不同栽培模式对玉米产量形成及水温和氮素利用的影响

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甘肃农业大学2015届硕士毕业论文分类号密级UDC单位代码10733甘肃农业大学硕士学位论文不同栽培模式对玉米产量形成及水温和氮素利用的影响EffectsofDifferentCultivationModeonWater,TemperatureandNitrogen-efficientandFieldofMaize闫妍名指导教师姓名陈英副教授（甘肃农业大学兰州730070）孙建好副研究员（甘肃农业大学兰州730070）学科专业名称生态学研究方向农业生态学论文答辩日期2015年6月1日学位授予日期2015年6月10日答辩委员会主席孙坤教授评阅人梁东丽教授贾宇教授2015年6月 甘肃农业大学2015届硕士毕业论文摘要本论文以春玉米“先玉335”为供试种子，在张掖市甘州区节水农业试验站展开试验调查，以条膜、全膜、膜上覆土、砂田、秸秆还田为5种不同栽培方式进行同水同肥处理，以CK裸地进行对比，采用平作耕种方式，研究了单间作玉米种植过程中不同栽培方式对土壤温度、土壤含水量、玉米生长生理特性以及产量和养分吸收的影响，探讨了不同栽培处理下春玉米的覆盖效应，为建立更加完善成熟的大田玉米灌溉模式和后期研究提供了科学有效的参考数据。本论文经过试验研究和理论分析最终获得了以下基本结论：1.不同栽培处理下土壤温度在单间作玉米苗期的影响显著，在苗期阶段，砂田的单间作玉米土壤温度较其他栽培方式偏低，全膜覆盖和条膜在日间的保温效果较好；0-5cm处的土壤温度对空气温度敏感度更高，二者成正比关系。相同栽培方式下的间作玉米土壤温度平均低于单作玉米土壤温度2℃-5℃。2.影响作物生长过程中所需水分的耕作土层主要集中在0-60cm深度范围，且不同栽培处理下的土壤含水量差异显著，4种覆盖处理下的土壤含水量高于CK对照和秸秆还田处理；在单作和间作玉米的整个生长时期，砂田的土壤贮水量最高，膜上覆土次之。在玉米苗期阶段，单间作玉米的砂田覆盖在0-60cm的3个取样土层中的土壤含水量均为最高，膜上覆土次之。6种栽培处理下单间作玉米的全生育期累积蒸发量分析结果一致，平均蒸发量由高到低依次为秸秆还田（72.37%）＞CK（54.47%）＞条膜（54.05%）＞全膜（42.15%）＞膜上覆土（40.42%）＞砂田（31.60%）。本论文通过试验发现，砂田覆盖能够有效提高土壤含水量，减少土壤水分的蒸发，提高水分利用效率，膜上覆土的作用效果次之。3.从玉米的株高值中能够分析不同栽培处理下的玉米生长状况，间作玉米的株高在各个生育时期均低于单作玉米，且不同的栽培处理对于玉米株高在玉米生长的苗期、拔节期和大喇叭口期的影响要大于在玉米生长的后期，单间作玉米的平均株高值由高到低依次为砂田覆盖＞膜上覆土＞全膜＞条膜＞秸秆还田处理＞CK对照，说明砂田处理对玉米株高的影响效果最好，膜上覆土次之。不同栽培处理的春玉米叶面积差异显著，间作玉米因为前期生长受到豌豆遮挡的影响，因而整体的叶面积值均小于单作玉米。单间作玉米的叶面积增长趋势均为 甘肃农业大学2015届硕士毕业论文前期增长迅速，在抽雄期达到最大值，并在抽雄期之后停止叶片的增长并由于天气、虫害等因素导致玉米在乳熟期的叶面积值要小于抽雄期。整个单作玉米生长22阶段的平均叶面积值由高到低依次为膜上覆土（3339.89cm）＞砂田（3200.47cm）222＞全膜（2979.55cm）＞秸秆还田（2509.58cm）＞条膜（2606.01cm）＞CK对2照（1713.33cm），间作玉米生长阶段的平均叶面积值由高到低依次为膜上覆土2222（2577.64cm）＞砂田（2263.61cm）＞全膜（2111.38cm）＞秸秆还田（2138.14cm）22＞条膜（1896.22cm）＞CK对照（1201.34cm）。玉米地上部分干物质的积累量直接影响到玉米的最终产量。不同栽培处理下的单作玉米苗期干物质重差异显著，在玉米生长阶段，膜上覆土最有利于玉米干物质的积累。4.不同栽培处理对玉米产量均有不同的增产效果影响，反映在玉米的穗部性状上，砂田处理下的玉米果穗最粗、最长、秃顶长最短，且砂田栽培处理下的玉米穗行数、行粒数均为6种栽培处理的最大值。但是由于出苗率较低，砂田栽培处理下的整体产量受到影响，加上砂田处理的人力和财力投入较高，致使最终的经济效益综合评分不高。砂田模式在实际生产生活中属于费时费力的，因此绝大多数农民在选择玉米大田种植过程中也不会选择砂田。但是砂田栽培下的单间作玉米氮素吸收率高，氮素利用效率也高，说明砂田模式能够有效起到保水保墒的作用，进一步减少了肥料从表层土壤中的蒸发和流失。对比砂田模式的优势，现阶段应该大力推广膜上覆土栽培方式，介于膜上覆土处理最高的经济效益，在推广难度上要远小于砂田，在实际生产过程中也非常容易施行。关键词：河西灌区；地膜覆盖；春玉米；温度；水分利用效率；产量；经济效益；养分吸收 甘肃农业大学2015届硕士毕业论文SummaryWiththespringcorn,“Xianyu335”asthetestedseeds,thepaperstartstryingsomeexperimentsandinvestigatesinwater-savingagriculturalexperimentstation,GanzhouDistrict,ZhangyeCity.Withfivedifferentcultivationways,suchasthestripfilm,fullfilm,filmcoveredwithsoil,sandylandandstrawreturningtofield,thepapercarriesonthesamewaterandthesamefertilizer.BycomparedwithCKbarelandandwiththesolecropping,thepaperstudiesintheprocessofintercroppingandmonoculturecornplantingtheinfluenceaffectedbydifferentcultivationmethodsonsoiltemperature,soilmoisture,andgrowthphysiologicalcharacteristicsofcorn.Thepaperalsoprobescoveringeffectofspringcornwithdifferentcultivationmethods.Thispaperprovidesthescientificandeffectivereferencedatafortheestablishmentofmoreperfectmodeintheirrigationofcornandfollow-upstudies.Throughtheexperimentalstudyandtheoreticalanalysis,thepaperfinallyobtainsthefollowingconclusions:1.Withthedifferentcultivationmethods,soiltemperaturehasthesignificantinfluenceinseedingstageofintercroppingandmonoculturecorn.Intheseedingstageofmaize,thetemperatureofsoilfieldislowerthanothercultivationmethods,andtheheatpreservationeffectoffullfilmandstripfilmaregoodinthedaytime.Inthe0-5centimetersrange,thesoiltemperatureismoresensitivetoairtemperature,andtwohavedirectratiorelations.Underthesamecultivationpattern,theaveragesoiltemperatureofintercroppingmaizeis2-5degreeslowerthanthesoiltemperatureofmonoculturemaize.2.Thefarminglayerwhichhasinfluenceontherequiredmoistureinthegrowthofcropsismainlyconcentratedinthedepthrangeof0-60cm.soilmoistureindifferentcultivationmethodshassignificantdifference.InthefourmulchingtreatmentsthesoilmoisturecontentishigherthanstrawturnoverandCKcontrast.Inthewholegrowthperiodofmonocultureandintercroppingmaize,thewaterstorageofsandysoilisthehighest,andfilmcoveredwithsoilisthesecond.Inthecornseedlingstage,thesoilmoisturecontentof3samplinglayersin0-60cmisthehighest,followedbyfilm 甘肃农业大学2015届硕士毕业论文coveredwithsoil.With6cultivationtreatmentstheanalysisresultsofthecorncumulativeevaporationinthewholegrowthperiodareconsistent,andtheaverageevaporationinsequencefromhightolowis:strawturnover(72.37%)>CK(54.47%)>stripfilm(54.05%)>fullfilm(42.15%)>filmcoveredwithsoil(40.42%)>sandyland(31.60%).Throughtheexperimentthepaperfindssandylandcaneffectivelyimprovesoilmoisture,reducesoilevaporation,andincreasewateruseefficiency,followedbyfilmcoveredwithsoil.3.Throughtheplantheightofcorntoanalyzethegrowthconditionswithdifferentcultivationways,theplantheightofintercroppingcornatdifferentgrowthstagesarelowerthanmonoculturecorn,anddifferentcultivationtreatmentsinseedingstage,elongationstage,andbellstagehavemoreinfluenceonplantheightthanlatestage.Theaverageplantheightofintercroppingandmonoculturecorninsequencefromhightolowis:sandyland>filmcoveredwithsoil>fullfilm>stripfilm>strawturnover>CK,whichshowsthattheinfluenceofsandylandoncornplantheightisbest,followedbyfilmcoveredwithsoil.Theleafareasofspringcornwithdifferentcultivationtreatmentshavesignificantdifference.Becauseoftheeffectofthegrowthcoveredbypea,leafareavalueofthewholeintercroppingmaizeislessthanmonoculturemaize.Thegrowthtrendofintercroppingandmonoculturecornleafareaisgrowingquicklyinearlierstage,reachingthemaximumintasselingstage,stoppingthegrowthofleafaftertasselingstage,andbecauseofthefactorssuchasweather,pestswhichleadsthatthecornleafareainmilk-ripestageislessthantasselingstage.Theaverageleafareavaluesofmonoculturemaizeinthewholegrowthstagesinsequencefromhightolowis:filmcoveredwithsoil(3339.89cm2)＞sandyland(3200.47cm2)＞fullfilm(2979.55cm2)＞strawturnover(2509.58cm2)＞stripfilm(2606.01cm2)＞CK(1713.33cm2),andtheaverageleafareavaluesofintercroppingmaizeinthewholegrowthstagesinsequencefromhightolowis:filmcoveredwithsoil(2577.64cm2)＞sandyland(2263.61cm2)＞fullfilm(2111.38cm2)＞strawturnover(2138.14cm2) 