不同覆盖方式和氮肥水平下黄土高原旱地糜子生理生态响应机制研究

发布时间：2018-11-28 07:22

【摘要】：黄土高原旱地降水稀少,水土流失严重,严重制约着农业生产力的提高。糜子耐旱、耐瘠、生育期短,是黄土高原旱地的主要栽培作物,但常年栽培管理粗放,耕作技术落后,水分利用率低,导致产量低而不稳,因此,提升黄土高原旱地糜子生产力和品质是生产的关键。本试验于2011-2013年在陕西榆林小杂粮试验示范基地进行。采用双因素裂区设计,以覆盖栽培方式为主因素,分别为“W”垄覆地膜+垄间覆秸秆(M4)、垄覆地膜+垄间覆秸秆(M3)、双垄面覆地膜+垄间覆秸秆(M2)、传统平作全覆盖秸秆(M1)和传统平作无覆盖(M0),以氮肥应用水平为副因素,分别为基施纯氮180(F4)、135(F3)、90(F2)、45(F1)和0(F0)kg·hm-2,研究在不同覆盖方式和氮肥水平下糜子农田土壤水温变化及糜子生理生态响应,结果如下：(1)覆盖栽培显著改善糜子农田土壤水温状况,蓄水保墒效果为处理M4M3M2M1；地膜覆盖的增温效应显著,而秸秆覆盖的降温稳温效果明显。施用氮肥能够显著降低糜子农田土壤水分含量和贮水量,但当氮肥施用量超过135 kg·hm-2,土壤水分含量和贮水量开始增加；氮肥对糜子生长前期土壤温度影响不明显。此外,糜子农田在苗期和成熟期土壤水分含量和贮水量较高,播前和抽穗期较低。(2)覆盖和氮肥均显著提高糜子开花至成熟阶段顶三叶的叶绿素含量、净光合速率、气孔导度和蒸腾速率,同时明显降低胞间C02浓度。覆盖的光合改善效果为处理M4M3M2M1;氮肥的光合改善效应由大到小依次为施用氮肥180、135、90、45kg·hm-2。此外,年际间糜子顶三叶叶片光合特性没有显著差异；糜子开花至成熟阶段顶三叶叶片的叶绿素含量和气孔导度呈现不断降低的趋势,净光合速率和蒸腾速率在变化上存在同步关系,表现为下降-略微上升-急剧下降的规律,而胞间C02浓度不断上升；各测定时期糜子顶三叶叶片的叶绿素含量、净光合速率、气孔导度和蒸腾速率均表现为旗叶倒二叶倒三叶,胞间CO2浓度均表现为倒三叶倒二叶旗叶。(3)覆盖和氮肥均显著提高糜子开花至成熟阶段顶三叶的可溶性蛋白含量、SOD活性和CAT活性,同时均明显降低POD活性、MDA含量和超氧阴离子自由基含量。其中,覆盖的衰老延迟效果表现为处理M4M3M2M1,氮肥的延迟衰老效应由大到小依次为施用氮肥180、135、90、45 kg·hm-2。年际间糜子顶三叶衰老特性趋势基本一致；糜子开花至成熟阶段顶三叶的可溶性蛋白含量、SOD活性、POD活性和CAT活性均呈现不断降低的趋势,而MDA含量和超氧阴离子自由基含量表现为持续上升的规律,其中,各测定时期糜子顶三叶叶片的可溶性蛋白含量、SOD活性和CAT活性均表现为旗叶倒二叶倒三叶,而POD活性、MDA含量和超氧阴离子自由基含量均表现为倒三叶倒二叶旗叶。(4)覆盖和氮肥均显著提高糜子各生育时期的株高、茎粗和单株绿叶面积,其中,覆盖的提升效应为处理M4M3M2M1,氮肥的促进效应由大到小依次为施用氮肥180、135、90、45 kg·hm-2。糜子株高、茎粗和单株绿叶面积呈现开花前不断增加和开花后逐渐稳定的趋势。(5)覆盖和氮肥均显著提高糜子开花期和成熟期干物质积累量,表现为处理M4M3M2M1和处理F4F3F2Fl。成熟期干物质在糜子各器官中的分配量表现为籽粒茎秆+叶鞘叶颖壳+穗轴,覆盖和氮肥措施显著提高了糜子成熟期干物质在各器官中的分配量,其中,覆盖的提升效应均表现为处理M4M3M2M1,氮肥在茎秆+叶鞘、叶、颖壳+穗轴中的分配量提升效应均为处理F4F3F2F1,而在籽粒中的分配量提升效应表现为处理F3F4F2F1。覆盖和氮肥均显著降低了糜子开花前营养器官贮藏同化物转运量及其对籽粒的贡献率,而提高了糜子花后同化物在籽粒中的分配量及其对籽粒的贡献率,其中以处理M4和F3效果最为明显。(6)随施氮量的增加,糜子籽粒总蛋白和各蛋白组分含量增加,剩余蛋白、清蛋白和球蛋白在总蛋白中所占比例下降,而醇溶蛋白和谷蛋白所占比例上升,且谷醇比亦增加。此外,覆盖措施和年份对糜子籽粒蛋白及其组分含量没有显著影响。(7)覆盖显著提高糜子产量、千粒重、穗粒数、穗长及WUE,降低耗水量,其调控效应表现为处理M4M3M2M1。氮肥明显增加糜子产量、千粒重、穗粒数、穗长、耗水量及WUE,且随施氮量的提高,糜子产量、千粒重、耗水量及WUE先升后降,而穗粒数和穗长持续增加。黄土高原旱地糜子适宜的氮肥施用量为135～145kg·hm-2。因此,以“W”垄覆地膜+垄间覆秸秆的二元覆盖集水保水系统为主、氮肥应用控制在135～145 kg·hm-2为辅的糜子抗旱高产节水施肥技术在黄土高原旱地农业生产中具有重要的应用前景。
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【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S516

【参考文献】