P处理)高出63%。.500cm±壤胆水量最高.52mm,相01,达到295———————4060H6080n80100巧1020呂2030百3040因010巧300r51:111111iy!iw.!||I議II!I動§s圓I圓圖圓圍圍I圍賣園圖圍園圍圖國巧巧口巧脚四网巧0I的凶PSSMP泌1S甜1SM泌1PSR2S紙2SM涨2图4-8耕作及括杆还田对玉米拔节期±巧腔水量的影响ofmaize-tononsoilstoraeinthirdleafstageF.tillaeandcroresiduesincororaii48E抵ctsofgpggp33 第四章耕作及稻杆还田对王壌蓄水能力的影响拔节期,春玉米处于营养生长时期,根系对±壤水分的吸收增加,拔节期主-20cm主层SRO处理条件下S处理±壤贬水壤贬水量与播前相比略有下降。0,,量显著低于SM处理和P处理;SR2条件下,H种耕作方式±壤胆水量表现为SM>>P0-10(S处理处理。0:111±层处理,不同耕作条件下,±壤胆水量均表现为SM处理>S处理>P处理。在稻轩还田条件下,各处理0-100〇111±层±壌贬水>SR>SRO-量表现为SR2处理1处理处理。在各处理中,020cm止层主壤胆水量-,S处理最低,前者比后者高了1WSMSR2处理最高35.2%0100〇11±;层±壤胆水量WSMSR2处理最高,P处理最低,前者比后者高了726%。—巧--—-—一口1020口2030田3040曰40巨01010田6080□妨003005「畫口■。250::;1广^円円;im!!!!IIIIIIIs50.麵ill|冒圓圍麵圓團圍圍餐養團餐資圍10___PSSMPSR1SSfUSM涨1PSR2S涨2SMSR2-图49I耕作及稽巧还田对玉米大咖口期±壤赔水量的影[向-i.ftf巧lKshitFg49Eecsolageandcropiduesicororatononso。storaeinsixhleafstaeofmaizepg呂大咖趴口期,玉米营养生长胚盛,并且即将进入生殖生长阶段,水分对玉米-的重要性不言而喻-20cm王R2。如图49所示,各处理0层王壤胆水量WSS处理最高,达到37.24mm,SR1处理最低,只有29.04mm,前者与后者相比,±壤8-.24%。OlOOcm止层下2贬水量提高了2,SMSR处理±壤胆水量明显高于其他各处理,达到272.74mm,P处理最低,前者比后者高出16.59%。在稻杆还田条-20cm件下,0±层±壤贬水量表现为SR2处理>SR0处理>SR1处理,其中SR2-20cm±O-壤胆水量较SR1处理高出11.46%lOOcm王处理0;层王壤胆水量则表>SR>SR-现为SR2处理1处理0处理,其中SR2处理比SR0处理OlOOcm±壤贬水量高出9.99%。34 沈巧农业大学硕壬学位论文00—10巧10—20囚2日一30白30—404日600^00囚田8080王300■k化畫=■250巨S口口EE??-〇200U0?震巷囑誦麵圍圓圓晒II--ifP麵圍III麵麵中巧50-胃gg胃gggS°i圆圍園圏圍B圍團霄1n「广IliIItill「riiT1Ij51I11IItQ_PSSMP沈1SSRlSMSRlPSR2SSR2SM沈2图4-10耕作及括杆还田对玉米抽雄期±巧胆水量的影响巧-"s.410fecsofUllaeandcroiduesincororationonso。storaeintas化insaeofmaegEtgpltizpggg抽雄期是玉米对水分最敏感的时期,也是对水分需求量最大的时期,抽雄期水分供应不足将直接影响玉米产量--。如图410所示,抽雄期020<^±层±壤贬-水量^SSR2处理最高,达到41.50mm,P处理最低,前者较后者,020cm主层l止壤胆水量提高了26-±.15%。OlOOcm层±壌胆水量WSSR2处理最高,达到240,,.25imn,P处理最低仅有206.74mm前者与后者相比,±壌贬水量提高了->>16.21%。在稻轩还田条件下,020cm±层±壤胆水量[^1SR2处理8民0处理>化1-,111±,处理,与SR0处理相较SR2处理020〇层±壤胆水量提高了12.04%SR1处理降低了KU6%-cm±层止壤胆水量表现为SR2处理>>。〇l〇〇SR1处理SR0〇O-处理,其中SR2处理比S民0处理lOOcm±壤胆水量高出11.17/〇。在不同耕作-cm±条件下,020层S处理和SM处理王壤胆水量显著高于P处理,S处理和SM处理差异不明显O->SlOOcm±;层±壌胆水量表现为SM处理处理>P处理,与P处理相比-cm±。