甘肃农业大学2015届硕士毕业论文＞stripfilm(1896.22cm2)＞CK(1201.34cm2).Theaccumulationofsomedrymaterialintheovergroundpartofcorndirectlyaffectsthefinalyield.Thedrymatterweightofmonoculturemaizewithdifferentcultivationwaysinseedingstagehassignificantdifference.Inthegrowthstageofcorn,filmcoveredwithsoilismostconducivetotheaccumulationofdrymatter.4.Theyieldsofcornwithdifferentcultivationtreatmentshavedifferenceyield-increasingeffect,whichisreflectedintheeartraitsofmaize.Theearofcornwithsandylandisthethickest,thelongestandtheshortestinbaldtiplength.Andtherowsperearandrowgrainsofcornarethemaximumvalueof6cultivationways.Butthelowgerminationrateaffectstheoverallyieldwithsandyland,andthehigherhumanandfinancialresourcesleadscomprehensiveevaluationofeconomicbenefitisnothigh.Themodelofsandylandistime-consuminginpractice,sointheprocessofcornplantingthemajorityoffarmersdonotchoosesandyland.Butthenitrogenabsorptionrateofintercroppingandmonoculturecornwithsandylandishighandthenitrogenuseefficiencyishigh,whichshowsthemodelofsandylandcaneffectivelyplaytheroleofpreservingsoilmoisturetofurtherreducetheevaporationandlossoffertilizerfromthesurfacesoil.Comparedwiththeadvantageofsandylandmode,atthisstagethewayoffilmcoveredwithsoilshouldbevigorouslypromoted.Becauseofthehighesteconomicbenefitofthisway,thedifficultyinpromotionshouldbefarlessthansandyfield,anditisalsoveryeasytoimplementintheactualproductionprocess.Keywords:Hexiirrigationarea;plasticfilmmulching;springcorn;temperature;wateruseefficiency;yield;economicbenefit;nutrientabsorption 甘肃农业大学2015届硕士毕业论文目录第一章：绪论.....................................................................................................................................11.1研究背景..............................................................................................................................21.2国内外研究进展..................................................................................................................31.2.1覆盖种植技术及应用..............................................................................................31.2.2覆盖处理对土壤温度的影响.................................................................................51.2.3覆盖处理对土壤水分的影响.................................................................................61.2.4覆盖处理对玉米产量的影响.................................................................................61.2.5氮肥对玉米氮素吸收的影响..........................................................................................71.3研究目的及意义..................................................................................................................71.4需要进一步解决的问题.....................................................................................................8第二章：试验材料和方法...............................................................................................................102.1主要研究内容....................................................................................................................102.2研究方法............................................................................................................................102.2.1试验区概况............................................................................................................112.2.2试验材料................................................................................................................112.2.3试验设计................................................................................................................112.3测量指标及方法................................................................................................................122.3.1玉米生长指标的测定............................................................................................122.3.2玉米产量指标的测定............................................................................................122.3.3土壤相关指标的测定............................................................................................122.3.4玉米植株全氮的测定............................................................................................132.4数据处理及分析方法........................................................................................................13第三章：不同栽培处理对土壤温度的影响..................................................................................153.1不同栽培处理对玉米不同生育期土壤温度的影响.......................................................153.2不同栽培处理下不同土层深度温度日变化...................................................................193.3讨论与小结........................................................................................................................20第四章：不同栽培处理对土壤水分的影响..................................................................................224.1不同栽培处理单间作玉米贮水量的变化.......................................................................224.2玉米不同生育期0-100cm土壤含水量变化...................................................................234.3全生育期土壤蒸发............................................................................................................274.4讨论与小结........................................................................................................................29第五章：不同栽培处理对春玉米生长指标的影响......................................................................315.1不同栽培处理对玉米株高变化的影响...........................................................................315.2不同栽培处理对玉米叶面积变化的影响.......................................................................335.3不同栽培处理对春玉米叶面积指数的影响...................................................................355.4不同栽培处理对春玉米地上部干物质积累的影响.......................................................375.5讨论与小结........................................................................................................................39第六章：不同栽培处理对玉米产量及氮素吸收的影响..............................................................416.1不同栽培处理对春玉米穗部性状的影响分析...............................................................416.2不同栽培处理对春玉米产量及经济效益的影响...........................................................426.2.1不同栽培处理与春玉米产量的影响分析...........................................................426.2.2不同栽培处理玉米经济效益的比较分析...........................................................43 甘肃农业大学2015届硕士毕业论文6.2.3不同栽培处理对玉米氮素吸收的影响...............................................................446.3讨论与小结........................................................................................................................45第七章：主要结论.........................................................................................................................477.1结论....................................................................................................................................47 甘肃农业大学2015届硕士毕业论文第一章：绪论1．1研究背景水资源是维系地球生态平衡的基本元素，我国是缺水大国，水资源南北分布差异化明显，水资源的分布不均导致我国农业的发展也颇受限制，因此发展高产高效的节水农业成为近年来许多科研项目的研究重点。与水资源紧缺相关的环境问题是土地沙漠化。目前，世界上有36%的干旱、半干旱区面积，占可耕地总面积的43.9%。这些地区因为水资源的匮乏和土壤退3化严重制约当地的农业发展。在我国，人均水资源占有量仅200m，而耕地单位3-2面积占有水量更少，只有2805cm·hm。在我国，灌溉水利用系数低于0.45，而像以色列等使用现金灌溉技术国家的水利用系数可达0.7-0.8。因此在我国实2行高产、高效灌溉制度迫在眉睫。甘肃省荒漠土壤已经超过了1947.18万hm，在缺水严重的河西走廊部分地区，水资源成为困扰河西地区农业发展的主要瓶颈。