学位论文题目：集雨种植下覆盖不同环保地膜对农田土壤水肥及玉米生理生态效应的影响
研究生姓名：张杰
专业名称：植物资源学
研究方向：旱区节水农业
指导教师：贾志宽 教授
答辩时间：2010年6月15日15:30
答辩地点：干旱半干旱农业研究中心2120室
主席：杨改河教授 农业生态
委员：
廖允成教授 农 学 院 农业生态
李 军教授 农 学 院 作物栽培学与耕作学
张富仓教授 水建学院 农业税土工程
吴发启教授 资环学院 水土保持
摘要：
农田集雨种植是解决干旱半干旱地区农业需水的主要方式之一。多年来，普通地膜作为一种简便易用的集雨材料，普遍应用于世界各地，在解决农业干旱的同时，大量的残膜所造成的“白色污染”问题也日益严重。因此，近年来降解地膜和液态地膜等环保型集雨材料也先后问世，为比较三种地膜的集雨保墒效果，2008年～2010年在陕西省合阳县甘井镇对三种环保地膜覆盖下土壤的水温变化和玉米的生理生态反应状况进行了研究，为选择高效环保的覆盖材料提供理论和实践依据。
主要研究内容和结果如下：
1．不同处理的土壤水温状况
对不同材料的集雨效果研究表明，覆盖普通地膜（PM）和生物降解地膜（SM）的集雨效率明显高于液态地膜(YM)和对照（CK），由于集雨处理的集雨效果与降雨的时间和强度等外界因素有很大的关系，不同材料的集雨效果略有不同。对不同覆盖材料的贮水量研究表明，不论周年覆盖还是生育期覆盖，普通地膜（PM）和生物降解膜（SM）处理3a平均贮水量较液态膜（YM）和CK处理有明显提高；并且在60～120 cm和120～200 cm土层处，覆盖普通地膜（PM）和生物降解膜（SM）的土壤贮水量均明显高于平作（CK）处理，差异显著；液态地膜与对照相比没有明显差异。
集雨覆盖可以增加玉米生育前期的土壤温度。尤其对5cm、10cm和15cm处的土壤温度影响较大；20cm和25cm处各处理随着土层深度的增加的温度变化逐渐趋于平缓，各处理间差异不明显。
2不同处理对玉米生长发育的影响
集雨种植条件下，不同覆盖材料使玉米的生育进程均有所提前，其中覆盖普通地膜（PM）和生物降解地膜（SM）的集雨处理的优势明显，但生育期覆盖和周年覆盖相比玉米生育期没有差异。覆盖不同集雨材料的方差结果表明，集雨种植能增加玉米的株高和生物量。在试验的3年中，生育期覆盖（T1）和周年覆盖（T2）普通地膜（PM）、生物降解地膜（SM）和液态地膜（YM）处理的玉米平均最大株高和生物量干重均高于对照（CK）；且普通地膜（PM）、生物降解地膜（SM）覆盖处理与液态地膜（YM）、对照（CK）处理的株高和生物量呈显著性差异（p<0.05），YM和CK处理间没有明显差异。同时普通地膜（PM）、生物降解地膜（SM）的籽粒产量、千粒重、穗粒数和穗长均与液态地膜（YM）、对照（CK）处理之间呈显著性差异（p<0.05），且周年覆盖（T2）的千粒重和产量比生育期覆盖（T1）处理有显著提高(P<0.05)，YM的影响不显著。普通地膜（PM）、生物降解地膜（SM）和液态地膜（YM）处理能提高玉米水分利用效率，而YM效果不明显。3年试验表明，周年覆盖地膜和生物降解地膜受休闲期气候条件影响较大，且多年集雨覆盖的累加效果显著。
就覆盖材料成本而言，在本试验中普通地膜需39 kg/hm2，成本468元/hm2；生物降解地膜需34.5 kg/hm2，成本448.5元/hm2，可见单位面积覆盖生物降解膜的成本较普通地膜低，且覆盖效果和普通地膜无显著差异，因而具有广泛推广的价值。
3不同处理对玉米光和特性的影响
集雨种植均能增加玉米叶片的叶绿素含量，提高叶片的光合速率、蒸腾速率和气孔导度。集雨覆盖有效提高了叶片的水分利用效率，尤其是覆盖普通地膜和生物降解地膜处理对提高叶片水分利用效率优势明显，覆盖液态地膜的叶片水分利用效率相比对照则没有明显提高。对各处理的荧光参数测定结果表明，集雨处理玉米叶片的基础荧光（Fo）减小，而最大荧光（Fm）、可变荧光（Fv）、PSII光化学效率（Fv/Fm）及PSII潜在活性（Fv/Fo）等参数增大，尤其覆盖普通地膜和生物降解地膜与液态地膜和对照之间差异显著，前两者与后两者之间均无显著差异。
4不同处理对土壤养分的影响
对不同环保材料的集雨覆盖试验表明，覆盖普通地膜、生物降解地膜和液态地膜与对照相比能增加土壤耕层全效养分的含量，但效果不显著，但对有机质和速效养分的影响较为明显。研究证明生育期覆盖（T1）和周年覆盖（T2）普通地膜、生物降解地膜和液态地膜的有机质、速效N、速效P和速效K含量分别比对照有明显提高。并且对0～100cm土层的土壤速效养分剖面分析发现，集雨覆盖能增加0～20cm土层的速效养分含量，对深层土壤没有名明显的影响，表明集雨覆盖不会造成养分向土壤深层渗漏，影响作物对养分的吸收利用。试验还表明，集雨处理的土壤蔗糖酶、脲酶和磷酸酶的活性较对照均有所提高,尤其覆盖普通地膜和生物降解地膜处理的效应明显，且各处理的酶活性均随着土层的加深呈逐渐降低的趋势。
5不同处理对养分利用效率的影响
集雨种植能提高农田的肥料利用效率和养分利用效率。生育期（T1）覆盖和周年覆盖（T2）普通地膜、生物降解地膜和液态地膜使农田肥料利用效率分别较对照有所增加，土壤N素利用效率（NUEN）、P素利用效率（NUEP）和K素利用效率（NUEK）相比与对照均有提高；特别是肥料利用效率分别较对照增加显著。
