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东北雨养农业区种植密度对玉米田间土壤水分和产量的影响研究

作　者: 闫瀛
导　师: 孙仕军
学　校: 沈阳农业大学
专　业: 农业水土工程
关键词: 种植密度耕作深度土壤水分雨养农业玉米东北地区
分类号: S513
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

玉米是全球三大粮食作物之一,目前在中国种植面积已达2735万hm2。东北是我国的玉米主产区和重要的商品粮基地。2009年辽宁的玉米种植面积和产量比例均超过总谷物种植面积和产量的60%。当前,各地玉米生产仍以雨养农业为主导,研究雨养农业条件下充分利用降雨和提高玉米的水分生产效率,对缓解我国农业水资源短缺和增加玉米产量、保障国家粮食安全具有重要意义。本研究以沈阳地区为例,探讨东北雨养农业区种植密度对玉米农田水分和产量的影响。通过2009-2010两年试验,对不同种植密度设置条件下的小区观测土壤水分、植株长势、产量,进行相关气象资料的观测和收集；分析不同种植密度和耕作深度下土壤水分在全生育期的变化动态、理清玉米各生育阶段的土壤水分变化特征和典型天气下土壤剖面水分变化趋势；根据水量平衡原理求出各密度处理下玉米的蒸发蒸腾量、结合气象因素计算参考作物蒸发蒸腾量和不同密度下的作物系数并求算各密度下的降雨利用效率和水分利用效率。经研究,取得如下成果。(1)玉米生育期内土壤含水率的波动变化与降雨量和棵间蒸发有着密切关系。6-7月份降水量集中,土壤含水量波动频繁,进入9月份以后到玉米收获期间,田间土壤含水量变化呈逐渐平稳消减阶段；种植密度对土壤储水区的分布有一定影响。在玉米主要根系分布区,T3(55500株/hm2)处理下20-40cm层田间土壤水分变化最大,T1(40500株/hm2)处理下土壤水分变化最小；20-40cm深度土壤水分在雨量充沛和干旱无雨时最多相差10%左右；各种植密度下,干旱无雨时,土壤剖面含水率在20-40cm处消耗最多,该深度为玉米根部主要储水和耗水区间。(2)全生育期浅耕区和深耕区各层土壤水分波动趋势总体一致,但各时期的波动幅度受降水、植株蒸腾和棵间蒸发等因素影响有所不同。一次34mm左右降雨前后对比,浅耕区土壤含水率增加2%-3%,深耕区增加2.2%～5.4%,深耕区比浅耕区雨水的储蓄能力强,说明深耕区更好的起到了“土壤水库”的调蓄作用。在连续干旱时,起始田间土壤含水率相差无几,但随着土层深度加大,深耕区比浅耕区的含水率明显减少,10d后降低最多相差1.1%,20d后深耕区土壤含水率与浅耕区的含水率最大差值达到2.6%,浅耕区相比深耕区田间水分下降稍慢。(3)单株叶面积随着种植密度的增加而变小,群体的叶面积和叶面积指数则随着种植密度的增加而增加,株高和茎粗随密度的变化不大,密度对产量构成因素有一定影响；本试验条件下,国审新品种辽单527适宜的种植密度为每667m2种3200～3335株左右,该密度可达到最高产量。(4)根据长系列降水频率分析计算,试验期2009年降水频率为83.43%,属偏旱年,2010年为降水频率为9.98%,属偏涝年；2009年浅耕区蒸发蒸腾量最大的处理为T2(48000株/hm2),全生育期蒸发蒸腾量为373.3mm,T2处理的最大需水期为抽穗期,作物的系数K。在拔节期最大；深耕区蒸发蒸腾量最小的处理为T2,全生育期蒸发蒸腾量为439mm,各阶段需水情况为：拔节期>抽穗期>苗期>成熟期,呈现一条单峰曲线；作物的系数K。在拔节期最大；深耕区的作物蒸发蒸腾量大于浅耕区蒸发蒸腾量,浅耕区作物系数为0.65左右,深耕区的作物系数为0.8左右；2009年降雨利用效率最高的处理为T2,4.08kg·m-3；2010年降雨利用效率最高的处理为M2(3335株/667m2),1.75kg·m-3；2009年水分利用效率最高的处理为T2,3.02kg·m3；2010年水分利用效率最高的处理为M2,1.60kg·m-3。

