玉米壟溝覆蓋栽培系統(tǒng)在巴基斯坦半干旱區(qū)的試驗驗證及生理生態(tài)機理.pdf

1、眾所周知，壟溝覆蓋在中國半干旱地區(qū)取得了非常顯著性的成果，并得到了大面積的推廣和應用，另外實驗室成員在非洲肯尼亞半干旱地區(qū)進行壟溝覆蓋的研究和技術(shù)推廣工作，取得了比較滿意的成果。但是，在巴基斯坦半干旱地區(qū)應用壟溝覆蓋栽培系統(tǒng)是否也有普適度？是否也可以增加玉米產(chǎn)量和改善土壤性質(zhì)？是否可以提高水分資源的利用率？因此在巴基斯坦薩果達地區(qū)進行壟溝覆蓋試驗的研究和盆栽驗證試驗。
　　一）巴基斯坦壟溝覆蓋試驗是指：在兩個生長季（2015.8-

2、2015.12和2016.10-2017.3）中，通過四種玉米品種富農(nóng)、方玉、Champion和High11corn plus，在六種不同的種植方式1）壟溝黑膜全覆蓋溝播種植方式（RB）；2）壟溝透明膜全覆蓋溝播種植方式（RT）；3）壟溝禾草全覆蓋溝播種植方式（RG）；4）壟溝透明膜半覆蓋溝播種植方式（RTR）；5）壟溝不覆蓋溝播種植（R）；6）對照組（CK），即平地種植的處理下，對巴基斯坦薩果達地區(qū)的玉米株高、莖粗、葉面積、籽粒產(chǎn)量、

3、生物量和水分利用效率，以及土壤溫度、土壤貯水量和理化性質(zhì)進行研究，以改善巴基斯坦傳統(tǒng)的種植方式和提高糧食產(chǎn)量。主要結(jié)果如下：
　?。?）壟溝覆蓋對玉米株高、莖粗和葉面積有顯著性的影響。在第一生長季中，壟溝覆蓋對試驗玉米的株高、莖粗和葉面積影響不顯著，并且RT由于在高溫條件下，依然提高土壤的溫度，從而出現(xiàn)副效應。但在第二生長季中，壟溝覆蓋方式技術(shù)的玉米的株高、莖粗和葉面積表現(xiàn)出明顯提高的優(yōu)勢，其中RT、RB和RG顯著性提高的優(yōu)勢最大

4、。
　?。?）在兩個生長季中，壟溝覆蓋對提高玉米籽粒產(chǎn)量、生物量和水分利用效率都有顯著性的影響。在第一生長季中，RB、RT、RG、RTR和R的生物量比CK平均分別提高了75.3％、35.7%、45.4%、48.7%和25.5%。RB、RT、RG、RTR和R的籽粒產(chǎn)量比CK平均分別提高了63.5%、53.7%、49.5%、40.1%和25.1%。RB、RT、RG、RTR和R的生物量水分利用率比CK平均分別提高了115.0%、62.4

5、%、61.8%、72.8%和39.7%。RB、RT、RG、RTR和R的籽粒產(chǎn)量水分利用率比CK平均分別提高了102.6%、83.0%、65.9%、62.3%和38.4%。在第二生長季中，RB、RT、RG、RTR和R的生物量比CK平均分別提高了82.0%、93.3%、56.6%、45.6%和38.7%。RB、RT、RG、RTR和R的籽粒產(chǎn)量比CK平均分別提高了87.3%、91.8%、65.1%、24.8%和11.5%。RB、RT、RG、R

6、TR和R的生物量水分利用率比CK平均分別提高了114.2%、157.8%、71.0%、62.1%和42.2%。RB、RT、RG、RTR和R的籽粒產(chǎn)量水分利用率比CK平均分別提高了124.7%、154.0%、82.8%、41.6%和16.4%。并且發(fā)現(xiàn)在溫度比較低的第二生長季中，壟溝覆蓋下的生物量、籽粒產(chǎn)量，及其水分利用率的提高的幅度比第一生長季要高。第一生長季比第二生長季降雨量要高，但第二生長季的水分利用率要高于第一生長季。
　　

7、（3）結(jié)合兩個生長季的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)壟溝覆蓋栽培系統(tǒng)對提高玉米籽粒產(chǎn)量、生物量和水分利用效率有顯著性的影響。RB、RT、RG、RTR、R和CK的生物量分別為22218.3Kg/ha、20292.9Kg/ha、18762.7Kg/ha、18328.4Kg/ha、16407.5Kg/ha和12447.9Kg/ha。RB、RT、RG、RTR和R的生物量比CK平均分別提高了78.5%、63.0%、50.7%、47.2%和31.8%。RB、RT、RG

