覆膜沟灌下水氮调控对土壤水氮盐分布和向日葵生长特性的影响

论文摘要

我国地势复杂,气候多样,水资源时空分布不均,耕地面积稀少,农业生产力地区差异明显。因此对于当前部分地区耕地的保护和开发显得尤为关键。盐碱地是我国目前存在的一种可开发的耕地,分布范围广,利用潜质巨大。在20世纪末,大部分地区通过对盐碱地灌溉淋洗和定量施肥的方式为作物提供适宜的生长环境。但是传统粗放的农业管理方式在一定程度上造成了水资源的浪费和土壤状况的恶化,加之长期不合理的灌溉和施肥,使得盐渍化土地的面积日益扩大。因此采用高效的节水灌溉方式,合理控制施肥量才能为盐碱地农业种植提供可持续的发展方向。本试验通过对大同盆地2017-2018年的农田采取合理的灌溉方式和水氮控制进行研究的。试验设置三个因素:两种灌溉方式:水平畦灌（Q）和覆膜沟灌（G）。两种灌水量:高灌水量340 mm（W1）和低灌水量300 mm（W2）。四个施氮水平:施氮量分别为156 kg/hm2（N1）、260 kg/hm2（N2）、364 kg/hm2（N3）和不施氮（N0）处理。其中畦灌采用W1灌水量,沟灌采用W1和W2两种灌水量,分析了畦灌及覆膜沟灌下不同水氮对盐渍化土壤的电导率、含水率及氮素变化规律的影响,对向日葵的株高,盘径,千粒重等生长性状的影响,及对作物产量,耗水量及水氮利用效率的影响,最终得出高效的灌溉方式和施肥水平。研究结果可为干旱盐碱地区提高水资源和氮素的利用效率,增加粮食产量,防止土壤次生盐碱化,防止生态环境恶化提供有效的科学依据。试验取得了如下结论:（1）在不同水氮处理下,体积含水率有明显的分层现象:0-40 cm土层含水率变化幅度比较大,变化最高可达15.00%。40-100 cm土层含水率这一土层含水率始终保持较为稳定的状态。其基本分布于15.00%-20.00%之间。不同水氮处理下2017-2018年含水率表层变幅规律大致相同。在不同施氮量下,在2017年沟灌条件下含水率表现为在幼苗期,N0<N1<N2<N3。N0、N1、N2和N3分别为15.27%、15.82%、17.25%和19.23%。在开花期,N2>N1>N3>N0,N0、N1、N2和N3分别为13.83%、16.22%、16.42%和15.39%。沟灌含水率在幼苗期较畦灌低,开花期较畦灌高。而在2018年不同施氮量下,沟灌条件下含水率表现为开花期前N2>N1>N3>N0,N0、N1、N2和N3分别为15.56%、18.96%、18.93%和16.49%。开花期后含水率均在12.00%左右。（2）在不同水氮处理下,电导率变化幅度也比较大,从整体上来看0-10 cm电导率接近3000μS/cm。40-100 cm土层电导率,其基本在200-800μS/cm之间。40-100 cm土层作为作物潜在的水盐储备层。施加氮肥后,土壤电导率也略有提高,但在一定范围内随着施氮量的增加,不会影响土壤全盐量的变化。施肥量对0-40 cm土层的电导率影响大于对40-100 cm土层电导率的影响。灌水量则主要改变0-40 cm土层的电导率大小。在2017年沟灌条件下,0-40 cm土层电导率的大小为GW1N3>GW1N2>GW1N1>G W1N0。其中0-10 cm的电导率分别为1560,1854,2012,2293μS/cm。在40-100 cm土层施氮条件下电导率要明显大于N0条件。在该土层N1,N2和N3的电导率值均在500μS/cm左右,比N0的电导率大200μS/cm。在W2灌水量下电导率的分布规律与W1大体相同。在低氮量条件下覆膜沟灌的电导率值要低于畦灌条件。2018年0-40 cm土壤表层的电导率值均在4000μS/cm左右,远大于2017年土壤表层的电导率。