再加上近年来工农业生产的迅速发展，用水量的急剧增加与水资源匮乏而导致的供需失衡，更加剧了发展用水和生态用水之间的矛盾。地处河西腹地的张掖3市，全市可用水资源约为12.29亿m，其中农业用水高达92.4%，而水利用系数[6]较低，毛耗水量过高是普遍存在的现象。现在主流的节水种植方式是种植一些优选抗旱作物品种适应干旱半干旱地区环境，以较少的水资源满足作物对水分的需求。另外也可以通过调整作物的种植结构——包括间种或套种方式达到一种节水种植的目的。近几年，通过对种植地面用物质覆盖以达到节水的目的的覆盖保墒技术逐渐兴起并得到了推广和应用，随着覆盖保墒研究的深入，覆盖材料也不仅仅局限在秸秆和薄膜，还扩展到畜粪、沙石、卵石、以及有关的保水剂等材料，除此之外，农业用途较为广泛的防晒网和彩色半透膜（编织布）也可成为覆盖物。所有覆盖处理的原理都大致相同，即阻隔土壤与大气间水分、气、热的交换，从而改变了[1]土壤结构，减少土壤养分和水分的流失。农作物的产量更主要是由环境因素和自身遗传决定的。干旱半干旱区要获得高产高效、稳产增产，在培育抗旱优种同时，还需采用合理的耕作措施，建成良好的群体结构，以更好调节水分、肥料、温度等环境因子。而土壤中的肥力因素是容易掌握和控制的，更是旱作农业的重点。地膜覆盖和秸秆覆盖（还田）是目1 甘肃农业大学2015届硕士毕业论文前旱作农区广泛使用的栽培技术，同时结合旋耕耙耱，翻耕整地等技术，使得对土壤肥力产生强烈影响。实际上，覆盖栽培是一种古老的作物栽培技术。在全球[2]农业生产中早有应用，只是传统的覆盖物为秸秆、砂石、畜粪、枝叶等。美国最早于二十世纪五十年代初期首先应用地膜覆盖在夏威夷，1951年日本开始用塑料薄膜代替油纸、玻璃，从此以后塑料薄膜在农业方面得到了迅猛发展。随着全球气候变暖，干旱半干旱地区不断扩大，相关部门、科研项目及其他[2]农业人员对旱作节水农业研究不断深入，更先进的抗旱节水技术也不断推广。大田覆盖是被认为有效地减少土壤水分蒸发量、保水保墒以及提高水分利用效[1]率，从而提高作物产量和品质较为优秀的一种方法，地膜覆盖能改善土壤小气候，有效保护土壤结构，抵抗风沙侵蚀、保墒蓄墒、调节地温，不少研究还表明，[50]地膜覆盖能有效抑制杂草生长，杀死土壤中部分病原体等作用。1．2国内外研究进展1.2.1覆盖种植技术及应用近些年，随着农业技术的宣传推广以及各部门单位对农业技术的重视，覆盖种植技术得到突飞猛进的发展，无论从覆盖物的种类还是覆盖技术的选择上都能大大提高作物的亩产水平。目前，在实际的生产中主要分为平铺和垄作两种耕作模式，两种模式中又以条膜（半膜）覆盖法、全膜覆盖法、膜上覆土法、秸秆还田法、砂田法等方法最为主流。条膜（半膜）覆盖是一种通过部分覆膜以实现抗旱、节水、保苗保墒的技术形式。常见的覆膜形式分为行间覆盖和根区覆盖，也可以按照耕作方式划分为畦作覆盖、垄作覆盖、平作覆盖、沟作覆盖等。条膜（半膜）覆盖的优势是避免积攒降水而产生微径流，同时降低耕作铺膜成本，而又与全膜覆盖一样有增温、保[22]墒的功能。根据相关数据以及调查，作物的株高、茎粗及叶片数等指标与全膜覆盖数据基本一致。而后续的持续跟踪数据则显示，作物的早衰等病害少于全膜[91]覆盖。半膜覆盖对玉米的穗长、穗粗和穗行数有促进作用，也有效降低了秃顶[19]长，但对行粒数作用并不明显。全膜覆盖法最早由甘肃省农业科学院在1986年首先提出名为“全生育期覆[22]盖、打孔穴播”的地膜覆盖种植法。全膜覆盖处理方法优势明显，能够有效增加耕作土层的温度，解决了玉米生长在冷凉灌区温度不足的问题，使玉米生育速2 甘肃农业大学2015届硕士毕业论文度加快，生育期缩短，在中晚熟高产玉米品种的种植和玉米在高海拔地区的增产[88]方面呈现出优势。根据数据监测，在采用全膜处理方法种植的玉米在苗期至拔节期，0cm和5cm土壤温度分别较条膜法增加5.2～7.0℃和7.1～7.5℃；在[88]拔节期后，0cm和5cm土壤温度则分别增加1.7～3.7℃和2.2～3.2℃。甘肃省河西地区一直致力于发展粮食生产，由于其特殊的环境条件，大面积推广玉米种植是该地区发展农业生产的最优选择，但该地区积温较低，无霜期较短，一定程度地限制了中晚熟高产品种的推广。鉴于全膜覆盖在土壤温度方面的增温效果以及节水增产效果，玉米全膜法栽培技术河西地区的冷凉灌区增产潜力巨大，可[90]以全面推广。也有研究表明，全膜覆盖在使玉米获得高产高效的同时，全膜覆盖对玉米的对植物的光合作用起促进效果，尤其是在玉米的生长前期，而后期反而会出现不利影响，全膜覆盖对玉米的穗长、穗粗、穗行数和行粒数等作用明显，[19]但同时也增加了秃顶长。膜上覆土处理指的是在一定厚度的土层下铺设塑膜，通过调控膜上土层厚度达到特定的农艺效果。膜上覆土的铺设要求是地膜相接处用硬土块或石块压实，同时在地膜上覆一层薄土，覆土厚度以1cm左右为最佳。膜上覆土处理方式可以抑制地膜下的杂草生长，减少杂草争夺玉米水肥的机会。不少研究表明，膜[68,71]上覆土作物长势明显优于CK对照。砂田覆盖处理实质上是在耕作土壤的表层覆盖一层约6-15cm厚的粗砂粒或卵石夹粗砂，这种覆盖方法是我国西北内陆干旱、半干旱区人民为适应干旱少雨或盐碱化严重土壤长期耕作而总结创造的独特抗旱耕作方法，在甘肃、青海、宁[85]夏以及新疆部分旱作农业地区广泛使用。砂田覆盖的主要优势体现在能够有效增加土壤水分渗入量、减少土壤蒸发量、减少径流，同时还能有效防止水土流失[84]和土壤盐碱化。也有研究表明，如果砂田覆盖方法不当反而会对玉米的出苗率产生阻碍作用，严重影响砂田覆盖处理下玉米的出苗率。不少研究表明在1cm左右覆砂土壤中各项指标数据对比差异不明显，而在3cm以上覆砂土壤中出苗率、发芽势等各项指标数据明显降低，试验数据可以证明玉米种植适用砂田覆盖[72]处理，但为保证出苗率，覆砂层不宜过厚。在土壤保水方面，根据实际监测，砂田土壤耕作层与一般处理下的耕作土壤在0~20cm深度含水量差异显著，约高[89]出3.15%左右，随着耕作土层深度的增加，两者差额锐减至0.95%。3 甘肃农业大学2015届硕士毕业论文不少研究表明，秸秆覆盖能够有效抑制土壤水分的大量蒸发。有的研究是玉米整秆还田，有的则是使玉米秸秆分体和异处利用，可以考虑使用玉米秸秆的上部位作为青贮饲料，下部位实施秸秆覆盖大田。玉米秸秆分体利用可以促进玉米秸秆的合理利用，有效达到节水、保墒、增产、高效的效应。但也有研究表明，如果不能因地制宜、因时制宜地合理选择秸秆还田方式，可能会导致玉米大田在[64]春季的降温效应，影响玉米的果穗品质、实际产量和经济效益。1.2.2覆盖处理对土壤温度的影响覆盖技术是当代农业栽培技术中一种重要的栽培方法。这项技术的核心优势就在于能有效促进农作物的生长发育和产量的提高，因此我国很多地区尤其是北[1]方春季土壤温度较低或早晚温差较大的地区都得到了广泛推广和应用。土壤温度是指在植物生长发育阶段与之直接相关的地表下浅层耕作层的温度。土壤温度直接影响植物的生长发育、产值产量以及养分的吸收利用等。相关研究表明，农耕地表经过覆盖处理，能有效对土壤水分、气体、肥料、温度等的交换产生明显的影响，经过覆盖处理后的土壤改变了热量传导途径及改善了对太阳长波辐射的吸收。其实，土壤覆盖处理的本质就是在耕作土层的表面人为地添加一层屏障，形成保护，改变土壤原来的基本环境，从而对作物的生长发育以及获得高产高效产生深刻且不同的影响。土壤的覆盖处理可有效阻止阳光的直接辐射，降低土壤的热散失量，使得土壤温差变化减小，同时减小的还有温差激变对农作物的伤害，另外，土壤温度还随土壤水分、地形、天气、耕作条件等其他因素影响而变化，而在所有的因素中，最容易被掌握、最方便被应用的就是土壤覆盖处理和作物耕作方式，以实现土壤使用效率的最大化。在甘肃省河西灌区广泛种植的玉米，是一种源产于南美洲的喜温C4作物，在玉米生长前期阶段对温度的要求较高。根据已知的科学原理，温度与酶的活性成正相关，温度高，作物水分、养分等作物必需生长因素传输、吸收速度较快，[4]能够更好地促进作物生长发育；反之，则会减少作物的生理活动。对土壤进行地膜覆盖，能够显著增加玉米生育前期（苗期、拔节期）表层土壤的日平均温度，而在玉米大喇叭口生育期，表层耕作土壤层的积温增加值会占所有生育期积温增加总和的66.05%-69.14%。从而可以得出，地膜覆盖对土壤表[23]层的增温效果显著。其中，在玉米生育前期（苗期、拔节期）的增温效果最为4 甘肃农业大学2015届硕士毕业论文[70]明显，使玉米的生育期能够提前7天左右，在不少研究的监测点中，玉米出苗期和拔节期阶段增温速度最快，10cm和20cm处的增温幅度最大，最高可达2.5℃左右。土壤覆膜处理对土壤温度的增加为玉米生长发育提供了良好的环[50]境，能够充分满足玉米生育的前中期发育所急需的活动积温。使用不同覆膜材料或使用不同的覆盖方式都能对土壤的增温保水起明显作用，且增温作用强于保水。增温作用在玉米生长发育前期最为有效，显著促进了[33]其生长，同时也为其后期更好的成长奠定了良好基础。由覆膜对土壤的温度影响可以测量得出，当环境温度小于15℃时，玉米种子的发芽率和出苗率降低明[29]显，而当土壤水含量小于10%时，种子已不能正常萌发。1.2.3覆盖处理对土壤水分的影响水分是影响农作物生长的重要因素之一，众所周知“物极必反”的道理，因而太多的水分或过少的水分都不利于作物的良好生长。玉米生长前期的良好发展是对玉米收获获得高产高效的保证，但是玉米在生长前期（主要集中在苗期和拔节期）根系不发达，我国北方容易发生春寒、春旱现象，因此水温对于玉米前期的生长起着至关重要的作用。研究证明，覆盖处理以后的土壤水分蒸发量会大大减少，并且能够提高土壤的水分利用效率，以达到节水农业发展目的。玉米土壤在覆膜处理之后，0-100cm土层的水分含量提高，尤其是对0-60cm耕作土层的保墒作用显著。土壤覆膜的增温保墒作用促进了玉米的生长发育，能使玉米的生育期提前7天左右，对中晚[23]熟玉米的增产发挥巨大作用。不少研究集中在玉米苗期和拔节期土壤对水分的需求上，研究数据表明不同玉米品种、不同种植时间对土壤水分的需求也不同。1.2.4覆盖处理对玉米产量的影响多年来国内外诸多学者对农田覆盖的不同方式方法做了大量实地研究，主要围绕秸秆和地膜覆盖等方式的蓄水保墒、增温、增产效果的影响做了不同的试验设计和实地研究，并且得到了大量的数据支持覆盖处理的大面积推广种植。DuVick在1999年发表文章阐明，美国玉米产量的提高约有40-50％来自农艺田间管理，50-60％归功于杂交品种的推广利用。TollenLee在2002年的报道中声称，玉米产量增加取决于玉米基因的遗传改良和田间农艺管理的共同作用。我国的马国胜、段民孝等人在2005年、2008年通过试验证明在一定的生态环境中，5 甘肃农业大学2015届硕士毕业论文[83]密度与播期是影响玉米产量最主要的两个栽培因素。1.2.5氮肥对玉米氮素吸收的影响氮肥对玉米植株长势和产量影响很大，施用氮肥不合理会造成增产不增收或[40]贪青减产等现象,氮肥对玉米的影响主要集中在对玉米的生长状态、产量及氮素吸收和对土壤生物性状的影响。不少研究着重研究氮肥的不同施氮量对玉米生长的影响，从而给出适合当地农业发展的氮肥推广技术。近年来，不少课题研究探讨了玉米与其他作物间套作过程中植株和土壤对氮素的相互影响，因地理位置不同施氮量也不同，试验效果也不同。1．3研究目的及意义近年来，全膜覆盖栽培技术得到大面积推广，我国已经成为世界上地膜覆盖栽培面积最大的国家。回收地膜，如何能够解决地膜的大量使用造成的土壤污染，如何能让地膜在使用过程中达到利用效率的最大化，是现今农业发展过程中亟需解决的难题和重点，它关系到我国在农业发展过程中如何在传统地膜仍大量使用的背景下，创新地膜覆盖方式，实现延长地膜使用寿命、减少地膜投入并达到资[22]源可持续利用和农业可持续发展。在全膜覆盖的大面积推广下，近几年来在河西灌区的不少农业区进行了膜上覆土、砂田等模式的栽培方式新尝试，如何优化玉米集中生产地区的栽培技术，如何能够克服试验地区的地域环境为大面积推广玉米栽培技术提供良好的试验依据是本次论文的目的所在。土壤温度、土壤水分和水分的蒸发状况是影响玉米生长发育的关键因素，这三者能够影响玉米对土壤中的养分吸收，最终对玉米产量和果穗品质产生重要的影响。秸秆还田和地膜覆盖这两种栽培方式在国内外的研究日趋成熟，不同的地膜覆盖方式对于土壤温度和水分的影响情况也各不相同。但是由于区域的差异，种植作物品种、播期的不同，环境气候变化的不同，不少试验研究对大面积种植玉米的甘肃河西走廊一带的玉米种植技术还缺少与时俱进的研究和深入探讨。现今河西灌区的玉米以制种玉米为主，同时会有大量的农民尝试玉米和其他作物间作，如玉米间作小麦，玉米间作豆科作物（豌豆、蚕豆、黄豆、鹰嘴豆等），玉米间作油料作物（油葵、向日葵等）以及玉米间作蔬菜（马铃薯等），但是现今节水农业研究的重点还停留在对单作玉米的层面，对于单间作玉米的各项指标对比，尤其是砂田栽培技术在玉米的种植效果方面研究较少。6 甘肃农业大学2015届硕士毕业论文本文在前人大量的研究基础上对甘肃省张掖市河西灌区的春玉米进行条膜覆盖、全膜覆盖、膜上覆土、砂田覆盖、秸秆还田和CK对照6种处理，通过不同栽培方式对土壤温度、土壤含水量、土壤蒸发量以及水分利用效率影响差异的不同，产生对玉米生长生理特性、产量以及经济效益的影响差异进行整理分析，通过这5种同水同肥处理与CK处理形成鲜明对照，这是为了论证在平地覆盖的种植条件下，不同的栽培处理对玉米生长产量的影响和土壤指标的变化影响。从而为当地大面积推广玉米生产技术提供了可靠的数据保障。与前人的研究内容和研究数据对比，能够与相似或相同栽培处理后玉米的生长状况进行比较，能够总结不同栽培处理的保水作用和土壤水分利用规律，为玉米栽培技术的向外推广提供了数据对比依据得出薄膜和秸秆的保水作用和相关水分运移的规律。本论文试验设计和研究的主要目的就是在传统平地种植的条件下对玉米进行覆盖处理的改良，从而观测研究春玉米生长、生理指标以及整个生育期内的土壤温度、水分、蒸发量以及水分利用效率，玉米收获后进一步研究各个生育指标与玉米产量、经济效益和养分吸收情况的关系，以探讨条膜、全膜、膜上覆土、砂田和秸秆还田不同栽培处理对玉米的影响机理，为推广玉米有效覆盖种植提供了理论基础，从而达到我国节水灌溉、增加作物产量和养分吸收效率、提高水分利用达到高产高效的目的。1.4需要进一步解决的问题根据前人的大量研究，采用地膜覆盖技术虽然能够在短时期内有较好的保水保墒能力和明显的增产效果，但逐年使用会造成土壤肥力下降和作物减产，在坡地推广会加剧该区域范围内的水土流失。目前，我国的农用地膜残留量相当严重，已经成为了地膜覆盖技术急需解决的重点和难点问题。近年来，国内外学者关于不同覆盖处理对作物生长和产量的影响研究较多，包括对土壤温度、含水量等特性也有大量的研究。尤其是在地膜覆盖和秸秆还田方面对作物生长以及产量的影响方面报告很多，对畜粪、沙石以及化学保水剂等材料的覆盖方面研究也很丰富，也有研究将土壤相同的覆盖情况分为平作和垄作研究免耕垄作种植方式的优势，但诸多研究对几种不同覆盖之间主要是运用普遍的全膜和膜上覆土处理与砂田处理的对比研究较少，研究这几种不同栽培处理下单间作玉米经济效益的也较少。