8、、RTR、R和CK的籽粒產(chǎn)量分別為6251.0Kg/ha、6149.9Kg/ha、5610.0Kg/ha、4736.7Kg/ha、4231.3Kg/ha和3569.9Kg/ha。RB、RT、RG、RTR和R的籽粒產(chǎn)量比CK平均分別提高了75.1%、72.3%、57.1%、32.7%和18.5%。RB、RT、RG、RTR和R的生物量水分利用率比CK平均分別提高了114.6%、116.2%、67.0%、66.8%和41.2%。RB、RT、R

9、G、RTR和R的籽粒產(chǎn)量水分利用率比CK平均分別提高了115.4%、123.9%、75.7%、50.4%和25.8%。
　?。?）壟溝覆蓋可以縮短生育期，從而導致在相同時間點下，各個種植方式下的葉片全氮和全磷也受到一定的影響。研究表明隨著玉米作物的生長，六種不同的種植方式下的葉片全氮量都出現(xiàn)不斷減小的趨勢，在第一生長季期間中，RG的葉片全氮和全磷小于其他組；在第二生長季期間，RT和RB的葉片全磷和全氮小于其他組。
　?。?）

10、壟溝覆蓋對提高土壤溫度有顯著性的影響。其中RT和RB表現(xiàn)得最為明顯。在第一生長季高溫階段，RT和RB的土壤溫度比CK分別提高了1.98℃和-0.98℃。但在第二生長季階段，在該階段氣溫相對比較的低，RT和RB的土壤溫度比CK分別提高了3.1℃和2.1℃。
　?。?）壟溝覆蓋對提高土壤貯水量有顯著性的影響。在巴基斯坦薩果達地區(qū)第一生長季中的降雨量為230ml和第二生長季中的降雨量為172ml，在兩個生長季的土壤貯水量由高到低出現(xiàn)RT

11、-RB-RG-RTR-R-CK的次序。RB、RT、RG、RTR和R的土壤貯水量比CK平均高出31.4mm、36.2mm、20.5mm、18.1mm和10.9mm。
　?。?）壟溝覆蓋對減緩土壤有機碳、全氮和全磷的消耗，以及對其比例關(guān)系也有一定的影響。隨著玉米種植次數(shù)的增加，土壤有機碳、全氮和全磷的也隨之減少，但全氮和全磷減少的速率不斷減小。在第一生長季期間，出現(xiàn)RTR和CK的有機碳較高的現(xiàn)象，在第二生長季期間的有機碳含量由高到低出

12、現(xiàn)RB-RT-RG-RTR-R-CK的順序，RB、RT、RG、RTR和R的有機碳比CK平均分別增加了1.37g/kg、1.28g/kg、0.97g/kg、0.89g/kg和0.48g/kg。在第一生長季結(jié)束期間，CK和R的土壤全氮高于其他組，但在第二生長季結(jié)束期間，RG和RB的土壤全氮高于其他組，分別比CK高0.18g/kg和0.11g/kg。對于土壤全磷來說，在兩個生長季中都出現(xiàn)CK和R高于其他組。不同的起壟地膜覆蓋方式可以改變減緩土

13、壤的有機碳和全氮的損失，但對與全磷效果不明顯。并且覆蓋秸稈的方式可以增加土壤的養(yǎng)分。
　　二）盆栽驗證試驗是指：通過富農(nóng)和方玉兩種玉米品種，分別在玉米苗期、拔節(jié)期、揚花期和收產(chǎn)期進行5種不同的水分處理(充分供水、3天干旱后復水、6天干旱后復水、9天干旱后復水和12天干旱后復水)，并且每株玉米只進行一次干旱復水處理，復水后一直充分供水，直到該玉米生長結(jié)束。研究干旱復水對玉米形態(tài)指標和生理指標的影響，了解玉米作物在干旱復水下，其形態(tài)和

14、生理兩方面是如何相互影響的，以驗證大田試驗。主要結(jié)果如下：
　?。?）在苗期和拔節(jié)期，通過干旱復水處理，各處理組的耗水量、株高、莖粗、葉重、葉面積、子粒產(chǎn)量、單株玉米地下和地上生物量都出現(xiàn)顯著性不斷減少的趨勢，但在收獲期，其指標沒有顯著差異。
　?。?）對于揚花期，通過不同的干旱復水處理，耗水量沒有明顯的變化。而在該時期，通過干旱復水處理，玉米籽粒產(chǎn)量出現(xiàn)先增加后減小的現(xiàn)象，在6days出現(xiàn)最大值。對于方玉品種來說，3天、6

15、天、9天和12天的籽粒產(chǎn)量比CK平均分別提高了2.55%、10.59%、-1.40%和-11.47%，在3天時籽粒產(chǎn)量的水分利用率達到最大，3天、6天、9天和12天干旱處理的籽粒產(chǎn)量水分利用效率比CK分別提高了0.22g/kg、0.3g/kg、0.28g/kg和-0.08g/kg。而對于富農(nóng)品種來說，3天、6天、9天和12天的籽粒產(chǎn)量比CK平均分別提高了4.87%、1.91%、5.76%和1.00%，3天、6天、9天和12days干旱處