地表双元覆盖对温室黄瓜根际环境因子和生长发育影响的研究

摘要

以日光温室黄瓜为研究对象，以地膜、玉米秸秆、不同厚度玉米秸秆覆膜的不同地表覆盖为处理，研究不同地表覆盖特别是秸秆加地膜的双元覆盖条件下对日光温室黄瓜根际土壤养分、微生物等环境因子和黄瓜生长发育的影响，探讨不同覆盖促进黄瓜生长的内在机制，同时，在此基础上进一步探讨地表双元覆盖条件下土壤较为合理的水、肥供应条件。通过试验，得出以下结论:
　　1.与对照相比，温室黄瓜经过不同地表覆盖处理后，均可在一定程度上提高根际土壤中微生物数量和多种养分含量，降低土壤水分蒸散量和容重，增加土壤团粒结构，促进黄瓜地下部根系生长和地上部植株生长，最终促进黄瓜产量和品质的提高。与单一的秸秆和地膜覆盖相比，不同厚度的玉米秸秆加地膜的双元覆盖可促进植株的生长及果实品质和产量指标提高，降低土壤水分蒸发、土壤容重及电导率，提高结果前期0-20cm和20-40cm根际土壤有机质含量，提高前后期土壤0-20cm全钾含量。和地膜覆盖相比，单一秸秆覆盖可提高根际土壤结果前后期0-40cm有机质、碱解氮、速效磷、速效钾的含量，而地膜覆盖在提高土壤地温、根际放线菌数量、降低水分蒸发及促进黄瓜生长和发育指标方面优于单一秸秆覆盖。
　　2.对于不同厚度玉米秸秆加地膜的双元覆盖处理，3cm秸秆覆膜和5cm秸秆覆膜对温室黄瓜绝大多数的植株生长、果实品质、产量等指标优于1 cm秸秆覆膜，此外，在降低土壤水分蒸发，提高地表CO2浓度，减低电导率值，提高团粒结构，提高根际纤维分解细菌和固氮菌数量，提高结果前期0-20cm土壤有机质、全氮和全钾含量及20-40cm土壤有机质、全氮和碱解氮含量方面的效果也优于1cm秸秆覆膜处理。3cm厚度秸秆覆膜和5cm厚度秸秆覆膜两种处理在促进黄瓜生长发育、根际土壤养分和微生物等环境因子方面的差异大多不显著。综合考虑，以地表3cm玉米秸秆加地膜覆盖处理效果最佳，在生产实践中推广价值较大。
　　3.与对照相比，D J2（3cm秸秆覆膜）处理显著降低土壤水分蒸发量、0-20cm处容重，并提高土壤团粒结构比例。在结果初期，显著提高20-40cm黄瓜根际土壤有机质含量67.85％，全氮含量27.33％，全磷含量27.16％，全钾含量7.89％，碱解氮含量46.77％，速效磷含量66.90％，速效钾含量43.89％，在结果后期，分别提高黄瓜根际土壤细菌和纤维分解菌数量及0-20cm处土壤有机质、全磷、全钾和碱解氮含量82.78％，10.98％，20.83％，22.83％，5.16％和5.53％，降低真菌数量33.50％，分别提高20-40cm处理土壤有机质、碱解氮、速效钾含量15.43％、6.09％和4.55％。在结果后期显著提高黄瓜株高34.84％，茎粗8.27％，叶面积27.42％，叶片净光合速率1.25％，气孔导度24.43％，胞间CO2浓度5.82％，蒸腾速率39.42％，根系数73.24％，根系直径20.43％，总根长55.73％，根总表面积54.46％，根总体积70.37％，果实可溶性糖含量7.78％，可溶性蛋白含量54.90％，Vc含量33.31％，果实干重/鲜重9.80％，商品瓜率14.23％，株干物质量21.91％，单株结瓜数30.92％，单株产量39.16％，总产量14.77％。
　　4.在3cm秸秆加地膜的双元覆盖条件下，经过不同施肥量试验发现，与经验施肥相比，在一定范围内适当减少化肥施用量，并不会明显减少温室黄瓜产量和品质，反而会促进一些生长指标，并在一定程度上促进土壤中一些酶活性，提高土壤微生物数量，显著增加果实中P、K含量利于果实品质提高。综合各方面的状况，处理2(N:68kg/hm2，P2O5:30kg/hm2，K2O:90kg/hm2)效果较为明显，与对照相比，在黄瓜单株产量和总产量差异并不显著的前提下，显著降低果实硝酸盐含量12.98％，在结果盛期显著提高黄瓜茎粗8.66％、叶片数15.67％、净光合速率18.96％、气孔导度13.59％、蒸腾速率21.53％、根冠比24.02％、表面积9.83％、根体积16.10％，显著提高根际土壤细菌数50.41％、固氮菌数24.07％、放线菌数25.50％、纤维分解细菌数23.22％而降低土壤真菌数量，显著提高根际土壤过氧化氢酶活性14.00％、脲酶活性13.91％、蔗糖酶活性30.20％。
　　5.在3cm秸秆加地膜的双元覆盖条件下，经过不同滴灌水量试验发现，处理2（每次灌溉水量258m3/hm2，从定植缓苗后到采收结束共灌溉12次）的效果较为明显，与对照相比，温室黄瓜产量和品质差异不大，可节省40％水资源，并且根系数、根冠比、根总表面积和根总体积分别提高12.87％、21.65％、14.40％和19.31％，土壤非根际全钾含量、过氧化氢酶活性、蔗糖酶活性、根际细菌、固氮菌、放线菌、纤维分解细菌和真菌指标分别显著提高24.09％、13.58％、17.21％、53.78％、30.17％、51.43％、45.98％和165.87％。
　　6.综合相关性和因子分析的结果表明:地表秸秆和地膜双元覆盖后，可明显增加黄瓜根际土壤有机质及氮、磷、钾含量，从而促进根际土壤中细菌、固氮菌、纤维分解细菌和放线菌数量的增多，同时，还可提高地表土壤温度并有效控制水分蒸发，从而促进了黄瓜根系生长，进而影响并促进植株地上部分生长，提高叶片净光合速率，最终促使黄瓜的产量和品质得到提高;影响温室黄瓜生长发育的主要因子是根系生长指标、根际土壤细菌数量和有机质含量，其次是根际土壤中氮元素含量、固氮菌、真菌数量及速效磷、速效钾含量。