在2018年40-100 cm土层的电导率在各个施氮处理下没有显著差异,大小均在500μS/cm左右。与2017年相比没有增加。（3）施肥和灌水对硝态氮和铵态氮的含量和分布都有显著的影响。在一定养分条件下,随着施氮量增加,土壤中硝态氮的含量也会显著增加（p<0.05）;而灌水量对硝态氮的影响在不同的土层差异性比较大,对比得知灌水量越大,土壤0-40 cm土层的硝态氮含量明显减少,但灌水量对40-100cm的硝态氮含量影响的差异性不大。在N2处理下,土壤0-40 cm表层的硝态氮大小为GW2N2>QW1N2>GW1N2,可以发现在相同的灌溉方式下,灌水量越大,硝态氮含量就越小,其中GW2N2比GW1N2含量多2.00 mg/kg。在相同的水氮条件下,在40-60 cm土层沟灌的硝氮含量比畦灌少。W1和W2的不同主要体现在,在W1条件下,因为灌水量比较多,所以60-100 cm土层的硝态氮含量会整体增大。2017年不同的水氮处理对土壤铵态氮的影响在不同土层深度下效果不同,对土表的硝态氮影响程度远大于土壤深层。在农田土壤0-20 cm深度的铵态氮含量要比20-100 cm大。在N2条件下,土壤20-100 cm在不同灌水量和灌水方式下呈现一定的差异性,其铵态氮含量基本上表现为GW1N2>GW2N2>QW1N2。可以得知,在适量的氮条件下,沟灌下土壤20-100 cm深度的铵态氮含量要比畦灌条件下大,而且随灌水量增加,其铵态氮含量也在增加。随着土层深度的增加,铵态氮含量略微减少。畦灌状态下,铵态氮含量在20-100 cm沿土层深度稳定在4.00 mg/kg。2018年土壤中铵态氮在沿土层方向上的分布较2017年变化幅度在各个处理下呈现一定的差异性。在W1条件下,在40-60 cm处出现最小值,原因是该土层为砂土,土壤持水率较低,对于铵态氮的保持程度在持续性降雨下显得较弱。在W2灌水量下,土壤0-20 cm深度铵态氮含量要比W1高20.01%。在畦灌条件下,20-100 cm铵态氮含量在4.00 mg/kg左右,而在覆膜沟灌20-100 cm的铵态氮含量比畦灌条件下高35.20%。（4）适当提高灌水量及施氮量,并改变灌水方式,可以促进向日葵生长。各个施氮量情况下垄沟种植均比畦灌植株高度高,说明覆膜沟灌有利于向日葵在幼苗期到现蕾期之间茎干的伸长生长,垄沟耕作方式下,不同施氮量植株高度大小排序为:N3>N2>N1>N0,其中GW1N2的株高最高,其值为156.0 cm左右。各个施氮量下沟灌盘径明显大于畦灌施氮量的多少与向日葵盘径并不是正比例关系。在相同的施氮条件下,灌水量增加时盘径会有所增加。各个施氮量处理下,覆膜沟灌均比畦灌千粒重要大。覆膜沟灌处理在提升向日葵籽粒产量方面效果显著（p<0.05）,在施氮量较多条件下提升作用越明显,其中2017年在N2条件下,覆膜沟灌的产量比水平畦灌多329.2 kg/hm2。施氮量对向日葵籽粒产量的影响比较显著,当施氮量在260.0 kg/hm2左右时,向日葵的产量最大。施氮量的改变会使氮肥农学利用率和氮肥偏生产力出现显著差异（p<0.05）,灌水量对氮肥农学利用率和氮肥偏生产力都没有显著的影响（p>0.05）。灌水方式都会使氮肥农学利用率出现显著差异（p<0.05）,在各个施氮条件下,灌水方式对偏生产力影响均不显著（p>0.05）。覆膜沟灌种植与畦灌种植比较,可以使作物全生育期内的土壤的水氮盐控制在合理范围之内。从而提高作物产量,故沟灌种植更科学合理。覆膜沟灌种植与畦灌种植,作物在一定范围内施加氮肥,千粒重与盘径都会明显提高,但过量施加氮肥,又会抑制作物对养分的吸收,使千粒重和盘径降低。在盐碱地内沟灌种植与畦灌种植相比,覆膜沟灌种植明显能提高作物株高。利于作物进行光合作用,使向日葵籽粒更加饱满,从而提高千粒重,增加产量。

