秸稈覆蓋對(duì)紅壤夏玉米水氮利用和抗旱能力的影響

【摘要】：我國南方紅壤地區(qū)主要位于亞熱帶濕潤半濕潤地區(qū),在傳統(tǒng)觀念中該地區(qū)水熱資源豐富,干旱沒有受到人們的關(guān)注,但紅壤地區(qū)由于受東南季風(fēng)的影響,降水量呈現(xiàn)季節(jié)性分配不均,在作物生長早期的4-6月降水量大,而作物生長旺盛的7-10月降水量少,加之紅壤物理性質(zhì)不良,即使當(dāng)土壤含水量還較高時(shí),無法向作物提供充足的水分,作物很早就受到了干旱的影響。稻草覆蓋作為一種保蓄土壤水分,協(xié)調(diào)土壤水肥供應(yīng)的耕作方式,在南方紅壤地區(qū)抗旱中發(fā)揮了重要的作用,但稻草覆蓋對(duì)作物生長和產(chǎn)量影響受到自然環(huán)境影響很大,研究結(jié)果并不一致。本研究通過田間小區(qū)試驗(yàn),研究稻草覆蓋對(duì)土壤溫度、水分及養(yǎng)分的影響,結(jié)合夏玉米生長狀況及產(chǎn)量的形成,探討稻草覆蓋對(duì)夏玉米水氮利用率的影響,為通過農(nóng)田秸稈覆蓋調(diào)節(jié)土壤水肥防御季節(jié)性的土壤作物干旱提供科學(xué)依據(jù)。 在田間小區(qū),采用有交互作用的雙因素試驗(yàn)方法,設(shè)置了3個(gè)稻草覆蓋水平(覆蓋0、5000、10000kg/hm2)和3個(gè)施氮處理(0、140、280 kg/hm2)。試驗(yàn)共24個(gè)小區(qū),每個(gè)小區(qū)面積3.24 m2,小區(qū)之間用垂直插入地下的鋁塑板隔開。2010年6月1日播種,9月15日收獲,玉米播前將肥料做基肥溝施入土壤中,7月10日鋪設(shè)稻草覆蓋。玉米全生育期利用頻域反射儀(FDR)分不同土層進(jìn)行水分測(cè)量：每隔一個(gè)月在0-20 cm、20-40 cm土層取土樣,測(cè)定土壤中的NH4+-N和N03--N；7月10日后每周觀測(cè)夏玉米株高、莖粗、葉長、葉寬等形態(tài)指標(biāo)；采用溫度計(jì)記錄土壤不同土層的土壤溫度；收獲后,進(jìn)行考種,并測(cè)定夏玉米地上部分吸氮量。主要研究結(jié)果如下： 稻草覆蓋改善了田間土壤環(huán)境,減緩了土壤表層溫度的變化幅度,提高了各個(gè)土層土壤含水量。本試驗(yàn)結(jié)果表明稻草覆蓋有低溫時(shí)保溫作用,高溫時(shí)降溫的作用,且隨著覆蓋量的增加,稻草覆蓋平抑土壤表層溫度的作用更加明顯。在不同的天氣條件下稻草覆蓋對(duì)土壤溫度的影響不同,晴天時(shí),稻草覆蓋在后半夜(0-7時(shí))主要起不明顯的保溫作用,其他時(shí)間(7-23時(shí))主要起降溫作用；陰雨天氣時(shí),稻草覆蓋主要發(fā)揮其保溫作用。稻草覆蓋減緩了土壤溫度的變化幅度,增加了土壤水分,可以為根系的生長提供較溫和的溫度及充足的水分,使根系數(shù)量和長度的增加,作物吸收土壤中水分和養(yǎng)分的范圍擴(kuò)大,提高作物對(duì)于干旱的抵抗能力。不施氮條件下,覆蓋5000kg/hm2時(shí)水分利用率最高；施氮條件下,稻草覆蓋提高了夏玉米的水分利用率。秸稈覆蓋改善了土壤水分狀況,增施氮肥有利于夏玉米對(duì)水分的利用,同時(shí)提高夏玉米對(duì)于后期干旱的抵抗能力；不施用氮肥時(shí),氮素不足抑制作物根系及植株生長,從而降低夏玉米的水分利用效率及產(chǎn)量。 產(chǎn)量的高低是作物生長期間是否抗旱的最終反映。不施氮條件下,夏玉米產(chǎn)量在覆蓋5000kg/hm2達(dá)到最大值；施氮條件下,稻草覆蓋有利于夏玉米產(chǎn)量的形成。試驗(yàn)期間降雨量較常年平均降雨量多80.4%,在施氮條件下,稻草覆蓋對(duì)夏玉米形態(tài)指標(biāo)的影響無顯著差異,但對(duì)干物質(zhì)累積以及產(chǎn)量狀況產(chǎn)生顯著影響。不施氮時(shí),覆蓋5000kg/hm2有利于夏玉米籽粒產(chǎn)量與生物學(xué)產(chǎn)量形成,而10000kg/hm2覆蓋量下作用下降；施氮140kg/hm2時(shí),夏玉米籽粒產(chǎn)量隨著覆蓋量的增加而增加,而生物學(xué)產(chǎn)量在覆蓋5000kg/hm2時(shí)最??；施氮280kg/hm2時(shí),夏玉米籽粒產(chǎn)量和生物學(xué)產(chǎn)量隨著覆蓋量的增加而增加。這也證明了當(dāng)土壤水分較充足時(shí),施肥可以使作物增產(chǎn),提高作物對(duì)于干旱的抵抗能力。 室內(nèi)培養(yǎng)試驗(yàn)結(jié)果表明稻草覆蓋減緩?fù)寥乐械氐牡V化過程。隨著溫度升高,稻草覆蓋降低土壤中氮素礦化量的作用減??；土壤含水量升高,稻草覆蓋處理土壤中氮素凈礦化量較不覆蓋更低。田間玉米小區(qū)試驗(yàn)中,玉米生長前期無機(jī)態(tài)氮含量對(duì)照處理高于覆蓋,而后期覆蓋處理的無機(jī)態(tài)氮含量高于對(duì)照。這說明在田間施入氮肥后,氮肥會(huì)激發(fā)土壤中氮素的礦化作用,較多的有機(jī)態(tài)氮向無機(jī)態(tài)氮轉(zhuǎn)化,而稻草覆蓋減緩了土壤中氮素的釋放速率,并且在玉米生長后期土壤中有更多的無機(jī)態(tài)氮供作物吸收。由試驗(yàn)結(jié)果可知,稻草覆蓋可以明顯增加夏玉米的吸氮量,施氮140 kg/hm2時(shí),玉米吸氮量隨著覆蓋量的增加而增加；施氮280 kg/hm2時(shí),夏玉米吸氮量呈覆蓋10000 kg/hm2不覆蓋覆蓋5000 kg/hm2。無論施氮與否,稻草覆蓋降低了夏玉米氮素利用率。 【關(guān)鍵詞】：稻草覆蓋 紅壤 夏玉米 水分利用率 氮素利用率
【學(xué)位授予單位】：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號(hào)】：S513
【目錄】：