目录

声明

摘要

缩略语表

1 引言

1．1 内蒙古自治区设施蔬菜生产和玉米秸秆利用现状

1．1．1 内蒙古自治区设施蔬菜生产现状

1．1．2 内蒙古自治区玉米秸秆利用现状

1．2 设施黄瓜环境调控技术研究进展

1．2．1 设施黄瓜温度调控研究进展

1．2．2 设施黄瓜光照调控研究进展

1．2．3 设施黄瓜施肥调控研究进展

1．2．4 设施黄瓜节水灌溉调控研究进展

1．2．5 设施黄瓜水肥耦合研究进展

1．3 秸秆覆盖促进作物生长和改善土壤环境的研究进展

1．3．1 秸秆覆盖促进作物生长研究进展

1．3．2 秸秆覆盖改善土壤环境研究进展

1．3．3 秸秆覆盖下的“他感效应”和施肥研究进展

1．4 地表覆盖促进果菜类蔬菜生长发育及其相关因素研究进展

1．4．1 促进果菜类蔬菜生长发育研究进展

1．4．2 改善果菜类蔬菜种植土壤生态环境研究进展

1．5 试验研究的主要目的、意义和技术路线

1．5．1 试验研究的主要目的和意义

1．5．2 试验研究的技术路线

2 地表覆盖对黄瓜根际相关环境因子影响的研究

2．1 试验材料与方法

2．1．1 试验材料及试验地

2．1．2 试验设计

2．1．3 测定方法

2．1．4 数据整理与分析

2．2．结果与分析

2．2．1 不同处理对地表土壤温度变化的影响

2．2．2 不同处理对地表土壤水分蒸散的影响

2．2．3 不同处理对地表土壤容重变化的影响

2．2．4 不同处理对土壤表面二氧化碳浓度日变化的影响

2．2．5 不同处理对土壤电导率值的影响

2．2．6 不同处理对土壤中>0．25m粒径比例的影响

2．2．7 不同处理对根际土壤微生物的影响

2．2．8 不同处理对根际土壤养分含量变化的影响

2．2．9 根际土壤微生物和养分之间相关性分析

2．3．小结

3 地表覆盖对黄瓜生长发育影响的研究

3．1 试验材料与方法

3．1．1 试验材料及试验地点

3．1．2 试验设计

3．1．3 测定方法

3．1．4 数据整理与分析

3．2 结果与分析

3．2．1 不同处理对黄瓜株高和茎粗的影响

3．2．2 不同处理对黄瓜叶片数和叶面积的影响

3．2．3 不同处理对叶片净光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度和蒸腾速率的影响

3．2．4 不同处理对黄瓜叶片叶绿素和氮含量的影响

3．2．5 不同处理对黄瓜根系数和根冠比的影响

3．2．6 不同处理对黄瓜根系直径的影响

3．2．7 不同处理对黄瓜总根长的影响

3．2．8 不同处理对黄瓜根总表面积的影响

3．2．9 不同处理对黄瓜根总体积的影响

3．2．10 不同处理对黄瓜根系活力的影响

3．2．11 地表覆盖对黄瓜果实品质指标的影响

3．2．12 地表覆盖对黄瓜果实产量等指标的影响

3．3 影响黄瓜生长发育及相关环境因子间相关性、主成分及因子分析

3．3．1 影响黄瓜植株地上和地下部生长指标间相关性的分析

3．3．2 影响黄瓜植株地上和地下部生长主成分和因子分析

3．3．3 根系生长和土壤根际微生物之间相关性分析

3．3．4 黄瓜根系生长和土壤根际养分含量之间相关性分析

3．3．5 影响黄瓜根系生长及相关土壤因子的主成分和因子分析

3．4 小结

4 地表双元覆盖下黄瓜生长发育相关因子对不同施肥量的响应研究