7 甘肃农业大学2015届硕士毕业论文（1）秸秆还田、地膜覆盖对土壤温度的影响研究较多，通过不同秸秆覆盖量来研究秸秆对土壤温度的影响，农用膜则是在土壤表层形成一层物理薄膜阻隔来阻碍地表温度和水分的散失，而从砂田和其他栽培方式的对比下探讨不同覆盖处理下的温度和水分的研究较少，本论文从单间作玉米种植方式入手，展开不同6种不同栽培的试验研究，探讨最有利于河西灌区玉米生长的土壤水分和土壤温度，以及增温保水保墒效果最好的栽培方式。（2）在间作玉米的大量研究中，多数研究集中在哪一种作物与玉米的间作方式最能促进玉米和间作物种的增产，以及哪一种作物能够获得养分吸收的最大化。但是对于不同栽培方式下单作玉米的水分利用效率和经济效益的研究比较少。（3）大部分研究主要集中在玉米栽培方式的不同上，比如灌溉水量的不同、肥料的施用量不同，或是玉米品种的不同，对单间作玉米同水同肥同品种同播期的平作的对比研究较少，本论文就6种不同的栽培方式对单间作玉米进行了多指标的分析研究，分别对单间作玉米的不同栽培方式进行了对比和建议，为当地玉米的大面积推广能够提供数据依据。8 甘肃农业大学2015届硕士毕业论文第二章：试验材料和方法针对河西灌区农业生产盲目施肥，水肥利用效率低下的问题，为了完善地膜覆盖玉米栽培技术，试验选择张掖绿洲灌区重点野外科学观测试验站为试验点，进行条膜平铺、全膜平铺、膜上覆土、砂田和秸秆还田5个栽培试验处理，分别测定玉米生育时期不同阶段、不同深度的土层温度和水分，以土壤养分（尤其是氮素）和水分的监测调控为手段，以农田水分不同利用模式对作物影响为突破口，通过设置不同栽培方式和施肥水平的田间定位试验，系统阐明豌豆/玉米间作体系养分和水分高效利用的机理，以探索不同覆盖对春玉米土壤水温及产量的影响，建立河西绿洲灌区豌豆间作玉米技术创新体系。2.1主要研究内容本研究针对不同覆盖栽培在国内外的研究现状以及针对河西灌区单间作玉米种植过程中存在的问题，通过大田试验方法进行了为期三年的跟踪研究，主要研究内容具体如下：（1）不同覆盖处理对单间作土壤温度的影响。试验主要研究河西灌区在不同覆盖处理下单作玉米和间作玉米不同生育期土壤0-15cm土壤温度的变化情况，及不同土层深度土壤温度随时间的变化。（2）不同覆盖处理对单间作土壤含水量的影响。试验主要主要研究不同覆盖处理条件下，土壤下层0-100cm不同层次土壤含水量的变化情况，以及土壤在不同生育期间的贮水量和土壤蒸发的情况。（3）不同覆盖处理对春玉米生长指标的研究分析。试验主要研究了河西灌区春玉米在相同施肥条件下不同覆盖处理下的株高、茎粗、叶面积和干物质重量等变化情况。（4）不同覆盖处理对春玉米产量的研究分析。试验研究了河西灌区春玉米收获后的带区产量、整个小区的产量、穗行数、行粒数、百粒重等相关产量指标进行了分析研究。（5）不同覆盖处理对春玉米养分吸收的研究分析。试验研究了河西灌区单间作玉米的氮素吸收情况，结合玉米的产量分析给出了植株大面积种植的科学推广建议。2.2研究方法9 甘肃农业大学2015届硕士毕业论文2.2.1试验区概况试验设在甘肃省张掖市甘州区张掖绿洲灌区重点野外科学观测试验站，海拔1570m，年平均降水量120mm、蒸发量2075mm，干旱指数10.3，无霜期153d，日2照时数3085h，年太阳辐射总量140—158kJ/cm，年均气温7.0℃，≥10℃的有效积温为2896℃，昼夜温差13.00—16.07℃，属于典型的两季不足、一季有余3生态区。土壤属轻壤土，0-200cm平均土壤容重为1.376g/cm，速效钾含量82mg/kg。2.2.2试验材料试验统一使用化肥为中国科学院沈阳应用研究所和施可丰化工股份有限公司联合研发的施可丰长效缓释肥（N26%、P13%、K7%）。2014年3月23日覆膜前施肥，后期不追肥。试验玉米品种（“先玉335”）为美国先锋公司选育的玉米杂交种。2.2.3试验设计处理号处理覆盖方式施肥量1CK不覆膜440kg·hm-22条膜覆盖模式条膜（70cm膜）440kg·hm-23全膜覆盖模式全膜覆盖（140cm膜）440kg·hm-24膜上覆土免耕模式全膜覆土(140cm膜/2年)440kg·hm-25砂田模式全砂覆盖（多年不换）440kg·hm-26秸秆还田不覆膜440kg·hm-2试验裂区设计，主处理间采用随机区组排列，重复4次。主处理为6种覆盖模式，分别为：（1）CK对照、（2）条膜覆盖、（3）全膜覆盖、（4）膜上覆土、（5）砂田、（6）秸秆还田。副处理为三种不同种植方式，分别为单作豌豆，单作玉米和豌豆/玉米间作。种植方式：单作豌豆采用等行距穴播，行距0.2m，穴距0.2m，每穴6粒，穴播机确定行距，人工点播。单作玉米采用宽窄行种植，宽行0.4m，窄行0.2m，株距0.4m，双粒人工点播，亩保苗5555株。10 甘肃农业大学2015届硕士毕业论文间作采用2:3种植，即2行玉米，3行豌豆。间作带幅1.2m，玉米采用宽窄行种植，其中宽行1.0m，窄行0.2m，玉米株距0.2m；其中宽行种植豌豆3行，行距0.2m，穴距0.2m，每穴6粒，人工点播。玉米行与豌豆行距离为0.3m。2.3测量指标及方法2.3.1玉米生长指标的测定（1）株高、茎粗、叶面积：在河西灌区春玉米生长发育过程中，从苗期（5月21日）开始每隔15天采样一次，苗期每小区选有代表性的植株4株，其他生长发育时期每小区选有代表性的植株2株，用游标卡尺测定单株倒数第一节、第二节的茎粗，计算茎粗平均值。继而用直尺测定其株高，叶面积采用重力法计算。（2）地上干物质：从玉米3叶期开始，每隔15天取一次样本，苗期每小区选有代表性的植株4株，其他生长发育时期每小区选有代表性的植株2株，取地上部，室内茎、叶以及后面生育期长出的果实分装采用烘干称重法先以110℃高温杀青30min，然后在80℃恒温下烘12—14h，最后用精度为0.01g的电子天平称重。2.3.2玉米产量指标的测定（1）成熟期不同器官干物质分析单株生物产量、经济产量，计算经济系数和水分生产效率。计算方法：经济系数＝经济产量/生物产量，WUEY＝Y/ET-1-2-2其中WUEY为产量水分生产效率（kg·mm·hm），Y为经济产量（kg·hm），ET为全生育期内群体耗水量（mm）。ET计算方法：ET＝P－△S其中P为全生育期降雨量（mm），△S为播种时期和收获时期的土壤剖面土壤贮水量之差（mm）。（2）产量结构及穗部性状穗长、穗粗、穗行数、行粒数、百粒重、秃顶长、籽粒出产率等。籽粒出产率＝（籽粒干重/果穗干重）×100%2.3.3土壤相关指标的测定（1）土壤水分11 甘肃农业大学2015届硕士毕业论文土壤质量含水率：在玉米苗期、拔节期、抽雄期、灌浆期和成熟期以及播种前和收获后，用土钻采取0-100mm的土壤样品，每20cm一层，共5层，每个处理取4次重复。测土壤含水量，每个铝盒装土30—40g左右，放置烘箱烘24h，称量烘干前后土壤重量。计算公式为：W=[(Mm－Md)/(Md－M)]×100W为土壤质量含水率（%），Mm为湿土和铝盒总重（g），Md为干土和铝盒总重（g），M为铝盒重（g）。3土壤容重：采用环刀取土烘干法，环刀容积为100cm，用环刀在不同处理的小区的土壤剖面取样，并烘干称重，计算土壤容重值，计算公式为：D=(W1－W2)/V-3其中D为土壤容重（g·cm），W1为环刀和烘干土和烘干土总重（g），W23为环刀重（g），V为环刀容积（cm）。土壤贮水量：通过测定的土壤含水量进行计算。计算公式为：分别针对0-20cm，20-40cm,40-60cm,60-80cm,80-100cm深度的土层进行取样，采用烘干法测定土壤含水量，并进一步测定土壤贮水量，计算公式如下：W=n∑i=1Wi·Di·Hi*10/100-3W为土壤贮水量（mm）,Wi为土壤质量含水量（%），Di为土壤容重（g·cm），Hi为分层取样深度（cm），n为取样层数，i取值为1—n。（2）土壤温度采用便携式测温仪JM222L-50—100℃温度计对不同覆盖处理的土壤温度进行测定，测定层次为地表及地下5、10、15cm深度的地温，每2h测定一次，测定时间为7:30—21:30。2.3.4玉米植株全氮的测定植株样品用浓硫酸加双氧水消煮，使有机氮转化为铵盐。铵盐经碱化后形成氨，经蒸馏将氨吸收到硼酸溶液中。以甲基红—溴甲酚绿为指示剂，用标准酸滴定，测定植株中的全氮含量（不包括全部硝态氮）。2.4数据处理及分析方法所得数据采用Excel2010和SPSS21.0软件进行数据处理，运用Duncan方法进行单因素方差分析。12 甘肃农业大学2015届硕士毕业论文2.5技术路线文献资料重点关注砂田模式膜上覆土模式的优劣点CK条全膜砂秸膜膜上田秆对覆覆覆模还照盖盖土式田模模模免式式式耕模式连续观察测实干玉氮定时物米实关监质基时键测重本监时土和植测期壤植株，土温株性磷壤度养状钾水分平分含衡量总结膜上覆土栽培模式推广优势13 甘肃农业大学2015届硕士毕业论文第三章：不同栽培处理对土壤温度的影响土壤温度往往是农业研究的重要测定指标，它对农作物的生长发育、生殖和土壤的形成具有明显且重要的影响。张掖地区位于祁连山山麓下，区域海拔较高，四季明显，春夏秋三季的早中晚温差非常大，在春播时期极易发生“倒春寒”的低温冻害现象，不利于春播农作物的苗期生长。而作物的苗期生长关乎于作物后期的生长发育和实现作物高产高效，因此在水肥条件一致的情况下，如何保证作物良好的苗期长势，如何实现作物产量的高产、肥料的高效，这在众多的农业研究领域中覆盖方式成为了大家重要关注的方面。3.1不同栽培处理对玉米不同生育期土壤温度的影响图3-1单作玉米苗期不同栽培处理0-15cm平均地温随时间的变化情况图3-2间作玉米苗期不同栽培处理0-15cm平均地温随时间的变化情况14 甘肃农业大学2015届硕士毕业论文玉米是张掖地区大规模种植的农作物，近几年来，大田玉米在秸秆还田覆盖、全膜覆盖等方面取得了实质性的进展，本研究通过对玉米土壤的6种不同覆盖处理，在水肥条件一致的情况下，探讨不同覆盖方式对河西灌区春玉米土壤温度的影响。上图3-1表示的是苗期单作玉米不同栽培处理下0-15cm平均土壤温度随每天时间变化而变化的具体情况，苗期是河西灌区春玉米生长发育的重要时期，玉米生长对水肥、温度的要求也很高，不同栽培处理能够影响春玉米的生长环境，本试验由图分析可知，从玉米生长苗期的早7:30到傍晚19:30，不同栽培处理土壤平均温度呈现出先上升后达到最大值逐渐下降的趋势。从图中可以明显看出，在单作玉米生长的苗期阶段，砂田的土壤温度一直低于其他栽培方式，这和砂田本身覆盖材料的比热容和厚度有关。其他栽培方式在15:30以前交替上升，在15:30均达到本处理的最大值。因为河西灌区在玉米苗期的早晚温差比较大，在15:30以后气温下降，土壤温度开始降低，在19:30以后，膜上覆土栽培方式的土壤温度显著高于其他栽培方式，说明在单作玉米的苗期生长阶段，膜上覆土的夜间的保温效果最好。图3-2表示的是间作玉米苗期生长阶段的土壤温度随每天时间变化而变化的具体情况，和单作玉米的变化趋势一致，不同栽培处理下的间作玉米土壤温度也是在稳步上升，达到最大值后再逐渐下降；砂田模式同样处于较其他栽培处理温度较低的状态，温度上升缓慢，下降也缓慢；在15:30气温达到最大值时，条膜、全膜的温度最高，15:30以后全膜的温度最高，夜间的温度最高为膜上覆土。间作栽培处理下的土壤温度整体低于单作玉米，这和间作玉米周围有先前播种的豌豆的叶片遮挡有关，平均要低2℃-5℃。上图3-3表示的是单作玉米拔节期不同栽培处理下0-15cm平均土壤温度随每天时间变化而变化的具体情况，拔节期是河西灌区春玉米生长发育的关键时期，这一时期玉米生长对水肥、温度的需求和吸收直接影响着玉米的收获产量，因此研究玉米拔节期不同栽培处理下的土壤表层0-15cm平均土壤温度具有非常重要的意义。本试验由图分析可知，这一时期的单作玉米土壤温度的整体变化趋势和苗期相似，不同的是变化趋势逐渐趋于平缓，折线图的起伏不大，这和玉米叶片对耕作土壤的遮挡有关。从图中可以明显看出，在单作玉米生长的拔节期阶15 甘肃农业大学2015届硕士毕业论文段，秸秆还田的土壤温度一直低于其他栽培方式，这和许多的科研结果得出的结论一致。因为在单作玉米的拔节期早晚温差值较苗期而言有所减少，因此在17:30以后气温下降，到第二天的7:00时，该阶段的整体玉米土壤温差不大。其中膜上覆土和全膜栽培方式的土壤温度显著高于其他栽培方式，说明在单作玉米的拔节期阶段，这两种栽培方式的保温效果较好。图3-3单作玉米拔节期不同栽培处理0-15cm平均地温随时间的变化情况图3-4间作玉米拔节期不同栽培处理0-15cm平均地温随时间的变化情况图3-4表示的是间作玉米拔节期生长阶段的土壤温度随每天时间变化而变化的具体情况，和单作玉米的变化趋势一致，不同栽培处理下的间作玉米土壤温度变化趋于平缓，整体的土壤温度上升缓慢，下降也缓慢；在15:30气温达到最大值时，条膜、全膜的温度最高，17:30以后全膜的温度较高；秸秆还田的土壤温度同样处于较低的水平。间作栽培处理下的土壤温度整体低于单作玉米，这和间作玉米周围有先前播种的豌豆的叶片遮挡有关，平均要低5℃左右。16 甘肃农业大学2015届硕士毕业论文图3-5单作玉米大喇叭口期不同栽培处理0-15cm平均地温随时间的变化情况图3-6间作玉米大喇叭口期不同栽培处理0-15cm平均地温随时间的变化情况上图3-5表示的是单作玉米大喇叭口期不同栽培处理下0-15cm平均土壤温度随每天时间变化而变化的具体情况，大喇叭口期是玉米从生长阶段到生殖阶段过渡的重要时期，这一时期的水肥、温度同样关系着玉米的最终产量值。不少研究表明，研究玉米大喇叭口期不同栽培处理下的土壤表层0-15cm平均土壤温度差异值不大，此时的河西灌区空气夜间温度较苗期和拔节期都高，因此日落后到第二天日出空气温度较低，但是土壤温度并没有太大的起伏。和拔节期的分析结果一致，在单作玉米的大喇叭口期，秸秆还田的土壤温度与其他栽培方式相比均相对较低。本试验由图分析可知，这一时期的单作玉米土壤温度的整体变化趋势和拔节期期相似，变化趋势趋于平缓，折线图的起伏不大，这和玉米叶片进一步生长叶面积扩大对耕作土壤的遮挡有关。其中全膜栽培方式的土壤温度高于其他17 甘肃农业大学2015届硕士毕业论文栽培方式，砂田处理在各个时间阶段的检测值变化不大，说明在玉米的大喇叭口期，砂田栽培处理对于玉米生长并没有明显的增温效果。从试验的整体设计而言，温度从这一时期开始对于玉米的生长影响逐渐减弱，而就绝大多数研究发现，玉米进入大喇叭口期至收获期，玉米的根系发达，0-15cm土壤温度对于玉米的生长影响均不大。图3-6表示的是间作玉米大喇叭口期生长阶段的土壤温度随每天时间变化而变化的具体情况，和单作玉米的变化趋势基本一致，不同栽培处理下的间作玉米土壤温度变化趋势趋于平稳，变化值起伏不大。秸秆还田模式同样处于较其他栽培处理温度较低的状态。夜间不同栽培方式土壤温度变化值不大，说明这几种栽培方式在间作玉米进入大喇叭口期之后对土壤温度的影响减弱。和间作玉米的苗期、拔节期分析结果一致，间作栽培处理下的土壤温度整体低于单作玉米，但是大喇叭口期的间作玉米周围豌豆的叶片对玉米土壤温度的影响已经减弱，间作玉米土壤平均要比单作玉米低2℃左右。