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作者：张毅太原理工大学

学位级别：硕士

气候干旱和土壤盐渍化是限制农业绿色可持续发展的两个重要因素。通过系统分析灌水量和施氮量对土壤环境及作物生长发育的影响,能够为盐碱化旱地农田实现高效生产提供科学依据和理论支持。本研究以燕麦为试验材料,品种为坝莜18号。大田... 详细信息

气候干旱和土壤盐渍化是限制农业绿色可持续发展的两个重要因素。通过系统分析灌水量和施氮量对土壤环境及作物生长发育的影响,能够为盐碱化旱地农田实现高效生产提供科学依据和理论支持。本研究以燕麦为试验材料,品种为坝莜18号。大田试验于2019年5-8月在山西省农业科学院盐碱地改良试验基地进行;盆栽试验于2019年4-8月在太原理工大学水利科学与工程学院科研基地进行。田间试验设置两个因素:灌水量和施氮量。灌溉定额为300 mm(W1)和200 mm(W2)。施氮量为0(N0)、70 kg/hm(N1)、140 kg/hm(N2)和210 kg/hm(N3)。盆栽试验设置灌水量水平为120%ET(W1)和100%ET(W2),施氮量为(N0、N1、N2和N3)。测定燕麦不同生育期的土壤含水率、硝态氮和铵态氮、电导率及生长和产量指标,计算耗水量和水氮利用效率。主要结论如下:(1)0-100cm土层,各测定时期的土壤剖面体积含水率均表现为:W1>W2。0-40cm土层,W1灌水水平下,土壤体积含水率表现为:N0>N1>N2>N3,W2灌水水平下,拔节期后土壤体积含水率表现为:N0>N1>N3>N2;40～100cm土层,除苗期外,N1、N2和N3处理的土壤体积含水率显著(p水水平下,土壤电导率随施氮量增加均增大。40-100cm土层,W1在灌浆期和成熟期的土壤电导率低于W2,且N1、N2和N3处理的土壤电导率显著(p氮和铵态氮含量均表现为:W1氮与铵态氮含量表现为随施氮量的增加而增,N1、N2和N3处理显著(p氮处理间土壤硝态氮含量差异显著(p氮和铵态氮含量基本没有显著性差异。各生育时期N1、N2和N3处理的土壤硝态氮含量显著(p氮含量高于N0和N1处理,差异显著(pW2,且基本随施氮量增加而增加。W1和W2灌水水平下,N2和N3处理的燕麦籽粒产量显著(p水水平下,N2和N3之间差异不显著;W2灌水水平下,N1、N2和N3之间差异不显著(p>0.05)。拔节期之后的生育阶段和全生育期的燕麦耗水量表现为:W2水水平下,各生育阶段和全生育期的燕麦耗水量随施氮量的增加均逐渐上升。燕麦的水分利用效率:W2>W1,差异显著(p水分利用效率显著(p氮处理的氮肥偏生产力表现为:N1>N2>N3,差异显著(p氮肥农学利用效率高于N3,差异显著(p氮增加先增加后减小,W1灌水水平下,N1、N2和N3处理的株高和茎粗显著(p水水平下,燕麦株高表现为N0水水平下,耗水量表现为N1氮条件下,W2显著低于W1。施氮会显著增加燕麦产量及其构成要素,不同施氮处理的燕麦籽粒产量表现为N00.05),灌水对燕麦籽粒产量影响较小。W1灌水水平下,生物产量表现为N0水水平下表现为N0氮处理差异不显著。燕麦的水分利用效率随着施氮量的增加先增加后下降,表现为N2>N3>N1>N0。W1和W2各施氮处理的氮肥偏生产力分别为5.9-14.4kg/kg和5.3-14.2kg/kg,各施氮处理差异显著(p氮肥农学利用效率显著(p水水平,并且控制施氮量为140kg/hm。

关键词：盐碱地灌水量施氮量水氮盐分布

水氮调控对不同耕作方式下盐碱地水氮盐分布及作物生长的影响

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水氮调控对不同耕作方式下盐碱地水氮盐分布及作物生长的影响

