不同改良剂对宅基地复垦耕地土壤性状及作物生长的影响

摘要

中国是一个农业大国，基本国情是人多地少、人地矛盾突出，保证国家粮食安全是一项长期艰巨的任务。黄土高原沟壑区生态环境脆弱，耕地质量不高、后备耕地资源严重不足，人地矛盾更为突出。如何解决随着城镇化和工业化发展大量出现的空心村及废弃宅基地所造成的土地资源浪费，开展空心村整治，复垦废弃宅基地，提高复垦土地生产力，保护耕地红线，保证区域粮食安全，促进区域社会经济持续发展。由于复垦土壤主要来源于夯实的房屋墙体及院落硬地面，长期缺乏翻耕利用，失去了应有的水、气、热等动力功能，从而导致土壤物理结构遭受破坏、土壤固有功能及特性损失、土壤养分含量较低等问题，复垦后直接用于农业耕作，很难满足农作物生长的需要。本文期望通过对复垦土壤进行改良使之快速熟化，恢复土壤的基本功能，提高土地生产力，为宅基地复垦耕地的改良研究提供思路和理论支撑，也为类似工程项目的实施提供科学的参考依据。 本研究于2015年2016年在陕西省渭南市富平项目区进行，设置了6种不同改良处理，对玉米生长及土壤性状进行了研究。分别为有机肥（TF）处理、粉煤灰（TC）处理、熟化剂（TS）处理、粉煤灰+有机肥（TFC）处理、粉煤灰+熟化剂（TSC）处理、熟化剂+粉煤灰（TSF）处理和对照（T0）。在田间试验基础上，运用RZWQM2模型对1995~2014年不同降雨年型对玉米产量的影响。主要研究结果如下： （1）揭示了宅基地复垦耕地改良中改良剂的蓄水保墒作用。不同改良剂处理能显著提高0~105cm的土壤贮水量，其中粉煤灰（TC）处理增幅最大，土壤贮水量较对照（T0）增加了15.9~47.1mm；不同改良剂处理显著增加了土壤的持水性能，对土壤水分特征曲线参数θs、α和n响应强度较大，但对θr的响应强度较小。 （2）阐明了改良剂对夏玉米水分利用效率及产量组成的影响。不同改良剂的添加对夏玉米生长均具有良好的促进作用，其中粉煤灰+有机肥（TFC）处理效果最好，能够显著提高夏玉米的产量和水分利用效率，较对照（T0）提高了48.50%和46.77%。 （3）分析了改良剂处理下宅基地复垦耕地土壤的可耕性。不同改良剂处理均显著增加土壤孔隙度，降低土壤容重，其中粉煤灰+有机肥（TFC）处理效果最明显。相比对照处理（T0），土壤非毛管孔隙度、毛管孔隙度及总孔隙度分别增加了25.50%、12.67%和15.75%，容重降低了14.49%。 （4）研究了改良剂对宅基地复垦耕地的培肥效应。不同改良剂快速培肥效果显著，其中熟化剂+有机肥（TSF）对有效磷在耕作层的提升效果最好，较对照增幅量为11.95~19.18mg kg-1；粉煤灰+有机肥（TFC）处理在耕作层对速效钾和全氮的提升整体效果最好，较对照增幅量为31.6~34.8mg kg-1和0.05~0.25g kg-1；有机肥（TF）处理对有机质的提升效果最好，较对照平均增幅量为9.37~15.49g·kg-1。 （5）评价了RZWQM2模型对复垦耕地土壤水分及产量模拟的适用性。在模型校验过程中，粉煤灰（TC）、有机肥（TF）、熟化剂（TS）、粉煤灰+有机肥（TFC）、粉煤灰+熟化剂（TSC）、熟化剂+有机肥（TSF）以及对照（T0）处理土壤贮水量模拟结果与观测值的的RMSE介于10.16~26.30mm范围内；产量模拟值与实测值间的RMSE介于122.71~770.50kg·hm-2范围内。 （6）20a的玉米产量模拟结果表明，粉煤灰+有机肥（TFC）增产效果最优。不同年份的玉米产量与降雨量显著相关，与玉米产量显著相关的月份是7月和8月。20a平均产量范围为904~7463kg·hm-2，降雨量变化范围为217.2~527.6mm，相关系数为0.675。

目录

声明

第一章 绪 论

1.1.1 研究背景

1.1.2 研究意义

1.2 研究进展

1.2.1 国内外关于农村废弃宅基地复垦、整治研究概况及进展

1.2.2 土壤改良剂概述和分类

1.2.3土壤改良剂对土壤性状的的影响

1.2.4 土壤改良剂对作物生长发育及产量的影响

1.2.5 RZWQM2模型研究进展

1.3 存在的问题和不足

1.4.1 研究目标

1.4.2 研究内容

1.5技术路线

第二章 研究区概况与研究方法

2.1 研究区概况

2.2.1 空心村废弃宅基地复垦方式

2.2.2 改良剂材料应用潜力调查及选择的方法和过程

2.2.3 调查过程和结果

2.3.1 试验处理

2.3.2试验小区

2.3.3 田间管理

2.4.1 土壤资料

2.4.2 作物资料

2.5.1 模型简介

2.5.2 模型输入参数

2.5.3 模型参数校验和评价

2.5.4作物产量模拟

2.6数据分析

第三章 不同改良剂对作物生长特性及水分利用效率的影响

3.1 结果与分析

3.1.1 夏玉米生育期内土壤贮水量的动态变化

3.1.2不同改良剂对夏玉米水分利用效率的影响

3.1.3不同改良剂对夏玉米株高的影响

3.1.4不同改良剂对夏玉米产量的影响

3.2 讨论

3.3 小结

第四章 不同改良剂对土壤物理特性的影响

4.1 结果与分析

4.1.1不同改良剂处理对土壤物理结构的影响

4.1.2不同改良剂处理对土壤水分特征曲线的影响

4.1.3不同改良剂处理对土壤水力学参数的影响

4.2 讨论

4.3 小结

第五章 不同改良剂对土壤肥力的影响

5.1 结果与分析

5.1.1 不同改良剂对夏玉米根区土壤有机质含量的影响

5.1.2 不同改良剂夏玉米根区土壤全氮含量的影响

5.1.3 不同改良剂对夏玉米根区土壤有效磷含量的影响

5.1.4 不同改良剂对夏玉米根区土壤速效钾含量的影响

5.2 讨论

5.3 小结

第六章 不同改良剂处理对玉米产量影响的模型模拟

6.1 模型构建

6.2 结果与分析

6.2.1 模型校正与验证

6.2.2 模型应用

6.3 讨论

6.4 小结

第七章 主要结论及研究展望

7.1 主要结论

7.2 创新点

7.3 研究展望

参考文献

致谢

个人简历