第一章 绪论
1.1 研究的目的和意义
中国作为农业大国，人口总数占世界 1/5，但是水土资源分布不均，人均水资源量为世界平均水平的 1/4，并且，北方的水资源占有量与耕地总量相差悬殊，对农作物的产量有一定影响，因此田间覆盖作为一种节水增产的方式得到广泛应用，尤其是普通地膜覆盖，应用比较广泛，其缺点是不易降解，容易造成环境污染，使得生物降解膜的应用日益广泛，一方面生物降解膜可以增温保墒，另一方面可以减少对环境的污染；有人对覆膜及覆膜时长作了一定量的研究，研究表明，适时揭膜对作物的生长发育有良好的促进作用，揭膜作物的后期长势明显强于不揭膜作物，但目前一般对作物生育期揭膜的研究还不是很多，尤其是对陇上覆膜沟内种植的覆膜模式研究很少，因此，研究作物生育期揭膜对作物的影响很有必要；在农业生产中，科学施肥水平是一个国家和地区农业现代化的重要标志之一，然而，在农业生产中，没有科学的指导和依据，农民普遍缺少科学施肥与管理的知识，只是按照经验来决定施肥量，容易造成施肥过多或施肥不足的现象，在没有认识到施肥的经济效益的同时也给环境造成了严重的破坏（刘明强 2006）。目前我国在单位耕地面积上的施肥量达到了世界平均水平的 3 倍，但是 N 肥的利用率远远低于发达国家（赵允格 2002）。因此，如何在保证粮食产量的同时，合理施用氮肥已经引起人们的广泛关注，覆膜栽培是西北旱作农业的关键技术，其最明显的作用是保墒和增加土壤温度，一般的覆膜栽培包括地膜覆盖和秸秆覆盖两种，对生物降解膜的研究较少，但是不同的覆盖材料及覆盖时长会对作物产量及环境产生不同影响，一般的覆膜播种方式为覆膜平作穴播，而很少研究垄膜沟播技术，如何将覆盖材料，覆盖时长以及施氮量结合起来，达到节水节肥增产的目的，为以后的农业生产提供理论依据具有一定的意义。
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1.2 国内外研究进展
我国农耕历史悠久，早在六世纪中叶就有覆盖栽培技术，然而由于覆盖材料来源与性质的局限性，难以推广应用，塑料薄膜的出现对传统农业栽培技术产生了重要影响，加速了传统农业向现代农业的发展，我国自 1978 年引进了地膜覆盖栽培技术，并在全国对以蔬菜为主的作物进行了试验，取得了全面成功，随后进行了大面积推广，相继在粮食作物和经济作物上进行了推广，尤其是对小麦进行地膜试验取得了较大成功。在我国干旱半干旱地区，自然降水是农业生产唯一的水分来，其中一部分水土流失，大部分无效蒸发，只有一小部分形成了初级生产力，为作物所利用，因此，采用覆盖栽培技术对干旱半干旱地区的农业生产起到了积极地推动作用，据统计我国是世界上覆膜栽培面积最大的国家，达到 666.7 万 hm2 涉及作物达 60 多种，使得栽培理论与技术取得了重大突破和创新，在我国干旱半干旱地区 地膜覆盖技术已经得到广泛应用，成为一项重要的农业增产手段，并且从植物生理生态、耕层的土壤效应、生态效应、水肥利用以及蓄水保土等方面揭示了地膜覆盖的生产应用规律，形成了比较完善的耕作栽培制度（张德奇 2005），覆膜栽培是西北旱作农业的关键技术，其最明显的作用是保墒和增加土壤温度，一般的覆膜栽培包括地膜覆盖和秸秆覆盖两种，对生物降解膜的研究较少，一般的覆膜播种方式为覆膜平作穴播，而很少研究垄膜沟播技术， 李仙岳（2014）等研究表明：生育前期，普通地膜和生物降解膜的地温无显著性差异，生育后期，普通地膜处理下的表层土壤温度高于生物降解膜处理，生物降解膜覆盖下的作物的株高，叶面积，干物质累积量以及收获后的产量与普通地膜相比均无显著性差异，但优于不覆膜处理；由于生物降解膜的降解诱导期通常为 1-2 个月，与普通地膜相比，在作物生长前期，生物降解膜的保温效果与普通地膜相近，但随着时间的推移，生物降解膜逐渐变薄，变脆，破损程度比普通地膜严重，从而其覆膜保温效果逐渐低于普通地膜；不同地膜覆盖下的作物生长规律相似，大部分出苗后生长非常迅速，株高和叶面积呈线性增长趋势，到生育中期生长缓慢，到生育后期各生长指标又快速下降。