3.2不同栽培处理下不同土层深度温度日变化3.2.1不同栽培处理下单作玉米不同土层深度温度日变化不同栽培处理下单作玉米在不同土层深度的土壤温度变化情况也不同，在单作春玉米生长期间，选取玉米生长最重要的苗期阶段晴朗天气观测0-15cm土层的温度变化，试验结果表明，从早晨7:30到晚上19:30，不同栽培处理的不同土层土壤温度的变化基本呈现相似或相同的变化规律性，具体情况如图3-7、3-8所示。土层0-5cm是最接近地表温度的土壤深度，表层土壤温度的变化直接受到日照强度和栽培处理的影响，不同栽培处理的不同土层深度土壤温度在单作玉米苗期阶段的变化趋势一致，均为0-5cm较高，5-10cm在3个土层深度中处于最低，10-15cm土壤温度会有所回升但不会高于0-5cm处的土壤温度。在6种栽培方式中砂田的单作玉米苗期土壤温度在0-5cm处最低，这和砂田处理的材料和覆盖厚度有关。在5-10cm处全膜处理的土壤温度最高，膜上覆土的保温效果次之。18 甘肃农业大学2015届硕士毕业论文图3-7单作玉米不同土壤深度苗期温度变化图3-8间作玉米不同土壤深度苗期温度变化3.3讨论与小结土壤温度是指地面以下土壤中的温度，主要是指与作物生长发育直接有关的地面下浅层内的温度。作物的种子必须在适宜的土壤温度范围内才萌发，对于河西灌区的玉米种植而言，温度对于玉米生长的影响主要集中在苗期和拔节期。很多关于玉米与土壤温度影响之间关系的研究也集中在苗期温度和拔节期温度期间。本论文通过条膜、全膜、膜上覆土、砂田、秸秆还田和CK对照的对比分析研究土壤不同深度和单间作玉米不同生长时期的温度变化，主要结论为：19 甘肃农业大学2015届硕士毕业论文（1）不同栽培处理下土壤温度在单间作玉米苗期的影响，苗期是玉米生长的重要时期，在河西灌区的玉米种植过程中能够起到关键的保温作用，从而保障了玉米在苗期阶段以及后期的生长发育。本论文通过试验观察发现，在玉米苗期阶段，砂田的单间作玉米土壤温度较其他栽培方式偏低，全膜覆盖和条膜在日间的保温效果较好。因为河西灌区在玉米苗期阶段的早晚温差较大，所以夜间不同栽培方式的保温作用显得尤为重要，当夜间空气温度降低时，保温效果最好的是全膜覆土栽培方式。（2）单间作玉米的拔节期和大喇叭口期的温度折线变化平稳、起伏不大，说明玉米整个生长时期对温度的敏感度主要集中在苗期阶段。在单间作玉米的拔节期和大喇叭口期，秸秆还田处理下的土壤温度均为较低值，这也和绝大多数的研究结果一致。（3）从不同的土壤深度观察单间作不同栽培处理下的玉米土壤温度，经分析对比可知，在玉米苗期阶段，0-5cm处的土壤温度对空气温度敏感度更高，二者成正比关系；且因为受到豌豆前期种植的影响，因此单作玉米的土壤温度从3个深度来看均高于间作玉米。20 甘肃农业大学2015届硕士毕业论文第四章：不同栽培处理对土壤水分的影响因为我国的水资源分布不均，是13个严重缺水的国家之一，如何进行农业水资源的合理开发和科学利用，实现节水农业在我国北方农业高产高效可持续发展是现今农业研究的重点。试验地该地区降水集中分布在7、8、9月，时空分布极为不均，且作物的田间水分蒸发量大，限制了当地农业的作物生长和产量的提高。不管是因为降水偏少还是棵间蒸发量过大，如何提高水资源的利用效率是干旱和半干旱农业区首要解决的问题。4.1不同栽培处理单间作玉米贮水量的变化4.1.1不同栽培处理单作玉米贮水量的变化表4-1不同栽培处理下单作玉米0-100cm土壤贮水量（mm）Table4-1Soilwaterretainingin0-100cmlayerofsoilindifferentmulchingtreatmentsaboutmonocroppedmaize(mm)处理2014年播种前2014年苗期2014年收获期差值T1189.33Aa217.46Bb190.56Bb1.23T2189.79Aa223.58ABa202.97Aa13.18T3188.42Aa237.69Aa203.41Aa14.99T4191.43Aa242.61Aa211.55Aa20.12T5188.57Aa208.49Bb188.7BCb0.13CK187.43Aa204.35Cb181.94Cc-5.49注：不同大小写字母分别表示p＜0.01和p＜0.05水平的显著性差异，重复4次。Note:valuesfollowedbythedifferentlettersaresignificantlydifferentP＜0.01andP＜0.05,fourreplications.土壤贮水量能够直观地反应不同栽培处理下玉米生长过程中土壤的持水能力和保水保墒能力，能够更好地分析出不同栽培处理下土壤水分的变化情况，因此研究玉米播种前和玉米收获后的土壤贮水量具有重要的科研意义。从表4-1可知，在2014年播种前测得土壤含水量之间没有显著差异，保证了试验在土壤含水量基本一致的情况下开展进行。不少研究表明，水分、肥料和温度是作物生长的三要素，对于玉米苗期的生长而言通过，地膜覆盖能够有效起到减少土壤蒸发，保水保墒的重要作用。试验发现在CK处理下单作玉米的土壤贮水量较差，收获期的土壤贮水量比播种前还要少5.49mm，说明在2014年该试21 甘肃农业大学2015届硕士毕业论文验地区玉米全生育期作物耗水量（包括单作玉米土壤蒸发的水量）大于降水量。在单作玉米苗期，不同处理在单作玉米生长过程中保水能力由高到低依次为砂田＞膜上覆土＞全膜＞条膜＞秸秆还田，其中砂田和膜上覆土与其他覆盖处理相比显现出极显著差异，这表明砂田的土壤贮水能力最强，膜上覆土次之。由2014年不同栽培处理下收获期的单作玉米土壤贮水量可知，覆盖处理后的土壤的贮水量均高于CK对照，并且差异非常显著，说明覆盖处理均能起到保水保墒的作用，且从土壤的贮水量上来看，保水能力由高到低依次为砂田＞膜上覆土＞全膜＞条膜。砂田覆盖、膜上覆土和全膜与条膜、秸秆还田和CK对照显现出极显著差异，但它们3种处理之间没有显著性差异，说明在单作玉米生长后期，这3种覆盖处理对于单作玉米的土壤贮水能力的影响是不分伯仲的。表4-2不同栽培处理下间作玉米0-100cm土壤贮水量（mm）Table4-2Soilwaterretainingin0-100cmlayerofsoilindifferentmulchingtreatmentsaboutintercroppingmaize(mm)处理2014年播种前2014年苗期2014年收获期差值T1189.41Aa211.44Bb189.09Bb-0.32T2189.37Aa213.39ABa201.97Aa12.6T3188.71Aa227.51Aa202.38Aa13.67T4191.56Aa233.95Aa211.89Aa20.33T5189.33Aa210.06Bb188.29Bb-1.04CK187.04Aa200.47Cb181.94Cc-5.1注：不同大小写字母分别表示p＜0.01和p＜0.05水平的显著性差异，重复4次。Note:valuesfollowedbythedifferentlettersaresignificantlydifferentP＜0.01andP＜0.05,fourreplications.从表4-2中分析可知，间作玉米的土壤贮水量和不同覆盖处理下的土壤贮水能力基本保持一致，同样在间作玉米生长的苗期阶段，土壤的保水能力由高到低依次为砂田＞膜上覆土＞全膜＞条膜＞秸秆还田，其中砂田和膜上覆土与其他覆盖处理相比显现出极显著差异，这表明砂田的土壤贮水能力最强，膜上覆土次之。收获后的土壤贮水量砂田覆盖、全膜和膜上覆土较CK对照差异显著，但3种覆盖处理之间没有显著性差异，表明间作玉米生长后期，这3种覆盖处理之间对于玉米苗期的土壤贮水能力基本一样。4.2玉米不同生育期0-100cm土壤含水量变化22 甘肃农业大学2015届硕士毕业论文土壤含水量不仅能够直接地反映不同栽培处理对于玉米生育期内土壤含水量的影响，而且还能够反应出土壤空隙的充水程度。玉米不同生育期土壤含水量能够反应出不同栽培处理对于土壤保水保墒能力的影响，进而能够研究不同栽培处理对于春玉米生长生理及增产效应的影响。有关学者研究，尤其是在干旱半干旱农业区，玉米对于水分的反应很敏感，高水分和低水分处理的玉米生长及生理有显著性变化（李援农等2002），因而研究不同栽培处理下的土壤水分含量对于研究旱地农业的发展以及当地大面积开展玉米高产高效栽培技术具有重要的意义。由图4-1分析可知，不同栽培处理下0-100cm土壤含水量已经呈现出不同的变化，且差异显著。在玉米苗期阶段，单作玉米的砂田覆盖在0-60cm的3个取样土层中的土壤含水量均为最高，膜上覆土次之。除砂田在40cm处达到该处理的最大值，其他5种栽培方式均在60cm处达到最大值，含水量由高到低依次为膜上覆土（20.46%）＞砂田覆盖（19.99%）＞全膜（19.61%）＞条膜（18.62%）＞CK（17.76%）＞秸秆还田（17.53%）。说明单作玉米砂田和膜上覆土的保水保墒作用在耕作土层0-60cm的范围内影响效果最好。单作玉米的耕作土层在60-100cm范围内土壤整体含水量呈下降趋势，6种栽培方式中秸秆还田的土壤含水量在5个取样土层中均为最低，说明秸秆还田处理下的土壤保水能力最差。间作玉米在苗期生长阶段土壤含水量随着土层熟读的增加变化趋势大体相同，表现出在耕作土层0-60cm随着土层深度的增加含水量也在同步增加，并且在60cm达到处理的最大值，含水量由高到低依次为砂田（20.63%）＞膜上覆土（19.85%）＞全膜（17.08%）＞条膜（16.86%）＞CK（15.61%）＞秸秆还田（14.71%），60cm以后含水量逐渐减少的趋势。这其中砂田覆盖的土壤含水量整体的保水保墒能力最好，膜上覆土次之，这与单作玉米苗期土壤含水量的分析结果一致。23 甘肃农业大学2015届硕士毕业论文图4-1玉米苗期0-100cm土壤含水量变化图4-2玉米大喇叭口期0-100cm土壤含水量变化图4-2为春玉米大喇叭口期不同栽培处理0-100cm土壤含水量的影响，玉米大喇叭口期作物生长迅速，对水肥需求较高。在大喇叭口期不同栽培处理下的单作玉米土壤含水量在15.63%-20.47%之间，所有处理的土壤表层含水量较低，随着土层深度的增加逐渐增加，全膜、膜上覆土和CK对照在80-100cm达到最大值，条膜和秸秆还田在60cm处达到最大值，砂田模式在80cm处达到最大值。与单作24 甘肃农业大学2015届硕士毕业论文玉米不同的是，间作玉米的6种栽培处理在60cm处含水量均为该阶段的最高值，由高到低依次为砂田（20.18%）＞秸秆还田（19.28）＞膜上覆土（18.77%）＞全膜（18.69%）＞条膜（18.67%）＞CK（18.47%）。说明间作玉米在0-60cm土层范围内砂田的保水保墒作用最好，这一分析结果和苗期的分析结果也一致。图4-3玉米抽雄期0-100cm土壤含水量变化图4-4玉米收获期0-100cm土壤含水量变化图4-3为玉米抽雄期不同栽培处理对0-100cm土壤含水量的影响，玉米抽雄25 甘肃农业大学2015届硕士毕业论文期标志着玉米营养生长转向生殖生长，这是决定玉米产量的最重要时期，也是玉米生长过程中对光照、养分、温度和水分需求最多的阶段，因此在实际种植过程中这一阶段是灌溉、追肥的关键时期。从图中可以明显看出，单作玉米土壤含水量在抽雄期并没有显著性差异，在100cm处达到最大值。间作玉米土壤含水量在抽雄期差异显著，条膜、全膜和膜上覆土的最大值出现在100cm处，秸秆还田的最大值出现在80cm，CK对照出现在60cm，砂田出现在20cm，且砂田在整个间作玉米的抽雄期0-40cm取样层中含水量均高于其他处理。不同栽培处理下单作玉米的土壤含水量最大值集中在40cm处，含水量由高到低依次为砂田（18.06%）＞CK（16.39%）＞全膜（15.82%）＞膜上覆土（15.59%）＞条膜（14.91%）＞秸秆还田（13.43%）。和单作玉米不同，间作玉米的土壤含水量最大值主要集中在60cm处，且6种栽培处理的含水量均高于单作玉米，60cm处间作玉米土壤含水量由高到低依次为膜上覆土（21.13%）＞砂田（20.27%）＞CK（18.04%）＞全膜（17.55%）＞条膜（17.51%）＞秸秆还田（16.41%）。对比单作和间作的玉米土壤含水量可以发现，玉米在收获期的土壤含水量没有明显的规律可循，但是秸秆还田的土壤含水量均为最低值，这和秸秆还田后土壤孔隙度增大，加上没有地膜覆盖导致表层土壤水分大量蒸发有关。4.3全生育期土壤蒸发土壤蒸发（E）采用微型蒸渗仪测定，在春玉米不同生育期不同时间阶段测定土壤的蒸发量，继而根据灌水量、当地实际降水量以及测量前后土壤贮水量来确定作物蒸发蒸腾量，用水分平衡法测定，其方程如下：W2＝W1＋P＋I＋G－R－F－ETC上式中：W2为测量时段结束时的田间土壤贮水量，W1为测量开始时田间土壤贮水量，P为测量时段该区域内的实际降水量，I为该时段内的灌水量，G为时段内地下水对作物根系的补给水量；R为时段内测定区域的地表径流量；F为时段内根区深层渗漏量；ETC为时段内的作物蒸散量。由于试验区域为典型的干旱少去的旱作农业区，可忽略地表径流量和根区深层渗漏量，地下水对作物根系的补给量很小，也可以忽略不计。因此水量平衡方程可以简化为：W2＝W1＋P＋I－ETC26 甘肃农业大学2015届硕士毕业论文图4-5单作玉米土壤蒸发累积变化规律图4-5为不同栽培处理单作玉米土壤蒸发累积变化规律，由图分析可知，6种栽培处理下的土壤蒸发累积曲线的变化趋势基本一致，随着玉米生育期的进行，当地的气温越高，土壤累积蒸发量越大，其中秸秆还田的土壤累积蒸发量显著高于其他栽培处理，条膜和CK对照的蒸发量基本一致，砂田的土壤蒸发量最少。说明不同的覆盖方式能够有效减少土壤蒸发，起到保水保墒的作用，其中砂田的保水效果最好，膜上覆土次之。CK对照和秸秆还田属于透光、透气、透水处理，膜上覆土和砂田属于不透光、不透气、不透水处理，全膜属于不透气、不透水、透光处理，条膜属于半透气、半透水、透光处理。砂田和膜上覆土除了玉米出苗的部分由孔隙外，其他植株间没有任何缝隙，从植株棵间蒸发的水分在覆盖物上形成水滴通过重力作用又滴入耕作土壤，因此膜上覆土和砂田的土壤蒸发量主要来自种植玉米部分的土壤，因此土壤蒸发累积较少。全膜覆盖的土壤蒸发量大于砂田和膜上覆土的原因主要是膜下杂草的生长会破坏全膜覆盖的完整性，并且除草过程也会破坏全膜覆盖，玉米自身的迅速增长也会导致全膜覆盖越往后孔隙度越大，越不能有效保证良好的保水保墒效果。27 甘肃农业大学2015届硕士毕业论文图4-6间作玉米土壤蒸发累积变化规律图4-6为不同栽培处理土壤蒸发累积变化规律，由图分析可知，6种栽培处理下的土壤蒸发累积曲线变化趋势和单作玉米的分析结果一致，秸秆还田的土壤蒸发量显著高于其他栽培处理，砂田处理的土壤蒸发量最少，说明，砂田处理方式的保水保墒作用最好。与单作玉米不同的是，在7月10日豌豆收获之前，间作玉米的棵间蒸发量显著低于单作玉米，玉米植株之间除了不同的覆盖处理之外还受到豌豆的遮挡影响，因此间作玉米生长前期的土壤蒸发量比单作玉米要少。在7月12日豌豆收获结束后，6种栽培处理的土壤蒸发量显著增加，全膜和膜上覆土的变化曲线基本重合。