秸稈覆蓋和播前底墑對(duì)夏玉米農(nóng)田水-碳利用的影響.pdf

1、氣候變化，尤其是由于CO2等溫室氣體過(guò)多排放導(dǎo)致的全球氣候變暖，對(duì)農(nóng)田環(huán)境和農(nóng)作物本身產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響，對(duì)糧食的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)形成巨大威脅。尋找一種能夠在控制甚至降低農(nóng)業(yè)碳排放的同時(shí)實(shí)現(xiàn)節(jié)水高產(chǎn)的農(nóng)業(yè)模式成為亟待解決的問(wèn)題。玉米作為我國(guó)第一大作物，是我國(guó)重要的糧食和飼料來(lái)源，其中近2/3為旱作玉米，經(jīng)常因干旱造成嚴(yán)重?fù)p失。玉米生育期耗水較多且對(duì)水分脅迫比較敏感，干旱一般可造成玉米減產(chǎn)20％–30%，是限制玉米產(chǎn)量的最主要因素。同時(shí)，隨著近年來(lái)氣候

2、的變化，華北平原地區(qū)夏玉米生育前期經(jīng)常遭受干旱的脅迫，對(duì)夏玉米生長(zhǎng)和產(chǎn)量的穩(wěn)定構(gòu)成了現(xiàn)實(shí)的威脅，鑒于此，本研究針對(duì)夏玉米農(nóng)田，設(shè)置不同覆蓋條件和不同底墑處理，探究能夠?qū)崿F(xiàn)玉米群體內(nèi)在生理機(jī)制綜合調(diào)優(yōu)，實(shí)現(xiàn)水、光、熱資源的綜合利用，實(shí)現(xiàn)夏玉米穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)的覆蓋模式與底墑處理的優(yōu)化組合。探討通過(guò)覆蓋和底墑優(yōu)化組合進(jìn)一步提高農(nóng)田水–碳利用效率的潛力，協(xié)調(diào)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的水循環(huán)與碳循環(huán)，以期為我國(guó)華北平原地區(qū)的節(jié)水農(nóng)業(yè)研究提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。

3、r>　　試驗(yàn)于2014和2015年在山東農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)試驗(yàn)站水分池進(jìn)行，試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法為裂區(qū)試驗(yàn)設(shè)計(jì)，主區(qū)為0（N）、0.6（M）kg·m–2兩種小麥秸稈覆蓋條件，副區(qū)為30mm、70mm和110mm三種播前灌溉量（底墑），共6個(gè)處理，每個(gè)處理3次重復(fù)，共18個(gè)小區(qū)，隨機(jī)區(qū)組排列。每個(gè)水分池內(nèi)播種5行，行距60 cm，株距22.2 cm，種植密度為7.5棵·m–2，夏玉米所用品種為“登海661”。兩個(gè)生長(zhǎng)季內(nèi)夏玉米發(fā)育至五葉期時(shí)，將事前準(zhǔn)備

4、好的上季小麥秸稈切成5–8 cm小段，均勻覆蓋土壤表面。夏玉米生長(zhǎng)季中測(cè)定和計(jì)算土壤體積含水量、降雨量、農(nóng)田蒸散量、光合有效輻射（Photosynthetically Active Radiation–PAR）截獲率、地上部干物質(zhì)、葉面積指數(shù)、土壤呼吸速率、穗數(shù)、穗行數(shù)、行粒數(shù)、千粒重、籽粒產(chǎn)量等，對(duì)夏玉米農(nóng)田水–碳利用進(jìn)行深入研究。試驗(yàn)結(jié)果如下：
　　在70mm和110mm播前灌溉量條件下，秸稈覆蓋對(duì)土壤體積含水量有顯著的提升作

5、用，30mm播前灌溉量條件下則是覆蓋處理土壤體積含水量低于不覆蓋處理，覆蓋措施對(duì)土壤不同層次體積含水量的影響程度不同，并且對(duì)各處理生長(zhǎng)季總蒸散量影響并不顯著。
　　2014年，最大干物質(zhì)積累量出現(xiàn)在M70處理，其次為M110處理，兩者無(wú)顯著性差異；2015年，最大干物質(zhì)積累量出現(xiàn)在M110處理，其次為M70處理，兩者無(wú)顯著
　　性差異。秸稈覆蓋和適當(dāng)提高播前底墑對(duì)夏玉米莖葉和穗的生長(zhǎng)均有促進(jìn)作用。2014和2015兩年中最大

6、穗重均出現(xiàn)在M110處理，分別達(dá)到1093.8和1587.75g·m–2；2014年最大莖葉重出現(xiàn)在M70處理，達(dá)到1502.8g·m–2，而2015年最大莖葉重出現(xiàn)在M110處理，達(dá)到948.5g·m–2。
　　隨著時(shí)間的推移，夏玉米農(nóng)田土壤呼吸速率呈現(xiàn)降低的趨勢(shì)，秸稈覆蓋對(duì)夏玉米農(nóng)田土壤呼吸具有抑制作用。底墑對(duì)土壤呼吸速率影響在各處理間無(wú)一致性，但是可以發(fā)現(xiàn)：夏玉米農(nóng)田土壤呼吸速率從生育早期的傾向于隨著底墑增加呼吸速率增加到生

7、育中期三個(gè)底墑條件基本一致再到生育后期隨著底墑的增加呼吸速率減小的總體趨勢(shì)。秸稈覆蓋對(duì)夏玉米農(nóng)田土壤表面CO2排放通量具有抑制作用，適當(dāng)?shù)讐動(dòng)兄诮档屯寥辣砻鍯O2排放通量，但是并無(wú)一致結(jié)果，以播前灌溉量為70mm時(shí)降低狀況最多。秸稈覆蓋措施對(duì)夏玉米呼吸產(chǎn)量比具有降低作用，同時(shí)底墑的增加也是降低呼吸產(chǎn)量比的一種途徑，兩年中呼吸產(chǎn)量比最大值均出現(xiàn)在N30處理最小值均出現(xiàn)在M110處理。另外，兩年中同等處理?xiàng)l件下除N110處理外2015年夏

8、玉米呼吸產(chǎn)量比均顯著低于2014年，降低比例分別達(dá)到34.4%、40.8%、38.0%、25.3%、15.6%和6.9%。
　　兩年中最高產(chǎn)量均出現(xiàn)在M110處理，2014年達(dá)到1011.7g·m–2、2015年達(dá)到1350.69 g·m–2。2015年各處理產(chǎn)量明顯高于2014年。一方面，隨著底墑的增加，產(chǎn)量呈現(xiàn)顯著增加的趨勢(shì)，另一方面，秸稈覆蓋有助于提高夏玉米產(chǎn)量。
　　秸稈覆蓋處理對(duì)夏玉米水分利用效率（WUE）具有提升