水資源的短缺是全球農(nóng)業(yè)面臨的問題。我國黃土高原旱作區(qū)是典型的雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū),水資源的短缺和貧瘠的土壤是限制該地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要因素。發(fā)展旱區(qū)農(nóng)業(yè),提高雨養(yǎng)地區(qū)的作物生產(chǎn)可以緩解水資源的短缺,并且能夠保障糧食安全。本研究擬在旱地小麥?zhǔn)斋@后至下茬小麥播種前的半季(3個月)休閑期,(1)通過薄膜覆蓋,探討夏閑期覆蓋對土壤水分變化規(guī)律及后作小麥產(chǎn)量的影響,(2)通過夏閑期不同的輪耕模式,探討輪耕對夏閑期土壤水分及土壤微生物群落的影響,(3)通過夏閑期綠肥種植,探討綠肥季及后作小麥季土壤水分、養(yǎng)分、酶活性等的變化規(guī)律以及對后作小麥產(chǎn)量的影響,以期為旱作區(qū)的小麥生產(chǎn)提供理論和實踐指導(dǎo)。夏閑期小麥?zhǔn)斋@后利用山西省農(nóng)科院研制的塑料薄膜對土壤進行不同時間、不同面積的覆蓋,試驗為雙因素隨機區(qū)組設(shè)計,從2010年7月至2012年6月,兩年的田間試驗在黃土高原旱地開展,為了研究夏閑期不同的覆蓋時間和覆蓋面積對土壤蓄水量、蒸散量、水分利用效率及產(chǎn)量的影響。試驗設(shè)置了 6個處理:(1)早覆蓋+全覆蓋(早覆蓋是指小麥?zhǔn)斋@后30天開始覆蓋),(2)早覆蓋+半覆蓋,(3)早覆蓋+不覆蓋,(4)遲覆蓋+全覆蓋(遲覆蓋是指小麥?zhǔn)斋@后60天開始覆蓋),(5)遲覆蓋+半覆蓋,(6)遲覆蓋+不覆蓋。結(jié)果表明:早覆蓋+全覆蓋在兩年的休閑期提高了降水儲存效率,分別提高了 18.4%和17.8%。從小麥?zhǔn)斋@60天開始到小麥孕穗期,早覆蓋+全覆蓋增加了土壤蓄水量,比遲覆蓋+不覆蓋在兩年分別提高了 13.8%和20.9%的土壤蓄水量。與遲覆蓋+不覆蓋相比,早復(fù)蓋+全覆蓋兩年分別增加了每公頃的穗數(shù)達13.8%和20.9%。,早覆蓋+全覆蓋兩年分別增加了籽粒產(chǎn)量達11.7%和17.4%。但是,與遲覆蓋+不覆蓋相比,早覆蓋+全覆蓋降低了水分利用效率。本研究的所有結(jié)果表明,在我國的黃土高原地區(qū),早覆蓋+全覆蓋是增加旱地小麥產(chǎn)量的一項有效措施。夏閑期不同輪耕處理中,在8月12日,8月30和9月25日三個取樣時期,當(dāng)年進行深松或深翻的處理(L2,L3,L5,L6)比免耕(L1,L4)處理能夠更好的蓄保降水,尤其是深松-深翻-深松(L5)。在三個取樣時期,細(xì)菌群落在門水平的組成上,L4(深翻-深翻-免耕)和L5(深松-深翻-深松)的變形菌門比例較高,L1(免耕-免耕-免耕)和L4(深翻-深翻-免耕)的放線菌門比例較高。在多重比較中,表層土壤的細(xì)菌群落多樣性顯著高于耕層土壤的多樣性。在多重比較中,9月25日的真菌群落豐富度顯著高于8月12日和8月30日的豐富度;L1(免耕-免耕-免耕)和L4(深翻-深翻-免耕)的真菌群落豐富度顯著高于L5(深松-深翻-深松)和L6(深松-深松-深松)的豐富度。在細(xì)菌和真菌群落中,代表群落豐富度的指數(shù)(Chaol和ACE)與代表群落多樣性的指數(shù)(Shannon和Simpson)之間的相關(guān)性都達到了顯著水平(P0.05)。土壤水分與真菌群落的多樣性指數(shù)(Shannon)的相關(guān)性達到了顯著水平(P=0.02470.05)。在綠肥苗期、開花期和成熟期,細(xì)菌和真菌群落在門水平上表層和耕層不同輪作處理中的比例也不同。細(xì)菌和真菌的Alpha多樣性指數(shù)在綠肥不同生育時期的輪作處理中有較高的趨勢,但是與裸地(L6)相比差異不顯著。在小麥各個時期的單株農(nóng)藝性狀上,裸地(L6)在各生育期的農(nóng)藝性狀基本最好。