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《兰州大学》 2019年
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地膜或秸秆覆盖对甘南地区歪头菜(Vicia unijuga)生长和发育的影响

唐伟  
【摘要】:歪头菜(Vicia unijuga A.Br.)是青藏高原草地农业系统中重要的豆科牧草。由于该区气温低、降水量少且季节分布不均,造成歪头菜草产量和种子产量低且不稳定。改善土壤水热条件是提高歪头菜生产力的重要因素之一。地表覆盖地膜和秸秆是目前广泛认同并推广应用的调温保水和高效增产栽培措施。本研究于2014-2016年连续3年在青藏高原的夏河县(东经102°29′E,北纬35°11′N,海拔2962 m)开展田间试验,研究歪头菜在裸地无覆盖(对照)、全生育期地膜覆盖(全期覆膜)、营养生长期地膜覆盖(花期揭膜)和全生育期秸秆覆盖(秸秆覆盖)处理下的生长和产量,分析不同覆盖物对歪头菜土壤水热肥条件,建植状况,生理生长特性,干草产量和种子产量及其构成因素和种子质量等的影响;探索歪头菜适宜的生长条件,以期为歪头菜高效高产和可持续生产提供理论依据和技术支撑。所获主要结果如下:(1)覆盖物对歪头菜草地土壤的温度、水分和养分的影响1龄歪头菜草地,3年平均,全期覆膜处理下0-10 cm土壤温度(ST)显著(P0.05)高于对照,而秸秆覆盖处理下ST显著(P0.05)低于对照。所有覆盖物下的0-20 cm土壤含水量(SWC)均显著(P0.05)高于对照,SWC的变化为全期覆膜秸秆覆盖对照。4-6龄歪头菜草地,3年平均,全期覆膜处理下ST在整个生育期显著(P0.05)高于对照;花期揭膜处理下ST在初花期前显著(P0.05)高于对照,而在初花期后低于对照(P0.05);秸秆覆盖处理下ST显著(P0.05)低于对照。覆盖物下SWC均显著(P0.05)高于对照,土壤含水量的变化呈现以下趋势:全期覆膜秸秆覆盖花期揭膜对照。不同覆盖处理对0-20 cm土壤养分影响较大。3年平均,秸秆覆盖处理下返青期和成熟期的土壤有机碳(SOC),和返青期-成熟期SOC变化差异(△SOC)均显著(P0.05)高于对照和其他处理;全期覆膜处理降低了返青期,成熟期的SOC和返青期-成熟期△SOC(P0.05)。与对照相对,全期覆膜和花期揭膜处理均能显著增加0-20 cm土层土壤有效氮、有效磷和有效钾,并且全期覆膜处理的有效氮和有效磷增幅显著(P0.05)大于花期揭膜处理。与全期覆膜和花期揭膜处理相比,秸秆覆盖处理对提高0-20 cm土层土壤有效钾含量的影响最大(P0.05)。(2)覆盖物对歪头菜建植当年生长、根系贮藏物和越冬率的影响歪头菜种子5-25°C和0~-1.0 MPa水势条件下均可萌发,适宜的温度(20°C)可以增加种子吸水能力抵抗渗透胁迫,进而提高种子发芽率和发芽速率。3年平均,与对照相比,全期覆膜处理显著(P0.05)增加歪头菜的出苗率、株高、地上生物量、根长、地下生物量、根系的淀粉含量和越冬率,分别增加9.6%、58.8%、278.9%、42.6%、158.5%、104.6%和13.8%。然而,与对照相比,秸秆覆盖处理显著(P0.05)降低歪头菜的地上生物量、根系淀粉含量和越冬率,分别降低34.6%、16.5%和12.1%。多元回归分析表明,歪头菜根系淀粉含量对其越冬率变化的解释率为32.2%(P0.05)。(3)覆盖物对4-6龄歪头菜生理特性与生物量的影响全期覆膜和花期揭膜处理较对照均使歪头菜各个生育期提前;全期覆膜处理缩短总生育期1.3天,但花期揭膜处理延长总生育期2天。秸秆覆盖较对照推迟歪头菜各个生育期并且延长总生育期1.7天。试验期间,歪头菜叶片光合速率的变化趋势是:全期覆膜花期揭膜对照秸秆覆盖。3年平均,与对照相比,覆盖物均显著(P0.05)提高歪头菜的株高、叶面积指数、地上和地下干物质量,增加幅度因覆盖物而异,变化规律是全期覆膜花期揭膜秸秆覆盖对照;以初花期地上干物质量为例,3年平均,全期覆膜、花期揭膜、秸秆覆盖和对照分别为1596.9 kg/ha,1452.3 kg/ha,1002.0 kg/ha和662.6 kg/ha。多元回归分析表明,ST和SWC共同作用对歪头菜初花期和成熟期光合速率的解释率分别为51.5%(P0.05)和61.0%(P0.05),其中,ST对两个时期的光合速率相对解释率均高于SWC。ST和SWC共同作用对歪头菜初花期和成熟期地上生物量的解释率分别为75.8%(P0.05)和68.2%(P0.05),其中,SWC对初花期地上生物量的相对解释率分高于ST,但在成熟期则成相反趋势。(4)覆盖物对4-6龄歪头菜种子产量及其质量的影响平均3年,与对照相比,全期覆膜和花期揭膜处理均显著(P0.05)提高歪头菜种子产量和水分生产力,其中以全期覆膜更好,分别较对照高出186.4%和242.6%。多元回归分析表明,ST和SWC共同作用对歪头菜种子产量的解释率为59.1%(P0.001),其中,ST对种子产量的相对解释率高于SWC。平均3年,各覆盖处理对提高种子产量因素大多有促进作用,其中以全期覆膜作用最大。较对照比,全期覆膜显著(P0.05)提高歪头菜花序数/m~2的79.2%、小花数/花序的17.0%、荚果数/花序的29.7%、种子数/荚果的12.1%,及千粒重的5.2%。通径分析表明,在各产量构成因素中,以花序数/m~2对种子产量的直接作用最大(直接通径系数为0.633),解释率为42.0%(P0.05)。平均3年,与其他处理和对照相比,全期覆膜处理对歪头菜种子质量影响最大。例如较对照比,可溶性糖、淀粉、非结构性碳水化合物、氮元素和氨基酸分别显著(P0.05)提高了6.3%,17.8%,15.8%,9.5%和6.9%,种子发芽率和幼苗干物质量分别显著(P0.05)提高了6.1%和61.7%。多元回归分析表明,ST和SWC共同作用对歪头菜种子发芽率和幼苗干物质量变化的解释率分别为35.0%(P0.05)和76.7%(P0.05),其中,ST的相对解释率高于SWC。
【学位授予单位】:兰州大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2019
【分类号】:S541.9

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