,SM处理OlOO层±壌胆水量提高了5.01%35 第四章耕作及精轩还田对±壤蓄水能力的影响0——2——40因40———田;10日1020凸030田30目0田608扫〇801005250「畫- ̄-S/W■2||.巧|II:|IIIIIIirI圓麵圍圍團I圍圓lls。-圍圍圍gggggg1S團圓圓圍圍團圍團MMM.MMM,U1*1""11IIHII"JiiLIIIIt"_PSSMPSRlSSRlSMSRlPSR2S紙2SM冻2图4-11耕作及程轩还田对玉米蜡熟期±壤贈水量的影响-F.ig411EfectsoftillageandcropresiduesincororationonsoilsU)raeindent巧aeofmaizepgg-O-OOcm如图411所示,玉米蜡熟期l±层±壤贬水量SMSR2处理最高,-达到191.41mmP处理最低165.13mniOOOcmdt,,只有,与后者相比,前者l层止壤胆水量提高了1-5。cm±.92%在稻轩还田条件下,OlOO层±壤胆水量表现为SR2处理>SR1处理>SRO处理,与SRO处理相比,SR2处理O-lOOcm±层止-cm壤胆水量提离了11.50%。在不同耕作条件下,020±层止壤含水量表现为SM处理>P处理>S处理,与P处理相比,SM处理0-20cm主层±壤贬水量提高了->3.4cm±层下±壌胆水量表现为SM处理.89%,S处理则降低了37%;OlOOS>P-cm处理处理,与P处理相比,SM处理OlOO±层主壤胆水量提高了4.56%。36 沈阳农业大学硕±学位论文——————旧日一10玉〇20百2030因30404060田80巧80100巧囚60一0)1200「1撕?^1n广1円戸IiIII|IIIIIIf圍圓I圍議11i°^20?^圆圏圆圓H^圏圍。筋巧願烟期踊呈n随鮮閱SPSSMPSR1S沈1SMSR1PSR2SSR2SM讯2图4-12耕作及程杆还田对玉米收获±壌肛水量的影响-tononsoilstoraeinharvestinstaeofmaizeFi42Efectsoftillaeandcroresiduesincororai1gpggg昏p一-间±壤水分虽有降水补充,在玉米收获期,经过了个45个月的生长季,期但由于根系吸收、植物蒸腾作用、植株棵间蒸发等原因散失。收获期与播前相比,--12降幅达到44,0l(K)ccm±.68%。如图4所示层±壤胆水量有大幅度的降低,-P处理最低.80mm,各处理中,SSR2处理020cm±层止壤胆水量最高,达到34;-SMSR23.82%。OlOOcm止只有2.89mm,前者较后者提高了39在层止壤胆水量W179.59mm,P处理最低,只有136.37mm,前者比后者提高了处理最高,达到31.69%〇--100cm±在玉米收获期,020cm及0层主壤胆水量,不同稻轩还田条件下-->SR0lOOcm±均WSR2处理>SR1处理处理。不同耕作方式下,在〇20cm及O>>P-SMS处理P处理,OlOOcm层±壤贬水量均W处理,且SM处理与处理相比±层±壌胆水量提高了9,进行.01%。这说明在试验点当地的±壌和气候条件下一,定量括轩连年还田及适当深耕,可W有效地提高±壌蓄水能力两者相结合效果更好。综上所述,特,不同耕作方式与枯轩还田均在不同程度上提商了止壤胆水量别是SM处理和SR2处理。在所有处理中,SSR2处理和SMSR2处理相较其他--处理有效地提高了春玉米各生育时期±壌020cm和OlOOcm±层±壤贬水量。-曰期0-20cm止层和抽雄期OlOOcm止层胆水量SSR2处理两者相较,除大咖趴略高于SMSR2处理外,SMSR2处理在提高春玉米各生育时期止壌贬水量方面更37 第四章耕作及稻杆还田对止壌蓄水能力的影响有优势。4.3耕作及稻轩还田对±壤蓄水能力的影响一水分进入±壤后并不是孤立存在的,而是与±壌飄为体,成为主壤体系的一部分。无论是水分向下入渗或是被止壌所吸附都是受到±壤中各种力的相互作用的结果。±壤之所W可W吸附水分,主要是因为±壤颗粒之间存在着引为,并且±壌中还存在许多毛管孔隙,水分也会在表面张力的作用下存在与±壤的毛管孔隙中。由于±壌分子之间的引力和±壤毛管孔隙中的毛管力决定着±壌吸附水分的能力,所W被称为±壤吸为。但是,并不是进入±壌的所有水分都可W被作,±壤吸力不足W吸附这么多水分物吸收利用,当±壌中水分过多时,±壌水就会在自身重力的作用下向下移动,脱离±壤控制,而当外界压力达到15bar时,植物根系则无法吸收利用±壤中的水分,送时的±壤水分被称为无效水,有研究表明,只有当外界压力介于化6bar到6bar之间时,±壤中的水分才能被作物根系全部吸收利用一。