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世界人口快速增长和耕地面积减少引发的粮食安全问题和大气CO2浓度日益增多导致的气候变暖问题,已经成为了世界各国可持续发展的诸多难题。在我国,旱作雨养农田约占总耕地面积的50%,旱作农业对保障我国粮食安全至关重要。玉米是旱作地区最重要的粮食作物之一,但受水资源短缺的限制,其产量始终维持在较低水平,产量潜力没有充分挖掘。此外,过量施肥在玉米生产中较为普遍,氮肥利用效率低和氮素损失量增加容易引发环境问题。因此,优化旱区玉米生产方式,提高玉米产量和水肥利用效率,对保障我国未来粮食安全、实现区域农业与环境可持续发展具有重要意义。本试验于2013-2014年连续两年在黄土高原旱作雨养农田进行,以春玉米为研究对象,研究覆膜和施肥（共6个处理:不覆膜施尿素NU,不覆膜施缓释肥NC,无色透明覆膜施尿素WU,无色透明覆膜施缓释肥WC,黑色覆膜施尿素BU和黑色覆膜施缓释肥BC）对雨养农田春玉米生长和土壤CO2排放的影响。主要得出以下结论:（1）覆膜可以增加表层土壤温度和土壤含水量。播种后早期,土壤温度的变化呈现以下趋势:无色透明覆膜（PMw）>黑色覆膜（PMb）>不覆膜。无色透明覆膜下的土壤温度比黑色覆膜下的土壤温度高0.2-2.2℃;玉米生长后期,覆膜处理下的土壤温度反而低于不覆膜处理下的土壤温度。土壤贮水量的变化呈现以下趋势:PMb>PMw>不覆膜。与播前土壤含水量相比,2013年收获后0-40cm土层土壤得到了6-20mm的水分补给。但2014年收获后120cm土层的土壤水分比播前减少。（2）不同覆膜和施肥方式均能显著影响玉米的株高、LAI和地上生物量（P<0.05）。试验中玉米株高的变化表现出以下规律:PMw>PMb>不覆膜。LAI随着玉米的生长而不断增加,于7月中旬达到峰值,之后由于叶子枯萎,呈现衰减趋势。总体上,覆膜处理下的LAI值大于不覆膜处理。玉米生育前期,无色透明膜处理下的LAI值最大,但到后期,黑色覆膜下的LAI值最大。生育前期,玉米地上生物量的积累表现出以下规律:PMw>PMb>不覆膜;而到生育后期,黑色覆膜下的生物量则显著高于无色透明覆膜下的生物量（P<0.05）,不覆膜处理下的生物量最低。玉米生育前期,两种施肥处理下玉米的生长性状差异不显著,但在玉米生育后期,缓释肥处理下玉米的地上生物量和LAI值比尿素处理的高。（3）覆膜可以显著提高玉米产量和水分利用效率（P<0.05）。缓释肥处理下的玉米产量显著高于尿素施肥下的玉米产量（P<0.05）,但2013年NC处理例外。各处理2014年的玉米产量总体高于2013年。2013年,WC、BC、BU和WU处理下的玉米产量分别比对照处理NU（9.18 t ha-1）提高34.5%,32.4%,28.5%和13.4%,而NC处理下的玉米产量则比对照降低了1.5%。2014年,BC处理的玉米产量最高（16.64 t ha-1）,对照处理的产量最低（13.18 t ha-1）。黑膜覆盖下的水分利用效率均显著高于无色透明覆膜（P<0.05）。各处理的耗水量ET则无显著差异（P>0.05）。（4）各处理下土壤呼吸速率的季节变化趋势基本相似,都随着玉米生长缓慢增长,于8月达到呼吸峰值,之后出现下降趋势。玉米生育早期,各处理下呼吸速率呈现以下趋势:PMw>PMb>不覆膜,即,覆膜处理下的土壤呼吸速率大于不覆膜处理下的土壤呼吸速率;而在玉米生育后期,土壤呼吸速率则表现出相反趋势:不覆膜>PMw>PMb。施肥仅显著影响2013年玉米大喇叭口期的土壤呼吸速率（P≤0.01）,2014年玉米苗期（P≤0.05）和开花期（P≤0.01）的土壤呼吸速率。“覆膜+施肥”则显著影响2013年玉米大喇叭口期和乳熟期的土壤呼吸速率（P≤0.05）,影响2014年玉米苗期、大喇叭口期和开花期的土壤呼吸速率（P≤0.05）。总体上,各生育时期的土壤呼吸速率日变化符合下列顺序:吐丝期>拔节期>成熟期>苗期,均呈单峰曲线趋势。与其他处理相比,BC处理下的土壤呼吸速率在苗期、拔节期和成熟期都最大,但在吐丝期最小。（5）两年研究结果表明,除极少数之外,土壤呼吸速率与各处理下各土层土壤温度、土壤含水量之间的拟合度均不好（P>0.05）。分析其他环境因子发现,土壤呼吸速率与日平均空气温度之间拟合度较好（P<0.05）,决定系数R2介于0.2490.407之间,其拟合关系都可用指数方程表示。但是,土壤呼吸速率与空气日平均相对湿度和日光合有效辐射之间的拟合度均不好（P>0.05）。（6）覆膜和施肥方式能显著影响玉米生育时期土壤CO2排放总量和单位产量CO2排放量（P<0.05）,两者均以无色透明膜覆盖下最高,黑膜覆盖下最低。两年试验中,BC处理下的土壤CO2累计排放量（2013年18.63 t ha-1;2014年26.38 t ha-1）分别比当年对照处理下的土壤CO2累积排放量低3.2%和11.2%。WU处理下的单位产量CO2排放量最高（2013年2.27;2014年2.33）,BC处理下的单位产量CO2排放量最低（2013年1.53;2014年1.59）,分别比当年对照处理下的土壤CO2累积排放量低27.1%和29.3%。因此,本研究发现BC处理下玉米产量最高,CO2排放量最低。