不同类型地膜覆盖和水分处理对冬小麦生长及产量的影响研究

摘要

我国西北干旱和半干旱地区低温少雨，这是限制该地区冬小麦生长发育的主要因素，同时为了有效解决农业生产过程中的地膜残留问题，本研究以冬小麦“小偃22”为供试材料，设置全生育期覆盖普通塑料地膜、黑色地膜和生物降解膜3种不同类型地膜，并在拔节期分别补灌20mm、40mm、60mm，以起垄种植不覆膜不补灌作为对照处理（CK），研究不同类型地膜覆盖和水分处理互作对冬小麦植株各个生育阶段氮素的积累转运情况、生长发育、水分利用效率、土壤水热状况以及产量的影响，以期探究更为有效的覆膜技术和灌溉模式，主要结论如下： （1）地膜覆盖可以显著增加土壤的贮水量，具有良好的保水保墒效果。尤其是在返青期之后，冬小麦生长迅速，土壤水分消耗严重，地膜覆盖处理的土壤贮水量显著高于对照处理；灌浆期后因为冠层覆盖度增大，棵间蒸发减少，地膜的保水效用降低，覆盖处理和对照处理的土壤贮水量差异减小。不同地膜的保墒性能不同，试验得出在拔节期后不同地膜之间的土壤贮水量出现差异，黑膜的保水性最好，普通膜次之，降解膜由于后期的降解作用保水性稍差。 （2）地膜覆盖可以降低浅层土壤生育期内的土温变化幅度，在温度较低的季节有一定的增温效应，为冬小麦的生长提供较为适宜的土温环境。地膜覆盖可以有效提高抽穗期之前的土壤温度，尤其是浅层土壤温度，其中普通膜和降解膜的增温效果优于黑膜，抽穗期之后由于作物长势茂密，减少了大田的地表光照，增温效果并不显著。普通膜和降解膜对土壤的增温效果良好且无显著差异，黑膜由于透光性差，对土壤的增温效果并不明显。 （3）整体上，覆膜和灌水两因素互作下的小麦株高要远大于对照处理。当覆盖相同时，株高随补灌量的增加而增长，但随着生育时期的推进，高水处理和中水处理之间的株高差异越来越小。普通膜和降解膜在生育期内的株高没有明显差异，黑膜相较透明膜有利于生长后期株高的增长。拔节期补灌前不同地膜对叶面积的影响不明显，生长后期同一灌溉水平下不同地膜的叶面积大小表现为黑膜>普通膜>降解膜。补灌之后水分对叶面积的影响较大，且补灌量越大叶面积值也越大。覆膜和灌水都是影响干物质量的重要因素，同样表现为补灌量越大单株干物质量也越大，但随着生育进程的推进高水处理和中水处理之间的差异逐渐减小。开花期后不同覆盖处理的干物质量差异开始明显，总体上表现为黑膜>普通膜>降解膜。地膜覆盖有助于叶绿素的合成，但不同地膜覆盖对叶绿素的合成没有明显影响。中水处理更适合叶绿素的合成，既能提供充足的水分又能增加光合物产量并延缓冬小麦的衰老进程，而高水处理会加快叶绿素的分解。光合速率的日变化呈现“单峰趋势”，在上午10:00达到最大值；蒸腾速率与气孔导度的日变化呈现“双峰趋势”，分别在10:00和14:00达到最大值。灌水因素对光合作用的影响要大于覆膜因素，不同水分处理中以中水处理最优。 （4）水分可以促进冬小麦植株在开花期前的氮素积累，开花期各营养器官中的氮素含量整体上表现为同一地膜覆盖下补灌量越大氮素含量越高。在不同地膜中黑膜的氮素积累量要高于普通膜和降解膜，可能是由于黑膜覆盖下的土壤水热状况更有利于氮素的积累。成熟期不同灌水水平下的籽粒氮素含量表现为中水处理>高水处理>低水处理，说明氮素转移并不是灌水越多越好。不同器官对籽粒氮素的转运量、转运率和贡献率不同，不同处理下不同营养器官氮素转运对籽粒的贡献率表现为叶片>茎鞘>颖壳。开花期补灌量越大各营养器官的氮素积累越多，但是氮素的转运率及对籽粒氮素的贡献率并不会随灌水量的增多而提高，灌水量过多或不足都会阻碍氮素向籽粒的转运，同一地膜覆盖下中水处理更有利于氮素转运效率的提高。黑膜处理相较普通膜和降解膜营养器官氮素转运量高，其对籽粒的贡献率也高。 （5）覆膜和灌水互作会显著提高冬小麦的穗数、千粒重和穗粒数，从而提高小麦产量。除对照外，各处理之间穗数的差异并不显著，千粒重和穗粒数存在显著差异，从而造成产量的不同。中水和高水处理下的产量显著高于低水处理，中水处理和高水处理之间无显著差异，不同地膜覆盖之间的产量表现为黑膜>普通膜>降解膜，黑膜处理产量显著高于普通膜和降解膜，但普通膜和降解膜之间无显著差异。同一灌水水平下，不同地膜覆盖下的水分利用效率表现为黑膜>普通膜>降解膜，同一地膜覆盖下，不同灌水水平的水分利用效率表现为中水处理>低水处理>高水处理。节水农业的最终目的是节水增产，综合分析得出黑膜覆盖和中水处理结合可以有效提高水分利用效率同时增加作物产量，从环境保护方面也可以考虑使用降解膜替代黑膜覆盖。

目录

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 国内外研究现状

1.3 研究目的和意义

1.4 存在的问题

第二章 研究方法及研究内容

2.1 研究内容

2.2 研究方法

2.3测定方法和项目

2.4数据处理与分析方法

2.5技术路线

第三章 不同地膜覆盖对土壤水热状况的影响

3.1不同地膜覆盖的土壤水分效应

3.2不同地膜覆盖的土壤温度效应

3.3讨论与小结

第四章 不同地膜覆盖和水分处理对冬小麦生长生理指标的影响

4.1冬小麦株高

4.2冬小麦叶面积

4.3冬小麦单株干物质量

4.4冬小麦叶绿素

4.5冬小麦光合特性

4.6讨论与小结

第五章 不同地膜覆盖和水分处理对冬小麦氮素含量及产量的影响

5.1冬小麦植株氮素积累情况

5.2冬小麦植株氮素转运情况

5.3冬小麦产量及水分利用效率

5.4讨论和小结

第六章 主要结论与研究展望

6.1主要结论

6.2研究中存在的不足与展望

参考文献

致谢

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