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黄土高原果园不同保护性耕作模式土壤水分效应研究

作　者: 黄金辉
导　师: 廖允成
学　校: 西北农林科技大学
专　业: 生态学
关键词: 黄土高原果园保护性耕作土壤水分
分类号: S661.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

以洛川为代表的黄土高原中南部地区,因其特有的气候条件和土壤资源,适合优质苹果生产,苹果产业已成为当地发展经济、改善生态环境的支柱产业。但目前当地果园的耕作多采用传统的方式,形成裸露的地表,这样不仅使土壤水分大量蒸发而损失,而且土壤肥力逐年下降,同时由于该地区无补灌措施,且果树生长期间耗水量大,极易导致深层土壤的干燥化,土壤水分不足已制约着当地苹果产业的进一步发展。实践证明,将保护性耕作引入黄土高原果园生产中去,通过少耕、免耕及地表覆盖等综合配套措施,能减少农田土壤水分蒸发,保护农田生态环境,获得生态效益、经济效益和社会效益。本研究立足黄土高原果区的资源现状,以最具代表性的苹果园为研究对象,以全年有效抑制果园土壤水分蒸发为目标,系统地对比研究运用免耕、翻耕和旋耕三种耕作方式和生草、覆草、覆膜三种覆盖措施,以及不同耕作和覆盖组合,对黄土高原果园土壤水分、温度、容重和有机质的影响,探索其影响机理;分析单项保护性耕作措施的综合效应,并在此基础上对各种保护性耕作进行整合。主要研究结果如下:(1)黄土高原果园随着树龄的增加,土壤各层的水分含量呈逐步下降趋势。1a、5a、10a、15a、20a果园5m平均土壤干燥化指数依次为:133%(无干燥化)、105%(无干燥化)、99%(轻度干燥化)、78%(轻度干燥化)、66%(中度干燥化)。10a果树是果园发生土壤干燥化的界限。20a果园土壤分水在果树4-10月生育期间均表现出较严重的分水亏缺。(2)在4-10月果树生长期,不同耕作和覆盖1 m土层蓄水量变化总体趋势相一致,均呈“W”形;各处理在不同的果树生长时期保水效果不同。5月份果园土壤水分临界期不同耕作方式1 m土层土壤水分差异极显著,免耕14.28%﹥旋耕14.13%﹥翻耕13.57%,而在9月份土壤蓄水期其差异并不明显;不同覆盖处理中以覆草处理的土壤水分最高(5月为16.47%,9月为19.42%)且与其他处理差异极显著;在所有耕作和覆盖组合中,免耕覆草保水效果最好且比较稳定,黄土高原果园的保护性耕作体系应以免耕覆草为主。(3)生草、覆草、裸地和覆膜5-20 cm各土层昼平均地温覆膜﹥裸地﹥生草﹥覆草;地温昼变幅裸地﹥覆膜﹥生草﹥覆草。7月份各处理之间5-20 cm土层昼平均地温差异和地温变幅都与4月份一致。每个覆盖处理的蓄水量并不是与其地温都成负相关,而是由不同覆盖物的保水效果和保温性质共同决定的。(4)黄土高原果园三种不同耕作方式下,20cm土层容重翻耕、旋耕<免耕;不同覆盖处理之间,生草和覆草处理的土壤容重最小且它们之间差异不显著,裸地的土壤容重最大。果园总孔隙度和毛管孔隙度总体呈现出生草>覆草>覆膜>裸地的变化趋势。不同耕作和覆盖措施下土壤水分与容重有一定的负的线性相关关系,但这种相关性并不显著。(5)不同耕作方式下黄土高原7月土壤表层有机质免耕﹥旋耕﹥翻耕。不同覆盖处理之间覆草﹥生草﹥覆膜﹥裸地且差异极显著。果实膨大期黄高原果园耕层土壤有机质与1m土层平均土壤水分呈极显著相关关系。(6)不同耕作和覆盖措施下土壤容重、温度和有机质对土壤水分的相对重要性按直接通径系数(绝对值)从大到小,依次排列顺序为:有机质(1.0388)>土壤温度(0.5058)>土壤容重(0.2987)。本研究结果既能够有效指导提高黄土高原果园土壤水分利用效率,改善果园土壤干燥化状况,又能实现土壤水分生态环境的有效保护和土壤水分资源持续利用,建立科学合理的保护性耕作体系。将为黄土高原地区的果业的进一步发展,农民的持续增收提供坚实的技术保障。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-12
第一章文献综述  12-24
  1.1 研究背景、目的和意义  12-13
    1.1.1 研究背景  12
    1.1.2 选题目的  12-13
    1.1.3 选题意义  13
  1.2 国内外研究概况  13-15
    1.2.1 保护性耕作概述  13-14
    1.2.2 果园保护性耕作技术  14
    1.2.3 国外研究概况  14-15
    1.2.4 国内研究概况  15