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第二章 研究方法与内容
2.1 研究方法
试验于 2013 年 10 月在西北农林科技大学旱区农业工程教育部重点实验室的灌溉试验站进行。试验站地处 34°17′38″N、108°04′08″E，海拔 521 m，年平均气温为 13°C，多
年平均蒸发量 1510 mm，年平均降水量 632 mm，属大陆性暖温带季风气候。0~20 cm表层基础土壤养分为：有机质质量分数为 11.18 g/kg、全氮为 0.95 g/kg、全磷 0.63 g/kg、全钾 14.4 g/kg、碱解氮 31.56 mg/kg、速效磷 13.67 mg/kg、速效钾 183.20 mg/kg。其中：田间土壤持水率为 24%（质量含水率），土壤体积质量为 1.35 g/cm3。2.1.2 试验方案大田冬小麦于 2013 年 10 月 17 日播种，不同覆盖包括：垄上覆盖普通地膜、垄上覆盖生物降解膜以及不覆膜正常处理（对照）。不同施氮量包括：低氮 120kg/hm2 (N1)，高氮 180kg/hm2（N2）两种施氮水平、，在播种前施入 54%做底肥，返青期后施入 46%做追肥。试验田中磷肥钾肥以底肥的形式施入土壤，本试验用的是含磷量为 12%的过磷酸钙，施入量为 140kg/hm2，含钾量为 46%的氧化钾，施入量为 90kg/ hm2，每个试验小区起垄 4 行，沟内种植 3 行小麦，垄上做覆膜处理，每个小区长 3.5m，宽 4m，小区面积为 14m2。共 8 个处理，试验设有三个重复，故总共 24 个小区。试验小区为随机排列，试验田周围设有 40cm 保护带。具体试验设计见下表 2-1：
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2.2 试验观测项目及数据分析
1)株高：在小麦生长的不同生育期，每个处理小区随机选取十株能够代表小区整体长势的植株进行标记，测定冬小麦不同生育期的株高值。在小麦抽穗前，用卷尺测量茎基部到叶顶端的长度，在小麦抽穗后，测量从茎基到穗顶的长度。2)叶面积：在小麦生长的不同生育期，在各个处理小区随机选取十株能够代表小区整体长势的植株进行标记，测量植株全部有效叶片的最长和最宽处，采用长宽系数法进行计算，即叶长与叶宽相乘，累加求和后再乘以折算系数，冬小麦的折算系数为 0.83。3)叶绿素含量：用直接浸提法来测定叶片的叶绿素含量。4)光合特性：在拔节期，选择一个晴天，测定植株的光合速率，蒸腾速率，气孔导度，。时间从早上八点到晚上六点，每隔两小时测定一次，来确定冬小麦光合作用的日变化规律。
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第三章 不同覆膜及施氮处理对冬小麦生长指标的影响.... 10
3.1 不同处理下小麦株高的变化......10
3.2 不同处理下小麦叶面积的变化........... 11
3.3 不同处理下小麦叶绿素的变化........... 11
3.4 不同处理下小麦单株干物质的变化............13
3.5 不同处理下小麦产量的变化......15
3.6 结论与讨论.......16
第四章 不同处理对小麦光合作用的影响..........18
4.1 不同处理下小麦光合速率的变化.......18
4.2 不同处理下小麦蒸腾速率的变化.......19
4.3 不同处理下小麦气孔导度的变化.......20
4.4 结论与讨论.......21
第五章 不同处理对土壤硝态氮的影响.....22
5.1 同一施氮水平不同覆膜处理对土壤硝态氮的影响......22
5.2 同一覆膜处理不同施氮水平下土壤硝态氮的变化......24
