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《山西农业大学》 2018年
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旱地麦田夏闲期覆盖及绿肥种植对土壤水分、养分及后作冬小麦生长的影响

薛乃雯  
【摘要】:水资源的短缺是全球农业面临的问题。我国黄土高原旱作区是典型的雨养农业区,水资源的短缺和贫瘠的土壤是限制该地区农业生产的重要因素。发展旱区农业,提高雨养地区的作物生产可以缓解水资源的短缺,并且能够保障粮食安全。本研究拟在旱地小麦收获后至下茬小麦播种前的半季(3个月)休闲期,(1)通过薄膜覆盖,探讨夏闲期覆盖对土壤水分变化规律及后作小麦产量的影响,(2)通过夏闲期不同的轮耕模式,探讨轮耕对夏闲期土壤水分及土壤微生物群落的影响,(3)通过夏闲期绿肥种植,探讨绿肥季及后作小麦季土壤水分、养分、酶活性等的变化规律以及对后作小麦产量的影响,以期为旱作区的小麦生产提供理论和实践指导。夏闲期小麦收获后利用山西省农科院研制的塑料薄膜对土壤进行不同时间、不同面积的覆盖,试验为双因素随机区组设计,从2010年7月至2012年6月,两年的田间试验在黄土高原旱地开展,为了研究夏闲期不同的覆盖时间和覆盖面积对土壤蓄水量、蒸散量、水分利用效率及产量的影响。试验设置了 6个处理:(1)早覆盖+全覆盖(早覆盖是指小麦收获后30天开始覆盖),(2)早覆盖+半覆盖,(3)早覆盖+不覆盖,(4)迟覆盖+全覆盖(迟覆盖是指小麦收获后60天开始覆盖),(5)迟覆盖+半覆盖,(6)迟覆盖+不覆盖。结果表明:早覆盖+全覆盖在两年的休闲期提高了降水储存效率,分别提高了 18.4%和17.8%。从小麦收获60天开始到小麦孕穗期,早覆盖+全覆盖增加了土壤蓄水量,比迟覆盖+不覆盖在两年分别提高了 13.8%和20.9%的土壤蓄水量。与迟覆盖+不覆盖相比,早復盖+全覆盖两年分别增加了每公顷的穗数达13.8%和20.9%。,早覆盖+全覆盖两年分别增加了籽粒产量达11.7%和17.4%。但是,与迟覆盖+不覆盖相比,早覆盖+全覆盖降低了水分利用效率。本研究的所有结果表明,在我国的黄土高原地区,早覆盖+全覆盖是增加旱地小麦产量的一项有效措施。夏闲期不同轮耕处理中,在8月12日,8月30和9月25日三个取样时期,当年进行深松或深翻的处理(L2,L3,L5,L6)比免耕(L1,L4)处理能够更好的蓄保降水,尤其是深松-深翻-深松(L5)。在三个取样时期,细菌群落在门水平的组成上,L4(深翻-深翻-免耕)和L5(深松-深翻-深松)的变形菌门比例较高,L1(免耕-免耕-免耕)和L4(深翻-深翻-免耕)的放线菌门比例较高。在多重比较中,表层土壤的细菌群落多样性显著高于耕层土壤的多样性。在多重比较中,9月25日的真菌群落丰富度显著高于8月12日和8月30日的丰富度;L1(免耕-免耕-免耕)和L4(深翻-深翻-免耕)的真菌群落丰富度显著高于L5(深松-深翻-深松)和L6(深松-深松-深松)的丰富度。在细菌和真菌群落中,代表群落丰富度的指数(Chaol和ACE)与代表群落多样性的指数(Shannon和Simpson)之间的相关性都达到了显著水平(P0.05)。土壤水分与真菌群落的多样性指数(Shannon)的相关性达到了显著水平(P=0.02470.05)。在绿肥苗期、开花期和成熟期,细菌和真菌群落在门水平上表层和耕层不同轮作处理中的比例也不同。细菌和真菌的Alpha多样性指数在绿肥不同生育时期的轮作处理中有较高的趋势,但是与裸地(L6)相比差异不显著。在小麦各个时期的单株农艺性状上,裸地(L6)在各生育期的农艺性状基本最好。在小麦各生育期的群体动态方面,裸地(L6)在开花期的分蘖数有较高的趋势。在小麦越冬期和返青期,绿肥处理普遍降低了地上部的干物质量平均达80%。在拔节期和成熟期,绿肥处理降低了大部分处理的叶片干物质量。夏闲期种植绿肥没有提高冬小麦的产量,反而降低了冬小麦的千粒重8.52%-13.62%,和产量9.04%-42.07%。绿肥种植提高了后茬小麦籽粒的淀粉含量和可溶性总糖含量。夏闲期种植绿肥作物,在小麦生育期间没有显著提高小麦叶片、茎秆、根以及成熟期籽粒的氮含量、磷含量和钾含量。夏闲期种植绿肥显著降低了土壤含水量,在小麦播种前(即绿肥成熟期)裸地(L6)的土壤含水量为最高,L6的土壤含水量优势一直持续到了成熟期。夏闲期种植大豆对小麦生育期0-100 cm 土壤速效氮和全氮含量有提高的趋势;种植油菜对小麦生育期0-100cm土壤速效磷和全磷有提高的趋势;夏闲期轮作并翻压绿肥作物对小麦生育期土壤速效钾和有机质没有提高的趋势。在绿肥生长期间,在0-100 cm的五个土层中,油菜播量最大的处理(G3)的磷酸酶、蔗糖酶、脲酶和蛋白酶含量高于裸地(L6);在小麦越冬期、拔节期和开花期,在0-100cm的5个土层中,油菜全量还田的处理(R6)的磷酸酶、蔗糖酶、脲酶、蛋白酶和过氧化氢酶含量显著高于裸地(L6)。小麦开花期表层土壤的脲酶活性与产量呈显著正相关,耕层土壤的有机质含量与产量呈显著正相关。总之,夏闲期种植并翻压绿肥有提高土壤养分和酶活性的趋势,但是由于显著减少了小麦播种前的土壤含水量,从而减少了千粒重和产量。
【学位授予单位】:山西农业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:S512.11

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