在研究止壤蓄水能力时,往往要建立条±壤水分与外界压力之间的曲线,称为±壤水分特征曲线,用来表征±壤对水分的保持和运移能力,并直观的反应能量与数量的关系。-—0P-Q-S-A-SM50\\10^g、si-夸;\J;0i;;?;^^;;00站i36.61361500.3061361500.3t...)6115I无粒轩述田(SR0)稻轩隔年还巧(SR1)稻轩连年巧巧(SR2〉虫壌水分啜力(lOOkpa).图4-30-120(:111±层±壌水分特征曲线--F.ig413020cmsoilmoisturecharacteristiccurve--图413可科看出,不同处理020〇111±层±壤水分特征曲线变化趋势大致相38 沈阳农业大学硕±学位论文同,在0.3bar压力下,各处理王壤失水最多,随着压力的不断增加,止壤失水速率明显减缓。在0.6bar压力下,各处理中SMSR2处理±壤含水量最大,SM处理±壌含水量最小,与后者相比前者±壌含水量提高了12.40%;在稽轩还田条>件下.6barSR0处理>SR1处理,SR2处理,0压力下±壤含水量表现为SR2处理较SR1处理止壌含水量増加了5.36%;不同耕作条件下,0.6bar压力下S处理±壌含水量最高,P处理最低,前者较后者提高了1.39%。在比ar压力下,各处理中SSR2处理±壤含水量最大,P处理主壤含水量最小,与后者相比前者±壌含水量提高了14.77%;在精巧还田条件下,±壤含水量表现为SR2处理>SR1处理>8民0处理,SR2处理较SR0处理主壌含水量提高了8.69%;不同耕作条件下,S处理±壤含水量最高,P处理最低,前者较后者提高了3.15%,S处理与SM处理之间差异不大。在压力为礼ar和6bar条件下,各处理±壤含水量均表现为SMSR2处理最高.,SM处理最低,与后者相比,前者止壌含水量分别提高了1396%>和16.拍%田条±壤含水量均表现为SR2处理SR1处理>SR0;在稻巧还件下,处理,相较于SR0处理,SR2处理止壤含水量分别提高了9.48%和9.61%;在不同耕作条件下,S处理与SM处理相差不大,两者均髙于P处理。所W在压为在0r—。.6ba6bar之间时,SMSR2处理可W保持更多水分供给植物吸收利用4.4讨i仑与小结许多研充已经表明,稽轩还田有效地降低了主壌容重,增加孔隙度,从而使±壤保蓄更多的水分(黄明等,2006)。深松处理和深翻处理对±壤理化性质影响明显。,特别是在±壤容重的降低和提高止壌水分含量方面作用显著本研巧在不同稻杆还田方式的条件上进行深松、深翻处理,研究结果表明,SR2处理能显-著提高±壤质量含水量,特别是SMSR2处理显著提高了060cm止层止壌质量O-lOOcm止层胆水量含水量,同时SR2处理也显著提髙春玉米各生育时期的。一2002)。深这与相关研究结果致(廖允成等,松是用深松护划出深松沟,能有效打破舉底层,疏松主壌,但不扰乱止层。深松使±壤的渗透性増强,有利于水分的运移和保蓄,提高±壤胆水量(T昆仑等,2000);深翻则把上层止壤直接翻转,有利于下层±壤的熟化,打破舉底层,増加±壌孔隙度,加快水分入滲速度(Chongetal,1997);深翻还把上层±壤中的有机物质带到下层止壤,改善了39 第四章耕作及语杆还田对王巧蓄水能力的影响下层止壤性状,从而更有利于±壤水分在各层次的贬存;而且±壤翻转,促进了主巧与外界的接触止壤贬水量(I。,使其能够接纳更多的雨水,增加qbal吐2008)±壤对水分的保蓄能力还受到±壌团聚体的影响,±壌中大团聚体(粒径>0.25mm)含量较高,则±壤的结构较合理,能够较好的协调±壌水分(李秀龙,2014)。本项目前期研究表明,SMSR2处理较其他处理能够有效改善止壤结构,显著增加±壤大团聚体数量,从而提高了主巧蓄水保埼的能为。本研究还表明,在玉米乳熟期自然降水较少的情况下,SMSR2处理的优势更加明显,相关研究(黄明等,2006)也得到了同样的结论;在降水较多的情况下,深松、深翻,在深松和深翻处理于稽杆还田相结合的条件下处理能接纳更多的雨水,下层±壌水分得W保存,在提高±;相比之下深翻比深松处理在与稻巧连年还田结合后壤保蓄水分能力方面更有优势,这可能是由于深翻较深松更有利于使上、下止层止壤理化性质趋于均匀,从提髙止壤的保水能力。程巧隔年还田结合深松和深翻与旋耕及无精杆还田相比,胆水量都有所增加,但差异不显著,这可能是由于在稻杆旧还较少的情况下,深松和深翻使得止壤疏松,虽然增加了±壤接纳雨水的能力。,但同时也加速了水分的散失因此在试验点当地的气候和±壤条件下,稻杆连年还田与深耕方式相结合更有利于提高±壤的蓄水保墙能为。40 沈阳农业大学硕±学位论文第五章耕作及碍巧还田对春玉米水分利用效率的影响作物的生长发育及最后产量的形成,主要来自作物光合作用制造的干物质的积累,水分作为光合作用的主要原料,对作物产量的形成起着重要的作用。