总结来说，不论是单作还是间作玉米，砂田处理的土壤累积蒸发量均为最低，该处理阻抗土壤水分蒸发效果最好，能够有效提高作物对水分的利用效率，膜上覆土的作用效果次之。4.4讨论与小结土壤含水量是指水分在土壤内的贮存状况，土壤含水量的多少与作于生长关系最为密切，含水量直接关系到玉米生长的水、气、温度和养分等影响因素，而地表水和地下水只有通过一定的转换才能变为土壤水分，才能为玉米直接吸收利用。因此，土壤的含水量变化情况是玉米生长环境的核心。覆盖保墒技术在我国已经是一项广为推广和不断完善的种植方式，我国目前的土壤覆盖材料主要有不同厚度不同颜色的地膜、秸秆、禽畜的粪便、砂石以及保水剂等，大田表层在覆盖物处理后与地表大气形成了一层物理阻隔层，从而改变了土壤与大气的水、热、气的交换，同时也改变了耕作土壤的微结构，减少了土壤水分的蒸发损失，起到了良好的保水保墒作用，能够提高经济、社会和生态效应（罗永潘，1991）。28 甘肃农业大学2015届硕士毕业论文本论文通过条膜、全膜、膜上覆土、砂田、秸秆还田和CK对照的对比分析研究含水量和土壤的蒸发状况，主要结论为：（1）不同栽培处理下土壤贮水量变化的影响，在播种前测得6种栽培处理下的土壤贮水量之间没有显著性差异，保证了试验的科学展开。在单作和间作玉米的整个生长时期，不同栽培处理下的土壤贮水量不同，砂田的土壤贮水量最高，膜上覆土次之。（2）不同生育期0-100cm土壤含水量的变化影响，通过对比单作和间作玉米在苗期、大喇叭口期、抽雄期和收获期的土壤含水量可以发现，影响作物生长的主要耕作土层集中在0-60cm范围内，且不同栽培处理下的土壤含水量差异显著，4种覆盖处理下的土壤含水量高于CK对照和秸秆还田处理，说明覆盖方式能够减少作物之间的水分蒸发量。覆盖方式对玉米苗期的生长起着非常重要的作用，在容易发生春寒春旱的河西灌区覆盖方式能够保证玉米苗期的土壤水分不至于大量蒸发，从而为玉米的生长发育提供了保障，这其中砂田的土壤贮水量最高。（3）玉米全生育期土壤蒸发的影响，6种栽培处理下单作玉米的全生育期累积蒸发量由高到低依次为秸秆还田＞CK＞条膜＞全膜＞膜上覆土＞砂田，间作玉米的分析结果和单作玉米完全一致。综合以上分析结果，本论文通过试验发现，砂田覆盖能够有效提高土壤含水量，减少土壤水分的蒸发，提高水分利用效率，膜上覆土的作用效果次之。29 甘肃农业大学2015届硕士毕业论文第五章：不同栽培处理对春玉米生长指标的影响5.1不同栽培处理对玉米株高变化的影响作物的株高是反应作物生长发育的重要指标之一，从玉米的株高数值中能够直观观测出不同栽培处理下玉米的生长状况，因此研究不同栽培处理下的玉米株高变化具有重要的研究意义。从数据分析可知，在不同的栽培处理条件下，河西灌区春玉米在不同不同生育期内的株高值存在不同的差异水平。由表5-1可知，在玉米苗期，不同栽培处理下的单作玉米株高由高到低依次为全膜覆盖＞膜上覆土＞砂田＞条膜＞秸秆还田处理＞CK对照，其中全膜、膜上覆土和砂田覆盖处理下的单作玉米株高值较高，说明在单作玉米苗期的生长过程中，不同栽培处理均比CK对照处理下的玉米生长状况要好，原因在于大田覆盖能够有效保持土壤水分，并且能够保证玉米苗期生长的温度。单作玉米拔节期株高值由高到低依次为全膜覆盖＞膜上覆土＞砂田＞条膜＞秸秆还田处理＞CK对照，这与苗期结果相同。其中全膜覆盖的玉米株高显著高于其他处理，在p＜0.05水平下，全膜覆盖与其他处理相比呈现显著性差异，膜上覆土和砂田次之。单作玉米大喇叭口期的株高值由高到低依次为膜上覆土＞全膜覆盖＞砂田＞条膜＞秸秆还田处理＞CK对照，膜上覆土的株高值是最大的，全膜覆盖的株高值降低但仍高于砂田覆盖，全膜覆盖、膜上覆土和砂田处理之间的单作玉米株高值在p＜0.05和p＜0.01水平下均没有显著性差异。单作玉米抽雄期的株高值由高到低依次为砂田覆盖＞膜上覆土＞全膜＞条膜＞秸秆还田处理＞CK对照，在p＜0.01水平下，4种覆盖处理之间没有显著性差异。单作玉米乳熟期的株高值由高到低依次为砂田覆盖＞膜上覆土＞全膜＞条膜＞秸秆还田处理＞CK对照，这和抽雄期的结果一致，在p＜0.01水平下，5种覆盖处理之间没有显著性差异。单作玉米收获期的株高值由高到低依次为砂田覆盖＞膜上覆土＞全膜＞条膜＞秸秆还田处理＞CK对照，这与抽雄期和乳熟期的结果一致，在p＜0.01水平下，6种覆盖处理之间没有显著性差异。这说明越到玉米生长的后期，不同覆盖处理对玉米株高的影响效果越弱。30 甘肃农业大学2015届硕士毕业论文表5-1不同栽培处理对单作玉米株高变化的影响（cm）覆盖处理苗期拔节期大喇叭口期抽雄期乳熟期收获期T119.25ABb80.25ABb125.50ABa208.50Aab323.25Aa318.75AaT224.00Aa108.00Aa153.50Aa215.25Aab345.00Aa331.00AaT320.75Aab90.75Aab154.00Aa236.50Aa346.00Aa331.75AaT420.50Ab90.50Aab151.25Aa239.50Aa350.25Aa341.50AaT515.00BCc56.25BCc85.25BCb188.00Ab311.25Aa320.50AaCK13.00Cc48.75Cc68.50Cb123.50Bc242.00Bb278.00Aa注：不同大小写字母分别表示p＜0.01和p＜0.05水平的显著性差异，重复4次。Note:valuesfollowedbythedifferentlettersaresignificantlydifferentP＜0.01andP＜0.05,fourreplications.由表5-1可知，在玉米苗期，不同栽培处理下的间作玉米株高由高到低依次为砂田覆盖＞全膜覆盖＞条膜覆盖＞膜上覆土＞秸秆还田处理＞CK对照，其中全膜、条膜和砂田覆盖处理下的间作玉米株高值较高。间作玉米拔节期株高值由高到低依次为全膜覆盖＞膜上覆土＞砂田＞条膜＞秸秆还田处理＞CK对照，这与单作玉米结果一致。其中全膜覆盖的玉米株高显著高于其他处理。间作玉米大喇叭口期的株高值由高到低依次为膜上覆土＞砂田＞全膜覆盖＞秸秆还田处理＞条膜覆盖＞CK对照，膜上覆土的株高值最大。砂田覆盖的株高值降低但仍高于全膜覆盖，这和单作玉米的株高值对比正好相反。间作玉米抽雄期的株高值由高到低依次为膜上覆土＞砂田覆盖＞全膜、条膜＞秸秆还田处理＞CK对照，在p＜0.01和p＜0.05水平下，6种试验处理之间没有显著性差异。说明不同栽培处理在间作玉米的抽雄期对玉米株高的影响效果不明显。间作玉米乳熟期的株高值由高到低依次为砂田覆盖＞膜上覆土＞全膜＞条膜＞秸秆还田处理＞CK对照，这和单作玉米乳熟期的株高值分析结果一致。5种试验处理与CK对照相比均对间作玉米的株高有明显的促进作用，5种试验处理之间在p＜0.01和p＜0.05水平下没有显现出显著性差异。间作玉米收获期的株高值由高到低依次为砂田覆盖＞膜上覆土＞全膜＞条膜＞秸秆还田处理＞CK对照，这与单作玉米收获期玉米的株高值分析结果一致，31 甘肃农业大学2015届硕士毕业论文在p＜0.01和p＜0.05水平下，6种覆盖处理之间没有显著性差异。这说明越到玉米生长的后期，不同覆盖处理对玉米株高的影响效果越弱。表5-2不同栽培处理对间作玉米株高变化的影响（cm）覆盖处理苗期拔节期大喇叭口期抽雄期乳熟期收获期T119.75Aa70.75ABbc92.75Bc177.50Aa280.50Aa259.50AaT221.00Aa88.25Aab123.75ABab177.50Aa287.50Aa268.50AaT318.00ABa94.75Aa130.75ABa188.00Aa290.50Aa272.75AaT421.25Aa83.75ABab125.25ABab187.25Aa298.25Aa276.00AaT514.50BCb61.00Bc103.50Abc168.25Aa277.00Aa249.00AaCK10.75Cc36.25Cd48.50Cd130.00Aa232.25Bb243.75Aa注：不同大小写字母分别表示p＜0.01和p＜0.05水平的显著性差异，重复4次。Note:valuesfollowedbythedifferentlettersaresignificantlydifferentP＜0.01andP＜0.05,fourreplications.5.2不同栽培处理对玉米叶面积变化的影响叶子是作物生长发育和生殖过程中的重要部位，玉米的叶片长势直接关系到玉米叶面积的大小，从而进一步影响春玉米光合能力的强弱，根据有关学者的研究发现（高飞等2011），90%以上的春玉米地上部干物质来自植株的光合作用，所以关注玉米的叶片长势，测算叶面积大小，是研究玉米光合作用的重要方法。玉米在早期的生长过程中对水肥和温度的要求比较高，水肥等营养补给能够充分促进叶片迅速、良好地发展，有利于在土壤上层形成天然的绿色覆盖，从而减少耕作土层水分的大量蒸发，对提高春玉米生长、光合速率和对土壤水分的吸收利用都有非常重要的意义。因此研究不同栽培处理下春玉米叶面积变化对于玉米光合能力和干物质的累积分析都有很重要的作用。从表5-3分析可知，不同栽培处理下单作玉米叶面积在不同生育期内均表现出显著性差异，总体表现出先迅速增加，进入抽雄期后再慢慢减少的趋势。单作玉米在出苗后随着春玉米叶片的逐渐生长和展开，玉米叶面积随之增加并且在抽雄期达到最大值，不同覆盖处理下单作春玉米叶面积由大到小依次为膜上覆土＞砂田覆盖＞全膜＞条膜＞秸秆还田处理＞CK对照。玉米进入乳熟期，玉米下部的叶片开始衰老、枯萎、脱落，中上部的叶片也会因为大风大雨等天气原因和虫害等因素的影响而出现叶片的损坏，因此不同试验处理单作玉米进入抽雄期之后32 甘肃农业大学2015届硕士毕业论文叶面积开始逐渐减少，在收获时会达到最小值说明不同覆盖对于单作玉米的叶面积影响主要集中在玉米生长过程中的苗期、拔节期和大喇叭口期。。在整个单作2玉米的生长发育过程中，不同覆盖处理的玉米叶面积平均值为条膜（2606.01cm）,222全膜（2979.55cm），膜上覆土（3339.89cm），砂田（3200.47cm），秸秆还田222（2509.58cm），CK对照（1713.33cm），依次比CK对照高出892.71cm、22221266.27cm、1626.59cm、1487.17cm、796.28cm。5种试验处理均显著高于CK对照，但5种试验在p＜0.01水平下差异不显著，说明5种不同栽培方式均能对CK对照起到提高单作玉米叶面积数值的作用。2表5-3不同栽培处理对单作玉米叶面积变化的影响(cm)覆盖处理苗期拔节期大喇叭口期抽雄期乳熟期T138.15ABb217.91ABab930.07bBCc6213.52Ab5630.38AabT236.81ABCb348.35Aa1598.59ABab6825.69Ab6088.29AabT351.71Aa338.63ABa1264.60ABCb8862.12Aa6182.42AabT418.43CDc156.08ABab2106.39Aa7268.26Aa6453.17AaT520.71BCDc103.82ABb504.73Cc6372.37Ab5546.29AabCK17.23Dc63.25Bb350.18Cc4155.94Bc3979.90Ab注：不同大小写字母分别表示p＜0.01和p＜0.05水平的显著性差异，重复4次。Note:valuesfollowedbythedifferentlettersaresignificantlydifferentP＜0.01andP＜0.05,fourreplications.从表5-4分析可知，不同栽培处理下间作玉米叶面积在不同生育期内均表现出显著性差异，和单作玉米相同，间作玉米叶面积总体表现出先迅速增加，进入抽雄期后再生长速度逐渐变慢的趋势。间作玉米在出苗后随着春玉米叶片的逐渐生长和展开，玉米叶面积随之增加并且在抽雄期达到最大值，与单作玉米不一致的是间作春玉米叶面积由大到小依次为全膜＞膜上覆土＞砂田＞秸秆还田处理＞条膜＞CK对照。间作玉米的叶面积值总体均小于单作玉米，这和间作玉米由于前期种植的豌豆遮挡有关。在整个间作玉米的生长发育过程中，不同覆盖处理22的玉米叶面积平均值为条膜（1896.22cm）,全膜（2111.38cm），膜上覆土222（2577.64cm），砂田（2263.61cm），秸秆还田（2138.14cm），CK对照2222（1201.34cm），依次比CK对照高出694.87cm、910.04cm、1376.30cm、221062.27cm、936.77cm。5种试验处理均显著高于CK对照，但6种试验在p＜33 甘肃农业大学2015届硕士毕业论文0.01和p＜0.01水平下均没有显著性差异，说明不同栽培处理在间作玉米生长后期对均玉米叶面积的影响效果不明显。25-4不同栽培处理对间作玉米叶面积变化的影响(cm)覆盖处理苗期拔节期大喇叭口期抽雄期乳熟期T136.99Aab228.63ABab1138.40ABab4536.39Aa3540.68ABabT247.63Aa232.71ABab1485.54Aba6136.39Aa2654.63ABbcT347.27Aa238.89ABab1921.86Aa6325.32Aa4354.88AaT439.26Aab278.48Aa2045.99Aa5572.89Aa3381.42ABabT521.39ABbc105.09ABbc1144.19ABab5102.51Aa4317.39AaCK11.49Bc49.61Bc277.41Bb3555.08Aa2113.11Bc注：不同大小写字母分别表示p＜0.01和p＜0.05水平的显著性差异，重复4次。Note:valuesfollowedbythedifferentlettersaresignificantlydifferentP＜0.01andP＜0.05,fourreplications.5.3不同栽培处理对春玉米叶面积指数的影响叶面积指数是作物叶片总面积与该种植区域占地面积的比值，它是反映作物群体结构的一项重要参数，直接决定着生物群体对光能的截获能力，对农作物产量的形成起着非常重要的作用。图5-1为不同栽培处理下单作春玉米叶面积指数（LAI）变化动态，由图分析可知不同栽培处理下的单作玉米在抽雄期叶面积指数达到最大，由高到低依次为砂田（4.97）＞膜上覆土（4.83）＞全膜（4.59）＞条膜（4.32）＞秸秆还田（3.96）＞CK对照（3.74），随着单作玉米的生长进入生殖阶段，叶面积指数逐渐下降在成熟期降到最低。不同栽培处理下单作玉米的叶面积指数（LAI）在不同生长阶段存在差异，其中拔节期和大喇叭口期差异较大。在单作玉米生长的整个时期内5种处理的玉米叶面积指数均高于CK对照，在拔节期能够出现显著差异说明在覆盖以后，由于覆盖物抑制了土壤水分的蒸发，保护下耕作层土壤含水量大，有利于玉米对水分的有利吸收。水分、氮肥和温度配合良好，单作春玉米叶面积迅速增加，叶面积指数也在大喇叭口期迅速增大，生长速率加快。玉米生长后期由于叶片的衰老和枯萎，叶面积指数普遍下降。总结来说，5种处理有利于促进单作春玉米的生长，能够显著提高玉米叶面积指数，从而提高作物光合能34 甘肃农业大学2015届硕士毕业论文力的累计产物，达到作物高产高效的目的。