4．1 试验材料与方法

4．1．1 试验材料及试验地

4．1．2 试验设计

4．1．3 测定方法

4．1．4 数据整理与分析

4．2 结果与分析

4．2．1 不同处理对黄瓜株高和茎粗的影响

4．2．2 不同处理对黄瓜叶片数和叶面积的影响

4．2．3 不同处理对黄瓜叶片叶绿素和氮含量的影响

4．2．4 不同处理对黄瓜叶片净光合速率、胞间CO2浓度、气孔导度和蒸腾速率的影响

4．2．5 不同处理对黄瓜根系数和根冠比的影响

4．2．6 不同处理对根系直径、总根长、根总表面积、根总体积及根系活力的影响

4．2．7 不同处理对黄瓜结果盛期土壤、植株和果实氮含量分布的影响

4．2．8 不同处理对黄瓜结果盛期土壤、植株和果实磷含量分布的影响

4．2．9 不同处理对黄瓜结果盛期土壤、植株和果实钾含量分布的影响

4．2．10 不同处理对黄瓜结果盛期土壤有机质、全氮、全磷和全钾含量的影响

4．2．11 不同处理对黄瓜结果盛期土壤微生物的影响

4．2．12 不同处理对黄瓜结果盛期土壤酶活性的影响

4．3 不同施肥对黄瓜品质和产量数据分析

4．4 小结

5 地表双元覆盖下黄瓜生长发育相关因子对不同滴灌水量的响应

5．1 试验材料与方法

5．1．1 试验材料及试验地

5．1．2 试验设计

5．1．3 测定方法

5．1．4 数据整理与分析

5．2 结果与分析

5．2．1 不同处理对黄瓜株高和茎粗的影响

5．2．2 不同处理对黄瓜叶片数和叶面积的影响

5．2．3 不同处理对黄瓜叶片叶绿素和氮含量的影响

5．2．4 不同处理对黄瓜根系数和根冠比的影响

5．2．5 不同处理对结果盛期叶片净光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度和蒸腾速率的影响

5．2．6 不同处理对黄瓜根系直径、总根长、根总表面积、根总体积和根系活力影响

5．2．7 不同处理对黄瓜果实品质和产量等的影响

5．2．8 不同处理对黄瓜土壤有机质含量的影响

5．2．9 不同处理对黄瓜土壤全氮和碱解氮含量的影响

5．2．10 不同处理对黄瓜土壤全磷和速效磷含量的影响

5．2．11 不同处理对黄瓜土壤全钾和速效钾含量的影响

5．2．12 不同处理对黄瓜根、茎、果实氮含量分布的影响

5．2．13 不同处理对黄瓜根、茎、果实磷含量分布的影响

5．3．14 不同处理对黄瓜根、茎、果实钾含量分布的影响

5．2．15 不同处理对黄瓜土壤脲酶活性的影响

5．2．16 不同处理对黄瓜土壤过氧化氢酶活性的影响

5．2．17 不同处理对黄瓜土壤蔗糖酶活性的影响

5．2．18 不同处理对黄瓜根际土壤微生物的影响

5．3 不同水肥处理黄瓜土壤微生物、酶活性和养分含量间相关性分析

5．3．1 土壤酶活性和微生物之间相关性分析

5．3．2 影响黄瓜不同水肥水平处理的土壤相关因子主成分和因子分析

5．4 不同滴灌水量对黄瓜品质和产量数据分析

5．5 小结

6 讨论

6．1 地表覆盖后植株生长发育的变化

6．2 地表覆盖后土壤物理性质的变化

6．3 地表覆盖后土壤微生物和养分的变化

6．4 不同水、肥条件下温室黄瓜生长及相关因子的变化

7 结论

8 创新点

致谢

参考文献

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