秸秆覆盖条件下水氮供应对冬小麦生长、水肥利用及土壤温度的影响

【摘要】： 秸秆覆盖是我国北方旱地农业的一项重要栽培措施,在提高土壤蓄水、保水和供水能力方面具有显著的作用,同时在许多地区能够显著提高作物产量。然而,一些研究发现,秸秆覆盖条件下作物无法获得与不覆盖时相当的产量,有时甚至显著减产。本研究针对这一问题,通过田间定位试验,研究水氮供应对旱地冬小麦秸秆覆盖效果的影响,以期查明秸秆覆盖时补充灌水时期和施氮量与小麦产量和水肥利用率的关系,从而揭示秸秆覆盖减产的原因,明确覆盖增产的条件,为完善秸秆覆盖技术和旱地水肥管理技术提供科学依据。取得的主要结论有: 1.秸秆覆盖条件下冬小麦分蘖数显著降低,单位面积穗数和千粒重同样呈降低趋势,虽然穗粒数有所增加,但最终仍然导致产量下降。无论有无秸秆覆盖,不同生育期灌水处理之间小麦产量没有显著差异。在生育期补充灌水条件下,秸秆覆盖降低了冬小麦的耗水量,但同时也降低了冬小麦水分生产效率。在灌水条件下,秸秆覆盖有降低籽粒吸氮量的趋势;而无论是否灌水,覆盖均有提高小麦茎杆吸氮量的趋势。不覆盖条件下,生育期灌水提高了氮素利用率;覆盖条件下,灌水对氮素利用率影响不明显。无论有无灌水,秸秆覆盖降低了氮素利用率。连续秸秆覆盖并还田4年后,耕层土壤有机质含量有明显提高,灌水对此有不同影响:小麦生育后期灌水不利于覆盖土壤有机质的积累。与此相对应的是,生育后期灌水的处理覆盖土壤全氮含量甚至出现低于无覆盖土壤的趋势。灌水和秸秆覆盖对土壤剖面残留硝态氮累积量和分布均没有显著的影响。 2越冬期间,秸秆覆盖土壤10cm和20cm温度均高于不覆盖土壤,而无论覆盖与否,土壤20cm温度均高于10cm温度。返青拔节期间,不覆盖土壤10cm温度高于秸秆覆盖土壤,秸秆覆盖土壤20cm温度最低。抽穗灌浆期间,秸秆覆盖10cm的土壤温度上升最快,高于不覆盖土壤,不覆盖土壤20cm温度最低。秸秆覆盖与不覆盖土壤温度在昼夜24小时内也存在显著差异,具体因生育期和土壤深度而不同。秸秆覆盖显著降低了土壤温度的变幅。无论在返青拔节期还是在抽穗灌浆期,秸秆覆盖10cm的温差(最高温-最低温)仅为不覆盖的三分之二,而20cm的温差仅为不覆盖的四分之一。秸秆覆盖对升温时间和降温时间并没有影响,而仅仅是降低了其变温的速率。 3不施氮时,秸秆覆盖小麦有增产的趋势,施氮150kg/ha时,秸秆覆盖小麦显著减产。不论施氮量高低,秸秆覆盖均有降低冬小麦单位面积穗数的趋势,这与覆盖显著降低冬小麦分蘖数有直接关系。在不施氮或低氮量时,秸秆覆盖有降低穗粒数的趋势,高氮量条件下则有相反趋势。无论是否覆盖,随着施氮量增加,冬小麦产量有增加趋势,但当施氮量高于150kg/ha时,产量并不继续增加。虽然冬小麦穗粒数随施氮量增加有增加趋势,但施氮量超过150 kg/ha时,冬小麦单位面积穗数并没有随之增加,而千粒重甚至有降低的趋势,这是产量并没有继续增加的主要原因。施氮量为150kg/ha时小麦籽粒吸氮量最高、氮素利用率较高,同时残留在土壤中的硝态氮累积量不是非常高,在本试验条件下,不论秸秆覆盖还是不覆盖,冬小麦的适宜施氮量应该不高于150kg/ha。无论是否覆盖,施氮量300kg/ha的处理在土壤表层和深层均有显著的硝态氮累积,其他施氮量处理在土壤剖面均没有明显的累积峰。在不同施氮量条件下,秸秆覆盖对残留土壤硝态氮累积量和分布均没有显著影响。 【关键词】：冬小麦 秸秆覆盖 灌水时期 施氮量 土壤温度