  1.3 不同耕作和覆盖措施下土壤理化性质研究进展  15-23
    1.3.1 黄土高原土壤干燥化研究  15-17
    1.3.2 不同耕作和覆盖措施对土壤温度的影响  17-18
    1.3.3 不同耕作和覆盖措施对土壤容重和孔隙度的影响  18-20
    1.3.4 不同耕作和覆盖措施对土壤水分渗透的影响  20-21
    1.3.5 不同耕作和覆盖措施对土壤有机质的影响  21-23
  1.4 存在问题  23-24
第二章研究内容和方法  24-29
  2.1 研究内容  24-25
    2.1.1 黄土高原果园土壤干燥化状况研究  24
    2.1.2 不同耕作和覆盖措施下黄土高原果园土壤水分研究  24
    2.1.3 不同耕作和覆盖措施下黄土高原果园土壤温度及水热关系  24
    2.1.4 不同耕作和覆盖措施对黄土高原果园土壤容重、孔隙度的影响  24
    2.1.5 不同耕作和覆盖措施对黄土高原果园土壤有机质的影响  24-25
    2.1.6 不同耕作和覆盖措施下黄土高原果园地温、容重和有机质对水分的综合影响分析  25
  2.2 技术路线  25-26
  2.3 试验设计  26-27
    2.3.1 黄土高原果园土壤干燥化状况研究  26
    2.3.2 黄土高原果园不同耕作和覆盖措施对土壤水分效应的研究  26-27
  2.4 试验区概况  27
  2.5 测量指标及方法  27-29
    2.5.1 土壤干燥化指数的计算  27-28
    2.5.2 土壤含水量测定  28
    2.5.3 土壤温度测定  28
    2.5.4 土壤容重和孔隙度测定  28
    2.5.5 土壤有机质测定  28
    2.5.6 气象因素  28
    2.5.7 数据分析与处理  28-29
第三章黄土高原果园土壤干燥化状况研究  29-35
  3.1 土壤干燥化研究的一般理论  29-30
  3.2 不同树龄果园土壤干燥化状况  30-32
  3.3 20_A 果园果树生长期内土壤干燥化状况  32-33
  3.4 小结  33-35
第四章不同耕作和覆盖措施下黄土高原果园土壤水分研究  35-40
  4.1 果树生长期不同耕作和覆盖措施下的保水情况  35-36
  4.2 土壤水分临界期（5 月份）不同耕作和覆盖措施下的保水效果  36-37
  4.3 果园蓄水期（9 月份）不同耕作和覆盖措施下的蓄水效果  37-39
  4.4 小结  39-40
第五章不同耕作和覆盖措施下黄土高原果园土壤温度及水热关系  40-44
  5.1 苹果花期（4 月）不同覆盖措施下的保温效果  40-41
  5.2 果实膨大期（7 月）不同覆盖措施下的保温效果  41-42
  5.3 不同覆盖措施下土壤水分与土壤温度的关系  42-43
  5.4 小结  43-44
第六章不同耕作和覆盖措施对黄土高原果园土壤容重、孔隙度的影响  44-49
  6.1 不同耕作和覆盖措施对土壤容重的影响  44-46
  6.2 不同耕作和覆盖措施下土壤容重与水分的相关性分析  46-47
  6.3 不同耕作和覆盖措施对土壤孔隙度的影响  47-48
  6.4 小结  48-49
第七章不同耕作和覆盖措施对黄土高原果园土壤有机质的影响  49-53
  7.1 不同耕作和覆盖措施对耕层土壤有机质的影响  49-50
  7.2 黄土高原果园土壤有机质和水分相关性分析  50-51
  7.3 小结  51-53
第八章不同耕作和覆盖措施下黄土高原果园土壤温度、容重和有机质对水分的综合影响分析  53-58
  8.1 通径分析系数分析的原理、方法  53-54
  8.2 试验数据处理及结果分析  54-57
    8.2.1 试验数据处理  54-56
    8.2.2 结果分析  56-57
  8.3 小结  57-58
第九章结论与讨论  58-62
  9.1 本论文主要结论  58-59
  9.2 关于黄土高原果园土壤干燥化的讨论  59
  9.3 关于黄土高原果园最适宜的节水保护性耕作模式的讨论  59-60
  9.4 关于不同耕作和覆盖措施引起黄土高原果园土壤水分变化原因的讨论  60-62
参考文献  62-68
致谢  68-69
作者简介  69

黄土高原果园不同保护性耕作模式土壤水分效应研究

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