川西平原一年生牧草禾豆混播群落生产力特征研究

来源 :甘肃农业大学 | 被引量 : 5次 | 上传用户:yizaiyouzhe
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禾豆混播可减施化学氮肥、降低生产成本、减少环境污染,在冬闲田种草过程中发挥了重要作用。混播组成和比例选择合理与否直接影响着混播牧草潜力的发挥。本研究以川西平原冬闲田主推草种—多花黑麦草(Lolium multiflorum Lamk.)为主要研究对象,与常用一年生豆科牧草箭筈豌豆(Vicia sativa L.)、紫云英(Astragalus sinicus L.)、金花菜(Medicago polymorpha L.),按照禾豆比例100:0、75:25、50:50、25:75和0:100混播,4次刈割,研究豆科牧草种类、混播比例和刈割茬次对牧草产量和品质、根系形态、土壤速效养分、土壤酶活性及土壤细菌群落结构与组成等影响,旨在探讨一年生牧草禾豆混播群落生产力特征。主要结果如下:1.通过对多花黑麦草与箭筈豌豆、金花菜和紫云英的13个混播组合地上生物量与牧草营养品质及其构成进行分析比较,并从累计干物质产量、累计粗蛋白产量和累计可消化干物质产量进行综合分析,筛选出适宜川西平原种植的HC3(25%多花黑麦草+75%金花菜)、HJ2(50%多花黑麦草+50%箭筈豌豆)、HC2(50%多花黑麦草+50%金花菜)3个优势混播组合,比多花黑麦草单播干物质产量提高12.28%14.43%、粗蛋白产量提高34%45.67%、可消化干物质产量提高10.41%18.76%。2.混播比例对多花黑麦草与箭筈豌豆、金花菜、紫云英混播根系形态有显著影响(P<0.05)。与多花黑麦草单播相比,混播模式下根干重和根体积分别降低了11.48%72.36%和11.23%70.01%;与一年生豆科牧草单播相比,混播模式下根干重和根体积分别增加了123.73%1341.67%、53%1431.71%。混播组合HC1(75%多花黑麦草+25%金花菜)、HC2、HC3、HJ2和HZ1(75%多花黑麦草+25%紫云英)根系具有较强的竞争效应。根干重与累计干物质产量、累计粗蛋白产量和累计可消化干物质产量呈显著性负相关(P<0.05),根表面积、根平均直径、根体积与累计粗蛋白产量呈显著性负相关(P<0.05)。3.对于多花黑麦草与箭筈豌豆、金花菜混播组合,其土壤有机质含量、碱解氮含量和速效磷含量基本随着混播中豆科牧草比例的增加而增加,HJ3(25%多花黑麦草+75%箭筈豌豆)土壤养分持有量最好,HC3土壤养分持有量较好;对于多花黑麦草与紫云英混播组合,其土壤有机质含量、碱解氮含量和速效磷含量都随着混播中紫云英比例增加而减少,HZ1土壤养分持有量较好。根干重、根表面积与土壤速效磷含量呈极显著负相关(P<0.01),根干重与土壤速效钾含量呈显著性负相关(P<0.05);根长、根尖数与土壤有机质含量、土壤碱解氮含量呈显著性负相关(P<0.05);根体积与土壤速效磷含量呈极显著性负相关(P<0.01),与土壤速效钾含量呈显著性负相关(P<0.05);根平均直径与土壤速效磷含量和土壤速效钾含量呈显著性负相关(P<0.05)。4.土壤脲酶活性呈先增后减的变化趋势;土壤硝酸还原酶活性也呈先增后减的变化趋势;土壤酸性蛋白酶活性呈逐渐减低的趋势。硝酸还原酶活性与土壤速效磷含量呈显著性正相关(P<0.05),与根干重和根体积呈显著性负相关(P<0.05);脲酶活性与土壤有机质含量、根干重和根直径呈极显著性正相关(P<0.05),与根体积呈显著性正相关(P<0.05);酸性蛋白酶活性与根系形态指标和土壤速效养分无显著相关性。5.多花黑麦草与箭筈豌豆、金花菜和紫云英混播草地土壤样本的细菌群落多样性分析采用高通量测序技术,结果发现,禾豆混播比例对土壤细菌alpha-多样性指数影响不显著,但刈割茬次对Chao 1指数和系统发育多样性指数(PD whole tree)有显著性影响(P<0.05)。在门分类水平上,变形菌门、酸杆菌门和放线菌门是多花黑麦草和箭筈豌豆、金花菜和紫云英混播草地土壤的优势细菌门,占整个细菌类群丰富度的56.05%70.56%。PCoA和NMDS分析表明,禾豆混播比例对混播草地土壤细菌群落结构没有显著性影响,刈割茬次对土壤细菌群落结构有显著影响(P<0.05),来自第三茬土壤样本的细菌群落结构倾向于聚集在一起,具有高度的相似性。综上所述,多花黑麦草与一年生豆科牧草混播提高了牧草产量和品质,改变了根系形态,提升了土壤肥力,影响了土壤细菌群落结构。建议川西平原一年生禾豆组合采用25%多花黑麦草+75%金花菜、50%多花黑麦草+50%箭筈豌豆、50%多花黑麦草+50%金花菜,可有效提高禾豆混播系统的生产力水平。
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