作者：张鹏太原理工大学

学位级别：硕士

针对我国干旱半干旱地区淡水资源匮乏,盐碱地水肥资源利用效率低下,不合理的灌溉和施氮造成土壤次生盐渍化等现状,本试验于2016年-2017年在位于山西省朔州市怀仁县的盐碱地改良试验示范基地开展田间灌溉试验,研究不同水氮量和不同耕作... 详细信息

针对我国干旱半干旱地区淡水资源匮乏,盐碱地水肥资源利用效率低下,不合理的灌溉和施氮造成土壤次生盐渍化等现状,本试验于2016年-2017年在位于山西省朔州市怀仁县的盐碱地改良试验示范基地开展田间灌溉试验,研究不同水氮量和不同耕作方式下土壤水氮盐分布规律、青贮玉米耗水特性及水氮利用效率、作物生长指标和产量变化规律,最终提出适宜当地的水肥生产模式,对提高当地水分利用效率、减少施肥量及提高玉米产量有重要的意义。试验选取大同盆地典型盐碱地,以青贮玉米、燕麦为研究对象,燕麦盆栽试验设水分和氮素两个因素控制,水分因素为高水W1(灌溉定额140mm)、低水W2(灌溉定额100mm),供氮水平为N90(90kg/hm)、N60(60kg/hm)、N30(30kg/hm)、N10(10kg/hm)和不施氮N0。青贮玉米大田试验设三个因素:水分、氮素和耕作方式,耕作方式采用全膜双垄沟播、全膜平作(QP)、不覆膜平作(P);水分设置两个处理,灌水上限分别为田间持水率的90%(W1)和田间持水率的80%(W2),灌水下限为田间持水率的55%-65%,施氮量设置N1(270kg/hm)和N2(225kg/hm),2017年增设N3(315kg/hm),并且设置不施氮对照N0,共18个处理,每个处理3组重复。研究结论主要有:(1)燕麦盆栽试验研究表明,合理的水氮措施能有效的降低燕麦生育期的盐分积累量,减少生育期的盐分胁迫,也能有效降低氮素损失,减缓硝态氮向土壤深层迁移,其中,WN、WN处理的土壤电导率,成熟期与出苗期相比分别降低了7.91%、5.72%;当施氮量保持在100 kg/hm时,灌水量由140mm减少到100mm,燕麦鲜产量和干产量不会明显降低,施氮量及灌水量对燕麦产量、产量构成因素(穗粒数、千粒重及穗粒重)均没有显著影响。考虑水氮双重影响,节水减氮WN处理方案最佳,对环境造成的潜在危险小,也节省了水肥的投入。