【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】：2009
【分类号】：S512.11
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 文献综述11-25
• 1.1 研究背景及意义11-14
• 1.2 水分对作物的影响14-16
• 1.2.1 水分对作物根系的影响14
• 1.2.2 水分对作物生长发育的影响14-16
• 1.3 氮素对作物的影响16-19
• 1.3.1 氮素对作物生长及吸收的影响16-17
• 1.3.2 土壤氮素的残留累积17-19
• 1.4 覆盖对作物生长发育的影响19-23
• 1.4.1 覆盖栽培的类型19-21
• 1.4.2 覆盖栽培的温度效应21-23
• 1.5 研究展望23-25
• 第二章 秸秆覆盖栽培的土壤水分效应25-34
• 2.1 材料与方法26-27
• 2.1.1 试验地概况26
• 2.1.2 试验设计26
• 2.1.3 取样、计算方法及分析方法26-27
• 2.2 结果与分析27-33
• 2.2.1 秸秆覆盖条件下灌水时期对冬小麦产量及其构成因素的影响27-29
• 2.2.2 秸秆覆盖条件下灌水时期对土壤耗水量及冬小麦水分生产效率的影响29
• 2.2.3 秸秆覆盖条件下灌水处理对小麦吸氮量和氮素利用率的影响29-30
• 2.2.4 秸秆覆盖条件下灌水时期对耕层土壤有机质和全氮的影响30-31
• 2.2.5 秸秆覆盖条件下灌水时期对冬小麦收获后土壤NO_3-N 残留分布的影响31-33
• 2.3 讨论与结论33-34
• 第三章 秸秆覆盖栽培的土壤温度效应34-41
• 3.1 材料与方法34-35
• 3.1.1 试验设计34-35
• 3.1.2 温度测定和数据处理35
• 3.2 结果与分析35-39
• 3.2.1 秸秆覆盖条件下土壤日平均温度的动态变化35-37
• 3.2.2 秸秆覆盖条件下土壤温度的昼夜变化37-38
• 3.2.3 秸秆覆盖条件下土壤的升温与降温速率38-39
• 3.3 讨论与结论39-41
• 第四章 秸秆覆盖栽培的土壤氮素效应41-49
• 4.1 材料与方法41-42
• 4.1.1 试验地概况41-42
• 4.1.2 试验设计42
• 4.1.3 取样、计算方法及分析方法42
• 4.2 结果与分析42-48
• 4.2.1 秸秆覆盖条件下施氮量对冬小麦产量及其构成因素的影响42-45
• 4.2.2 秆覆盖条件下施氮量对冬小麦吸氮量及氮素利用率的影响45
• 4.2.3 秸秆覆盖条件下施氮量对收获后土壤有机质和全氮的影响45-46
• 4.2.4 秆覆盖条件下施氮量对冬小麦收获后土壤NO_3-N 残留分布的影响46-48
• 4.3 讨论与结论48-49
• 第五章 主要结论与存在问题49-51
• 5.1 本研究取得的主要结果49-50
• 5.1.1 秸秆覆盖栽培的土壤水分效应49
• 5.1.2 秸秆覆盖栽培的土壤温度效应49
• 5.1.3 秸秆覆盖栽培的土壤氮素效应49-50
• 5.2 本研究的主要特色50
• 5.3 本研究存在的问题50-51
• 参考文献51-65
• 致谢65-66
• 作者简介66

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