当±壤水分供应量相同的情况下,作物对水分的利用效率成为作物产量提高的关键。本章通过研究不同耕作及稻轩还田对玉米叶片水分利用效率及玉米当季水分利利用效率的最佳耕作及稻轩还田组合方式,为用效率的影响,探明提高作物水分当地作物高产。、稳产提供指导5.1耕作及梧轩还田对春玉米时片水分利用效率的影响5丄1耕作及梧轩还田对春玉米气孔导度的影响—-—0—PSASM0.2S^;1〇-2足<°廖^一^o.osf避靈■燕玄01冶11搔强紫駿驟攀撰撰踩踩躁毅^短护转稼错换授巧巧护授務鶴取骑娛束病1叛审知巧變缉巧巧据SR0SR1SR25-耕作及稻杆还田对春玉米气孔导度的影响圍1-Efecionstoma汹conductanceFig51tsoftillageandcropresiduesincororatonp气孔是控制作物与外界进行各种交换的通道,特别是外界的二氧化碳进入作物体内参与作物的光合作用和作物蒸腾的水分散失到外界都必须经过气孔才能,与作完成。由此可见,气孔导度同时影响着作物的蒸腾作用和光合作用的进行-物产量的提高和作物生长环境的改善均关系密切。如图51所示,在玉米整个生育期中,拔节期到抽雄开花期之间气孔导度上升,各处理气孔导度均呈上升趋势41 第五章耕作及枯巧还田对春玉米水分利用效率的影响最快。在稻杆还田条件下,玉米各生育时期气孔导度均表现为SR2处理>SR1处理>8艮0处理,在苗期、拔节期、抽雄开花期和现熟期,SR2处理与SRO处理相〇比,气孔导度分别提高了44.70/〇、15.84%、21.54%和22.93%。在各处理中,SMSR2处理和SSR2处理气孔导度显著高于其他处理,两者之间差异并不显著,P处理最低。5丄2耕作及艳轩还田对春玉米叶片水分利用效率的影响—0—P---A—SMDS120山i議八/A為江0111搔帮装强搔搂撰避攝受巧技組护栏摸姑沪检孩徳护转療鶴杏禹镑吿挺撥取苗锭瑣巧巧据巧SR0SR1SR2图5-2耕作及稻巧还田对春玉米叶片水分利用效率的影响-maFi52Effectsoftillaeandcroresiduesincororationonsrinizewateruseefficiencggpppgy农作物生产实质上是光合生产,农作物光合作用受到包括光照,C〇2等多种。因子影响,对环境的变化十分敏感水分作为作物光合作用的主要原料,对农作物光合作用的影响不言而喻5-2所示理春玉米叶片水分利用效率随。如图,各处生育时期的变化趋势大致相同,均为苗期最小,至抽雄开花期达到最大值,之后呈下降趋势。拔节期至抽雄开花期是春玉米叶片水分利用效率的高峰期,在这两个生育期,,各处理中SMSR2处理叶片水分利用效率最島分别达到6.97和8.97,P处理最低,前者比后者在拔节期和抽雄吐丝期分别高出78.80%和54.85%。在各玉米生育时期,稻轩还田条件下,玉米叶片水分利用效率均WSR2处理显著离于SR1和SR0处理处理,与SR0处理相比,SR2处理叶片水分利用效率在苗35.71%、29.23%、2840%期、拔节期、抽雄开花期和乳熟期分别提高了.21%和37.,SR1处理和SR0处理之间相差不大。在不同耕作方式下,春玉米各生育时期叶42 沈阳农业大学硕±学位论文片水分利用效率均表现为SM处理>S处理>P处理,与P处理相比,SM处理叶片水分利用效率在苗期、拔节期、抽雄开花期和乳熟期分别提高了22.87%、26.19%、29.52%和30.92%。SM处理与S处理相差不大。5.2耕作及稻轩还田对春玉米水分利用效率的影响5-SR0处由表1可见,在不同稻轩还田条件下玉米生育期耗水量,表现为理>化1处理>SR2处理,SR2处理比SR0处理降低了3.48%;在不同耕作方式下,SM处理生育期耗水量最低,比P处理降低了1.97%。在各处理中,WSMSR2mi处理生育期耗水量最低,为390.52n,P处理相同条件下生育期耗水量最高,达到415.92mm,与其他处理相比,差异显著(P<0.05)。在枯巧还田条件下,各处理春玉米产量总体表现为SR2处理>SR0处理>SR1处理.16%.44%,SR2处理与SR0处理和化1处理相比,产量分别提高了2和2;在不同耕作条件下,各处理春玉米产量表现为SM处理>S处理>P处理,SM处理与P处理相比,春玉米产量前者比后者提高了和3.83%。各处理中产量最高为SSR1处理,达到13018kg/hm2,产量最低为化1处理,只有11932kg/hm2,前者比后者产量提高了9.10%。SMSR2处理产量也处于较高水平,达到12886k/hm2SSR1处理产量,但两者差异并不歷著。