秸桿覆蓋保護(hù)性種植的土壤養(yǎng)分效應(yīng)和作物生理生化響應(yīng)機(jī)制研究.pdf

1、秸稈覆蓋是一種高效節(jié)水的作物栽培技術(shù),在改變農(nóng)田下墊面性質(zhì)和能量平衡、調(diào)節(jié)土壤溫度及改善土壤水分狀況等方面具有顯著作用,具有達(dá)到提高經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量、減少水分無(wú)效消耗、提高水分利用效率的目的。秸稈覆蓋是保護(hù)性耕作的重要方面,對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。秸稈覆蓋可以蓄水保墑;改善土壤微環(huán)境;減少水土流失;調(diào)節(jié)土壤水、肥、氣、熱;促進(jìn)作物生長(zhǎng)發(fā)育和光合作用。本文研究了秸稈覆蓋保護(hù)性種植油菜的農(nóng)田土壤養(yǎng)分動(dòng)態(tài)變化及干旱脅迫下大豆生理生化響

2、應(yīng)機(jī)制。主要結(jié)果如下:
　　 1.秸稈覆蓋保護(hù)性種植油菜農(nóng)田土壤養(yǎng)分效應(yīng)和油菜生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量的研究
　　 本文旨在研究秸稈覆蓋保護(hù)性種植下油菜的生長(zhǎng)發(fā)育、整個(gè)生育期內(nèi)土壤養(yǎng)分動(dòng)態(tài)變化以及產(chǎn)量效應(yīng)。試驗(yàn)在西南大學(xué)試驗(yàn)農(nóng)場(chǎng)進(jìn)行,設(shè)置8個(gè)處理:①無(wú)秸稈覆蓋,②水稻秸稈3750kg/hm2覆蓋,③水稻秸稈7500kg/hm2覆蓋,④玉米秸稈3750kg/hm2覆蓋,⑤玉米秸稈7500kg/hm2覆蓋,⑥水稻秸稈7500kg/hm

3、2覆蓋無(wú)農(nóng)作物,⑦水稻秸稈7500kg/hm2覆蓋+速腐劑無(wú)農(nóng)作物,⑧水稻秸稈7500kg/hm覆蓋+速腐劑。于油菜生長(zhǎng)的不同時(shí)期,分層取樣。通過(guò)土壤養(yǎng)分動(dòng)態(tài)變化分析和油菜生長(zhǎng)和產(chǎn)量效應(yīng)的研究得出以下結(jié)論:
　　 (1)不同類(lèi)型秸稈覆蓋處理下土壤有機(jī)質(zhì),0-10cm和10-20cm土層的土壤有機(jī)質(zhì)含量變化相近,各個(gè)水平梯度間的差異不明顯,有速腐劑處理的有機(jī)質(zhì)含量要相對(duì)較高,變化差異也相對(duì)較大;秸稈覆蓋處理下,土壤全氮0-10cm

4、土層與10-20cm土層呈“增加——降低——增加”的趨勢(shì);不同類(lèi)型秸稈覆蓋處理下土壤堿解氮0-10cm和10-20cm土層變化相似,呈“下降——增長(zhǎng)——下降”的變化趨勢(shì);秸稈覆蓋不同處理土壤全磷在0-10cm和10-20cm土層變化相似,均出現(xiàn)波動(dòng)增高的趨勢(shì);土壤有效磷0-10cm和10-20cm土層變化一致,前期微小增長(zhǎng),接著下降,結(jié)實(shí)成熟期增高;土壤全鉀在0-10cm出現(xiàn)先增后降的趨勢(shì),10-20cm土層,先增長(zhǎng)后下降然后增長(zhǎng);土壤

5、速效鉀的變化與全鉀各土層變化一致;土壤的pH值在0-10cm和10-20cm土層變化一致,隨著作物生長(zhǎng)季節(jié)的推移,出現(xiàn)波動(dòng)增長(zhǎng)。
　　 收獲后期秸稈覆蓋農(nóng)田土壤養(yǎng)分的研究揭示出:在有作物生長(zhǎng)的情況下,秸稈覆蓋對(duì)耕層土壤有機(jī)質(zhì)的積累沒(méi)有明顯作用;秸稈覆蓋對(duì)耕層土壤氮素的供應(yīng)有明顯的影響,總體上全氮隨著秸稈覆蓋量的增加而增加;同水平玉米秸稈覆蓋處理較水稻秸稈覆蓋處理對(duì)堿解氮的積累作用較明顯;秸稈覆蓋處理大部分可以提高耕層土壤全鉀;不

