保護(hù)性耕作對(duì)旱區(qū)小麥-菘藍(lán)輪作土壤生態(tài)及作物生理特性的影響.pdf

1、降水稀少是黃土高原西部半干旱農(nóng)區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展的主要限制因素之一，傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的精耕細(xì)作使干旱雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)土壤質(zhì)量下降，水土流失嚴(yán)重，貯水能力差，土地生產(chǎn)力水平低下。國(guó)內(nèi)外研究表明，免耕、覆蓋和留茬等保護(hù)性耕作措施具有增加土壤蓄水保墑能力、培肥地力、減少水土流失、增加土壤入滲、提高水資源的利用率和提高產(chǎn)量的多重效果。2007-2008年，在國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目（2006BAD15B06）資助下，在黃土高原半干旱區(qū)甘肅定西市安定區(qū)李家堡鎮(zhèn)設(shè)計(jì)田間試驗(yàn)

2、，設(shè)計(jì)傳統(tǒng)耕作（T）、免耕（NT）和免耕秸稈覆蓋（NTS）3種不同耕作措施和小麥-菘藍(lán)雙序列輪作，研究保護(hù)性耕作對(duì)輪作后茬土壤物理質(zhì)量、土壤生物質(zhì)量、作物生理生化特性、光合特性和產(chǎn)量的影響，探討保護(hù)性耕作小麥-菘藍(lán)輪作模式高效利用水分的增產(chǎn)機(jī)理和適宜耕作方式。研究得出如下結(jié)論：
　　 1.保護(hù)性耕作可以降低麥藥輪作土壤容重和提高總孔隙度，顯著提高飽和導(dǎo)水率。在T、NT和NTS不同耕作與w→I和I→W不同輪作序列處理中，后茬菘藍(lán)地

3、和小麥地0-30cm深度土壤容重均為NTSNT>T。飽和導(dǎo)水率表現(xiàn)為NTS>NT>T，不同耕作處理間差異顯著。比較而言，保護(hù)性耕作I→W輪作改善土壤質(zhì)量效果較好。
　　 2.免耕覆蓋措施能在低溫季節(jié)明顯提高土壤溫度，高溫季節(jié)有效降低土壤溫度，有助于作物出苗和根系生長(zhǎng)。氣溫冷涼的播種期和出苗期，菘藍(lán)和小麥不同深度土壤溫度表現(xiàn)為NTS>NT>T，小麥地播種期0-15cm土壤平均溫度NTS較T提高2

4、.33℃，出苗期NTS較T提高3.00℃；菘藍(lán)播種期NTS處理0-15cm土壤平均地溫NTS較T提高2℃。進(jìn)入7月高溫季節(jié)，0-15cm小麥地平均溫度NTS較T降低2.71℃；菘藍(lán)NTS較T降低1.96℃。小麥地免耕覆蓋調(diào)節(jié)土壤溫度效果較好。
　　 3.在不同輪作模式下免耕覆蓋措施均能顯著提高耕作層土壤含水量。在小麥和菘藍(lán)生育期，兩種輪作后茬0-30cm、30-200cm和0-200cm土壤平均含水量均為NTS>T>NT，小麥生

5、育期W→I輪作NTS土壤0-30cm平均含水量較NT和T分別提高6.67％和6.64％；I→W輪作0-30cm土壤平均含水量NTS較NT和T分別提高5.81％和3.36％。菘藍(lán)生育期，W-I輪作0-30cm土壤平均含水量NTS較NT和T分別提高3.87％和3.16％；I→W輪作0-30cm土壤平均含水量NTS較NT和T分別提高5.46和4.79％。小麥生育期，保護(hù)性耕作I→W輪作耕作層土壤含水量較高。菘藍(lán)生育期，保護(hù)性耕作W→I輪作耕作

6、層土壤含水量較高。
　　 4.保護(hù)性耕作可以有效提高土壤酶活性和土壤微生物數(shù)量。菘藍(lán)地和小麥地不同深度土壤脲酶、堿性磷酸酶、蔗糖酶和過(guò)氧化氫酶活性均表現(xiàn)為NTS>NT>T，0-30cm土壤水解酶和氧化還原酶活性均值也為NTS>NT>T，以NTS處理效果最為顯著。保護(hù)性耕作I→W輪作提高土壤水解酶活性和過(guò)氧化氫酶活性較好。從T、NT到NTS，兩種輪作土壤各層微生物數(shù)量總體呈逐漸升高的變化趨勢(shì)，0-30cm土壤細(xì)菌、真菌、放線菌數(shù)量

7、和微生物總數(shù)均值均為NTS>NT>T。各耕作處理小麥地土壤細(xì)菌數(shù)量較菘藍(lán)地減少了10倍左右，微生物總數(shù)也減少了10倍左右。保護(hù)性耕作W→I輪作有利于土壤微生物的增殖。
　　 5.保護(hù)性耕作有利于葉綠素合成，延緩Chla降解，免耕覆蓋能顯著提高作物相關(guān)保護(hù)酶活性和脯氨酸含量，降低MDA傷害和細(xì)胞膜透性，保護(hù)細(xì)胞結(jié)構(gòu)完整，有利于作物生長(zhǎng)發(fā)育。菘藍(lán)和小麥葉片Chla、Chlb和Chl（a+b）年均值均為NTS>NT>T。菘藍(lán)葉片MDA

8、均值T>NT>NTS，CAT活性NTS較NT和T分別提高122.24％和85.01％，CAT對(duì)菘藍(lán)減輕活性氧傷害起了重要作用。小麥葉片MDA含量均值T>NT>NTS，SOD活性均值NTS>T>NT，CAT活性NTS>T>NT，CAT活性NTS較NT和T分別提高91.45％和103.58％，CAT和SOD協(xié)同對(duì)小麥起了重要生理保護(hù)作用。菘藍(lán)葉片平均脯氨酸含量NTS>NT>T，平均細(xì)胞膜透性T>NT>NTS。小麥平均脯氨酸含量NT>NTS>

9、T，平均細(xì)胞膜透性T>NT>NTS，說(shuō)明保護(hù)性耕作減輕了作物細(xì)胞膜損壞，有利于細(xì)胞結(jié)構(gòu)完整和正常生理功能發(fā)揮。
　　 6.保護(hù)性耕作可以提高作物Pn和葉片水平水分利用效率。不同耕作處理菘藍(lán)和小麥凈光合速率日變化均呈雙峰光合午休變化趨勢(shì)，光合午休為氣孔限制所致，Pn日均值和年均值均為NTS>NT>T，WUEl年均值為NTS>NT>T。
　　 7.保護(hù)性耕作可以顯著提高了作物產(chǎn)量和產(chǎn)量水平水分利用效率。菘藍(lán)干根產(chǎn)量、干葉產(chǎn)量