發(fā)布時間：2020-11-21 00:17

　　 東北地區(qū)是我國重要的糧食基地,對保證國家糧食安全具有重要意義。近年來由于農(nóng)業(yè)機(jī)械化程度不斷提高,土壤壓實風(fēng)險也逐漸加大,可能成為國家糧食安全的重要威脅之一。本文在東北農(nóng)業(yè)大學(xué)向陽農(nóng)業(yè)試驗基地研究了機(jī)械類型及行走次數(shù)產(chǎn)生的土壤壓實程度以及大豆和玉米生長和產(chǎn)量的響應(yīng),研究了不同年代大豆品種地上部和根系性狀對嚴(yán)重壓實的響應(yīng),區(qū)分不同年代大豆品種根系改善壓實土壤結(jié)構(gòu)的作用。研究結(jié)果對農(nóng)業(yè)機(jī)械田間作業(yè)規(guī)程制定、建立合理種植制度和選育改土作物品種提供理論依據(jù)。主要結(jié)果如下:(1)不同類型拖拉機(jī)及行走次數(shù)對土壤和作物的影響。3種類型拖拉機(jī)(小型拖拉機(jī)110.0kPa、1.3 t,中型拖拉機(jī)73.9 kPa、3.3 t,大型拖拉機(jī)64.4 kPa、6.9 t)及行走次數(shù)(0,4,6,8,12次)均對土壤壓實產(chǎn)生顯著影響。土壤貫穿阻力與拖拉機(jī)重量呈顯著正相關(guān)關(guān)系(P0.05),機(jī)械作用對10-20 cm深度土層貫穿阻力增加幅度最大,不同行走次數(shù)對貫穿阻力的影響在30-40cm深度土層表現(xiàn)出顯著差異。大豆和玉米對不同類型拖拉機(jī)的適應(yīng)性存在差異,不同類型拖拉機(jī)大豆產(chǎn)量順序為:小型拖拉機(jī)(3.7 t ha~(-1))大型拖拉機(jī)(3.2 t ha~(-1))中型拖拉機(jī)(3.1 t ha~(-1));玉米產(chǎn)量順序為:中型拖拉機(jī)(10.8 t ha~(-1))大型拖拉機(jī)(9.8 t ha~(-1))小型拖拉機(jī)(8.8 t ha~(-1))。與未壓實相比,小型拖拉機(jī)在行走8次時顯著增加大豆產(chǎn)量(P0.05),增加幅度為21.9%;而中型拖拉機(jī)行走12次時顯著增加玉米產(chǎn)量(P0.05),增加幅度為20.4%。(2)不同年代大豆品種生長和產(chǎn)量性狀對土壤壓實的響應(yīng)不同。1970s-2000s品種在植株干重、主莖節(jié)數(shù)、根瘤干重、有效莢數(shù)及產(chǎn)量等指標(biāo)均高于1940s-1960s大豆品種,表現(xiàn)出更強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力。從兩年的產(chǎn)量分析,金元2號(1941)、合豐22(1974)、黑農(nóng)35(1990)、合豐45(2003)、北豆5號(2006)等品種在壓實條件下均具有較高產(chǎn)量,可作為耐受壓實土壤環(huán)境的大豆品種。根瘤干重和胚軸直徑對土壤壓實反應(yīng)最敏感,可以做育種指示指標(biāo)。(3)不同年代大豆品種根系具有不同程度的改善土壤大孔隙作用。染色實驗表明,染色深度和染色面積表征的大孔隙結(jié)構(gòu)在垂直方向和水平方向分布均表現(xiàn)出2003年育成的合豐45具有改善根際大孔隙作用,可作物改善土壤壓實環(huán)境的大豆品種。大豆的根系寬度中值是改善根際大孔隙的主要根系特征,且在垂直方向的改善作用大于水平方向。綜上,不同類型拖拉機(jī)均導(dǎo)致土壤壓實;大豆較玉米更耐壓實;1970s后育成的大豆品種普遍具有較好的耐受壓實土壤環(huán)境的能力,其中2003年育成的合豐45在產(chǎn)量和改善土壤大孔隙結(jié)構(gòu)中均具有較好表現(xiàn)。
【學(xué)位單位】：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：S152
【部分圖文】：