6、同秸稈對(duì)耕層土壤鉀素的影響不同,水稻秸稈覆蓋處理對(duì)土壤有效磷、全鉀和速效鉀的效果優(yōu)于玉米秸稈覆蓋。無(wú)農(nóng)作物的條件下,全量覆蓋耕層土壤的有機(jī)質(zhì)含量出現(xiàn)積累。速腐劑的使用對(duì)有機(jī)質(zhì)積累沒(méi)有影響;速腐劑的使用可以增加土壤全氮的累積,而堿解氮的積累與速腐劑的使用關(guān)系不大;速腐劑的使用對(duì)補(bǔ)充土壤全磷有重要作用;無(wú)農(nóng)作物的情況下速腐劑可以增加耕層土壤全鉀的積累。
　　 (2)秸稈覆蓋對(duì)油菜的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)和生殖生長(zhǎng)有顯著促進(jìn)作用。秸稈覆蓋可以顯著提

7、高油菜的株高,增加分枝數(shù)和花序數(shù),速腐劑的加施對(duì)營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)的效果明顯,但對(duì)生殖生長(zhǎng)的效果未顯現(xiàn)出來(lái)。
　　 (3)秸稈覆蓋保護(hù)性種植可以提高油菜的產(chǎn)量,速腐劑對(duì)油菜產(chǎn)量的增加尤為明顯。同種秸稈不同水平覆蓋處理下,油菜的產(chǎn)量隨覆蓋量的增加有增長(zhǎng)趨勢(shì)。
　　 2.秸稈覆蓋大豆生理生化響應(yīng)機(jī)制的研究
　　 為了研究秸稈覆蓋下大豆生長(zhǎng)、光合作用、葉綠素、可溶性蛋白、游離脯氨酸、丙二醛(MDA)以及抗氧化物酶系統(tǒng)對(duì)干旱的響應(yīng)

8、機(jī)制,小麥秸稈不同量覆蓋大豆的生理生化響應(yīng)機(jī)制研究中,設(shè)置無(wú)覆蓋,3750 kg/hm2,7500 kg/hm2,11000 kg/hm2和14750 kg/hm2五個(gè)處理。秸稈不同類(lèi)型不同量覆蓋大豆的生理生化響應(yīng)機(jī)制研究中設(shè)置無(wú)覆蓋,小麥秸稈11000kg/hm2覆蓋,小麥秸稈14750 kg/hm2覆蓋,玉米秸稈11000 kg/hm2和14750 kg/hm2覆蓋五個(gè)處理。通過(guò)對(duì)大豆生長(zhǎng)發(fā)育指標(biāo)和生理生化響應(yīng)機(jī)制的探討得出:

9、>　　 (1)秸稈覆蓋可以促進(jìn)細(xì)胞伸長(zhǎng),顯著提高大豆的株高,且“晉豆21號(hào)”株高總體上高于“西豆7號(hào)”,但二者在秸稈覆蓋不同處理下增長(zhǎng)程度和增長(zhǎng)量不同。小麥秸稈覆蓋和玉米秸稈覆蓋均可以促進(jìn)大豆葉片數(shù)的增加,且隨著秸稈覆蓋量的增加而增加,但其增加量因秸稈類(lèi)型的差異而不同,就大豆葉片數(shù)而言,小麥秸稈覆蓋的效果優(yōu)于玉米秸稈覆蓋。小麥秸稈覆蓋處理下大豆的葉面積在一定程度隨秸稈覆蓋量的增加呈增加趨勢(shì),但并不是無(wú)限增加。秸稈覆蓋利于大豆莖的橫向生

