松嫩平原北部丘陵漫岗黑土区坡耕地保护性耕作技术模式试验研究

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水土流失是制约我国北方半干旱地区农业发展的一个主要原因，化肥的大量使用、传统落后的耕作方式，加剧了土壤的侵蚀，风蚀、水蚀现象。水土保护性耕作是以农业可持续性发展为目的的农业耕作技术模式，在不改变耕地原有结构的基础上，最大限度的节约资源，有效的利用资源，提高农业生产效率。保护性耕作是一种快而有效的解决水土流失问题的方法，保护性耕作通过深松、垄向区田、横垄坡作、覆膜等多种措施改善土壤环境、拦蓄天然降水，以达到减少径流、保水保墒的目的。为更好的研究水土保护性耕作措施在我国松嫩平原北部地区的适用性，本文采用径流小区与田间小区试验相结合的方法，于2011年、2012年两年在黑龙江省北安市红星农场3°坡耕地进行了不同保护性耕作技术模式的水土保持和节水增产效应的试验研究。试验主要采用了“深松+秸秆还田”、“深松+秸秆还田+垄向区田”、“深松+垄向区田”、“深松”4种水土保护性耕作技术模式，另外还设置了一个无措施处理作为对照，通过对不同保护性耕作技术模式的大豆株高、叶面积、干物质、土壤含水量、降雨、径流、产沙、百粒重等指标的测定，研究不同保护性耕作技术模式对大豆生长动态、径流量、土壤侵蚀量、产量、水分利用效率等要素的影响。并根据相应指标因素对不同保护性耕作技术模式进行综合评价，排序确定试验区最适宜的保护性耕作技术模式，用以帮助决策者进行方案优选和生产实践。
　　本研究主要得到以下结论:
　　 (1)试验中的4种保护性耕作技术模式对大豆生长动态有一定的影响。主要表现为，保护性耕作技术模式能够促进大豆植株生长，不同技术模式的大豆株高排序从高到低为,2011年为:“深松+秸秆还田+垄向区田”(SHQ)＞“深松+垄向区田”(SQ)＞“深松+秸秆还田”(SH)＞深松(SS)，2012年为:“深松+秸秆还田+垄向区田”＞“深松+秸秆还田”＞“深松+垄向区田”＞深松，并且四种模式的株高在各个生育期均高于无措施(CK)处理，同时，SH、SHQ、SQ三种模式的大豆株高均高于SS处理。由于2011年降雨少于2012年降雨，所以2011年垄向区田拦蓄更多的地表径流，表现为SQ＞SH，而2012年则为SH在降雨较充沛条件下蓄水保墒性能稍微显著于SQ。四种技术模式对大豆叶面积指数的影响趋势与株高变化趋势相同，不在赘述。而不同保护性耕作技术模式对大豆干物质积累的影响两年排序相同为:SHQ＞SH＞SQ＞SS＞CK，上述研究结果表明SHQ对大豆的生长动态影响最显著。
　　 (2)试验中的4种保护性耕作技术模式均能够增加大豆土壤含水量，提高蓄水能力。研究不同技术模式各个生育期内0～100cm土层含水量的变化规律，结果显示各生育期的土壤含水量最多的都为“深松+秸秆还田+垄向区田”处理，另外各处理的土壤含水量在(0～40cm)的差异较明显，而(40～100cm)的土壤含水量差异不明显。不同技术模式的土壤储水量都大于常规耕作，具体排序为:SHQ＞SQ＞SH＞SS＞Ck，2011年、2012年不同技术模式在分枝期的储水量的差异最为显著。
　　 (3)试验中的4种保护性耕作技术模式均可有效减少地表径流。试验的4种措施中，以SHQ的年径流最小，年径流量由大到小的排序为CK＞SS＞SH＞SQ＞SHQ，SHQ处理的减流效果显著。2011年、2012年选取两次典型降雨对不同技术模式进行次降雨径流分析，结果显示径流产生均有所延时，5、6月份垄向区田土档修筑之前，SQ、SHQ减流作用不显著，不同技术模式的径流深排序为CK＞SQ、SS＞SHQ、SH;七月初垄向区田土档修筑之后，SQ、SHQ减流作用显著，不同技术模式的径流深排序为CK＞SS＞SH＞SQ＞SHQ。
　　 (4)试验中的4种保护性耕作技术模式均可有效减少土壤侵蚀。4种措施中，以SHQ年侵蚀量最小，年侵蚀量由大到小的排序为CK＞SS＞SH＞SQ＞SHQ。次降雨产沙分析中，发现不同技术模式的产沙过程与产流相似，产沙也有所延迟，5、6月份垄向区田土档修筑之前，SQ、SHQ减沙作用不显著，不同技术模式的侵蚀量排序为CK＞SQ、SS＞SHQ、SH;七月初垄向区田土档修筑之后，SQ、SHQ减沙作用显著，不同技术模式的侵蚀量排序为CK＞SS＞SH＞SQ＞SHQ。
　　 (5)试验中4种保护性耕作技术模式的节水增产效果显著。4种处理可有效提高大豆产量、净收益、水分利用效率，以SHQ效果最好。4种模式的大豆产量两年均值排序为SHQ＞SH＞SQ＞SS＞CK;4种模式净产值两年均值排序为SHQ＞SH＞SQ＞SS＞CK;4种技术模式水分利用效率两年均值排序为SHQ＞SQ＞SH＞SS＞CK，表明SHQ保护性耕作技术模式的节水增产效果显著。
　　 (6)采用模糊神经网络模型对不同保护性耕作技术模式进行综合评价，运用MATLAB可视化软件进行模拟训练，评价结果显示5种处理从好到次的排序为SHQ＞SQ＞SH＞SS＞CK，得出SHQ的集成技术模式为松嫩平原北部丘陵漫岗黑土区坡耕地最适合的水土保持耕作技术模式。

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作者
李晓丹;
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作者单位

东北农业大学;

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授予单位东北农业大学;
学科农业工程;农业水土工程
授予学位硕士
导师姓名魏永霞;
年度 2013
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总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类梯田、坡地;耕作的制度和方式;
关键词
松嫩平原; 坡耕地; 保护性耕作; 秸秆还田; 横垄坡作; 地膜覆膜;

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