旱作玉米水生產(chǎn)力及碳、氮、磷生態(tài)化學(xué)計(jì)量特征研究.pdf

1、不同壟溝覆蓋設(shè)計(jì)對(duì)玉米生長(zhǎng)、生物產(chǎn)量、水分利用效率的影響差異較大，但前期研究對(duì)水生產(chǎn)力進(jìn)一步評(píng)估及主要營(yíng)養(yǎng)元素（碳、氮、磷等）的生態(tài)化學(xué)計(jì)量特征研究較少。本研究從土壤水分匯聚效應(yīng)、土壤溫度的變化、土壤質(zhì)量以及土壤-玉米葉片的生態(tài)化學(xué)計(jì)量特征來(lái)解釋這個(gè)基礎(chǔ)的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題，同時(shí)輔以不同水分梯度下的盆栽試驗(yàn)加以驗(yàn)證。以蘭州當(dāng)?shù)赜衩灼贩N“金凱3號(hào)”作為供試品種，在2015年和2016年兩年在蘭州大學(xué)榆中校區(qū)進(jìn)行了大田和盆栽試驗(yàn)，大田試驗(yàn)有不同的

2、田間微集雨模式（隔溝覆膜壟播RF、平地覆膜FF、全膜雙壟溝播DF、平地不覆膜CK），盆栽試驗(yàn)為不同水分梯度和施氮量處理。通過(guò)分析測(cè)定土壤含水量，土壤溫度與土壤養(yǎng)分、玉米生長(zhǎng)形態(tài)指標(biāo)、光合特性、葉片營(yíng)養(yǎng)元素與產(chǎn)量和水分利用效率，得出以下主要結(jié)論：
　　一）壟溝覆蓋系統(tǒng)的玉米產(chǎn)量形成和生態(tài)化學(xué)計(jì)量特征的研究
　　1.田間微集雨系統(tǒng)下，由于微環(huán)境的改善，玉米的莖粗、莖高、葉面積、葉面積指數(shù)、莖重、葉重、穗部生物量分配、產(chǎn)量和水分利

3、用效率等都顯著高于無(wú)壟溝覆蓋對(duì)照。兩年平均而言，在開(kāi)花吐絲期，DF表現(xiàn)出一般具有最大的株高值217.81cm，比CK高60.5％，最高的葉面積指數(shù)為3.28，比CK高66.7%，最高的地上生物量255.92g/plant，比CK高227.0%，RF次之，F(xiàn)F的表現(xiàn)為最低。DF處理的產(chǎn)量、產(chǎn)量水分利用效率、收獲指數(shù)、地上生物量水分利用效率都是最高的，分別比CK高131.6%、122.1%、33.2%、62.7%。
　　2.在田間微集

4、雨系統(tǒng)下，1m內(nèi)的土壤貯水量在苗期都顯著高于無(wú)壟溝覆蓋的。與CK的苗期表層土壤貯水量相比，2015年的RF、FF、DF分別提高了63.3%、40.5%、65.4%；2016年分別提高了9.7%、19.8%、24.1%。與CK的苗期中層土壤貯水量相比，2015年的RF、FF、DF分別提高了3.8%、10.2%、1.6%；2016年分別提高了25.3%、22.0%、15.3%。此外，壟溝覆蓋可以顯著提高整個(gè)生長(zhǎng)季的土壤溫度（約3.53℃~5

5、.03℃），這無(wú)疑為作物的出苗、建苗過(guò)程提供了有利的條件。
　　3.在整個(gè)生育期內(nèi)，土壤有機(jī)碳含量、碳氮比和碳磷比呈下降趨勢(shì)，土壤全磷含量卻呈上升趨勢(shì)；葉片的有機(jī)碳、全磷、全氮含量都呈下降趨勢(shì)，而葉片C/N 比值、葉片C/P比值、葉片N/P比值都呈上升趨勢(shì)。壟溝覆蓋處理大都降低了土壤有機(jī)碳，土壤全氮和全磷含量、土壤C/N和C/P值也都呈下降的趨勢(shì)，但是氮磷比有升高的趨勢(shì)；葉片的有機(jī)碳和全氮含量下降，碳氮比和碳磷比也降低了

6、。氮添加會(huì)使葉片的全氮含量升高。植物生長(zhǎng)受氮或者磷的限制。
　　二）盆栽控水條件下的玉米產(chǎn)量形成和生態(tài)化學(xué)計(jì)量特征的研究
　　4.在充分供水條件下，開(kāi)花吐絲期時(shí)N3的葉面積最大，比CK（N0）高634%，光合速率最強(qiáng)，比CK高99.09%，地上生物量最大，比CK高1020.34%，但在中度干旱條件下，則是N1或N2的光合作用最強(qiáng)，N2的生物量最高。在水分脅迫下，超過(guò)最適施氮量后，玉米的產(chǎn)量和WUE反而有所降低。
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7、.在整個(gè)生育期內(nèi)，土壤有機(jī)碳含量、碳氮比、氮磷比都呈下降趨勢(shì)，土壤全磷含量上升；葉片的有機(jī)碳、C/N和C/P、N/P比值都逐漸增高，葉片全氮和全磷含量呈降低的趨勢(shì)。氮添加會(huì)使生長(zhǎng)前期的土壤有機(jī)碳含量、碳磷比降低，土壤全磷、土壤全氮含量、氮磷比升高；葉片全氮升高，碳氮比和碳磷比降低，氮磷比升高。隨著供水量增加，土壤有機(jī)碳、全磷含量、碳氮比、碳磷比有升高趨勢(shì)，土壤全氮含量、氮磷比有降低趨勢(shì)；葉片有機(jī)碳、全氮、全磷含量有降低趨勢(shì)，葉片的C/N