[00122345]宁南山区沟垄二元覆盖的土壤水温效应及马铃薯生长响应机理

1、项目来源 项目来源于宁夏自然科学基金,项目批准号：NZ14012;起止年月：2014年07月至2016年10月;资助金额：4万元。 马铃薯是典型的温带作物,对水分亏缺和温度状况非常敏感。宁南山区降雨年内分布不匀和年际变化大,70%的降水集中在7～9月份;土壤蒸发强烈,无效、微效降水次数多,水分供应不足成为限制该区马铃薯生长和产量提高的主要因素;同时在马铃薯生长过程中,早期低温不利于出苗、后期高温不利于块茎的形成。季节性干旱和土壤温度状况制约着宁南山区马铃薯生长发育和产量的形成。因此,如何应用蓄水和调温保墒措施来提高作物生产力,是提高该区马铃薯产量的关键。 多年的旱农研究结果表明,沟垄二元覆盖集水种植系统能起到改善土壤墒情和延长水分有效期的作用,可促进农作物、花卉和森林植物的生长,对于缺乏灌溉和灌溉成本高的干旱半干旱区非常适用。 2、研究工作的目的及意义 土壤水分和土壤温度是影响土壤肥力和作物生长发育的重要环境因子,其分布和变化对土壤养分的分布及作物对养分的吸收和利用都有直接影响。本项目主要针对宁南山区马铃薯生长前期降水少、气温低、后期气温高的自然特点,将垄上覆盖集雨与沟内覆盖相结合,通过沟内覆盖材料来适当调节土壤温度和保持土壤水分,以垄上覆盖沟内不覆盖种植模式为对照,重点研究沟垄二元覆盖种植模式下马铃薯生育期土壤水温时空变化特征,探明其调温保墒机制,进一步明确对马铃薯生长及产量的影响,对提高该区农田水分利用效率、解决地膜白色污染问题和完善沟垄集雨技术理论有重要的意义。 3、主要论点与论据 项目针对宁南山区降水量有限、春季低温干旱等问题及地膜白色污染等问题,选用普通地膜、生物降解膜、液体地膜、麻地膜及作物秸秆5种覆盖材料,将垄上覆盖集雨与沟内覆盖相结合,较为系统地分析了不同沟垄二元覆盖模式对耕层土壤温度时空变化的影响及其蓄水保墒效果,进一步明确了不同沟垄二元覆盖种植模式对马铃薯生长的影响;同时研究了沟垄二元覆盖模式下不同覆盖材料的降解特性。两年研究结果表明,秸秆覆盖有降温和明显的保墒效果,增产最为显著,但秸秆腐解完全需要较长时间;普通地膜覆盖有明显的增温和保墒效果,增产效果显著,但不降解;麻地膜覆盖前期增温保墒效果显著,后期减弱,其增产效果与生物降解膜处理无显著差异且均低于普通地膜覆盖,但降解效果好于生物降解膜和普通地膜;液体地膜覆盖的调温保墒效果较差,但作物收获后完全降解;与垄覆沟不覆盖处理相比,沟垄二元覆盖处理具有良好的调节土壤水温及增产作用,其中以垄覆地膜沟覆秸秆处理下马铃薯商品薯率、水分利用效率、净收益最高。结合不同处理的土壤水温效应及其对马铃薯生长的影响,从高产、生态的角度出发,垄覆地膜沟覆秸秆处理和垄覆地膜沟覆麻地膜处理可作为宁南山区旱作马铃薯集雨高效栽培种植模式。 4、创见与创新 本项目研究将沟垄集雨种植与环保型覆盖材料（生物降解膜、液体地膜、麻地膜及作物秸秆）相结合,研究沟垄二元覆盖下马铃薯田土壤水温调控机制,探明沟垄二元覆盖下土壤水温的时空变化规律,揭示该模式对马铃薯生长的响应机理;通过研究沟垄二元覆盖模式下土壤水温效应及马铃薯生长的响应,对比分析不同覆盖材料的降解特性,筛选出适合宁南山区马铃薯生产的环保型覆盖材料和高效节水栽培种植模式。 5、社会经济效益及存在问题 近年来,沟垄二元覆盖种植技术已实现集耕作、起垄、覆膜、开沟、播种等功能一机多用的农业机械化,经济效益得到显著提高,其推广应用前景广阔,在北方旱作区得到成功应用和迅速发展,使土地经济生产力大幅度提高,在旱区农业生产中发挥着至关重要的作用。然而多年单一的垄沟覆盖栽培模式势必会造成土壤质量下降、地膜残留和土壤底墒不足等问题,沟垄二元覆盖辅以施肥、秸秆覆盖还田等保护性耕作技术及配套农机具的推广应用,是今后旱作区微集水技术发展的新趋势,是持续和效益农业的最佳选择。 6、历年获奖情况 项目研究期间,在国内学术期刊上发表论文8篇,其中有1篇获第14届宁夏自然科学优秀学术论文二等奖;培养本科毕业生1名,指导完成自治区级和校级大学生创新创业训练计划项目2项,分别获2015年度宁夏大学大学生创新创业训练计划项目二等奖和优秀项目;参加国内外学术会议及交流8次;在本项目的支持下,开展马铃薯主粮化战略与科技创新培训班,培训农民86人次。