g,虽然略低于(PO.05)。不同耕作及稻轩还田处理下,各处理水分利用效率差异显著各处理水分利用效率在稻巧还田条件下表现为SR2处理>SR1处理>SR0处理,与SR0处理相比.82%,,SR2处理水分利用效率提离了5;不同耕作方式下各处理水分利用效率表现为SM处理>S处理>P处理,SM处理水分利用效率达到32.20kg/(mnrhm2),较P处理提高了4.72%。水分利用效率最低为SR1处理只有29.35k/(mnrhm2)(P.19%SMSR2处理,g,比对照处理)低了0;最高为,1220%。达到33.00kg/(mmhm2),比对照(P处理)提髙了.其他处理之间相差较小,没有达到显著水平。43 第五章耕作及稽杆还田对春玉米水分利用效率的影响5-表1耕作及稳巧还田对春玉米生产g及水分利用不同效率的影响Tabk-.51EfectsoftillageandcropresiduesincororationonsrinmaizeieldandwaterU巧eficiencppgyy播前主壌贬收获期±壤生育期降生育期耗水量水分利用效^水量胆水量雨量TotalwaterYieldWUE'-^^处理SoilwaterSoilwaterRainfallconsumption(kghm)kg/(mmhm)[]Treatmentsinsowingin(mm)(mm)(mm)harvesting(mm)P277.4c1364f274.6415.6a12222ab巧.4化.S285.化151.0e274.6408.如12734ab31.14abSM28义化1巧.7e274.6406.3bc12886a31.71化PSRl285.5b153..6e274.64065bc11932b29.35bSSRl287.5b158.1d274.6404.0bcd13018a32.22油SMSRl291.7a165.4c274.6401.0cd12790ab31.90abPSR2292.6a化7..化c274.63998cd12986a32.48化SSR2292.8a1化7b274.6397.8d12788ab32.15ab.5ea巧SMSR22%.5a179.6a274.639012886.00a旋耕(P)285?化152.5c274.60407.3a12%0b30.41bS288.耕作深松).5ab159.6b274.604036b12847a31.84a(方式深翻290..9a166.2a274.603992c12854a32.20a(SM)i2827c147.0c274604103a126化3075a...1.(SRO)精1杆隔年还田.2b159...还田288.0b274604038油12580b3116a(化1)巧或连年还田.如3%0b12887a32293Ja172.2a274.54a■(SR2)5.3讨论与小结光合作用是作物产量形成的基础,有研究表明,作物干物质90%W上的干物质积累量来源于光合作用产物(赵明等,1998)。作物光合作用受到多种因素的影响,水分、养分、温度光照等都是影响光合作用的重要因素(Yingetal,20(K);刘明等,2008)。有研究表明,耕作对作物光合特牲影响显著,特别是提高作物净光合速率和提高叶片水分利用效率方面(刘武仁等,2012),也有研究认为不同耕作方式对作物生理持性有影响,但是差异并不显著(田蜜等,2010)。叶片气孔导度和叶绿素含量与作物光合作用也存在着密切的关系,气孔导度大说明气孔开度大,水分和C〇2更容易通过气孔参与作物光合作用。有研巧表明稻巧还44 沈阳农业大学硕±学位论文田可W提高作物气孔导度,,,有效的抑制叶绿素的降解特别是叶绿素a的降解提高作物光合速率(刘阳等,2008)。本研巧认为,深松、深翻结合枯轩连年还田可W打破±壤坚硬的舉底层,降低主壤容重,增加±壤孔隙度,有利于降水的入渗和对±壤水分的保持,促进作物根系生长,高效利用止壤水分,且積轩连续投入调节了±壤温度,提高气孔导度,使叶片净光合速率处于较高水平,进而提高了玉米叶片水分利用效率、。稻巧隔年还田与深松深翻相结合虽然也可打破主壤舉底层,提离主壌接纳水分能为,但深松、深翻后±壌疏松,在稻巧投入不足且没有持续投入的条件下,±壌保蓄水分能力提升有限。提高玉米水分利用效率关键在于消耗较少±壤水分的情况下提高作物产量并减少±壤水分过多的无效蒸发消耗。我国传统农业中,农民多习惯于使用舉来一耕地,这种传统耕作方式般只对浅层主壤起到翻耕的作用。如果长期施用这种,断挤压舉底层±壤,导致舉底层厚度増加,耕种制度就会导致耕层逐渐变浅;不从而导致±壤物理和化学性质特别是物理特性遭到不同程度的破坏,使作物根系生长和向下层伸展分布的难度大大増加,利用±巧深层次的营养元素变得困难(战秀梅等,2012)。