单作玉米生长前期全膜的叶面积指数较高，生长后期砂田的影响效果最佳，膜上覆土次之。图5-1不同栽培处理对单作玉米叶面积指数的影响图5-2不同栽培处理对间作玉米叶面积指数的影响图5-2为不同栽培处理下间作春玉米叶面积指数（LAI）变化动态，由图分析可知，与单作玉米叶面积指数的分析结果一致，间作玉米在抽雄期叶面积指数达到最大，由高到低依次为膜上覆土（4.79）＞砂田（4.72）＞全膜（4.36）＞条膜（4.11）＞秸秆还田（3.76）＞CK对照（3.53），随着间作玉米的生长进入生殖阶段，叶面积指数也在逐渐下降并在成熟期降到最低。不同栽培处理下间作玉米的叶面积指数（LAI）在不同生长阶段存在差异，其中拔节期和大喇叭口期差异较大。玉米生长后期由于叶片的衰老和枯萎，叶面积指数普遍下降。和单作玉米的分析结果一致，5种处理有利于促进间作春玉米的生长，玉米生长前期全35 甘肃农业大学2015届硕士毕业论文膜的叶面积指数较高，生长后期砂田的影响效果最佳，膜上覆土次之。5.4不同栽培处理对春玉米地上部干物质积累的影响春玉米的生长发育过程都是干物质不断积累的过程，玉米同化产物的积累可以用干物质重量来表示，干物质的积累情况是影响玉米最终产量的重要考核数据。所以玉米在生长过程中地上部分干物质积累是现今农业研究作物生长状况最有效的方法之一。不同栽培处理下的单作玉米地上部分干物质如表5-5所示，从表中分析可知，在玉米苗期和拔节期阶段，膜上覆土的干物质重高于其他的栽培处理，苗期不同栽培处理下干物质重量由高到低依次为：膜上覆土＞全膜＞条膜＞秸秆还田＞砂田＞CK对照；拔节期不同栽培处理下干物质重量由高到低依次为：膜上覆土＞全膜＞条膜＞砂田＞秸秆还田＞CK对照。说明在单作春玉米生长前期全膜覆土的覆盖效果最好，玉米生物量积累最多。单作玉米的整体生长趋势是在玉米进入抽雄期后生长速度开始变得缓慢，原因在于春玉米在抽雄期之前主要是玉米茎和叶的积累，进入抽雄期后玉米开始生殖发育，果实逐渐形成，膜上覆土和砂田覆盖的单作玉米在其他玉米抽雄期的干物质重达到最大，说明这2种覆盖方式在这一阶段已经进入了乳熟期，能够有效促进玉米对养分的吸收，缩短玉米生长时间。玉米进入乳熟期到收获期，因为玉米生长过程中汇出现茎叶等部分的衰老和损害，因此在玉米收获期的地上部干物质积累低于乳熟期，综合单作玉米生长全过程的地上部干物质重，膜上覆土的保水保墒作用在单作玉米生长过程中的覆盖效果最好，有利于单作春玉米产量和养分吸收的提高。36 甘肃农业大学2015届硕士毕业论文表5-5不同栽培处理对单作玉米地上部干物质重的影响(g)覆盖处理苗期拔节期大喇叭口期抽雄期乳熟期T11.02ABb4.69ABab45.33BCbc278.50BCbc354.75AaT21.35Aab4.85ABab73.91ABCab374.50ABCab413.00AaT31.49Aa7.02Aa86.21ABab480.50Aa417.00AaT40.49BCc3.95ABabc115.35Aa428.50Aba391.00AaT50.59BCc2.01Bbc20.55BCc278.00BCbc367.50AaCK0.38Cc1.14Bc15.19Cc198.50Cc211.75Bb注：不同大小写字母分别表示p＜0.01和p＜0.05水平的显著性差异，重复4次。Note:valuesfollowedbythedifferentlettersaresignificantlydifferentP＜0.01andP＜0.05,fourreplications.不同栽培处理下的间作玉米地上部分干物质如表5-6所示，从表中分析可知，在玉米苗期阶段，膜上覆土的干物质重高于其他的栽培处理，不同栽培处理下干物质重量由高到低依次为：膜上覆土＞全膜＞条膜＞砂田＞秸秆还田＞CK对照。拔节期不同栽培处理下干物质重量由高到低依次为：全膜＞膜上覆土＞砂田＞条膜＞秸秆还田＞CK对照。说明在间作春玉米生长前期全膜覆土的覆盖效果最好，玉米生物量积累最多。玉米进入大喇叭口期开始迅速增长，在抽雄期只有膜上覆土栽培处理达到干物质积累的最大值，在乳熟期条膜、全膜、砂田、秸秆还田和CK对照达到最大值。综合间作玉米生长全过程的地上部干物质重，膜上覆土的保水保墒作用在间作玉米生长过程中的覆盖效果最好，有利于间作春玉米产量和养分吸收的提高。这与单作玉米地上部干物质重的分析结果是一致的。上述结果表明，在不同的栽培处理条件下，进行覆盖处理均可以增加单株地上部干物质积累的速度、并且能够增加单株干物质的积累量。不同的栽培处理对于玉米的干物质积累的影响不同，间作玉米的整体干物质重量要低于单作，这是因为间作玉米的出苗和前期的长势均受到前期豌豆生长的影响。综合单作和间作的分析结果，膜上覆土不仅能够显著增加单作玉米的干物质重量，而且能够显著增加间作玉米的干物质重量，所以在水肥条件一致选择覆盖种植方式的时候，应选择膜上覆土处理能够有效获得相对较高的群体生产量，为提高玉米的经济产量获得高产高效奠定良好的基础。37 甘肃农业大学2015届硕士毕业论文表5-6不同栽培处理对间作玉米地上部干物质重的影响(g)覆盖处理苗期拔节期大喇叭口期抽雄期乳熟期T11.15ABCabc4.27ABabc24.54ABbc224.50Aab238.50AabT21.58ABab7.37Aa36.31ABab207.50ABab282.50AaT31.68Aa5.20ABab50.27Aa338.75Aa306.50AaT40.91ABCbc4.84ABab49.79Aa257.75Aab262.25AabT50.67BCcd1.55Bbc23.31ABbc233.50Aab240.00AabCK0.22Cd0.62Bc6.50Bc77.75Bc186.75Ab注：不同大小写字母分别表示p＜0.01和p＜0.05水平的显著性差异，重复4次。Note:valuesfollowedbythedifferentlettersaresignificantlydifferentP＜0.01andP＜0.05,fourreplications.5.5讨论与小结由于覆盖处理在耕作层形成了物理保护层，间接改变了作物生长的土壤环境，同时也改善了土壤中水分、空气、温度和养分的补给情况，起到了促进作物生长发育的作用。试验发现，覆盖处理下的玉米幼苗出苗时间显著早于CK对照，且除了砂田覆盖其他处理方式的出苗率显著高于CK对照。本论文主要对春玉米单作、间作进行了条膜、全膜、膜上覆土、砂田、秸秆还田5种栽培方式的试验设计，并与CK对照进行了对比，研究了春玉米整个生育过程中玉米株高、叶面积、叶面积指数以及干物质积累变化的影响分析，得到的主要结论有：（1）不同栽培处理对春玉米株高的影响，株高是反应农作物生长状况的重要指标之一，从玉米的株高值中能够分析不同栽培处理下的玉米生长状况，通过试验发现，间作玉米的株高在各个生育时期均低于单作玉米，且不同的栽培处理对于玉米株高在玉米生长的苗期、拔节期和大喇叭口期的影响要大于在玉米生长的后期。单作玉米在收获期的株高值由高到低依次为砂田覆盖＞膜上覆土＞全膜＞条膜＞秸秆还田处理＞CK对照；间作玉米与单作玉米的分析结果一致，在收获期的株高值由高到低依次为砂田覆盖＞膜上覆土＞全膜＞条膜＞秸秆还田处理＞CK对照，砂田处理对玉米株高的影响效果最好，膜上覆土次之。（2）不同栽培处理对于春玉米叶面积的变化影响，玉米叶面积与玉米的生长状况、光合速率、蒸腾速率和气孔导度等因素都有直接关系，玉米叶面积也直接影响玉米地上部干物质的积累情况。本论文通过试验发现，不同栽培处理的春玉米38 甘肃农业大学2015届硕士毕业论文叶面积差异显著，间作玉米因为前期生长受到豌豆遮挡的影响，因而整体的叶面积值均小于单作玉米。玉米的叶面积增长趋势均为前期增长迅速，在抽雄期达到最大值，并在抽雄期之后停止叶片的增长并由于天气、虫害等因素导致玉米在乳熟期的叶面积值要小于抽雄期。（3）不同栽培处理与玉米地上部分干物质积累的影响，玉米地上部分干物质的积累量直接影响到玉米的最终产量。不同栽培处理下的单作玉米苗期干物质重依次为膜上覆土＞全膜＞条膜＞秸秆还田＞砂田＞CK对照，单作玉米苗期干物质重依次为膜上覆土＞全膜＞条膜＞砂田＞秸秆还田＞CK对照。在玉米乳熟期，不同栽培处理下的单作玉米干物质重依次为膜上覆土＞全膜＞砂田＞秸秆还田＞条膜＞CK对照，和单作玉米的分析结果一致，间作玉米干物质重依次为膜上覆土＞全膜＞砂田＞秸秆还田＞条膜＞CK对照。说明在玉米生长阶段，膜上覆土最有利于玉米干物质的积累。39 甘肃农业大学2015届硕士毕业论文第六章：不同栽培处理对玉米产量及氮素吸收的影响6.1不同栽培处理对春玉米穗部性状的影响分析不同栽培处理对春玉米的穗部性状的影响不同，收获后对取样玉米进行晒干、考种的测量，发现不同栽培处理下的春玉米穗长、穗粗、秃顶长、穗行数、行粒数、百粒重等参考因子均呈现出显著性差异。穗粗是指整个玉米果穗的平均粗值；秃顶长是指玉米果穗前端没有长籽粒的部分，秃顶长值越大，籽粒产量就会越低；穗行数是指单个玉米果穗所具有的平均行数。由表6-1分析可知，条膜、膜上覆土、砂田覆盖的玉米果穗穗长值、穗粗值较高；膜上覆土、砂田和秸秆还田的秃顶长较短。单作玉米中砂田处理下的玉米果穗最长、最粗，秃顶长最短，穗行数、行粒数和百粒重均为6种栽培处理中的最大值，说明砂田处理下的玉米果穗生长状况最好，膜上覆土的影响次之。由表6-2分析可知，与单作玉米具体分析结果不同的是，膜上覆土、砂田和秸秆还田的果穗穗长值、穗粗值较高，条膜、砂田和秸秆还田的秃顶长值较小，膜上覆土、砂田和秸秆还田的穗行数、行粒数和百粒重较高，砂田处理下的间作玉米果穗穗长、穗粗、穗行数、行粒数、百粒重均为6种栽培处理中的最大值，秃顶长则为最小值；秸秆还田在间作玉米中的有一定的性状优势；单作玉米的穗部性状整体要优于间作玉米。玉米的产量主要由玉米的穗长、穗粗、穗行数、行粒数、百粒重等指标构成，每一个指标都决定着玉米产量的高低，因此不同栽培处理对河西灌区春玉米穗部性状的影响直接影响到玉米的产量。表6-1不同栽培处理对单作玉米穗部性状的影响覆盖处理穗长(cm)穗粗(cm)秃顶长(cm)穗行数行粒数百粒重(g)T120.16Aab5.17ABa1.16BCbc15.60BCbc37.325Aa37.72AabT219.35Ab5.11ABab1.40ABab15.85ABCb37.400Aa36.31AabT320.98Aab5.29Aa1.10BCbc16.00ABab38.075Aa39.29AabT421.74Aa5.36Aa0.83Cc16.45Aa40.525Aa40.69AaT519.95Aab5.12ABa1.06BCbc15.15CDcd36.80Aa34.97ABbCK16.43Bc4.82Bb1.65Aa14.73Dd29.05Bb29.29Bc40 甘肃农业大学2015届硕士毕业论文注：不同大小写字母分别表示p＜0.01和p＜0.05水平的显著性差异，重复4次。Note:valuesfollowedbythedifferentlettersaresignificantlydifferentP＜0.01andP＜0.05,fourreplications.表6-2不同栽培处理对间作玉米穗部性状的影响覆盖处理穗长(cm)穗粗(cm)秃顶长(cm)穗行数行粒数百粒重(g)T117.09Aa4.87ABa1.33Bb14.40Aab31.50Aa34.35AaT217.62Aa4.91Aa1.34Bb14.70Aab32.375Aa34.35AaT318,65Aa5.02Aa1.34Bb15.10Aa34.475Aa35.25AaT419.30Aa5.05Aa1.13Bb15.20Aa35.575Aa35.87AaT519.08Aa5.04Aa1.19Bb15.05Aa35.10Aa35.34AaCK14.00Bb4.54Bb2.06Aa13.60Ab20.90Bb27.19Bb注：不同大小写字母分别表示p＜0.01和p＜0.05水平的显著性差异，重复4次。Note:valuesfollowedbythedifferentlettersaresignificantlydifferentP＜0.01andP＜0.05,fourreplications.6.2不同栽培处理对春玉米产量及经济效益的影响6.2.1不同栽培处理与春玉米产量的影响分析不同栽培处理下玉米的产量变化情况不同，产量的不同也是玉米生长差异的一个重要指标，表6-3和表6-4分别为2012年-2014年三年的单作玉米、间作玉米产量变化情况。通过对比可以得出，单作玉米在定位试验的三年里2012年和2013年砂田的产量值最高，在2014年膜上覆土的产量值最高。间作玉米则为秸秆还田在连续三年的产量值中处于最高。说明砂田和膜上覆土在单作玉米中的增产效果明显，而在间作中秸秆还田的增产效果明显。2表6-3不同覆盖处理对单作玉米产量的影响(kg/hm)覆盖处理2012年2013年2014年T11035.02ABab930.22Bb942.89AabT21070.47ABa1016.46ABab963.09AabT31125.13ABa1041.99ABab1089.94AaT41183.85Aa1120.84Aa1086.37AaT5878.93Bb961.04ABb899.45AbCK474.65Cc374.15Cc437.24Bc注：不同大小写字母分别表示p＜0.01和p＜0.05水平的显著性差异，重复4次。41 甘肃农业大学2015届硕士毕业论文Note:valuesfollowedbythedifferentlettersaresignificantlydifferentP＜0.01andP＜0.05,fourreplications.2表6-4不同覆盖处理对间作玉米产量的影响(kg/hm)覆盖处理2012年2013年2014年T1692.34Aa667.73Aa673.84AaT2745.96Aa689.15Aa698.81AaT3766.73Aa736.67Aa727.61AaT4758.38Aa718.67Aa726.85AaT5804.75Aa737.33Aa805.53AaCK312.90Bb284.17Bb349.41Bb注：不同大小写字母分别表示p＜0.01和p＜0.05水平的显著性差异，重复4次。Note:valuesfollowedbythedifferentlettersaresignificantlydifferentP＜0.01andP＜0.05,fourreplications.6.2.2不同栽培处理玉米经济效益的比较分析表6-5：单作玉米不同栽培方式经济效益的比较Table6-5Economicbenefitsofmaizeunderdifferentplastic-filmmulching-2patternsYuan·hm产值物资投入用工投入总投入经济效益综合评分处理纯经济收入OutputMaterialsInputofTotalComprehensivescoreofeconomicTreatmentPureincomevalueinputlaborinputbenefits(score)T118102.432002400560012502.480.63T220025.635002400590014125.691.10T320926.435001920542015506.4100.00T420858.238002800640014458.293.24T517269.424002800520012069.477.83CK10394.82400240048005594.836.08-1肥料投入按市场实际购买价计算；种子投入按市场价格8元·kg计算；所用劳动力按-1平均每人每天作业8h、60元计算；玉米籽粒价格按照市场价格1.6元·kg计算。