在小麥各生育期的群體動態(tài)方面,裸地(L6)在開花期的分蘗數(shù)有較高的趨勢。在小麥越冬期和返青期,綠肥處理普遍降低了地上部的干物質(zhì)量平均達80%。在拔節(jié)期和成熟期,綠肥處理降低了大部分處理的葉片干物質(zhì)量。夏閑期種植綠肥沒有提高冬小麥的產(chǎn)量,反而降低了冬小麥的千粒重8.52%-13.62%,和產(chǎn)量9.04%-42.07%。綠肥種植提高了后茬小麥籽粒的淀粉含量和可溶性總糖含量。夏閑期種植綠肥作物,在小麥生育期間沒有顯著提高小麥葉片、莖稈、根以及成熟期籽粒的氮含量、磷含量和鉀含量。夏閑期種植綠肥顯著降低了土壤含水量,在小麥播種前(即綠肥成熟期)裸地(L6)的土壤含水量為最高,L6的土壤含水量優(yōu)勢一直持續(xù)到了成熟期。夏閑期種植大豆對小麥生育期0-100 cm 土壤速效氮和全氮含量有提高的趨勢;種植油菜對小麥生育期0-100cm土壤速效磷和全磷有提高的趨勢;夏閑期輪作并翻壓綠肥作物對小麥生育期土壤速效鉀和有機質(zhì)沒有提高的趨勢。在綠肥生長期間,在0-100 cm的五個土層中,油菜播量最大的處理(G3)的磷酸酶、蔗糖酶、脲酶和蛋白酶含量高于裸地(L6);在小麥越冬期、拔節(jié)期和開花期,在0-100cm的5個土層中,油菜全量還田的處理(R6)的磷酸酶、蔗糖酶、脲酶、蛋白酶和過氧化氫酶含量顯著高于裸地(L6)。小麥開花期表層土壤的脲酶活性與產(chǎn)量呈顯著正相關(guān),耕層土壤的有機質(zhì)含量與產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)�？傊�,夏閑期種植并翻壓綠肥有提高土壤養(yǎng)分和酶活性的趨勢,但是由于顯著減少了小麥播種前的土壤含水量,從而減少了千粒重和產(chǎn)量。
【學(xué)位單位】：山西農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：S512.11
【文章目錄】：
摘要
第一章 文獻綜述
    1 地膜覆蓋研究進展
    2 綠肥的栽培模式與適應(yīng)區(qū)域
        2.1 我國目前的綠肥種植模式
        2.2 綠肥種植模式的適應(yīng)性
    3 綠肥種植對土壤、作物作用研究進展
        3.1 綠肥種植對作物產(chǎn)量的影響
        3.2 綠肥種植對土壤水分的影響
        3.3 綠肥種植對土壤有機質(zhì)的提高
        3.4 綠肥種植能夠改善土壤的物理性狀
        3.5 綠肥種植能夠促進土壤微生物的活動
        3.6 綠肥種植能夠轉(zhuǎn)化土壤中的難溶養(yǎng)分,促進植物的吸收利用
        3.7 綠肥種植能夠促進畜牧業(yè)的發(fā)展
        3.8 綠肥種植能夠保護土壤,美化環(huán)境
        3.9 綠肥種植能夠緩解農(nóng)田及果園的病蟲害
    4 本研究的目的與意義
第二章 旱地麥田夏閑期薄膜覆蓋對土壤水分及后作小麥產(chǎn)量的影響
    1 前言
    2 材料和方法
        2.1 試驗地概況
        2.2 試驗設(shè)計和大田管理
        2.3 取樣和測量
        2.4 數(shù)據(jù)分析
    3 結(jié)果
        3.1 小麥播種期及各生育時期的土壤蓄水量
        3.2 休閑期覆蓋對水分消耗的影響
        3.3 休閑期覆蓋對產(chǎn)量和產(chǎn)量三要素的影響
        3.4 休閑期覆蓋對降水利用效率的影響
        3.5 小麥播種期土壤含水率及產(chǎn)量三要素與產(chǎn)量的回歸關(guān)系
    4 討論
    5 結(jié)論
第三章 旱地麥田夏閑期不同輪耕對土壤水分及微生物群落結(jié)構(gòu)的影響
    1 引言
    2 材料和方法
        2.1 試驗區(qū)概況