有研究表明,止壤耕作能改善,从而限制粮食产量的提高±壤物理性质,改变±壤水力学特征,引起±壤蓄水保滴能力的改变,但是改变W'的程度受耕作方式影响(KanwarRSal.1989;addellJal.ggG)。,j稻巧还田同样可W改善±壌物理性质,降低止壌容重,结合适当的耕作方式,±壤物理性质改善一更加明显,送与本研巧结果致。还有研究结果表明,深翻与稻杆还田相结合可W明显降低主壌表层水分的散失(BorontovOKal.2005),降低玉米生育期内的棵,。间蒸发量(高飞等,2011),从而降低了±壤水分的消耗作物产量同样受到耕作和稻杆还田的影响,有研巧表明,深松、深翻可W提高玉米出苗率,提高叶面积系数,増加玉米橡髙并使基部节间缩短,进而显著提高玉米产量(付国占等,2005);括杆的连续施入使止壌有机质、有效磯、速效钟及全氮等植物必须的营。养元素含量显著増加(李亭亭,2013),进而提高了作物产量本研究结果表明深松和深翻均能打破±壤舉底层,降低±壤容重,増加±壤孔隙度,提高水分下渗速度,而且SMSR2处理由于上、下层±壤各理化性质均匀,不仅能増加止壤接纳雨水的面积,并且能在雨量充沛的季节保蓄更多的雨水,储存于深层±壌,。遇干旱时,可为作物提供相对较多的止壤水分,使±壌水分可W被高效利用本45 第五章耕作及稻巧还田对春玉米水分利用效率的影响项目前期研究表明,SMSR2处理能显著增加玉米根系的生长和向下延伸,特别是提高±壤深层根系数量和根系活性(战秀梅等,2012),主壌根系数量和活性的提高有利作物吸收主壌水分和营养元素,特别是玉米生长发育后期,根系仍然具有较高的活力,因此使得深层±巧中的水分可W被作物根系吸收利用。程杆隔年还田条件下一,由于在段时期内归还的有机物相对较少,其对止壤理化性质及对止壤结构的改良作用有限,因此虽然水分利用效率较对照(普通旋耕)有所提高,但与其他处理相比提高作用并不显著。46 沈阳农业大学硕±学位论文第六章讨论与结论6.1讨论稻杆还田长期W来受到国内外专家学者的广泛关注,其中稿杆还田对作物生一直是大家关注的焦点之一长发育的影响机理,有观点认为,稻杆还田之所W能一改变作物的生长状况主要是因为稻巧的施入改变了主壤物理特化,沒观点受大-u家普遍认同,2003BlancoCanietal2007)。围(劳秀荣等;q,绕稻巧还田能否影响作物产量,如何影响这个问题,前人进行了大量的试验,大部分实验结果表明稻巧的施用对作物生长发育W及产量的提高方面起着积极地作用;也有人认为。稻轩还田不但不能促进产量的增加,反而会造成产量下降(赵鹏等,2010)但有人研究表明,造成减产的原因稻巧腐解过程中释放的碳素和氮素比例失调,导200致微生物与作物争夺氮素,1),也,致使作物营养供应不足所致(刘巽浩等有人认为稻巧还田导致作物减产的原因为没能结合相应的耕作方式,也有可能为播种时质量差(李少屋等,2009)。在现代的耕作方式下,,作物出苗率低所致舉底层不断加厚,耕层越来越薄,对作物生长发育及产量提高的限制作用越来越明显(王鸿斌等,2009),舉底层的存在还切断了耕层与也±层之间的联系,无论是水分,养分还是空气等都不能顺利的交换,造成耕层与也±层的剥离,不利于±壤发挥其功能(刘绪军等,2009)。农业生产中对±壤的耕作是提高±壤通透性,改变±壌理化性质的有效措施,目的是使±壌环境更适合作物生长,保证作物的离产、稳产。深翻和深松均可打破舉底层,增加耕层厚度,降低主壌容重,増加±壤孔隙度,増强±巧对降水的蓄纳能力,提高±壤水分含量,増强±壌微生物活动能力,有利于±壤有机质的分解,,提高±壤肥力达到抗旱増产的效果(秦红灵等,2008;何进等,2006;吕军杰等,2003)。本项目前期研巧表明,在正常施肥的情况下进行稻巧还田的基础上对±壤进行适当的深松和深翻处理有利于提高春玉米产量,又深翻条件下产量提高明显,;两种耕作方式中并且送种増产作用随着深翻和稻轩还田年限的増加表现的更加突出,本研究也证实了这一点。随着社会的发展,现代农业的可持续发展开始受到人们的关注,改变对农田47 第六章讨论和结论的耕作方式或对农田进行稻巧还田都是有利于农业可持续的举措,大量研巧表明(江永红等,2001;刘世平等,2002),对不同的稻巧还田方式(包括还田量)和耕作方式进行合理的组合运用于农业生产,可W促进作物稻轩腐解完全,避免未腐解的稻巧残留威胁作物生长,更有利于改善±壤微环境和农田小气候,提高±壤中微生物的活性,促进止壤团聚体的形成与稳定,提高±壌水分入渗,使止壤提高自身的蓄水和供水能力,进而提高作物水分利用效率,保证作物高产稳产,保证粮食安全并促进农业生产的高效可持续。