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河套灌区作物耐盐性评价及种植制度优化研究

作　者: 童文杰
导　师: 陈阜
学　校: 中国农业大学
专　业: 作物栽培学与耕作学
关键词: 河套灌区耐盐性适宜区划分种植结构优化垄作覆膜
分类号: S156.4
类　型: 博士论文
年　份: 2014年
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内容摘要

土壤盐渍化是制约河套灌区农田高效利用的主要障碍因素,基于作物耐盐性评价的作物种植结构优化与栽培耕作措施优化对该区域盐碱耕地资源利用意义重大。本论文在剖析河套灌区盐碱地利用现状和存在问题的基础上,利用农户地块调查开展了该区域主要农作物耐盐性和盐碱耕地适宜种植区划,并基于田间定位试验探讨了垄作与覆膜技术提高向日葵耐盐性的机理。主要结论如下：(1)河套灌区自20世纪后半叶以来,耕地面积持续扩大,导致受土壤盐渍化耕地面积比例不断提高。尽管1990-2012年河套灌区引黄灌溉量呈显著下降趋势,但年平均积盐高达205万吨。由于节水灌溉工程与农艺节水技术发展,中、重度盐碱耕地占灌区总耕地的比例呈下降趋势。近年来,由于向日葵对盐碱地适宜性强和经济效益相对高,其种植面积快速增加,且连作现象非常普遍,小麦等传统粮食作物种植面积持续下降。(2)通过比较0-10cm、0-20cm和0-40cm土壤ECe值与作物产量相关性大小判断,河套灌区小麦、玉米、向日葵苗期土壤饱和浸提液电导率(ECe)与产量及产量构成因素之间均呈显著负相关关系,以作物苗期0-20cm土壤ECe值作为作物根层盐分来评判作物的耐盐性最有代表性。双指数函数对作物耐盐性的拟合效果优于分段式耐盐函数和S型耐盐函数。河套灌区小麦、玉米的耐盐等级为中度敏感型,向日葵耐盐等级为中度耐盐型。小麦、玉米、向日葵的耐盐指数分别为7.442、8.986和12.967,其相应的苗期0-20cm土壤ECe值如控制在3.893、3.778、4.919dS·m-1以下,可以保障作物相对产量不低于88.3%。(3)根据河套灌区作物双指数耐盐函数分析结果,以作物相对产量降低幅度小于10%、10%-25%、25%～50%和大于50%作为划分依据,作为盐碱地作物种植的最适宜区、适宜区、次适宜区和不适宜区。选择河套灌区五原县和平村的575个地块进行适宜区划分,基于耐盐函数和相对产量的适宜区区划结果与实际调查结果基本吻合；在此基础上,本文也结合经济效益、生态效益、社会效益等指标对和平村的作物结构进行了优化分析。(4)垄作覆膜种植模式能有效增强向日葵耐盐性,该模式与垄作不覆盖及垄作覆盖秸秆相比,能有效降低向日葵耕层土壤盐分含量和减小盐分变异系数,生育期间根层0-20cm土壤含盐量受降水洗淋和蒸发返盐的影响呈波浪式动态变化。同时,垄作覆膜明显增加向日葵体内K+、脯氨酸、SOD等抗逆调节物质含量,有效提高盐碱地向日葵耐盐性和产量。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
图表目录  8-11
第一章绪论  11-20
  1.1 研究背景与意义  11-12
  1.2 国内外研究进展  12-17
    1.2.1 土壤盐渍化相关概念  12
    1.2.2 作物耐盐性研究进展  12-15
    1.2.3 生态适宜区划分与作物结构优化研究进展  15-17
    1.2.4 垄作与覆膜技术增强作物耐盐性研究进展  17
  1.3 研究目标、内容和思路  17-20
    1.3.1 研究目标  17-18
    1.3.2 研究方法和内容  18
    1.3.3 研究思路  18-20
第二章河套灌区盐碱地利用与作物种植结构特征分析  20-35
  2.1 河套灌区概况与发展简史  20-22
    2.1.1 河套灌区概况  20-22
    2.1.2 河套灌区发展简史  22
  2.2 河套灌区盐碱地成因  22-28
    2.2.1 气候因素  22-24
    2.2.2 土壤与地下水文  24-26
    2.2.3 排灌比不合理  26-28
  2.3 河套灌区盐碱地利用特征分析  28-30
    2.3.1 盐碱地动态变化  28-30
    2.3.2 盐碱地农业利用模式  30
  2.4 作物种植结构演变特征  30-34
    2.4.1 五原县主要农作物种植结构演变特征分析  30-32
    2.4.2 河套灌区主要农作物经济效益分析  32-34
  2.5 小结  34-35
第三章河套灌区主要农作物耐盐性分析及生态适宜区划分  35-56
  3.1 材料与方法  35-40
    3.1.1 试验设计  35-37
    3.1.2 取样与分析  37-38
    3.1.3 作物耐盐性分析方法  38-40
    3.1.4 数据分析与处理  40
  3.2 结果与分析  40-54
    3.2.1 河套灌区小麦耐盐性分析  40-45
    3.2.2 河套灌区玉米耐盐性分析  45-50
    3.2.3 河套灌区向日葵耐盐性分析  50-54
  3.3 小结  54-56
第四章河套灌区盐碱地农田适宜区划分与种植结构优化  56-76
  4.1 材料与方法  56-63
    4.1.1 农田土壤盐分和作物结构普查方法  56-58
    4.1.2 河套灌区主要农作物生产投入调查方法  58
    4.1.3 河套灌区主要农作物灌溉定额计算方法  58-59
    4.1.4 河套灌区未来不同节水压力下情景模式的构建  59
    4.1.5 作物结构优化模型  59-63
    4.1.6 数据分析与处理  63
  4.2 结果与讨论  63-74
    4.2.1 河套灌区村域土壤盐分分布和种植结构分析  63-66
    4.2.2 河套灌区盐碱地作物生态适宜区划分  66-69
    4.2.3 河套灌区主要农作物经济效益与劳动力投入分析  69-71
    4.2.4 河套灌区主要农作物灌溉定额分析  71
    4.2.5 河套灌区农田种植结构优化结果分析  71-74
  4.3 小结  74-76
第五章垄作与覆盖对向日葵耐盐性的影响  76-88
  5.1 材料与方法  76-79
    5.1.1 试验区概况  76
    5.1.2 试验过程气象特征  76-78
    5.1.3 试验设计  78
    5.1.4 取样方法与数据测定  78-79
    5.1.5 数据处理方法  79
  5.2 结果与分析  79-86
    5.2.1 垄作与覆盖对向日葵耕层土壤盐分动态变化的影响  79-80
    5.2.2 垄作与覆盖对土壤温度变化的影响  80-81
    5.2.3 垄作与覆盖对土壤容重的影响  81-82
    5.2.4 垄作与覆盖对向日葵生理活性的影响  82-85
    5.2.5 垄作与覆盖对向日葵生长生育与产量的影响  85-86
  5.3 小结  86-88
第六章结论与讨论  88-92
  6.1 结论  88-89
  6.2 讨论  89-92
    6.2.1 地下水位持续下降对区域农业生态的影响  89
    6.2.2 根际土壤盐分对作物产量及产量构成因素的影响  89-90
    6.2.3 耐盐函数优越性与耐盐结果的比较  90-91
    6.2.4 盐碱地生态适宜区划分  91-92
参考文献  92-103
致谢  103-105
作者简介  105

河套灌区作物耐盐性评价及种植制度优化研究

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