業(yè)科學(xué)院博士學(xué)位論文 第二章 研究內(nèi)容與材料技術(shù)路線實現(xiàn)以上 3 方面研究內(nèi)容，本試驗以黑龍江省哈爾濱市向陽鄉(xiāng)東北農(nóng)業(yè)大學(xué)試驗基 3 方面田間試驗，（1）不同類型拖拉機(jī)及不同行走次數(shù)模擬土壤壓實梯度試驗；（2受壓實土壤品種篩選試驗；（3）不同年代大豆品種根系改良壓實土壤孔隙結(jié)構(gòu)試驗（1）獲得合理的農(nóng)業(yè)機(jī)械及行走次數(shù)組合；（2）篩選出耐受壓實土壤環(huán)境的大豆品種豆改善土壤孔隙的機(jī)理。具體實施過程見圖 2.1。

圖 2.2 試驗?zāi)攴萁邓�量及溫度Fig. 2.2 Precipitation and air temperature of the experiment year試驗地土壤剖面理化性質(zhì)如表 2.1 所示。土壤 pH 范圍在 6.02-6.78，0-20cm 深度耕層土壤為中性偏酸性，在剖面中隨土壤深度增加 pH 呈上升趨勢。土壤有機(jī)質(zhì)含量范圍在 1.54%-3.17%，0-20 cm 耕層土壤有機(jī)質(zhì)含量為 3.07%-3.17%，在剖面中隨土壤深度的增加而降低。耕層土壤氮、磷、鉀養(yǎng)分含量均處于較高水平，且均呈現(xiàn)出隨土壤深度的增加而降低的變化規(guī)律，其中 50-60cm 土層有效磷含量高于 20-50 cm 深度層次，可能是有效磷在該層次累積的結(jié)果。土壤容重范圍在 1.08-1.42 g cm-3，而毛管孔隙度為 32.32%-37.67%。表 2.1 試驗田塊土壤理化性質(zhì)Table 2.1 Soil chemical and physical characteristics of the experiment site土壤深度Soil depth（cm）pH有機(jī)質(zhì)Organic matter(%)全氮Total N(g kg-1)速效磷Olsen P(mg kg-1)速效鉀Available K(mg kg-1)容重Bulk density(g cm-3)毛管孔隙度Capillary porosity(%)0-10 6.02 3.17 1.23 32.94 128.09 1.08 34.3210-20 6.19 3.07 1.21 39.67 123.39 1.06 32.3220-30 6.22 2.66 1.08 26.28 121.29 1.27 37.6730-40 6.61 1.78 0.75 18.02 101.89 1.15 34.19

中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院博士學(xué)位論文 第二章 研究內(nèi)容與材料方法旋耕起壟、播種、封閉除草、中耕追肥等不同集約程度下拖拉機(jī)作業(yè)對土壤的壓實次數(shù)的影響，同時設(shè)置極限次數(shù) 12 次田間作業(yè)，每個壓實小區(qū)僅壓實兩行（圖 2.3）。土壤壓實采用的拖拉機(jī)類型：1）JohnDeer280（JD280）小型拖拉機(jī)自重 1.3t，壓強(qiáng) 110.0kPa；2）JohnDeer904（JD904）中型拖拉機(jī)自重 3.3t，壓強(qiáng) 73.9kPa；3）Cass210（CA210）大型拖拉機(jī)自重 6.9t，壓強(qiáng) 64.4kPa。試驗小區(qū)寬度以每種拖拉機(jī)輪距覆蓋區(qū)及向外延伸的兩條壟寬度的緩沖區(qū)構(gòu)成，3 種類型拖拉機(jī)輪距不同，因此，小型拖拉機(jī)（JD280）小區(qū)寬度為 3.90m（6 壟），中型拖拉機(jī)（JD904）和大型拖拉機(jī)（CA210）小區(qū)寬度為 4.55m（7 壟）；同時，在大豆及玉米種植區(qū)兩側(cè)設(shè)置寬度為 2.60m（4 壟）無拖拉機(jī)行走的未壓實處理為對照；各小區(qū)長度均為 20.00 m，在小區(qū)間南北方向預(yù)留5.00 m 寬的機(jī)耕道。每個處理設(shè)置 3 次重復(fù)，采用完全隨機(jī)區(qū)組排列。小區(qū)分布見圖 2.4。大豆和玉米均采用機(jī)播平作，種植行間距為 0.65m。玉米播種時間為 2017 年 5 月 6 日播種，播種后進(jìn)行封閉防草，玉米生長至 7 葉期進(jìn)行人工除草。大豆于 2017 年 5 月 16 日播種，播種后進(jìn)行封閉防草，大豆生長至 5 節(jié)期（V5）進(jìn)行人工除草。
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本文編號：2892231