地膜及秸秆覆盖对土壤水热和作物生长的影响

【摘要】：我国西北地区干旱缺水,季节及昼夜温差大,而旱地农业土壤水分蒸散发和作物生长状况会受到水热条件的影响。农田保墒覆盖措施作为一种手段而被广泛重视。农田保墒覆盖措施阻碍了土壤和大气之间的水分能量交换,不仅有效地抑制土壤水分蒸发,而且可以提高降水保蓄率,使作物增产增收。针对杨凌地区冬小麦-夏玉米农田保墒覆盖技术的现状及存在问题,以裸地不灌溉为对照,设置灌溉与不灌溉情况下旱地裸地、秸秆覆盖、透明地膜半覆盖、透明地膜全覆盖、垄上覆膜沟覆秸秆10个处理,基于动态测定土壤温度、土壤水分、冬小麦-夏玉米生长发育过程以及气象数据,探讨分析了不同覆盖处理对土壤水热过程、作物生长发育与产量以及作物系数的影响。得到的主要结论如下:(1)在冬小麦的越冬期至返青期,覆盖处理可以有效的提高表层土壤的含水率,覆盖处理在夏玉米生育期内对表层土壤含水率影响不稳定。地膜覆盖较于秸秆覆盖能够更好的抑制表层土壤水分的蒸发,进而提高表层土壤含水率,尤其在温度较高的条件下表现更明显。覆盖处理对土壤深层的含水量有较大影响,使深层土壤的体积含水率增大。冬小麦生育期内,土壤贮水量返青期和灌浆期出现峰值,成熟期达到最小。夏玉米生育期内土壤贮水量整体上呈现先缓慢升高至抽雄期,之后灌浆期降低,再之后成熟期的土壤贮水量达到最大。(2)气温较高时,随着土层深度的增大,土壤温度逐渐降低。同时气温对表层土壤温度有较大的影响。在气温较高的季节,地膜覆盖对表层土壤有明显的增温效应,且全膜覆盖的增温效应较半膜覆盖明显,而秸秆覆盖呈现一定的降温效应。在气温较低的季节,地膜覆盖和秸秆覆盖较不覆盖增温效应不显著。灌溉对秸秆覆盖的降温效应和地膜覆盖的升温效应有一定的促进作用。(3)冬小麦返青期以前生长缓慢,株高增长不明显。拔节期至抽穗期株高增长迅速,呈线性增长。灌浆期至收获阶段,株高有缓慢升高。覆盖处理可以使冬小麦株高增大。夏玉米株高随时间呈现先增长后逐渐停止的趋势。垄上覆膜沟覆秸秆处理的株高在整个生育期均高于其他处理,地膜覆盖可以抑制夏玉米植株的生长,降低其株高。冬小麦和夏玉米叶面积指数随时间呈现为先升高后减小的趋势。(4)冬小麦和夏玉米的干物质积累量整体上都是随时间呈逐渐增大的趋势。覆盖处理均可以提高冬小麦干物质的积累量,而地膜覆盖会降低夏玉米的干物质积累量。冬小麦NF3的经济产量最高,CK的经济产量最低,其水分利用效率则表现为NF1的最大,CK最小。从经济产量高的目的出发推荐NF3为冬小麦最佳覆盖方式,从经济系数较高的目的出发推荐NF1为冬小麦最佳覆盖方式。夏玉米的穗长、穗直径和穗粒数各处理之间差异较大,而穗数和穗行数差异较小。玉米籽粒的大小和充实程度对灌水和覆盖处理有较高的敏感性,从经济产量高的目的出发推荐WF1为夏玉米最佳覆盖方式,从经济系数较高的目的出发推荐WF3为夏玉米最佳覆盖方式。垄上覆膜沟覆秸秆和秸秆覆盖两种处理可以增大夏玉米的水分利用效率,而地膜覆盖对其影响不大。(5)冬小麦的作物系数在全生育期内出现了双峰,峰值分别为分蘖~越冬期和抽穗~灌浆期,冬小麦作物系数与种植后天数和大于0℃积温呈现良好的四次多项式和二次多项式关系;夏玉米作物系数在全生育期内出现了单峰,峰值为抽雄~灌浆期,夏玉米作物系数与种植后天数和大于10℃积温呈现良好的二次多项式和三次多项式关系。 【关键词】：覆盖 土壤水热 作物生长发育与产量 作物系数
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S152;S512.11;S513