        2.2 試驗設(shè)計
        2.3 測定項目及方法
    3 結(jié)果與分析
        3.1 夏閑期輪耕對土壤水分的影響
        3.2 夏閑期輪耕對土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)及多樣性的影響
            3.2.1 夏閑期輪耕對土壤細(xì)菌群落門組成的影響
            3.2.2 夏閑期輪耕對土壤細(xì)菌群落Alpha多樣性指數(shù)的影響
            3.2.3 不同輪耕處理的細(xì)菌群落在不同取樣時間的熱圖分析
            3.2.3 不同輪耕處理相同時間同—土層的細(xì)菌主成分分析
            3.2.4 不同輪耕處理在不同取樣時間細(xì)菌群落的代謝功能預(yù)測
        3.3 夏閑期輪耕對土壤真菌群落結(jié)構(gòu)及多樣性的影響
            3.3.1 夏閑期輪耕對土壤真菌群落門組成的影響
            3.3.2 夏閑期輪耕對土壤真菌群落Alpha多樣性指數(shù)的影響
            3.3.3 不同輪耕處理的真菌群落在不同取樣時間的熱圖分析
            3.3.4 不同輪耕處理相同時間同—土層的真菌主成分分析
        3.4 輪耕處理細(xì)菌真菌群落的Alpha多樣性指數(shù)及水分的相關(guān)性
    4 討論
    5 結(jié)論
第四章 旱地麥田夏閑期綠肥輪作對土壤水分、養(yǎng)分、酶活性及后作小麥產(chǎn)量的影響
    1 引言
    2 材料與方法
        2.1 試驗區(qū)概況
        2.2 試驗設(shè)計
        2.3 測定項目及方法
            磷酸酶測定方法
            蔗糖酶測定方法
            脲酶的測定方法
            蛋白酶測定方法
            過氧化氫酶測定方法
    3 結(jié)果與分析
        3.1 夏閑期輪作對綠肥作物地上部性狀和土壤理化性狀的影響
            3.1.1 夏閑期綠肥作物農(nóng)藝性狀的變化
            3.1.2 夏閑期綠肥作物植株氮磷鉀含量的變化
            3.1.3 夏閑期綠肥輪作對0-100cm土壤相對含水量的影響
            3.1.4 夏閑期綠肥輪作對0-100cm土壤養(yǎng)分的影響
            3.1.5 夏閑期綠肥輪作對0-100cm土壤酶活性的影響
            3.1.6 夏閑期綠肥輪作對土壤細(xì)菌群落的影響
            3.1.7 夏閑期綠肥輪作對土壤真菌群落的影響
        3.2 夏閑期輪作對后作小麥地上部性狀和土壤理化指標(biāo)的影響
            3.2.1 夏閑期輪作對后作小麥生育期單株農(nóng)藝性狀的影響
            3.2.2 夏閑期輪作對后作小麥生育期群體動態(tài)的影響
            3.2.3 夏閑期輪作對后作小麥生育期干物質(zhì)量積累的影響
            3.2.4 夏閑期輪作對后作小麥產(chǎn)量三要素和籽粒品質(zhì)的影響
            3.2.5 夏閑期輪作對后作小麥生育期植株氮磷鉀含量的影響
            3.2.6 夏閑期輪作對后作小麥生育期土壤水分含量的影響
            3.2.8 夏閑期輪作對后作小麥生育期土壤酶活性的影響
        3.3 小麥播種前、越冬期、拔節(jié)期、開花期表層和耕層土壤的理化指標(biāo)與產(chǎn)量的逐步回歸關(guān)系
    4 討論
    5 結(jié)論
參考文獻
Abstract
致謝
攻讀博士研究生期間科研總結(jié)


本文編號：2844660