(2)通过研究不同水氮组合及耕作方式对玉米土壤水盐运移规律发现:土壤电导率在0-100cm土层中具有明显的分层现象,0-40cm土层土壤电导率明显高于40-100cm土层,且越接近表层,电导率越大;相同灌水量条件下,施氮量越多,土壤表层的电导率越高,盐分积累越明显,例如,2017年W1N1、W2N1处理0-20cm土层的电导率分别比2016年高49.6%和23.2%;相同施氮量条件下,增加一定的灌水量可以显著降低土壤表层盐分,但充分灌溉并不能有效的降低土壤表层盐分,W充与W1处理相比,土壤表层电导率仅下降3.7%。相同水氮条件下,全膜双垄沟播较全膜平作和不覆膜平作,对降低土壤表层盐分和蓄水保墒具有明显优势,其中,全膜双垄沟播处理W1N1比QP-W1N1处理土壤表层电导率低57.4%,而且,可以保证在三种灌水量下(W充、W1、W2)青贮玉米根区含水量维持在田间持水量的60%0%。(3)施用氮肥可以显著增加土壤中的硝态氮含量(p水量的增加,土壤中的硝态氮有减少趋势。在W1水平下,2016年出苗期的硝态氮含量在20-40cm处出现第一个峰值,其中,W1N2处理的硝态氮含量最大,可达34.33mg/kg。随着生育期的递进和灌水次数的增加,土壤硝态氮出现峰值的土层明显下移,其中,W充N1处理的土壤硝态氮峰值出现在80-100cm土层中,且到100cm土层中也没有显著的下降趋势,这严重威胁地下水的安全。铵态氮随水分迁移量少,多集中在0-20cm土层中,相同灌水量条件下,施氮量较少的处理土壤表层铵态氮较多,其中W1N2处理的铵态氮含量在出苗期可达16.62mg/kg。相同施氮条件下,增加一定的灌水量,可以显著降低大喇叭口期土壤铵态氮的含量,其中,W1N1处理0-10cm土层土壤铵态氮含量比W2N1处理低78%。全膜双垄沟播可以显著提高玉米生育期前期吸收铵态氮的能力,其中,相同水氮条件下玉米的出苗期和大喇叭口期的0-20cm土层铵态氮的含量具有显著差异(p氮含量表现为全膜平作>不覆膜平作>全膜双垄沟播。(4)适宜的施氮量和灌水量可以提升玉米产量,促进玉米生长,尤其当玉米受水及土壤盐分双重胁迫时,提高灌水量及施氮量,并改变耕作方式,可以促进玉米生长,其中全膜双垄沟播W1N1处理比全膜平作W2N2处理的玉米株高高28.1%,但充分灌溉对玉米LAI、产量提升作用不大,非充分灌溉也不会使玉米LAI明显降低,其中,在2016年玉米成熟期,W1N1处理仅比W充N1处理下的玉米LAI低2.2%。作物水分利用效率主要受灌水量及不同耕作模式的双重影响,在一定程度上提升灌水量,可以提升水分利用效率,但当灌水量过多,会导致水分利用效率降低。施氮量是影响氮肥农学利用率及氮肥偏生产力的的主要因素,水分对氮肥农学利用率及氮肥偏生产力影响不大,其

