论文部分内容阅读
吉林省西部为半干旱春玉米主产区，该地区降水少，土壤水分蒸发量大，生态条件差，环境条件恶劣，土壤贫瘠保水保肥性能差；另外，现行耕作模式费时费力，对土壤破坏严重，弊端较多，因此，玉米单产一直徘徊在一个相对较低的水平上。本试验在该地区特殊的生态气候条件下，通过3年田间定位试验，对不同耕作模式（平作灭茬、平作留茬以及传统垄作）下土壤理化性状、农田生态小气候、玉米生长发育、叶片光合生理以及产量等效应进行了研究，以期为改变传统耕作模式弊端，提高土壤质量提供基础理论依据。取得主要研究结果如下：1.玉米平作处理（平作灭茬和平作留茬）主要对0-30cm深度土壤水分产生影响，明显提高了20cm土层土壤含水量，在土壤温度方面，耕作处理对5-10cm土壤温度影响比较明显；另外，平作灭茬可以使拔节期和吐丝期空气湿度提高1.3%和0.27%，露点温度增加0.63°C和0.07°C，空气温度降低0.3°C和0.03°C，增加了空气湿润度，改善了玉米生长的田间小气候条件，有利作物生长。2.垄作和平作留茬增加了0-20cm土壤容重，0-10cm垄间土壤和10-20cm深度的土壤紧实度增加；由于平作灭茬和留茬处理下秸秆覆盖作用，使得平作土壤渗透性下降，耕层土壤田间持水量分别比对照增加6.25%和5.45%，表层土壤蓄水能力增强。相关分析表明，不同耕作处理土壤呼吸速率强弱主要与土壤水分和温度变化有关。平作留茬处理主要受0-10cm土层水分和10-20cm土层土壤温度影响，平作灭茬处理下主要受10-20cm土壤水分温度以及20-30cm土壤温度的双重影响，垄作处理下主要受0-10cm土壤温度影响；另外，与垄作相比，平作灭茬和留茬处理提高了耕作层（0-20cm）土壤脲酶和过氧化氢酶的活性。3.通过对不同耕作处理下玉米出苗情况、形态指标以及倒伏情况的分析，表明在平作灭茬和平作留茬耕作模式下通过适时抢墒播种，可以保证玉米的出苗率；与传统垄作相比，平作灭茬增加玉米茎粗和生育期群体叶面积，而平作留茬处理下穗位高增加6.75cm，茎粗降低，倒伏率比对照增加3.92%。4.平作灭茬处理下玉米叶片气孔导度大，胞间CO2转移速率快，从而使得叶片在CO2饥渴的状态下能够及时得到补充，叶片净光合速率比其它处理平均提高19.11%；平作灭茬处理下初始荧光F0、最大荧光Fm以及PSⅡ反应中心光化学效率Fv/Fm、PSⅡ反应中心潜在活性Fv/F0等参数都显著高于平作留茬和垄作处理。因而，平作灭茬处理增强了光合效率。5.不同耕作处理下玉米干物质积累量可以使用Logistic模型模拟，在播种后50d，不同处理对干物质积累量表现出明显的差异。干物质积累量大小表现为平作灭茬>平作留茬，垄作生物量最小，同时干物质积累最大速率（Vmax）以及干物质积累最大速率出现的时间（Tmax）也存在差异。平作灭茬、平作留茬和垄作处理干物质积累速率分别在播种后61d、59d和62d，其最大干物质积累速率分别为4.33g/d、4.51g/d、4.22g/d。从2009年和2010年两年产量结果来看，平作灭茬处理与平作留茬和垄作相比，短期效应下增产更明显。