摘要
覆盖栽培技术被广泛应用于农业生产中，特别是在水资源不足、降雨较少的干旱半干旱地区。覆盖栽培通过改善土壤水热环境，影响田间小气候，最终对作物的生育进程产生影响，进而影响作物的产量和水分利用效率。覆盖栽培技术具有显著的节水增产效应，然而在不同的气候区、不同的土壤以及栽培环境下，其节水增产效应不同。为了得到在本地区最适合的覆盖方式，本研究在陕西杨凌开展三年（2014-2016）田间覆盖试验，设置起垄覆膜（RM）、秸秆覆盖（SM）、垄覆膜沟覆秸秆（RSM）、不覆盖平作（CK）四种不同的覆盖处理，通过实际观测不同覆盖处理下夏玉米生育期土壤水分、温度和株高、茎粗、叶面积指数、地上部分生物量等生长特征以及产量的差异，综合评价各种覆盖方式的效果，选择出适合本地的覆盖方式。同时，结合 HYDRUS-2D 模型对 RM和CK 的土壤水分动态、土壤蒸发、作物蒸腾、根区底部通量等过程进行数值模拟，以探求覆盖对作物动态耗水规律的影响。通过田间试验数据和数值模拟结果得到了以下结论： （1）RM、RSM、SM处理0~100 cm剖面的平均水分含量比CK处理分别大，三叶期：4.0%、4.0%、8.0%；拔节期：-4.0%、-4.0%、-4.0%；开花期：0%、-4.2%、0%；成熟期：皆为 0%。表明覆盖处理的保水效果主要体现在夏玉米生长的前期。各种覆盖方式中，SM的保水效果最好，RM和RSM的保水效果相当。覆盖处理0~100 cm土层贮水量与CK的差异较小，0~200 cm土层贮水量则略有提高，并且呈现RM>SM>RSM>CK的趋势，说明覆盖处理下水分运移到更深土层。 （2）RM、RSM、SM处理生育期15 cm温度平均比CK大0.85、0.45、-0.5℃，30 cm平均温度比CK大0.65、0.65、-0.35℃。表明，起垄覆膜处理有显著的增温效应，秸秆覆盖表现出显著的降温效应，而垄覆膜沟覆秸秆处理整体上表现出增温效应，但是在生育前期有一定的降温作用。 （3）RSM和SM处理能显著增大夏玉米株高，其最大叶面积指数、生育期平均叶面积指数分别比CK大15.4%、8.5%；20.4%、14.1%，地上部干物质积累量平均比CK大26.4%、12.4%。而RM处理在三年中既表现出了正效应，也表现出了负效应，在2014年，最大株高小于对照处理，最大叶面积指数和生育期平均叶面积指数分别比 CK 小12.6%、12.5%；地上部干物质积累量比对照小13.4%，在2015和2016年，最大叶面积指数和生育期平均叶面积指数分别比CK大7.7%、11.6%；-0.6%、-1.1%，地上部干物质积累量平均比CK大12.8%、4.6%。 （4）覆盖都能增加穗长、穗粒数和百粒重，改善穗部性状。RM、RSM、SM处理籽粒产量和生物产量平均比CK大8.0%、37.9%、29.9%；-3.2%、14.4%、11.0%。覆盖处理下收获指数明显高于对照处理，说明覆盖能提高光合产物向籽粒中转运。综合的结果表明，垄覆膜沟覆秸秆是本地区最适合的覆盖方式。 （5）在率定和验证的基础上，用HYDRUS-2D模型模拟了作物耗水过程。结果表明该模型可以较好的模拟土壤水分变化过程。RM、CK全生育期平均蒸腾、蒸发速率分别为1.3、1.1；0.8、1.2 mm/d，生育期平均日耗水强度分别为2.1、2.3 mm/d。起垄覆膜能增大蒸腾速率，减小蒸发速率，因此减少了29.6%的土壤蒸发量，增加了15.6%的作物蒸腾量，并且减小E/ET值，促使无效水转化为可利用水，改善作物耗水结构。
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