本文關(guān)鍵詞：黃土高原一年生作物飼草生產(chǎn)模式及其潛力的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：甘肅慶陽地處黃土高原西部,傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)以冬小麥單作種植模式為主,資源利用效率低下,農(nóng)民收入不高。隨著農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展和提高農(nóng)民收入的現(xiàn)實需求的加大,草畜產(chǎn)業(yè)已成為黃土高原地區(qū)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的一部分,該地區(qū)畜牧產(chǎn)值已上升到11.8億元,但優(yōu)質(zhì)飼草季節(jié)性供應不足仍然是制約高效優(yōu)質(zhì)畜牧業(yè)品生產(chǎn)的瓶頸。一年生飼用作物由于相對高產(chǎn)優(yōu)質(zhì),可有效補充季節(jié)性飼草短缺,目前對于一年生作物飼用潛力研究尚未大面積開展。本研究在隴東黃土高原地區(qū),通過4年的定位研究,在春播和夏播條件下觀測了一年生作物玉米(Zea mays)、蘇丹草(Sorghum sudanense)、谷子(Setaria italica)、糜子(Panicum milliaceum)、大豆(Glycine max)、豌豆(Pisum sativum)、箭{H豌豆(Vicia sativa)、燕麥(Avenasativa)和春小麥(Triticum aestivum)的飼草干物質(zhì)產(chǎn)量動態(tài)、營養(yǎng)品質(zhì)和土壤水分等；以干物質(zhì)產(chǎn)量(DM)、粗蛋白含量(CP)、中性洗滌纖維含量(NDF)、酸性洗滌纖維含量(ADF)、干物質(zhì)消化率(DDM)、干物質(zhì)采食量(DMI)、相對飼喂價值(RFV)和水分利用效率(WUE)為指標,構(gòu)建了灰色關(guān)聯(lián)度分析綜合評價模型；采用農(nóng)業(yè)系統(tǒng)模型APSIM模擬和分析了玉米、糜子、燕麥和春小麥在不同情景下的生產(chǎn)潛力。主要研究結(jié)果如下：1.2009年—2010年,春播條件下,春小麥出苗后42 d干物質(zhì)產(chǎn)量可達3 thm-2,顯著高于其他飼草作物(P0.05),玉米和蘇丹草在出苗后105 d干物質(zhì)產(chǎn)量最高,分別為11 t hm-2和9 thm-2、C3作物春小麥和燕麥兩年間干物質(zhì)產(chǎn)量的差異分別達1.6thm-2和2.3 thm-2。從干物質(zhì)產(chǎn)量的角度選擇,最佳的一年生飼草是春小麥、玉米和蘇丹草。2個生長季內(nèi),在整個生育期,大豆、箭{H豌豆和豌豆的粗蛋白含量高、中性和酸性洗滌纖維含量低,從營養(yǎng)價值的角度選擇,最佳的一年生飼草作物是大豆、豌豆和箭{H豌豆；玉米的干物質(zhì)水分利用效率(WUEDM)可達40kghm-2 mm-1,顯著高于其他飼草作物(P0.05),其次為蘇丹草,2個生長季內(nèi),大豆的蛋白質(zhì)水分利用效率(WUEcp)最高,其次是玉米,以玉米的飼喂價值水分利用效率(WUERFV)最高,其次為蘇丹草。從水分利用效率的角度選擇,最佳的一年生飼草是玉米、蘇丹草和大豆。根據(jù)Logistic模型,玉米、蘇丹草、谷子、糜子、大豆、箭{H豌豆、豌豆、燕麥和春小麥的生長旺盛期分別是出苗后的第84 d、75 d、83 d、75 d、83 d、62 d、58 d、63 d和62 d。4月中旬春播條件下,一年生作物最佳飼草生產(chǎn)模式為：5月春小麥拔節(jié)期利用,9月玉米成熟期或蘇丹草花期利用。