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摘要 8-10Abstract 10-12第一章绪论 12-22 1.1 研究目的及意义 12-13 1.2 国内外研究现状 13-18 1.2.1 雨养农业相关研究 13-14 1.2.2 玉米种植密度相关研究 14-15 1.2.3 玉米耗水规律研究 15-16 1.2.4 玉米田间土壤水分研究 16-17 1.2.5 辽宁地区玉米田间土壤水分研究 17-18 1.3 研究目标、内容及拟解决的关键问题 18-19 1.3.1 研究目标 18 1.3.2 研究内容 18 1.3.3 拟解决的关键问题 18-19 1.4 研究方法和技术路线 19-22 1.4.1 研究方法 19 1.4.2 技术路线 19-22第二章试验设计与方法 22-26 2.1 试验区概况 22 2.2 田间试验设计 22-23 2.2.1 试验布置 22-23 2.2.2 仪器设置 23 2.3 测定项目及方法 23-24 2.4 作物系数计算 24 2.5 数据分析方法 24-26第三章种植密度和耕作深度对玉米田间土壤水分变化的影响 26-42 3.1 种植密度对田间土壤水分变化的影响 26-32 3.1.1 玉米全生育期田间土壤水分总体变化 26-27 3.1.2 玉米各生育期田间土壤水分动态 27-28 3.1.3 种植密度对田间土壤水分变化的影响 28-32 3.2 耕作深度对田间土壤水分变化的影响 32-36 3.2.1 全生育期不同耕作深度下玉米田间水分变化差异 32-34 3.2.2 不同耕作深度和种植密度下各深度土层的水分变化 34-35 3.2.3 不同耕作深度条件下土壤水分在典型天气下的变化 35-36 3.3 土壤水分变化等值线图绘制 36-40 3.3.1 不同种植密度下土壤水分等值线图 37-38 3.3.2 不同耕作深度下土壤水分等值线图 38-40 3.4 本章小结 40-42第四章种植密度对玉米生长性状和产量的影响 42-54 4.1 种植密度对玉米叶片的影响 42-45 4.1.1 单株叶面积变化趋势 42-44 4.1.2 叶面积指数变化趋势 44-45 4.2 种植密度对玉米株高的影响 45-47 4.3 种植密度对玉米茎粗的影响 47-49 4.4 种植密度对玉米产量及相关因素的影响 49-51 4.4.1 种植密度与产量的关系 49-50 4.4.2 种植密度对产量构成的影响 50-51 4.5 本章小结 51-54第五章不同降水年型作物需水分析 54-68 5.1 降水年型分析 54 5.2 气温与降雨变化 54-57 5.3 雨养条件玉米田间蒸发蒸腾量计算 57-61 5.3.1 彭曼-蒙特斯(Penman-Monteith)公式 57-60 5.3.2 实测玉米蒸发蒸腾量计算 60-61 5.4 计算成果 61-65 5.4.1 参考作物蒸发蒸腾量计算成果 61-63 5.4.2 实测作物蒸发蒸腾量计算成果 63-65 5.5 产量与水分关系分析 65-67 5.5.1 降雨利用效率 65-66 5.5.2 水分生产效率 66-67 5.6 本章小结 67-68第六章结论与展望 68-72 6.1 结论 68-69 6.1.1 种植密度和耕作深度对土壤水分的影响 68 6.1.2 种植密度对玉米生长性状和产量的影响 68-69 6.1.3 不同降水年型玉米蒸发蒸腾量变化 69 6.2 展望 69-72参考文献 72-76致谢 76-78攻读硕士学位期间发表的学术论文 78

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