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摘要

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第一章绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究进展

1.2.1 我国盐碱土概况

1.2.2 覆膜沟灌条件下农田水盐分布研究进展

1.2.3 不同水氮调控下农田水盐分布研究进展

1.2.4 节水控氮对氮素迁移的影响

1.2.5 覆膜沟灌技术及节水控氮对作物产量的影响

1.3 研究内容与技术路线

1.3.1 研究内容

1.3.2 技术路线

第二章试验方案和测定方法

2.1 试验区概况

2.2 田间布置及管理

2.3 试验的测量指标及测量方法

2.3.1 常规气象资料

2.3.2 土壤含水量和电导率测定

2.3.3 硝态氮和铵态氮的测定

2.3.4 产量

2.3.5 数据处理

第三章不同水氮调控下向日葵土壤水盐动态变化研究

3.1 水氮调控对土壤水分的影响

3.1.1 不同水氮调控下土壤的水分分布状况

3.1.2 全生育期内土壤含水率的动态变化

3.1.3 覆膜沟灌下施氮量对取样点剖面水分含量的影响

3.2 水氮调控对土壤盐分的影响

3.2.1 不同水氮调控下土壤的盐分分布状况

3.2.2 不同耕作方式和施氮量下播种前后的盐分变化

3.2.3 覆膜沟灌下施氮量对土壤取样点剖面盐分的影响

3.3 本章小结

第四章不同水氮调控下向日葵土壤氮素分布研究

4.1 覆膜沟灌下水氮调控对土壤硝态氮分布的影响

4.1.1 不同水氮条件下硝态氮的分布状况

4.1.2 水氮调控对土壤平均硝态氮含量的影响

4.2 覆膜沟灌下水氮调控对土壤铵态氮分布的影响

4.2.1 不同水氮条件下铵态氮的分布状况

4.2.2 水氮调控对土壤平均铵态氮含量的影响

4.3 本章小结

第五章不同水氮调控对向日葵生长特性和产量的影响

5.1 覆膜沟灌下水氮调控对向日葵生长的影响

5.1.1 水氮控制对向日葵株高的影响

5.1.2 水氮控制对向日葵盘径,千粒重的影响

5.2 覆膜沟灌下水氮调控对向日葵产量的影响

5.3 水氮调控对向日葵耗水特性的影响

5.4 覆膜沟灌下水氮调控对氮素消耗的影响

5.5 本章小结

第六章结论与建议

6.1 结论

6.1.1 水氮调控对土壤水盐分布的影响

6.1.2 水氮调控对土壤氮素分布的影响

6.1.3 水氮调控对作物生长及产量的影响

6.1.4 水氮调控对作物水氮利用效率的影响

6.2 建议

参考文献

致谢

附录

1.硕士在读期间发表的学术论文

2.参与的科研项目

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 白宇龙

导师: 蒋静

关键词: 向日葵,覆膜沟灌,灌水量,施氮量,水盐,产量

来源: 太原理工大学

年度: 2019

分类: 基础科学,农业科技

专业: 自然地理学和测绘学,农业基础科学,农艺学,农作物

单位: 太原理工大学

分类号: S156.41;S565.5

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覆膜沟灌下水氮调控对土壤水氮盐分布和向日葵生长特性的影响

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