10、長(zhǎng),秸稈覆蓋提高了大豆的莖粗,且隨著秸稈覆蓋量的增加而增加。
　　 (2)秸稈覆蓋在水分匱乏的情況下能促進(jìn)大豆的光合作用,且與秸稈覆蓋量有很大關(guān)系。小麥秸稈覆蓋保護(hù)性種植條件下,大豆的蒸騰速率在一定程度上隨著秸稈覆蓋量持續(xù)增加,但當(dāng)秸稈覆蓋量繼續(xù)增加,則出現(xiàn)下滑,這與同條件下凈光合速率的研究一致。秸稈覆蓋可提高大豆葉片的氣孔導(dǎo)度,且總體上氣孔導(dǎo)度隨著秸稈覆蓋量的增加而加大。胞間CO2濃度減少到一定程度隨著秸稈覆蓋量的增長(zhǎng)而增加,

11、這與凈光合速率和蒸騰速率的研究結(jié)果正好相反?？諝夂腿~片的溫差,隨著秸稈覆蓋量的增加而加大。
　　 (3)秸稈覆蓋處理下大豆葉片葉綠素含量的變化同時(shí)受干旱進(jìn)程、秸稈覆蓋量和覆蓋物類(lèi)型的影響;總體上玉米秸稈覆蓋對(duì)葉綠素a的調(diào)節(jié)作用明顯。秸稈覆蓋對(duì)葉綠素的變化具有調(diào)節(jié)作用,其調(diào)節(jié)作用和限度與秸稈覆蓋量、干旱時(shí)間的長(zhǎng)短以及作物本身的耐受性相關(guān)。
　　 (4)小麥秸稈不同量覆蓋下,大豆可溶性蛋白含量隨著干旱的加強(qiáng)持續(xù)下降,但秸稈覆

12、蓋可溶性蛋白含量的下降得到明顯緩解。秸稈不同類(lèi)型不同量覆蓋大豆葉片可溶性蛋白含量隨著干旱脅迫的增強(qiáng)而增加。在干旱脅迫下可溶性蛋白含量變化不一致,秸稈覆蓋可溶性蛋白含量的變化因秸稈覆蓋量、秸稈類(lèi)型、作物品種和脅迫時(shí)間而存在差異。
　　 (5)大豆在干旱脅迫過(guò)程中,葉片游離脯氨酸含量隨著脅迫程度的增強(qiáng)持續(xù)增長(zhǎng)。秸稈覆蓋在大豆防御干旱方面起重要作用,可以降低脯氨酸含量的積累,降低量與秸稈覆蓋類(lèi)型和覆蓋量有關(guān)。
　　 (6)小麥

13、秸稈不同量覆蓋處理下,MDA含量隨干旱程度的加強(qiáng)呈現(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì),隨著秸稈覆蓋量的增加,MDA含量在總體上降低。干旱脅迫丙二醛含量的變化與水分脅迫歷時(shí)有關(guān),小麥秸稈覆蓋對(duì)大豆丙二醛具有補(bǔ)償效應(yīng),可以在一定程度上緩解細(xì)胞膜脂氧化反應(yīng)對(duì)細(xì)胞膜以及作物的傷害。
　　 干旱脅迫下不同秸稈不同量覆蓋處理,干旱初期大豆葉片丙二醛含量隨玉米秸稈覆蓋量的增人而增加,小麥秸稈覆蓋處理大豆葉片丙二醛隨秸稈覆蓋量的增加而下降;中期丙二醛含量隨著干旱時(shí)間的

14、延長(zhǎng)不斷積累,即干旱時(shí)間越長(zhǎng)植物受到的膜脂過(guò)氧化傷害越大,而秸稈覆蓋可以在一定程度上降低丙二醛含量的積累,而且降低的程度與秸稈覆蓋量和覆蓋類(lèi)型相關(guān)。
　　 (7)秸稈覆蓋在保護(hù)膜系統(tǒng)免受自由基傷害上具有重要調(diào)節(jié)作用,輕度干旱下調(diào)節(jié)作用明顯。超氧化物歧化酶(SOD)、過(guò)氧化物酶(POD)和過(guò)氧化氫酶(CAT)三種保護(hù)酶在大豆干旱脅迫下起協(xié)調(diào)作用,哪一種酶調(diào)節(jié)起主導(dǎo)作用因大豆品種、脅迫程度、脅迫時(shí)間和秸稈覆蓋的差異而改變。