本研究表明,深松、深翻与稻杆还田相结合-,显著提高了±壤各层次含水量,特别是060cm上层止壤含水量,由于深松、深翻处理结合稻轩连年还田处理同时促进了根系生长和向下层±壤的分60cm布,増加了对下层±壌水分的利用,导致W下±层±壤含水量略低于无稻轩处理。深松、深翻结合稻轩连年还田处理还显著降低±壤容重,増加±壌孔隙、度,使降水更容易渗入主黑减少了水分的损失:同时深松深翻结合稻杆连年还田处理改善了±壌结构,使±壌团聚体构成更合理,増加团聚体稳定性,増加中央大团聚体(粒径>0.25m)含量,使止壤能更好的协调水分,増加±壌胆水量。本研究还发现,在气候干旱时深松、深翻结合稻巧连年还田处理保蓄水分的优势更加明還,深松、深翻结合稻巧连年还田处理在降水较多时把水分胆存在下层主壌,气候干早时补充上层±壌^保证作物正常生长发育的需求。水分利用效率表征作物把水分转化成产量的能力,作物生长,蒸腾作用,±壌棵间蒸发等因素影响作物水分利用效率(张海林等,2002;张海林等,2000)。关于翻耕的研巧由来已久,大家普遍认为翻耕处理对作物产量的提高中发挥了积极的作用(冯跃华等,2006;侯贤清等,2009;Domialal,1987)。稻轩还西是近年来研巧较多的方向,研巧结果普遍认为枯轩还田处理可W显着改善作物光合特性,提高作物的生产能力(刘义国等,2013),改善作物周围小气候(于强等,1998),降低±壤棵间蒸发量(褚鹏飞等,2010),稽轩还田还可W提高主壤微生物数量和王壤酶活性(周礼惜等,1983),改善主壤养分状况,培肥地力,为作物提供充足地养分,提高作物产量。本研究结果表明深松、深翻结合稻杆连年还田处理提高叶片气孔导度,改善玉米光合特性,从而提高玉米叶片水分利用效率。同时,深松、深翻结合稻轩连年还田处理明显降低主壌生育期耗水量,提高作物产量,从而提高了玉米水分利用效率,促进±壤水分的高效利用。48 沈阳农业大学硕±学位论文6.2结论、本试验通过不同耕作及稻杆还田相结合的田间小区试验,研巧了旋耕、深松深翻H种耕作方式及在此基础上进行的无稽巧还田、稻杆连年还田、稻巧隔年还田处理对主壤容重、孔隙度等物理性质、主壤含水量、±壤贬水量、止壌水分特征曲线、春玉米叶片气孔导度、春玉米单叶水平水分利用效率和春玉米产量、生育期耗水量W及春玉米生育期水分利用效率的影响,通过上文分析,得出W下结论:1、在连续多年旋耕的基础上进行适当的深松和深翻,可有效改善±壌物理性质一,降低止壤重,增加±壌总孔隙度;在施用化肥的基础上进行定量的稻巧,也可改善主壤物理性质,降低±壤容重还田,増加止壤总孔隙度;两种耕作方式中;,又[^1深翻条件下主壌物理性状改善明显,并且随着深翻结合稻杆还田年限的増加,对主壤物理性质改善作用更为突出。2、在玉米的整个生育期内,深翻处理结合稻杆连年还田能显著提高主壤蓄水保墙的能为,提高不同±壤层次含水量和胆水量,提高±壤中可被作物根系充分利用的水分含量。特别是在干旱条件下,深翻结合稽巧连年还田对±壌蓄水保墙能为的提高更为突出。3、深松和深翻结合穂轩还田处理湿著提高了春玉米各生育时期叶片气孔导,深松与深翻之间差异不显著度和叶片水分利用效率;深松和深翻结会稻巧连年还田提高了春玉米产量,并提高了春玉米生育期内水分利用效率。综上所述,在与本试验条件及±巧和气候相近区域,常规施肥及田间管理情况下,普通旋耕的基础上采取隔年深松、深翻或在适当的年限进行深松、深翻处-2理,hm,同时每年进巧玉米稻杆还田,还田量在6000kg左右条件下,可显著改善±壤物理性质,提髙±壤蓄水保墙的能力及春玉米水分利用效率,増加春玉米产量。是适合当地及与试验地区条件相似地区的合理耕作方式49 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沈阳农业大学硕±学位论文andmicrobiololi的ofachemozemil(3)icaroertJ.AliedSoEcolo200322:gpp[]ppgy,,195-204.99.SacciniR,PiccoloA,HaberhauerG,etal.DecomositionofmaizestrawinthreeEuroeanppp-soilsasrevealedbDRIFTsectraofscrflarticlefractionsGeodermO20019934):ypp[叮j,(-260245.100.TarafdarJCMeenaSCKathuS.Influenceofstrawsizeonactivitandbiomassofsoil,,jymicrooiganismsdurindecomposition,EuroeanJournalofSoilBiolo200137(3):g^]pgy,,-157160.