2.2012年—2013年,夏播條件下,蘇丹草在出苗后84 d干物質(zhì)產(chǎn)量最高,兩年間平均可達8.3 t hm-2,顯著高于其他飼草作物(P0.05),其次是豌豆。燕麥、春小麥、豌豆和箭{H豌豆的干物質(zhì)產(chǎn)量對降雨量的年際變動敏感,有較大的年際差異,春小麥和燕麥兩年間的干物質(zhì)產(chǎn)量差異分別為1.6 thm-2和1.7 thm-2。從干物質(zhì)產(chǎn)量角度選擇,最佳的一年生飼草作物是蘇丹草和豌豆。蘇丹草的WUEDM、燕麥的WUEcP和豌豆的WUERFV分別顯著居8種飼用作物各指標之首(P0.05)。從水分利用效率角度選擇,最佳的一年生飼草作物是燕麥、蘇丹草和豌豆。根據(jù)Logistic模型,蘇丹草、谷子、糜子、大豆、箭{H豌豆、豌豆、燕麥和春小麥生長旺盛期分別是出苗后的第51 d、66 d、49 d、55 d、59 d、39d、57 d和61 d。7月中旬夏播條件下,一年生作物最佳飼草生產(chǎn)模式為：8月燕麥拔節(jié)期利用,9月蘇丹草和豌豆花期利用。3.基于灰色系統(tǒng)理論,采用熵權(quán)法計算了各指標的權(quán)重值。無論春播還是夏播,干物質(zhì)消化率的權(quán)重值最高,其次是酸性洗滌纖維,干物質(zhì)產(chǎn)量的權(quán)重值最低。春播條件下,最佳的一年飼用作物是大豆和玉米。夏播條件下,則為豌豆、大豆和蘇丹草。春播條件下和夏播條件下,等權(quán)關(guān)聯(lián)度和加權(quán)關(guān)聯(lián)度得到的結(jié)果基本一致,且相關(guān)性均達到顯著水平(P0.05)。關(guān)注飼草品質(zhì)對保證優(yōu)質(zhì)家畜生產(chǎn)中的重要,有助于突破傳統(tǒng)上僅關(guān)注產(chǎn)量的生產(chǎn)模式理念。4.基于APSIM模型的模擬結(jié)果表明,土壤水分含量和4種一年生飼草生物量的模擬值和實測值均呈顯著正相關(guān)關(guān)系,通過歸一化均方根誤差有效性檢驗,APSIM能夠準確描述玉米的土壤水分和產(chǎn)量動態(tài),對燕麥生長階段的結(jié)果描述準確性有待改進。若水、氮充足條件下,玉米、糜子、燕麥和春小麥的潛在飼草產(chǎn)量分別可達152t hm-2、8.6thm-2、9.8 t hm-2和11.2 t hm-2,比在傳統(tǒng)種植模式下分別提高33.6%、37.3%、117%和169%,說明改變作物管理要素,對于發(fā)揮飼草生產(chǎn)潛力有巨大作用。以上結(jié)果區(qū)分了在春播和夏播條件下一年生飼用作物最佳的利用時期以及對降水變異的響應。首次提出了蛋白質(zhì)產(chǎn)量水分利用效率和相對飼喂價值產(chǎn)量水分利用效率,綜合評價了一年生飼草作物的綜合生產(chǎn)性能,耦合了飼草產(chǎn)量性能與品質(zhì)性能,提出了基于APSIM模型的隴東黃土高原地區(qū)一年生飼用作物的生產(chǎn)模式及潛力,結(jié)果對促進當?shù)夭菽翗I(yè)發(fā)展,實現(xiàn)農(nóng)民增產(chǎn)增收和提高資源利用效率有重要的意義。
【關(guān)鍵詞】：一年生飼草 生產(chǎn)力 營養(yǎng)品質(zhì) 水分利用效率 生產(chǎn)潛力
【學位授予單位】：蘭州大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：S54
【目錄】：

• 中文摘要4-7
• ABSTRACT7-15
• 引言15-17
• 1. 研究背景15
• 2. 研究目的和意義15-17
• 第一章 國內(nèi)外研究進展17-33
• 1.1 黃土高原農(nóng)業(yè)系統(tǒng)17-19
• 1.2 黃土高原地區(qū)飼草生產(chǎn)模式以及利用方式19