以2012至2014年的平均试验数据分析为根据，由表6-5可见，不同的栽培处理下单作玉米的经济效益差异较大。秸秆还田和CK对照的总投入均不高，但因为产量较低所以纯经济收入不高，导致经济效益综合评分不高；条膜的物资投入较其他覆盖方式较低，但条膜在产值上不占优势，导致条膜的经济效益综合评42 甘肃农业大学2015届硕士毕业论文分并不高；砂田因为前期的覆盖和播种的用工投入较多，单株的玉米穗部性状虽然占优势，但因为出苗率不足80%影响单位面积的总株数，从而显现出在经济效益中不占优势。在单作玉米生长过程中全膜较膜上覆土相比较会多出至少两次人工除草的费用，因此在用工投入上膜上覆土会少一些，在6种覆盖方式的经济效益对比中膜上覆土显现出明显的经济效益优势，砂田的经济效益次之。以三年平均试验数据分析根据，由表6-6可见，和单作玉米的分析结果不同，不同的栽培处理下间作玉米的经济效益差异较大。秸秆还田和CK对照的总投入均不高，但因为秸秆还田的产量较高且经济投入较少所以经济效益综合评分最高高，故秸秆还田的经济效益最高，在6种栽培方式的经济效益对比中膜上覆土经济效益次之，砂田的经济效益位居第三。表6-6：间作玉米不同栽培方式经济效益的比较Table6-6Economicbenefitsofmaizeunderdifferentplastic-filmmulching-2patternsYuan·hm产值物资投入用工投入总投入经济效益综合评分处理纯经济收入OutputMaterialsInputofTotalComprehensivescoreofeconomicTreatmentPureincomevalueinputlaborinputbenefits(score)T112937.73200240056007337.771.47T213417.13500240059007517.173.22T313970.13500192054208550.183.28T413955.53800280064007555.573.59T515466.124002800520010266.1100.00CK4788.62400240048001908.618.596.2.3不同栽培处理对玉米氮素吸收的影响地膜覆盖能够有效防止由于地表径流和地下水径流造成的水肥流失，并且能够有效提高土壤肥料的利用效率。覆盖栽培技术可以显著影响耕作土壤的水、热状况和生物活性，从而进一步影响土壤养分吸收的效率。大量的研究表明有覆盖[22]物之后的土壤可以加强有机氮的矿化。-1氮素利用率(Nitrogenutilizationrate，NUE，kg/kg)为单位面积植株总氮素吸收量与单位面积施入的纯氮量之比:NUE=NU/Nj43 甘肃农业大学2015届硕士毕业论文表6-7不同栽培处理对单间作玉米氮素利用率的影响-1氮素利用率kg·kg单作间作T133.27b32.28bT234.58b32.47bT335.03a33.69aT435.11a33.83aT534.76b33.05aCK32.91c32.46b注：小写字母表示p＜0.05水平的显著性差异，重复4次。Note:valuesfollowedbythelettersaresignificantlydifferentP＜0.05,fourreplications.不同栽培处理对作物吸收效率影响显著，由表6-7可以看出，在同水同肥的条件下，无论是单作还是间作玉米，5种栽培处理下的氮素吸收率与CK对照有极显著差异，且砂田模式下的氮素利用效率为最高，说明砂田覆盖下的玉米对化肥的利用效率最高。膜上覆土的利用效率次之。间作玉米的氮素吸收率均高于单作玉米，这和间作玉米带间豌豆的固氮作用有关，且间作玉米的氮素利用效率不高这和间作玉米的整体生产力不强、产量不高有关。6.3讨论与小结（1）条膜、膜上覆土、砂田覆盖的玉米果穗穗长值、穗粗值较高；膜上覆土、砂田和秸秆还田的秃顶长较短。单作玉米中砂田处理下的玉米果穗最长、最粗，秃顶长最短，穗行数、行粒数和百粒重均为6种栽培处理中的最大值，说明砂田处理下的玉米果穗生长状况最好，膜上覆土的影响次之。与单作玉米具体分析结果不同的是，膜上覆土、砂田和秸秆还田的果穗穗长值、穗粗值较高，条膜、砂田和秸秆还田的秃顶长值较小，膜上覆土、砂田和秸秆还田的穗行数、行粒数和百粒重较高，砂田处理下的间作玉米果穗穗长、穗粗、穗行数、行粒数、百粒重均为6种栽培处理中的最大值，秃顶长则为最小值；秸秆还田在间作玉米中的有一定的性状优势；单作玉米的穗部性状整体要优于间作玉米。（2）以2012至2014年的平均试验数据分析为根据，由表6-5可见，不同的栽培处理下单作玉米的经济效益差异较大。秸秆还田和CK对照的总投入均不高，但因为产量较低所以纯经济收入不高，导致经济效益综合评分不高；条膜的物资44 甘肃农业大学2015届硕士毕业论文投入较其他覆盖方式较低，但条膜在产值上不占优势，导致条膜的经济效益综合评分并不高；砂田因为前期的覆盖和播种的用工投入较多，单株的玉米穗部性状虽然占优势，但因为出苗率不足80%影响单位面积的总株数，从而显现出在经济效益中不占优势。在单作玉米生长过程中全膜较膜上覆土相比较会多出至少两次人工除草的费用，因此在用工投入上膜上覆土会少一些，在6种覆盖方式的经济效益对比中膜上覆土显现出明显的经济效益优势，砂田的经济效益次之。（3）不同栽培处理对作物吸收效率影响显著，由表6-7可以看出，在同水同肥的条件下，无论是单作还是间作玉米，5种栽培处理下的氮素吸收率与CK对照有极显著差异，且砂田模式下的氮素利用效率为最高，说明砂田覆盖下的玉米对化肥的利用效率最高。膜上覆土的氮素利用效率次之。综合其他试验数据分析本论文发现，考虑所有栽培方式，砂田模式有很多改进完善的空间，潜力很大。现阶段可以大力推广膜上覆土方式代替现在农民推行的全膜技术，能够有效提高玉米产量和玉米果穗的质量。45 甘肃农业大学2015届硕士毕业论文第七章：主要结论7.1结论7.1.1不同栽培处理对土壤温度的影响不同栽培处理下土壤温度在单间作玉米苗期的影响显著，在河西灌区的玉米种植过程中能够起到关键的保温作用，从而保障了玉米在苗期阶段以及后期的生长发育。在玉米苗期阶段，砂田的单间作玉米土壤温度较其他栽培方式偏低，全膜覆盖和条膜在日间的保温效果较好。单间作玉米的拔节期和大喇叭口期的温度折线变化平稳、起伏不大，说明玉米整个生长时期对温度的敏感度主要集中在苗期阶段。在单间作玉米的拔节期和大喇叭口期，秸秆还田处理下的土壤温度均为较低值，这也和绝大多数的研究结果一致。且相同栽培方式下的间作玉米土壤温度低于单作玉米土壤温度，这和间作玉米带行间豌豆的遮挡作用有关。7.1.2不同栽培处理对土壤水分的影响影响作物生长的主要耕作土层集中在0-60cm范围内，且不同栽培处理下的土壤含水量差异显著，4种覆盖处理下的土壤含水量高于CK对照和秸秆还田处理，说明覆盖方式能够减少作物之间的水分蒸发量，并且能够有效提高作物的水分利用效率。覆盖方式对玉米苗期的生长起着非常重要的作用，在容易发生春寒春旱的河西灌区覆盖方式能够保证玉米苗期的土壤水分不至于大量蒸发，从而为玉米的生长发育提供了保障，这其中砂田的土壤贮水量最高。在单作和间作玉米的整个生长时期，不同栽培处理下的土壤贮水量不同，砂田的土壤贮水量最高，膜上覆土次之。不同栽培处理的土壤蒸发量不同，6种栽培处理下单作玉米的全生育期累积蒸发量由高到低依次为秸秆还田＞CK＞条膜＞全膜＞膜上覆土＞砂田，间作玉米的分析结果和单作玉米完全一致。综合以上分析结果，本论文通过试验发现，砂田覆盖能够有效提高土壤含水量，减少土壤水分的蒸发，提高水分利用效率，膜上覆土的作用效果次之。综合玉米的产量和养分吸收的数据分析，本论文发现，砂田模式下在玉米苗期生长阶段的土壤温度为最低，但是砂田模式下的土壤贮水量一直为最高，从此46 甘肃农业大学2015届硕士毕业论文可以得出影响河西灌区玉米生长发育和产量形成的最重要因素不是温度而是水分。7.1.3不同栽培处理对玉米生长指标的影响由于覆盖处理在耕作层形成了物理保护层，间接改变了作物生长的土壤环境，同时也改善了土壤中水分、空气、温度和养分的补给情况，起到了促进作物生长发育的作用。试验发现，覆盖处理下的玉米幼苗出苗时间显著早于CK对照，且除了砂田覆盖其他处理方式的出苗率显著高于CK对照。从玉米的株高值中能够分析不同栽培处理下的玉米生长状况，间作玉米的株高在各个生育时期均低于单作玉米，且不同的栽培处理对于玉米株高在玉米生长的苗期、拔节期和大喇叭口期的影响要大于在玉米生长的后期，砂田处理对玉米株高的影响效果最好，膜上覆土次之。玉米地上部分干物质的积累量直接影响到玉米的最终产量。不同栽培处理下的单作玉米苗期干物质重差异显著，在玉米生长阶段，膜上覆土最有利于玉米干物质的积累。7.1.4不同覆盖方式对玉米产量和氮素吸收的影响不同栽培处理对玉米产量均有不同的增产效果影响，反映在玉米的穗部性状上，砂田处理下的玉米果穗最粗、最长、秃顶长最短，且砂田栽培处理下的玉米穗行数、行粒数均为6种栽培处理的最大值。但是由于出苗率较低，砂田栽培处理下的整体产量受到影响，加上砂田处理的人力和财力投入较高，致使最终的经济效益综合评分不高。砂田模式在实际生产生活中属于费时费力的，因此绝大多数农民在选择玉米大田种植过程中也不会选择砂田。但是砂田栽培下的单间作玉米氮素利用效率高，说明砂田模式能够有效起到保水保墒的作用，进一步减少了肥料从表层土壤中的蒸发和流失。砂田模式有很多改进完善的空间，有巨大的生产和推广潜力很大。现阶段可以大力推广膜上覆土方式代替现在农业生产中推行的全膜技术，能够有效提高玉米产量和玉米果穗的质量，并且能够通过玉米和豌豆间套作有效提高玉米的氮素利用效率，为很多地方试种豆类——玉米间套作、蔬菜——玉米间套作、油料作物——玉米间套作等情况提供了参考依据。通过前面的具体分析本论文建议，应该着重在河西灌区等旱作农业区研究砂47 甘肃农业大学2015届硕士毕业论文田模式的生产效率，从砂田厚度、播种日期、劳动力成本等方面对砂田模式进行优化改良，提高砂田处理方式的出苗率，从而能够保证砂田在获得高产高效的同时兼具较高的经济效益，只有这样才能在实际的玉米生产种植过程中得到顺利推广，并且能够为农民带来福祉。对比砂田模式的优势，现阶段应该大力推广膜上覆土栽培方式，介于膜上覆土处理最高的经济效益，在推广难度上要远小于砂田，在实际生产过程中也非常容易施行。（1）砂田模式在玉米生长的前期土壤温度为最低，土壤贮水量一直处于较高水平，玉米收获后，砂田模式下的玉米产量最高、果穗性状最好、氮素吸收率和氮素经济利用效率最高，说明水分是影响河西灌区玉米最终玉米产量的重要因素。在同水同肥的条件下，砂田模式显现出非常大的推广潜力,应该着重优化砂田模式的种植技术，降低推广难度，才能在砂田模式获得高产高效之后真正运用到实际的农业生产中。（2）在单作玉米种植过程中，膜上覆土是试验效果仅次于砂田的推广模式；在间作玉米种植过程中，膜上覆土的试验效果仅次于秸秆还田。就整体试验效果而言，膜上覆土的土壤贮水量较高，玉米收获后，膜上覆土处理下的产量较高，果穗性状较好，氮素利用率较高。在单作玉米经济效益的分析中，膜上覆土是最佳的种植推广方式；在间作玉米的经济效益分析中，膜上覆土的经济效益仅次于秸秆还田。这说明，就本试验几种不同的覆盖处理方式，膜上覆土的经济效益是最科学可行的推广方式，潜力空间大，推广难度也比较小。在以后的试验研究中，可以就膜上覆土的相关研究进行深度的探讨。48 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甘肃农业大学2015届硕士毕业论文致谢本论文是在孙建好老师的悉心指导下完成的，同时，陈英老师也给予了学生莫大的帮助。从论文的选题、构思、试验的设计和进展到论文的撰写、修改、审定等等环节，无不凝聚着老师的心血和智慧。导师活跃的学术思想，严谨的治学态度，渊博的知识涵养，忘我的工作精神，认真负责的工作作风，一丝不苟的敬业精神，都是我学习的内容，导师给我的谆谆教诲令我终身受益。在此，谨向导师表达我最诚挚的谢意和最崇高的敬意。衷心感谢甘肃农业大学给我提供了这次宝贵的学习深造机会，特别感谢甘肃省农业科学院孙建好老师对学生论文的指导和修改，同时感谢各位领导及其相关各部门的大力支持，感谢给予我莫大支持和帮助的赵建华老师、陈娟学姐以及试验点的负责人在试验过程中给予我的照顾，我才得以顺利克服试验过程中遇到的困难和挫折，从中学到许多知识和技术以及宝贵的人生哲理，在此衷心地感谢您们！论文的完成离不开甘肃农业大学资源与环境学院老师、领导的关怀和支持，离不开我所学习和生活的这样一个团结、友爱、温暖、奋进的集体。最后再次向所有关心、支持与帮助过我的师长、亲人和朋友表示最衷心的感谢！53 甘肃农业大学2015届硕士毕业论文个人简介闫妍名，女，汉族，河南安阳人，中共党员，2007年9月考入甘肃农业大学人文学院公共事业管理专业，2011年6月毕业获得管理学学士学位，2012年进入甘肃农业大学资源与环境学院就读生态学专业硕士研究生，主要研究方向为农业生态学。研究生期间发表的论文情况1：闫妍名，孙建好，陈英，赵建华，李伟绮，河西灌区不同覆盖对土壤水温及玉米增产效应的影响，安徽农业大学学报，2015,52：闫妍名，孙建好，河西灌区不同覆盖对春玉米干物质积累及产量的影响，西北农业学报导师简介孙建好：男，汉族，1972年生，甘肃永登人。现任甘肃省农业科学院土壤与肥料研究所主任，张掖甘州区节水农业试验站站长。孙建好老师长期致力于节水农业的创新和深入研究，讲求农业发展的高产高效，先后主持公益性行业(农业)科研专项（200803003）、(201103003)等，并联合各地农业院校和农科院实现了多项试验在甘州区农业站的顺利开展。在《生态学报》、《甘肃农业科技》、PNAS等刊物发表文章30余篇。陈英：男，汉族，1969年12月生，中共党员，博士，副教授。现任甘肃农业大学资源与环境学院副院长，土地资源管理学科和农业推广（农业资源利用领域）硕士生导师。陈英老师长期致力于土地经济、土地规划、土地资产评估和农业资源利用等方面的研究，先后主持教育部社科规划基金项目、甘肃省青年教师基金项目和土地利用规划、土地资产评估等多项社会服务项目。获甘肃省科技进步三等奖1项,主持项目通过省科技鉴定4项。在《中国沙漠》、《干旱区地理》、《干旱地区农业研究》、《资源科学》等刊物发表文章60余篇。累计培养硕士研究生30余名。现主持国家自然科学基金、国土资源行业项目等多项科研课题。 甘肃农业大学2015届硕士毕业论文