巧-101ianJLuSFanMal.Labilesoilorganicmaterfractionsasinfluencedbonflo.T,,,ynoded-EunmlchingcultivationandcroinseasoninricewheatrotationJ.roeanJournalofSoilppg[]p20319-B.iolo,156:25gy,We。民--102.WaddellJTR.Water出stributioninsoilimckrridetillandnoti口comJ.Soilence,g[]-SocietofAmericaJoumal199660(1):2302巧.y,,103.YinJLeeEA,TollenaarM.Resonseofmaizeleafhotosnthesis化lowtemeratureg,ppyphe-fil-durintrainlineriod.FieldCrosResearchj200068(2):8796.gW,ggpp104.ZhouH,LiiY,YangZ,etalInflue打ceofConservationTillageonSo。AggregatesFeatures-inNorthChinaPlainJ,AriculturalSciencesinChina20076C9):10991106.[]g,,57 ^致谢时光如梭,转轉即逝。回望求学路,王年的研究生生活即将结束,站在毕业口槛。沈阳农业大学W其优良学习,回首往昔,奋斗和辛劳成为无法磨灭的烙印氛围、严谨扎实的科研态度,博大包容的情怀胸據、浪漫充实的校园生活育我成'<^*才。值此毕业论文完成之际我谨向所有关、爱护、帮助过我的老师、同口和,擎友表示最诚擎的感谢与最美好的祝愿。本论文是在导师战旁梅副教授的精心'指导之下顺利完成的王。年来导师渊,业知识一丝不苟的治学态度精益求精的工作作风孜孜不倦的高尚师博的专,,,德润物无声、和璃可亲的人格魅力对我影响深远。导师在我的学术水平方面还,有做人做事W及生活方面都给了我特别多的指导和帮助。在科研方面,导师对我'的要求非常严格从选题到定题再到试验一心血,,毎步老师都倾注了大量的,每遇问题导师都会全力W赶帮我解决。在论文的写作过程中,由于自己写作能力较心'里差,导师不厌其烦的帮我修改调整,经常错过吃饭时间,我看在眼里痛在。""一想再跟老师说声老师,您辛苦了。在生活方面师经常对我们师兄弟嘘寒,导'问暖每当遇到生活和情绪困扰老师都尽<心,竭力帮我疏导,给我精神上较大的,鼓励和支持。在学习上,由于自己的英语水平差,导师经常鼓励我看英文文献、参加英语口语大赛和与外国留学生交流,提高我的英语水平。本论文从选题到完成几易其稿每一步都是在导师循循善诱无徵不至的指导下完成的倾注了导,,,师大量的‘。血和精力,在此我向我的导师战秀梅副教授表示最深初的谢意与祝福!除此之外还要特别感谢韩晚日老师和杨劲峰老师在做人做事方面对我的殷初指导和帮助,不仅在我做试验的过程中给我大量的实验指导和改进,还在为人处事方面给我特别多的历练,对我W后的工作和生活臀响深远。'本论文的完成也离不开各位老师、同学和朋友的关与帮助。在此还要感谢在论文开题、初稿、预答辩期间所提出的宝贵意见的韩晓日老师、刘小虎老师、揀国林老师、杨丽娟老师、杨巧峰老师、刘侯俊老师、王月老师、刘软飞老师、、安宁老师。W及付时丰老师在实验上的指导培训还要李娜老师、罗培宇老师,感谢李秀龙师兄、彭靖师兄、范树茂师兄、张俊文师兄、赵恩峰师兄、江形师姐、58 沈阳农业大学硕±学位论文石慧师姐、李雪平师姐、于庆师姐、孙琳琳师姐^乂及同窗同学潘全良、陈纽娜、樊耀、郭顺、张奇、周存力、辛敏惠、孙親、杨馨逸、张殊慧、康琳、朱悦的热情帮助,在师弟陈坤、徐晚楠、何蕊和师妹苏慧青、葛银凤、齐文、朱玉翠、张诗雨、蔡芳芳、宋俏博、王俊梅协助下顺利完成试验,在科研过程中他们给我W许多鼓励和帮助。回想整个论文的写作过程虽几经周折在论文的写作过程,,却中对试验的目的与意义有了更深入的认识,也更加深妨地体会了植物营养学的精髓和意义,因此倍感珍惜。还要感谢我的父母和亲朋好友在我求学生涯中给我无微不至的关怀和照顾,一如既往地支持我、鼓励我。同时还要感谢研究生期间的其他同学互年来对我,的爱护、包容和帮助愿友谊天长地久!,宋涛2016年4月于沈阳农业大学59 攻读学位论文期间发表论文攻读学位论文期间发表论文60

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