秸桿覆蓋保護性種植的土壤養(yǎng)分效應和作物生理生化響應機制研究.pdf

1、秸稈覆蓋是一種高效節(jié)水的作物栽培技術,在改變農(nóng)田下墊面性質和能量平衡、調節(jié)土壤溫度及改善土壤水分狀況等方面具有顯著作用,具有達到提高經(jīng)濟產(chǎn)量、減少水分無效消耗、提高水分利用效率的目的。秸稈覆蓋是保護性耕作的重要方面,對農(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;調節(jié)土壤水、肥、氣、熱;促進作物生長發(fā)育和光合作用。本文研究了秸稈覆蓋保護性種植油菜的農(nóng)田土壤養(yǎng)分動態(tài)變化及干旱脅迫下大豆生理生化響

2、應機制。主要結果如下:
　　 1.秸稈覆蓋保護性種植油菜農(nóng)田土壤養(yǎng)分效應和油菜生長發(fā)育和產(chǎn)量的研究
　　 本文旨在研究秸稈覆蓋保護性種植下油菜的生長發(fā)育、整個生育期內土壤養(yǎng)分動態(tài)變化以及產(chǎn)量效應。試驗在西南大學試驗農(nóng)場進行,設置8個處理:①無秸稈覆蓋,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覆蓋無農(nóng)作物,⑦水稻秸稈7500kg/hm2覆蓋+速腐劑無農(nóng)作物,⑧水稻秸稈7500kg/hm覆蓋+速腐劑。于油菜生長的不同時期,分層取樣。通過土壤養(yǎng)分動態(tài)變化分析和油菜生長和產(chǎn)量效應的研究得出以下結論:
　　 (1)不同類型秸稈覆蓋處理下土壤有機質,0-10cm和10-20cm土層的土壤有機質含量變化相近,各個水平梯度間的差異不明顯,有速腐劑處理的有機質含量要相對較高,變化差異也相對較大;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;不同類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——下降”的變化趨勢;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)波動增高的趨勢;土壤有效磷0-10cm和10-20cm土層變化一致,前期微小增長,接著下降,結實成熟期增高;土壤全鉀在0-10cm出現(xiàn)先增后降的趨勢,10-20cm土層,先增長后下降然后增長;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,隨著作物生長季節(jié)的推移,出現(xiàn)波動增長。
　　 收獲后期秸稈覆蓋農(nóng)田土壤養(yǎng)分的研究揭示出:在有作物生長的情況下,秸稈覆蓋對耕層土壤有機質的積累沒有明顯作用;秸稈覆蓋對耕層土壤氮素的供應有明顯的影響,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、同秸稈對耕層土壤鉀素的影響不同,水稻秸稈覆蓋處理對土壤有效磷、全鉀和速效鉀的效果優(yōu)于玉米秸稈覆蓋。無農(nóng)作物的條件下,全量覆蓋耕層土壤的有機質含量出現(xiàn)積累。速腐劑的使用對有機質積累沒有影響;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系不大;速腐劑的使用對補充土壤全磷有重要作用;無農(nóng)作物的情況下速腐劑可以增加耕層土壤全鉀的積累。
　　 (2)秸稈覆蓋對油菜的營養(yǎng)生長和生殖生長有顯著促進作用。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),速腐劑的加施對營養(yǎng)生長的效果明顯,但對生殖生長的效果未顯現(xiàn)出來。
　　 (3)秸稈覆蓋保護性種植可以提高油菜的產(chǎn)量,速腐劑對油菜產(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趨勢。
　　 2.秸稈覆蓋大豆生理生化響應機制的研究
　　 為了研究秸稈覆蓋下大豆生長、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)對干旱的響應

8、機制,小麥秸稈不同量覆蓋大豆的生理生化響應機制研究中,設置無覆蓋,3750 kg/hm2,7500 kg/hm2,11000 kg/hm2和14750 kg/hm2五個處理。秸稈不同類型不同量覆蓋大豆的生理生化響應機制研究中設置無覆蓋,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覆蓋五個處理。通過對大豆生長發(fā)育指標和生理生化響應機制的探討得出:

9、>　　 (1)秸稈覆蓋可以促進細胞伸長,顯著提高大豆的株高,且“晉豆21號”株高總體上高于“西豆7號”,但二者在秸稈覆蓋不同處理下增長程度和增長量不同。小麥秸稈覆蓋和玉米秸稈覆蓋均可以促進大豆葉片數(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,但并不是無限增加。秸稈覆蓋利于大豆莖的橫向生

10、長,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大豆的光合作用,且與秸稈覆蓋量有很大關系。小麥秸稈覆蓋保護性種植條件下,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度,且總體上氣孔導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而增加,

11、這與凈光合速率和蒸騰速率的研究結果正好相反?？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受干旱進程、秸稈覆蓋量和覆蓋物類型的影響;總體上玉米秸稈覆蓋對葉綠素a的調節(jié)作用明顯。秸稈覆蓋對葉綠素的變化具有調節(jié)作用,其調節(jié)作用和限度與秸稈覆蓋量、干旱時間的長短以及作物本身的耐受性相關。
　　 (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、秸稈類型、作物品種和脅迫時間而存在差異。
　　 (5)大豆在干旱脅迫過程中,葉片游離脯氨酸含量隨著脅迫程度的增強持續(xù)增長。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型和覆蓋量有關。
　　 (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呈現(xiàn)增長趨勢,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有關,小麥秸稈覆蓋對大豆丙二醛具有補償效應,可以在一定程度上緩解細胞膜脂氧化反應對細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間的

14、延長不斷積累,即干旱時間越長植物受到的膜脂過氧化傷害越大,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型相關。
　　 (7)秸稈覆蓋在保護膜系統(tǒng)免受自由基傷害上具有重要調節(jié)作用,輕度干旱下調節(jié)作用明顯。超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化物酶(POD)和過氧化氫酶(CAT)三種保護酶在大豆干旱脅迫下起協(xié)調作用,哪一種酶調節(jié)起主導作用因大豆品種、脅迫程度、脅迫時間和秸稈覆蓋的差異而改變。