• 摘要6-8
• Abstract8-10
• 1 前言10-17
• 1.1 研究意義10-11
• 1.2 研究進(jìn)展11-16
• 1.2.1 秸稈覆蓋對(duì)農(nóng)田生態(tài)環(huán)境及作物生長的影響11-14
• 1.2.2 水氮供應(yīng)對(duì)作物生長的影響14-16
• 1.3 研究內(nèi)容16-17
• 2 材料與方法17-20
• 2.1 試驗(yàn)地基本概況17
• 2.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)17-18
• 2.2.1 覆蓋影響土壤氮素礦化的室內(nèi)培養(yǎng)試驗(yàn)17-18
• 2.2.2 田間覆蓋小區(qū)玉米試驗(yàn)18
• 2.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法18-19
• 2.4 數(shù)據(jù)處理和計(jì)算公式19-20
• 3 結(jié)果與分析20-41
• 3.1 覆蓋對(duì)紅壤水分和溫度狀況的影響20-26
• 3.1.1 覆蓋條件下14:00時(shí)土壤溫度和氣溫的變化狀況20-22
• 3.1.2 不同天氣條件下稻草覆蓋對(duì)土壤溫度日變化的影響22-24
• 3.1.3 覆蓋條件下不同土層土壤水分的變化狀況24-25
• 3.1.4 小結(jié)25-26
• 3.2 覆蓋對(duì)紅壤氮素狀況的影響26-31
• 3.2.1 覆蓋對(duì)土壤氮素礦化的影響26-29
• 3.2.2 田間覆蓋條件下土壤無機(jī)態(tài)氮含量變化狀況29-31
• 3.2.3 小結(jié)31
• 3.3 覆蓋對(duì)夏玉米生長狀況的影響31-35
• 3.3.1 不同覆蓋條件下夏玉米生長狀況31-33
• 3.3.2 覆蓋在不同施氮條件下對(duì)夏玉米株高的影響33-35
• 3.3.3 小結(jié)35
• 3.4 覆蓋對(duì)夏玉米產(chǎn)量及氮素吸收的影響35-39
• 3.4.1 稻草覆蓋在不同施氮條件下對(duì)夏玉米產(chǎn)量的影響35-37
• 3.4.2 稻草覆蓋在不同施氮條件下對(duì)夏玉米吸氮量的影響37-38
• 3.4.3 小結(jié)38-39
• 3.5 覆蓋和施氮對(duì)玉米水氮素利用率的影響39-41
• 3.5.1 稻草覆蓋和施氮對(duì)夏玉米氮素利用率和氮肥利用率的影響39
• 3.5.2 稻草覆蓋和施氮對(duì)水分利用率的影響39-40
• 3.5.3 小結(jié)40-41
• 4 討論41-47
• 4.1 稻草覆蓋對(duì)夏玉米水分利用率的影響41-43
• 4.2 稻草覆蓋對(duì)夏玉米氮素利用率的影響43-45
• 4.3 稻草覆蓋對(duì)夏玉米抗旱能力的影響45-47
• 5 結(jié)論與展望47-49
• 5.1 主要結(jié)論47-48
• 5.2 展望48-49
• 參考文獻(xiàn)49-55
• 致謝55

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