深松深度对麦玉两熟农田耕层物理性状和产量的影响

摘要

本研究于2016-2018年在山东省莱阳市朱家埠村麦玉两熟农田(棕壤土)中进行，大田条件下设置四种耕作深度传统翻耕25cm(CT25)、深松30cm(ST30)、深松35cm(ST35)和深松40cm(ST40)，在分析深松对作物产量调控的同时，探究了深松深度对耕层土壤基本物理特性、土壤团聚体结构稳定性及土壤团聚体碳库特征的影响，对农田土壤的蓄水保墒能力和水分利用效率的提高，从而确定了鲁东区适宜的深松深度，为麦-玉两熟高产高效耕作深度提供了理论和技术支撑。主要研究结果如下； 1.深松深度对作物产量及其构成要素的影响 与CT25相比，深松对提高作物产量影响显著，ST35和ST40显著提高了冬小麦的有效穗数，从而增加了小麦产量；深松深度的增加提高了玉米的穗粒数从而提高了玉米产量。 2.深松深度对土壤物理性质的影响 深松深度对土壤耕层物理性质影响显著，与CT25相比，ST30、ST35、ST40处理的周年容重20-40cm土层中分别降低4.72%，7.58%和8.22%；土壤孔隙度与土壤容重各层次趋势相反，尤其在30-40cm土层，ST35和ST40处理提高土壤孔隙度效果显著；降低了在0-40cm土层的土壤紧实度；增加了土壤20-40cm土层土壤气相和液相的比例，降低固相比，使土壤形成虚实并存的结构，各深度处理下ST35和ST40对土壤耕层物理性质的改善效果较好。 3.深松深度对土壤团聚体分布稳定性及其碳组分的影响 深松深度显著影响各层次的土壤团聚体分布，深松提高了0-20cm大团聚体数目(R＞0.25mm)，与CT25和ST30相比，ST35和ST40降低了20-40cm大团聚体数目，提高了0-40cm的团聚体稳定性指数(MWD)，同时干筛法与湿筛法条件下，加剧了土壤20-40cm土层的大团聚体破坏程度，且破坏率随深度的增加呈增大趋势；在0-20cm土层团聚体粒级碳组分随着团聚体粒径减小而降低，ST35和ST40促进了大团聚体数目的有机碳贡献率，有利于提高0-40cm土层的有机碳含量。 4.深松深度对土壤水分时空特征的影响 深松深度对土壤水分的时空分布调节作用显著，深松显著提高了土壤各层次的土壤含水量，与CT25和ST30深度处理相比，ST35和ST40显著提高了土壤0-40cm土层的田间持水能力，疏松的结构增加20-40cm土层的饱和含水量，深松沟提升了土壤的初始入渗性能，同时对30-40cm犁底层的扰动作用增大了ST35和ST40的稳定速率，提高了40-60cm土层的土壤蓄水量。 综上所述，两年结果表明，深松深度的差异显著影响作物产量的提高，主要在于耕层土壤基本物理性质、土壤团聚体稳定性以及关联有机碳贡献率、土壤水分时空分布的差异。与CT25和ST30的深度相比，ST35和ST40处理增加作物产量效果显著，主要在于其改善了耕层土壤的物理性质，降低了耕层土壤20-40cm土壤容重和三相比，调节30-40cm土壤孔隙度，增强土壤结构稳定性指数(MWD)和大团聚体数目碳贡献率，合理调控土壤水分时空的分布，提高土壤蓄水能力和水分利用效率，对比土壤物理性质改善状况及其经济效益，深松深度在35cm为该地区合理的深松耕作深度。

目录

声明

符号说明

1 前言

1.1研究目的和意义

1.2国内外研究进展

1.2.1深松耕作研究现状和对作物产量的影响

1.2.2深松对土壤容重的影响

1.2.2深松对土壤紧实度的影响

1.2.3深松对土壤三相比的影响

1.2.5深松对土壤团聚体的影响

1.2.6深松对土壤有机碳的影响

1.2.4深松对土壤水分时空特征的影响

2研究方法

2.1研究区域概况

2.2试验设计

2.2.1大田试验设计

2.2.2田间管理

2.3测定项目与方法

2.3.1土壤基本物理性质

2.3.2土壤团聚体

2.3.4土壤含水量

2.3.5土壤入渗速率

2.3.6土壤饱和含水量、田间持水量

2.3.7作物耗水量和水分利用效率计算

2.3.8产量测定

2.4试验数据处理

3结果与分析

3.1深松深度对作物产量及其构成因素的影响

3.1.1小麦产量及其构成要素

3.1.2玉米产量及其构成要素

3.2深松深度对土壤物理性质的影响

3.2.1深松深度对土壤容重的影响

3.2.2深松深度对土壤孔隙度的影响

3.2.3深松深度对土壤紧实度的影响

3.2.4深松深度对土壤三相比的影响

3.2.5深松深度对土壤物理性质指标的方差分析

3.3深松深度对土壤团聚体稳定性分布的影响

3.3.1深松深度对土壤团聚体分布的影响

3.3.2深松深度对土壤团聚体稳定性的影响

3.4深松深度对土壤团聚体有机碳的影响

3.5土壤有机碳、团聚体稳定性和大团聚体碳贡献率的相关性

3.6深松深度对土壤水分时空动态变化性质的影响

3.6.1深松深度对土壤含水量的影响

3.6.2深松深度对土壤田间持水量和饱和含水量的影响

3.6.3深松深度对土壤入渗性能的影响

3.6.4深松深度对土壤作物耗水量和水分利用效率的影响

3.6.5土壤水分时空变化特征指标的方差分析

3.7不同深松深度下的耕作效益分析

4讨论

4.1深松深度对作物产量及构成要素的影响

4.2深松深度对土壤物理性质的影响

4.3深松深度对土壤团聚体稳定性及有机碳贡献率的影响

4.4深松深度对土壤水分时空特征的影响

4.5不同深松深度下的经济效应

5结论

5.1深松深度对冬小麦和夏玉米产量的影响

5.2深松深度对土壤物理性质的影响

5.3深松深度对土壤团聚体稳定性及其碳库的影响

5.4深松深度对土壤水分时空分布的影响

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表论文情况