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 绪论11-18
• 1.1 研究的目的和意义11
• 1.2 国内外研究概况11-15
• 1.2.1 地膜覆盖对土温和水分蒸发的影响11-12
• 1.2.2 秸秆覆盖对土温和水分蒸发的影响12-13
• 1.2.3 作物系数及其动态变化13-14
• 1.2.4 存在的问题14-15
• 1.3 研究内容和方法15-18
• 1.3.1 研究内容15
• 1.3.2 研究区概况15
• 1.3.3 试验方案15-16
• 1.3.4 观测内容16
• 1.3.5 技术路线图16-18
• 第二章 不同覆盖处理对土壤水热过程的影响18-33
• 2.1 不同覆盖处理对土壤水分的影响18-26
• 2.1.1 土壤水分数据的采集18-20
• 2.1.2 土壤贮水量的计算方法20
• 2.1.3 不同覆盖条件下表层土壤水分动态变化20-23
• 2.1.4 不同覆盖条件下土壤水分垂直分布变化23-24
• 2.1.5 不同覆盖条件下土壤贮水量动态变化24-26
• 2.2 不同覆盖处理对土壤温度的影响26-32
• 2.2.1 不同覆盖条件下土壤不同土层温度动态变化26-28
• 2.2.2 不同覆盖处理对表层土壤温度的影响28-32
• 2.3 小结32-33
• 第三章 不同覆盖处理对冬小麦和夏玉米生长和产量的影响33-41
• 3.1 不同覆盖处理对冬小麦的生长和产量的影响33-36
• 3.1.1 方法33
• 3.1.2 不同覆盖条件下冬小麦株高动态变化33-34
• 3.1.3 不同覆盖条件下冬小麦叶面积指数动态变化34
• 3.1.4 不同覆盖条件下冬小麦干物质积累量动态变化34-35
• 3.1.5 不同覆盖处理对冬小麦产量及水分利用效率的影响35-36
• 3.2 不同覆盖处理对夏玉米的生长和产量的影响36-39
• 3.2.1 不同覆盖条件下夏玉米株高动态变化36-37
• 3.2.2 不同覆盖条件下夏玉米叶面积指数动态变化37
• 3.2.3 不同覆盖条件下夏玉米干物质积累动态变化37-38
• 3.2.4 不同覆盖处理对夏玉米穗部性状的影响38-39
• 3.2.5 不同覆盖处理对夏玉米产量和水分利用效率的影响39
• 3.3 小结39-41
• 第四章 不同覆盖条件下冬小麦和夏玉米作物系数规律研究41-51
• 4.1 研究方法41-42
• 4.1.1 作物系数(Kc)的计算41
• 4.1.2 参考作物蒸发蒸腾量(ET0)的计算41
• 4.1.3 实际作物蒸发蒸腾量（ETc）的计算41-42
• 4.1.4 土壤水分的订正42
• 4.2 冬小麦作物系数42-46
• 4.2.1 冬小麦各生育阶段作物系数42-43
• 4.2.2 作物系数与播后天数及大于 0℃积温的关系43-45
• 4.2.3 分阶段直线法构建作物系数曲线得到的作物系数典型值45-46
• 4.3 夏玉米作物系数46-50
• 4.3.1 夏玉米各生育阶段作物系数46-47
• 4.3.2 作物系数与播后天数及大于 10℃积温的关系47-49
• 4.3.3 分阶段直线法构建作物系数曲线得到的作物系数典型值49-50
• 4.4 小结50-51
• 第五章 结论与建议51-53
• 5.1 结论51-52
• 5.2 建议52-53
• 参考文献53-58
• 致谢58-59
• 作者简介59

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