陇东黄土高原4种一年生牧草对播期的响应

摘要

一年生牧草在发展农业生产和改善生态环境等方面发挥着重要作用，播期是调节农业管理的最重要措施之一，可以有效的提高牧草产量和改善资源利用效率。本研究于2011-2013年连续3年在陇东黄土高原甘肃省环县曲子镇开展了田间试验，以饲草玉米（Zea mays）、苏丹草（Sorghum sudanense）、谷子（Setaria italic）和湖南稷子（Echinochloa crusgalli(L.)Beauv.var.frumentacen）等4种一年生牧草为试验材料，探讨了在早期（5月中旬）、中期（5月下旬）和晚期（6月中旬）播种条件下4种牧草的生产性能、水分与养分利用和品质等对播期的响应。旨在为在旱作农业区发展草地农业提供参考。所获主要结果如下：
　　1.播期对供试牧草干草产量与生物量分配有显著影响。盛花期苏丹草产量最高，为6.5 t ha-1，之后依次为饲草玉米、湖南稷子和谷子，分别为4.5t ha-1、4.4t ha-1和3.9 t ha-1。饲草玉米、谷子和湖南稷子在早播条件下产量最高，比晚播分别提高了9％、30%和38%。苏丹草为中播最高，比早和晚播种分别提高了32%和22%。
　　对盛花期供试牧草叶片、叶鞘、茎和果穗生物量分析表明，饲草玉米与苏丹草茎生物量贡献最大，分别为176g m-2和290 g m-2，谷子叶片生物量最高，为140 g m-2，湖南稷子叶片与茎秆生物量贡献最高，分别为117g m-2和128 g m-2。饲草玉米果穗生物量在早播下最高，与晚播处理相比提高了46%，谷子和湖南稷子叶片、叶鞘、茎生物量分别提高了30%、19%、22%和51%、40%、55%。苏丹草中期播种处理中茎和穗生物量分别比早、晚播种处理高29%、33%和44%、58%。
　　2.调整播期对供试牧草累积积温和冠层生长有很大影响。谷子、湖南稷子、饲草玉米和苏丹草生长所需积温分别为1357℃d、1343℃d、1334℃d和1083℃d。饲草玉米、苏丹草、谷子和湖南稷子在早期播种下播种-出苗所需积温最高，与晚期播种相比分别增加了18.9℃d、29.1℃d、23.7℃d、21.3℃d，出苗-开花所需积温分别增加了101.9℃d、33.0℃d、71.9℃d和181.3℃d。饲草玉米、谷子和湖南稷子在早期播种条件下主茎叶片数与晚播相比分别高出了1.9、7.8和3.5，主要由积温决定。湖南稷子和苏丹草叶热间距分别为86.8℃d和80.0℃d，谷子和饲草玉米较低，分别为66.3℃d和54.7℃d。叶热间距主要由积温和日长共同决定。苏丹草、谷子与湖南稷子光能利用效率在晚播条件下较高，与早播相比分别提高了83%、55%和29%。
　　3.播期改变了供试牧草水分利用与分配。在4种供试牧草中，饲草玉米水分利用效率最高，达43.4 kg DM ha-1mm-1，之后依次为苏丹草、湖南稷子和谷子，分别为26.5kg DM ha-1mm-1、26.2kg DM ha-1mm-1、24.6 kg DM ha-1mm-1。饲草玉米与谷子在早播条件下最高，与晚播相比分别提高了33%和42%。苏丹草水分利用效率在中播条件下最高，分别比早和晚播提高了20%和38%。
　　利用同位素技术测定了供试牧草在不同生长阶段的水分利用状况。供试牧草生长过程中，在拔节期、(北京爱琴海乐之技术有限公司，2005)开花期和成熟期吸水深度逐渐增加。饲草玉米、谷子和湖南稷子在拔节期和开花期主要利用0-0.6 m土壤水分，在成熟期，饲草玉米与谷子则主要吸收0.1-1.2 m深层水分，而湖南稷子依然利用0.1-0.6 m土层水分。与此相反，苏丹草在拔节期和开花期利用0.1-1.2 m深层土壤水分，而成熟期水分来源集中于0-0.6 m土层。推迟播期增加了供试牧草在开花期和成熟期对0.1-0.6m和0.6-1.2 m层次土壤水分的利用比例。
　　4.播期改变了供试牧草氮素累积量和牧草品质。4种供试牧草中饲草玉米地上部分氮素累积量最高，达90.1kg ha-1，之后依次为湖南稷子、苏丹草和谷子，分别为57.3kg ha-1、52.2kg ha-1、和50.7 kg ha-1。饲草玉米、谷子和湖南稷子地上氮累积量在早播条件下最高，分别比晚播处理提高了10%、38%和54%，苏丹草在中播条件下分别比早、晚期播种提高了33%和35%。饲草玉米茎氮素累积在早播条件下最高，与晚播相比提高了25%，谷子穗氮素累积提高了57%，湖南稷子叶片、叶鞘、茎和穗氮素累积分别提高了39%、26%、51%和63%。
　　苏丹草粗蛋白含量在盛花期最高达8.7%，之后依次为饲草玉米、湖南稷子和谷子，分别为7.7%、7.7%和7.2%。播期对开花期饲草玉米和谷子地上部分粗蛋白含量影响小；早播条件下湖南稷子粗蛋白含量最高，与晚播相比提高了29.7%；苏丹草粗蛋白含量则在晚播处理下最高，比早播提高了11.6%。
　　4种供试牧草中，饲草玉米土壤矿质氮含量最高，为40.0 kg ha-1，之后依次为苏丹草、谷子和湖南稷子，分别为31.5kg ha-1、32.0kg ha-1和28.5 kg ha-1。4种供试牧草土壤矿质氮含量随播期推迟而增加。饲草玉米、苏丹草、谷子和湖南稷子土壤矿质氮含量分别降低了29%、24%、38%和14%。其中饲草玉米、苏丹草受播期影响范围为0-1.2 m土层，谷子为0.6-1.2 m土层，湖南稷子为0-0.6 m土层。
　　本研究初步明确了饲草玉米、苏丹草、谷子和湖南稷子生长与资源利用状况，今后需进一步探讨其增产的生理机制，并将播期与其它管理措施相结合，进一步提高牧草生产性能。

目录

声明

第一章 前言

第二章 文献综述

2.1 陇东黄土高原农业系统介绍

2.2 玉米、苏丹草、谷子与湖南稷子研究进展

2.3 影响牧草产量的因素

2.4 播期与产量

2.5 播期与光能利用效率

2.6 播期与水分

2.7 播期与养分

第三章 牧草产量与生物量分配研究

3.1 前言

3.2 材料与方法

3.3 结果

3.4 讨论

3.5 结论

第四章 牧草冠层生长与光能利用研究

4.1 前言

4.2 材料与方法

4.3 结果

4.4 讨论

4.5 结论

第五章 牧草水分利用与分配策略研究

5.1 前言

5.2 材料与方法

5.3 结果

5.4 讨论

5.5 结论

第六章 牧草养分利用与品质

6.1 前言

6.2 材料与方法

6.3 结果

6.4 讨论

6.5 结论

第七章 总体结论与展望

7.1 总体性讨论与结论

7.2创新点

7.3 展望

参考文献

在学期间的研究成果

致谢