不同覆盖措施对土壤物理性质和玉米生长发育的影响评价

摘要

干旱、缺水是我国农业生产的两大难题，地表覆盖措施是解决旱作农业缺水的有效途径。因此为探究不同地表覆盖措施在半干旱地区旱作农业生产中的调温保墒效果，本论文在宁夏盐池县进行随机小区试验，分析了3种不同地表覆盖措施(地膜覆盖PM、砾石覆盖GM、秸秆覆盖SM)和对照(无覆盖CK)对土壤性质（土壤含水量、土壤温度、土壤孔隙度、土壤持水量）的影响，并比较了玉米的出苗率以及生长状况的差异;利用染色示踪和图像分析相结合的方法，研究了3种不同地表覆盖措施(地膜覆盖PM、砾石覆盖GM、秸秆覆盖SM)下土壤的优先流特征和大孔隙分布状况;利用室内土柱模拟，研究了同一厚度下，不同砾石粒径大小以及残膜对土壤中水分运移的影响;运用AHP-模糊综合评判方法对3种覆盖材料的适宜性进行了综合评价，结果表明:
　　1)地膜覆盖和砾石覆盖具有较好的增温效果，有利于提高玉米的出苗率和促进玉米拔节，并有利于延长作物的生长期;3种不同覆盖措施均有一定的保持土壤水分效应，其中砾石覆盖效果显著;与对照相比，覆盖处理下土壤孔隙度、持水量增加，土壤容重降低，土壤结构得到改善。
　　2)2015年，砾石覆盖和地膜覆盖处理下，玉米的出苗率要高于对照，秸秆覆盖处理下，玉米出苗率要低于对照，而在2016年，秸秆覆盖处理的出苗率要高于对照;3种不同覆盖措施都显著增加了各生育期玉米的株高、茎粗和叶面积值;与对照相比，3种覆盖措施均显著提高了玉米的产量，其中以砾石覆盖最高，其次为地膜覆盖，秸秆覆盖玉米产量最低。
　　3)与对照相比，3种不同覆盖处理的土壤的染色剂垂直运移深度相差较大，以地膜覆盖处理下染色深度最大，砾石覆盖次之;土壤的染色面积比例均是表层最大，并且随着深度增大呈现出在波动中下降的趋势;3种不同覆盖措施下均产生了优先流现象，其中以地膜覆盖、砾石覆盖处理下优先流现象最为明显;与对照相比，3种覆盖措施均能增加土壤表层(0-30cm)的土壤孔隙数量，地膜覆盖、砾石覆盖处理下土壤深层的大孔隙数量也要明显高于对照。
　　4)室内模拟不同粒径砾石及残膜对土壤水分运移的影响:不同砾石粒径覆盖对土壤水分入渗影响的室内模拟试验中，结果表明，与对照相比，砾石覆盖表面能够增加水分的累积入渗量;在湿润锋运移距离的模拟试验中，相同时间内，相同覆盖厚度下，以1-2cm粒径砾石覆盖处理的湿润锋运移距离最大和0.25-0.5cm粒径砾石覆盖处理的累积入渗水量最大。不同地膜残留深度土壤水分入渗的室内模拟试验中，结果表明，与对照相比，地膜残留能够抑制土壤中水分的入渗，影响水分下渗。在相同的时间内，0-5cm地膜残留深度和5-10cm地膜残留深度的累积入渗量都要小于对照，水分下渗深度也要小于对照处理。
　　5)对3种覆盖处理进行的AHP-模糊综合评判的结果表明，在3种覆盖措施中，以砾石覆盖处理的整体评价最好，其次为地膜覆盖处理。对各个评价指标权重以及2015、2016两年所产生的收益的对比，结果表明:在进行覆盖材料的选择时，要考虑覆盖材料对土壤结构和作物生长所产生的影响以及由此所带来的收益;同时，在以2015、2016年两年当年的玉米市场价格以及覆盖的成本为基础进行的收益测算中，以砾石覆盖处理下的收益最高，其次为地膜覆盖处理。
　　6)综上所述:在不同覆盖措施对宁夏盐池县农田土壤物理性质和玉米生长特性影响的对比研究表明，砾石覆盖能起到良好的调温保墒效果，改善土壤结构，并且能够促进玉米的生长发育，显著提高玉米产量，增加收益，可以进一步推广实施。

目录

声明

论文说明

摘要

第一章 绪论

1．1 立题背景

1．2 国内外研究进展

1．2．1 不同覆盖措施对土壤环境的影响

1．2．2 不同覆盖措施对作物生长发育及产量的影响

1．3 研究内容

1．3．1 不同覆盖措施对土壤性质的影响

1．3．2 不同覆盖措施对作物生长及产量的影响

1．3．3 不同覆盖措施对土壤大孔隙及土壤优先流特征的影响

1．3．4 不同覆盖措施对土壤水分入渗影响的室内模拟

1．3．5 不同覆盖措施的适宜性评价

1．4．创新点

第二章 材料与方法

2．1 研究区概况

2．1．1 盐池县地理位置和范围

2．1．2 气候特征

2．1．3 地貌

2．1．4 水资源

2．1．5 土壤资源

2．1．6 植被资源

2．2 研究方案

2．2．1 试验设计

2．2．2 测定项目与方法

2．3 评价方法

2．3．1 确定评价要素集合

2．3．2 确定评语集合

2．3．3 确定评判矩阵

2．4 技术路线

第三章 结果与讨论

3．1 不同地表覆盖措施对土壤性质的影响

3．1．1 不同地表覆盖措施对土壤温度的影响

3．1．2 不同地表覆盖措施对土壤含水量的影响

3．1．3 不同地表覆盖措施对土壤含水、持水量的影响

3．1．4 不同地表覆盖措施对土壤孔隙度的影响

3．1．5 不同地表覆盖措施对土壤容重的影响

3．1．6 小结

3．2 不同地表覆盖措施对玉米生长及产量的影响

3．2．1 不同地表覆盖措施对玉米出苗率的影响

3．2．2 不同地表覆盖措施对玉米生长状况的影响

3．2．3 不同地表覆盖措施对玉米籽粒产量的影响

3．2．4 小结

3．3 不同地表覆盖对土壤大孔隙及优先流特征的影响

3．3．1 不同地表覆盖对土壤染色面积及染色深度的影响

3．3．2 不同地表覆盖下土壤垂直剖面的染色面积

3．3．3 不同地表覆盖下土壤剖面染色浓度的垂直分异

3．3．4 不同地表覆盖下优先的流形态特征

3．3．5 小结

3．4 不同地表覆盖措施对水分入渗的室内模拟实验

3．4．1 不同砾石粒径对累积入渗量的影响

3．4．2 不同砾石粒径对湿润锋运移距离的影响

3．4．3 地膜不同残留深度对累积入渗量的影响

3．4．4 地膜不同残留深度对湿润锋运移距离的影响

3．4．5 小结

3．5 不同地表覆盖措施的适宜性评价

3．5．1 AHP-模糊评判要素集合

3．5．2 评价集合的确定

3．5．3 U到V上的模糊关系矩阵的确定

3．5．4 层次单排序

3．5．5 综合评价

3．5．6 小结

第四章 结论

4．1 结论

4．2 研究不足与展望

参考文献

致谢

作者简历