关键词：全膜双垄沟播盐碱地水氮调控水氮盐分布作物产量

种植方式和施氮量对土壤水氮盐分布及玉米生长的影响

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种植方式和施氮量对土壤水氮盐分布及玉米生长的影响

作者：翟登攀太原理工大学

学位级别：硕士

目前,我国玉米的种植面积和产量均居三大粮食作物之首。气候干旱和土壤盐碱化是制约农业健康可持续发展的重要因素。通过系统分析种植方式和施氮量对土壤环境及玉米生长发育的影响,能够为旱作盐碱农田实现玉米高产高效提供科学依据和理... 详细信息

目前,我国玉米的种植面积和产量均居三大粮食作物之首。气候干旱和土壤盐碱化是制约农业健康可持续发展的重要因素。通过系统分析种植方式和施氮量对土壤环境及玉米生长发育的影响,能够为旱作盐碱农田实现玉米高产高效提供科学依据和理论支持。本研究以玉米为试验材料,品种为中地88。2018和2019年4—9月在山西省农业科学院盐碱地改良试验基地开展田间试验;2019年5—9月在太原理工大学水利科学与工程学院科研基地的遮雨棚开展盆栽试验。田间试验设置两个因素:种植方式和施氮量。种植方式为全膜双垄沟播(W)和半膜平铺穴播(H);施氮量为0(N0)、225(N1)、275(N2)和325(N3)kg/hm。盆栽试验设置因素为施氮量(N0、N1、N2和N3)。测定玉米在不同生育时期的土壤水、氮、盐含量、生长指标和产量指标,计算玉米的耗水量和水氮利用效率,获得主要结论如下:(1)各测定时期土壤剖面(0～100cm土层)体积含水率均表现为:全膜双垄沟播>半膜平铺穴播。0～60cm土层,在相同种植方式下,土壤体积含水率均表现为:N0>N1>N2>N3;60～100cm土层,各施氮处理的土壤体积含水率显著(p氮处理。0～60cm土层,各生育时期土壤电导率均表现为:全膜双垄沟播氮量增加均呈逐渐上升趋势。60～100cm土层,全膜双垄沟播种植方式在抽雄期和完熟期的土壤电导率显著(p氮处理的土壤电导率显著(p氮处理。0～40cm土层,各生育时期土壤硝态氮和铵态氮含量均表现为:全膜双垄沟播氮含量随施氮量增加表现为逐渐上升趋势;各施氮处理土壤铵态氮含量显著(p氮处理,N1、N2、N3处理差异不显著。40～100cm土层,全膜双垄沟播和半膜平铺穴播种植方式土壤硝态氮和铵态氮含量基本没有显著性差异。各生育时期经施氮处理的土壤硝态氮含量显著(p氮处理;N3处理的土壤铵态氮含量显著(p半膜平铺穴播。株高、叶面积指数和茎粗基本符合随施氮量增加而增加的趋势。WN2、WN3处理玉米的生物产量和籽粒产量均显著(p水量基本表现为:全膜双垄沟播水量随施氮量增加均呈逐渐上升趋势。玉米的水分利用效率、氮肥偏生产力和氮肥农学利用效率表现为:全膜双垄沟播>半膜平铺穴播,差异显著(p氮处理的水分利用效率显著(p氮处理。各施氮处理的氮肥偏生产力表现为:N1>N2>N3,差异显著(p氮肥农学利用效率显著(p水率(0～40cm土层)随施氮量增加表现为逐渐降低趋势。N0、N1、N2和N3处理在完熟期底层(20～40cm土层)土壤电导率较表层(0～20cm土层)土壤电导率高56.7～151.8%。除抽雄期N2和N3处理外,其余各测定时期土壤电导率(0～40cm土层)均表现为:N3>N2>N1>N0。土壤硝态氮和铵态氮含量(0～40cm土层)随施氮量增加呈逐渐上升趋势。N1处理在完熟期玉米的株高和叶面积指数低于N2和N3处理,差异显著(p氮处理玉米的叶绿素含量分别为46.3、42.5、37.6 mg/g,差异显著(p氮处理玉米的生物产量、籽粒产量、耗水量和水分利用效率均显著(p氮处理,N1和N2、N3处理差异显著(p氮处理的氮肥偏生产力分别为29.6、27.8、24.4kg/kg,差异显著(p氮肥农学利用效率显著(p氮量为275kg/hm。

关键词：盐碱地种植方式施氮量水氮盐分布生长

不同覆膜方式和施氮水平下旱作玉米水氮利用效率的研究

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不同覆膜方式和施氮水平下旱作玉米水氮利用效率的研究

作者：刘雯洁太原理工大学

学位级别：硕士

干旱地区农业水资源短缺、土壤肥力较低己成为制约旱区农业发展的两大主导性因素。目前,全球粮食需求与日俱增,但水资源少、灌溉农田面积非常有限,充分利用旱作农区的有限降雨是提高旱地农业生产力的重要保证。玉米是我国北方旱作地区... 详细信息

