保护性耕作措施对夏玉米产量及水氮利用效率的影响

论文编号lybs0000214912

论文标题保护性耕作措施对夏玉米产量及水氮利用效率的影响

论文作者 王真

指导导师 牛文全

授予时间2022

授予年份2022

学位级别硕士

学科专业 农业水土工程

主题词 保护性耕作 弱势籽粒灌浆 光合特性 土壤养分和碳排放 产量和水氮利用效率

授予单位西北农林科技大学

摘要  玉米是我国种植面积最大的粮食作物,其产量直接关系到我国粮食供应安全。籽粒灌浆过程是提高产量的关键,弱势籽粒灌浆不良是限制玉米产量的重要难题。为了提高产量,农民往往采取过度施氮以及频繁耕作等措施,导致土壤质量下降、氮肥利用率低、农田碳排放增加等各种经济和环境问题。另外,黄土高原地区水资源有限、年际降雨量分布不均和严重的蒸发损失(1500 mm)使土壤水成为限制该地区农业可持续的重要因素。保护性耕作措施能改善土壤的水、热状况,调节土壤微生物活性及养分有效性。为了揭示保护性耕作措施提高夏玉米水产量和水氮利用效率的作用机理,本试验在陕西杨凌灌溉站开展了为期2年(2019-2020年)的田间试验,夏玉米为供试作物,品种为‘郑单958’,研究了少耕、免耕、传统耕作3种耕作措施和垄作覆膜、平作覆盖秸秆、传统平作3种覆盖措施,共6个处理下土壤水分、养分、根系形态、光合特性和干物质积累、弱势籽粒灌浆、产量和水氮利用效率。本文主要结论如下:(1)少耕和免耕可以调节土壤含水量和根系形态,改善夏玉米光合特性和弱势籽粒灌浆。少耕和免耕的夏玉米的百粒重、平均灌浆率和最大灌浆率均高于传统耕作,显著增加了拔节期、抽雄期和灌浆期农田土壤含水率,改善了玉米根系形态和光合特性,显著提高了净光合速率、蒸腾效率和气孔导度,降低了胞间CO_2浓度(P<0.05),最终少耕和免耕分别增加产量17%和14%。考虑到最优保水效果,少耕是适合半干旱黄土高原雨养农业的有效耕作方式。(2)垄作覆膜和秸秆覆盖增加了土壤水分、提高了根长密度,促进了根系对营养物质的吸收,进而增加了夏玉米产量,改善了水、氮吸收利用率。与传统平作相比,秸秆覆盖和垄作覆膜最高分别增加土壤含水率23.8%和15.2%、玉米氮素吸收37.6%和11.3%、增加地上部干物质积累、提高氮素收获指数以及作物耗水量,夏玉米产量提高16.8%和9.2%(P