• 1.3 飼草需求和供應19-21
• 1.4 影響飼用作物產(chǎn)量和品質(zhì)的主要因素21-23
• 1.4.1 降水21-22
• 1.4.2 光照22
• 1.4.3 生長發(fā)育階段22
• 1.4.4 播種季節(jié)22-23
• 1.4.5 土壤肥力狀況23
• 1.5 飼草生產(chǎn)效益綜合評價23-27
• 1.5.1 概略養(yǎng)分分析方法24-25
• 1.5.2 能量利用效率25
• 1.5.3 指數(shù)評價25-27
• 1.5.3.1 相對飼喂價值(RFV)25
• 1.5.3.2 相對飼喂質(zhì)量(RFQ)25-26
• 1.5.3.3 粗飼料分級指數(shù)(GI)26-27
• 1.6 生產(chǎn)潛力分析27-31
• 1.6.1 作物生產(chǎn)潛力研究進展27-28
• 1.6.2 作物模型及APSIM模型的應用現(xiàn)狀及進展28-31
• 1.6.2.1 作物模型的研究進展28-29
• 1.6.2.2 APSIM模型的進展及應用現(xiàn)狀29-31
• 1.7 解決的科學問題31
• 1.8 研究內(nèi)容31-32
• 1.8.1 春播條件下一年生飼用作物飼草生產(chǎn)模式31
• 1.8.2 夏播條件下一年生飼用作物飼草生產(chǎn)模式31
• 1.8.3 一年生飼用作物生產(chǎn)模式的綜合評價體系研究31-32
• 1.8.4 應用APSIM模型模擬和情景分析32
• 1.9 研究思路和技術(shù)路線32-33
• 第二章 春播條件下一年生飼用作物生產(chǎn)模式33-60
• 2.1 引言33-34
• 2.2 材料與方法34-39
• 2.2.1 試驗地概況34-36
• 2.2.2 試驗材料與設(shè)計36
• 2.2.3 大田管理36-37
• 2.2.4 觀測指標與計算37-39
• 2.2.4.1 有效積溫37
• 2.2.4.2 干物質(zhì)產(chǎn)量(DM)37
• 2.2.4.3 營養(yǎng)品質(zhì)37-38
• 2.2.4.4 土壤水分38
• 2.2.4.5 水分利用效率及其組分的計算38-39
• 2.2.5 氣象數(shù)據(jù)39
• 2.2.6 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析39
• 2.3 結(jié)果與分析39-56
• 2.3.1 生長季氣候特征39-40
• 2.3.2 有效積溫40-41
• 2.3.3 干物質(zhì)產(chǎn)量(DM)41-44
• 2.3.4 營養(yǎng)品質(zhì)44-52
• 2.3.5 水分虧缺值(SWD)和水分利用效率(WUE)52-55
• 2.3.6 干物質(zhì)產(chǎn)量累積的Logistic模型55-56
• 2.4 討論56-58
• 2.4.1 干物質(zhì)產(chǎn)量56-57
• 2.4.2 土壤水分虧缺57
• 2.4.3 水分利用效率57-58
• 2.4.4 一年生飼用作物對農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的貢獻58
• 2.5 小結(jié)58-60
• 第三章 夏播條件下一年生飼用作物生產(chǎn)模式60-82
• 3.1 引言60-61
• 3.2 材料與方法61-62
• 3.2.1 研究區(qū)概況61
• 3.2.2 試驗材料與設(shè)計61
• 3.2.3 大田管理61-62
• 3.2.4 觀測指標與計算62
• 3.2.4.1 有效積溫62
• 3.2.4.2 干物質(zhì)產(chǎn)量(DM)62
• 3.2.4.3 營養(yǎng)品質(zhì)62
• 3.2.4.4 土壤水分62
• 3.2.4.5 水分利用效率及其組分計算62