干旱地区农业水资源短缺、土壤肥力较低己成为制约旱区农业发展的两大主导性因素。目前,全球粮食需求与日俱增,但水资源少、灌溉农田面积非常有限,充分利用旱作农区的有限降雨是提高旱地农业生产力的重要保证。玉米是我国北方旱作地区的重要粮食作物,而我国北方地是典型的干旱半干旱区,生态脆弱、旱灾频发、降水分布不均匀等因素限制了土地生产力的提高。地膜覆盖技术能够提高耕层土壤温度、将少量的降雨在作物根区富集叠加,缓解干旱地区作物生长需水期与降雨错位的困难,提高水分利用率,促进作物生长、增加产量。本研究供试玉米品种为“大丰30”,大田试验设置覆膜方式和施氮量两个因子,其中覆膜方式有3种:垄沟半覆膜(F1)、全膜双垄沟播(F2)、平作半覆膜(F3);施氮量有4个水平:N0:0 kg·hm、N1:135 kg·hm、N2:180 kg·hm、N3:225kg·hm,采用完全组合设计,共12个处理,每个处理3组重复。分析不同覆膜方式和施氮条件下土壤水氮盐的分布规律、玉米的生长和耗水特性以及水氮利用效率,为旱作农田制定合理高效的覆膜施氮管理制度提供理论依据。本次研究得出以下结论:(1)覆膜方式对全生育期内0-40cm土层土壤含水率的影响显著(p氮、铵态氮和电导率的影响均不显著(p>0.05)。全生育期内,垄沟半覆膜和全膜双垄沟播的土壤含水率显著(p氮含量较大,在40-100cm土层较低且分布均匀。3种覆膜方式的铵态氮分布规律基本相同,垄沟半覆膜和全膜双垄沟播的土壤硝态氮残留量要略低于平作半覆膜。相同覆膜条件下,施氮处理的土壤硝态氮和铵态氮含量显著(p氮处理,但N1、N2和N3处理之间的差异不明显。此外,在N0和N1条件下,垄沟半覆膜和全膜双垄沟播的脱盐量略高于平作半覆膜;在N2和N3条件下,3种覆膜处理均出现积盐状态,N3处理的盐分积累量高于N2处理。(2)垄沟覆膜改善土壤水分,促进作物生长、提高产量。垄沟半覆膜和全膜双垄沟播的株高叶面积指数显著(p氮处理的株高和叶面积指数显著(p氮处理,但整个生育期内N2与N3处理的株高和叶面积指数相差均不超过6.0%。与平作半覆膜处理相比,垄沟半覆膜和全膜双垄沟播的生物产量分别增加了13.3%-34.0%和10.9%-22.3%。垄沟半覆膜和全膜双垄沟播条件下,玉米的生物产量均随着施氮量的增加而增加,在平作半覆膜条件下N2处理的生物产量比N3处理高出4.0%。垄沟半覆膜的籽粒产量比全膜双垄沟播高出4.1-18.3%、比平作半覆膜的籽粒产量高出5.6-23.7%。3种覆膜条件下,不同施氮处理的籽粒产量均表现为N3>N2>N1>N0,但N2与N3的差异不超过5.0%。(3)在苗期、拔节期、抽雄期和灌浆期,平作半覆膜条件下的耗水量均显著(p水量分别比垄沟半覆膜和全膜双垄沟播高出10.7-13.5%和12.4-14.3%。施氮量对不同生育阶段的耗水量影响均不显著(p>0.05),但总耗水量随着施氮量的增加而增加,N2与N3之间的总耗水量相差不超过1.0%。(4)垄沟半覆膜和全膜双垄沟播处理的植株吸氮量显著(p氮量随着施氮量的增加而增加;平作半覆膜条件下,N3处理的植株吸氮量比N2降低4.0 kg·hm。(5)覆膜方式和施氮水平对作物水分利用率的影响均显著(p氮水平下,3种覆膜方式的水分利用率表现为:垄沟半覆膜>全膜双垄沟播>平作半覆膜。水分利用率随着施氮量的增加而增加,但N2与N3之间的差异不超过4.0%。(6)三种覆膜方式中,适宜的施氮量可以实现氮肥的高效利用。相同施氮水平下,氮素吸收效率、氮素利用率、氮肥农学利用率和氮肥偏生产力均表现为:垄沟半覆膜>全膜双垄沟播>平作半覆膜。相同覆膜条件下,氮素吸收效率、氮素利用率和氮肥偏生产力均随着施氮量的增加而降低。综上所述,垄沟半覆膜可以改善土壤水分分布,促进作物吸收养分。合理的氮肥投入不仅可以促进作物生长、增加植株吸氮量,同时也提高了作物的产量和水氮利用率。综合考虑氮素积累量、水氮利用效率及氮素淋溶损失的风险,该试验区采用垄沟半覆膜方式并控制施氮量180 kg·hm能够提高水氮利用率,并确保玉米高产。

关键词：覆膜方式施氮量水氮盐分布水分利用率氮素利用率