5.3 结论与讨论.......27
第六章 不同处理对小麦养分吸收的影响
氮肥是我国粮食作物及经济作物广泛施用的一种肥料，氮不仅是作物必须的元素，而且施用氮肥可以调节作物根系生长，促进作物对氮素及其他营养元素的吸收，其供应量直接影响了小麦的生长发育和产量。
6.1 不同处理对小麦全氮的影响
图 6-1 为不同生育期不同处理下小麦体内氮素含量的变化，由图分析知，在拔节期，小麦植株体内含氮量高氮处理（N2）＞低氮处理（N1）且差异显著，在 M1N2 处理下含氮量最高为 97.23mg/g，在 M4N1 处理下含氮量最低，为 34mg/g，这可能是由于拔节期小麦对氮的需求较高，高氮处理小麦吸收的氮素较高，且不同覆膜处理下植株含氮量的变化为全生育期覆膜处理＞拔节期揭膜＞生物降解膜＞不覆膜处理，差异显著，因此在拔节期覆膜处理比不覆膜处理小麦植株含氮量较高，起到了覆膜的作用，这可能因为拔节期降雨等因素使得沟内水分增加，起到了水氮耦合的效果。在抽穗期，小麦植株含氮量有所增加，此生育期，拔节期揭膜处理，生物降解膜处理，与不覆膜处理之间差异不明显，但均与全生育期覆膜处理之间差异明显，这主要是因为生物降解膜质地较脆，容易损坏，在抽穗期失去了覆膜的作用，而拔节期揭膜，由于是垄上覆膜，揭膜之后不但没有促进作物的生长，而且由于失去了膜的作用，减少了沟内土壤水分的增加，不利于小麦的生长，高氮处理与低氮处理之间差异依然显著，在M1N2 处理下含氮量最高，为 111.27 mg/g。在灌浆期，小麦植株体内含氮量下降，在整个生育期中，含氮量值最低，这是因为灌浆期主要进行生殖生长，小麦的生长速率很低，主要是籽粒对氮的吸收，茎和叶逐渐衰老，含氮量下降。
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结论
不同处理下，大田冬小麦的株高，叶面积，叶绿素，干物质量，和产量均在全生育期覆膜高氮处理（M1N2）下达到最大值，在不覆膜低氮处理（M4N1）处理下各项指标值最低，产量最高为 11.76t·hm-2，最低为 9.01 t·hm-2 小麦的株高，叶面积，干物质量随着生育期的推进逐渐增大，在灌浆成熟期基本定型，不再进行生长，在相同的覆膜方式下，高氮处理（N2)的株高，叶面积，干物质值高于低氮处理(N1)，覆膜处理的株高，叶面积，干物质值高于不覆膜处理，在小麦生育前期，普通地膜与生物降解膜处理的株高，叶面积，干物质值差异不大，在小麦生育后期，普通地膜处理下的株高值大于生物降解膜处理下的株高值，差异显著，拔节期揭膜，生物降解膜，不覆膜处理之间差异不显著，这主要是因为生育前期，生物降解膜保存完好，起到了覆膜的作用，生育后期，由于其质地脆弱，环境等因素的影响受到不同程度的破坏，降低了覆膜的作用，综合各项指标，大田冬小麦在全生育期覆膜高氮处理（M1N2）下经济效益最高。叶绿素：冬小麦叶绿素含量的变化在不同生育期呈现出先增大后减小的趋势，拔节期是小麦生长的旺盛时期，叶绿素含量最高，氮素是不同生育期影响叶绿素含量变化的主要因素，高氮处理下叶绿素含量大，低氮处理下叶绿素含量小，覆膜处理对其无显著影响。光合速率：光合速率的日变化呈现出“单峰”趋势，氮素是影响其变化的主要因素，覆膜促进了作物的生长，加快了小麦的光合速率，高氮处理下小麦的光合速率增大蒸腾速率：蒸腾速率在日变化中呈现出“双峰”趋势，氮素和覆膜是影响其变化的主要因素，在上午 10:00 和下午 14：00 小麦的蒸腾速率最大，不同处理下 M1N2 的蒸腾速率最大。气孔导度：气孔导度值与蒸腾速率成正相关关系，成“双峰”变化趋势，在上午 10：00 和下午 14:00 达到峰值，中午 12:00 气孔关闭，出现“午休”现象，不同处理中，M1N2处理下气孔导度值最大，M4N1 处理下气孔导度值最小。
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参考文献(略)