• 3.2.5 氣象數(shù)據(jù)62
• 3.2.6 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析62
• 3.3 結(jié)果與分析62-79
• 3.3.1 生長季氣候特征62-63
• 3.3.2 有效積溫63-64
• 3.3.3 干物質(zhì)產(chǎn)量(DM)64-67
• 3.3.4 營養(yǎng)品質(zhì)67-75
• 3.3.5 水分虧缺值(SWD)和水分利用效率(WUE)75-78
• 3.3.6 干物質(zhì)產(chǎn)量累積的Logistic模型78-79
• 3.4 討論79-80
• 3.4.1 干物質(zhì)產(chǎn)量79
• 3.4.2 土壤水分虧缺79-80
• 3.4.3 水分利用效率80
• 3.4.4 一年生飼用作物對農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的貢獻80
• 3.5 小結(jié)80-82
• 第四章 一年生飼用作物生產(chǎn)模式的綜合評價82-92
• 4.1 引言82-83
• 4.2 綜合指標的構(gòu)建以及權(quán)重的確定83
• 4.3 灰色關(guān)聯(lián)度計算過程83-84
• 4.3.1 參考數(shù)據(jù)列的選取83
• 4.3.2 評價指標的無量綱區(qū)間化83
• 4.3.3 關(guān)聯(lián)系數(shù)83-84
• 4.3.4 灰色關(guān)聯(lián)度計算84
• 4.4 結(jié)果與分析84-90
• 4.4.1 春播條件下各評價指標的權(quán)重84
• 4.4.2 夏播條件下各評價指標的權(quán)重84-86
• 4.4.3 春播條件下一年生飼用作物生產(chǎn)性能綜合評價86-88
• 4.4.4 夏播條件下一年生飼用作物生產(chǎn)性能綜合評價88-90
• 4.5 討論90-91
• 4.6 小結(jié)91-92
• 第五章 APSIM模型模擬和情景預測分析92-104
• 5.1 引言92-93
• 5.2 材料與方法93
• 5.2.1 研究區(qū)概況93
• 5.3 APSIM模型模擬參數(shù)的設(shè)定93-94
• 5.3.1 氣象模塊參數(shù)93-94
• 5.3.2 土壤模塊參數(shù)94
• 5.3.3 作物模塊參數(shù)94
• 5.3.4 管理參數(shù)模塊94
• 5.4 APSIM模型檢驗94
• 5.5 模型模擬情景假設(shè)94-95
• 5.6 結(jié)果分析95-102
• 5.6.1 APSIM模型輸出結(jié)果95-99
• 5.6.1.1 土壤水分含量95-97
• 5.6.1.2 一年生飼草作物生物量97-99
• 5.6.2 水、氮充足條件下一年生飼草生產(chǎn)潛力99-101
• 5.6.3 春季降水變化情景下的飼草產(chǎn)量101-102
• 5.7 討論102-103
• 5.8 小結(jié)103-104
• 第六章 結(jié)論、創(chuàng)新點及展望104-107
• 6.1 主要結(jié)果和結(jié)論104-105
• 6.1.1 明確了一年生飼用作物用于飼草的生產(chǎn)模式104
• 6.1.2 提出了飼草供應與飼用價值的評價體系104
• 6.1.3 提出了降水變化情景下一年生飼用作物的飼草生產(chǎn)潛力104-105
• 6.2 創(chuàng)新點105
• 6.3 展望105-107
• 參考文獻107-119
• 在學期間研究成果119-121
• 致謝121

【參考文獻】

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本文編號：385919