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红壤丘陵区耐酸牧草筛选与铝毒控制技术研究

作　者: 文石林
导　师: 刘强; 荣湘民
学　校: 湖南农业大学
专　业: 植物营养
关键词: 红壤牧草筛选耐酸铝机理施肥技术生态效应
分类号: S54
类　型: 博士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

南方红壤丘陵区水热条件优越,牧草发展潜力巨大,大量的荒山荒地及幼龄林果园等待开发利用,然而这些土地酸化严重,需要选择耐酸的牧草品种和采用适当的施肥管理措施才能使牧草良好建植并获得高产。针对这一目的,开展了一系列研究,布置了田间试验筛选适宜于酸性红壤上栽培的牧草品种,通过盆栽试验研究了一些当家牧草品种生长的适宜土壤pH范围,通过水培试验研究了它们的抗铝毒的能力及机理,采用盆栽和田间试验研究了这些牧草的合理施肥及混播栽培技术,建立了大型径流观测场,研究了将耐酸牧草纳入林果园生态系统中对控制水土流失、培肥酸性红壤、调节水热状况的效果。获得的主要结论如下：1、马唐、扁穗牛鞭草、桂牧1号、矮象草、狗尾草、罗顿豆、圆叶决明和大翼豆等暖季型品种极其耐酸,在不施肥和石灰的情况下也能良好生长,如施用适当肥料,则产量更高。鸡脚草、多花黑麦草和白三叶等冷季型品种只有在施用适当肥料和石灰情况下才能生长良好。一年生禾本科牧草品种墨西哥玉米产量很高,但不太耐酸,且必须在施用较多肥料情况下才能获得高产。2、豆科牧草中圆叶决明极其耐酸,适宜生长在土壤pH5以下的土壤中；罗顿豆和大翼豆也比较耐酸,在土壤pH4.5时也能生长良好,但最适宜生长的土壤pH在5-5.5之间；白三叶不耐酸,适合于种植在pH5.5-6.5的土壤上；禾本科牧草中马唐的耐酸能力非常强,在土壤pH4.5-5范围内生长最好；狗尾草的耐酸性能力比马唐稍差,适宜生长在pH5-6的土壤上；墨西哥玉米的适宜pH范围为5.5-6.5；鸡脚草在酸性土壤中生长很差,适宜种植的土壤pH范围为5.5-6.5。3、在测试的8个牧草品种中,抗铝毒能力排序为圆叶决明>马唐>大翼豆=罗顿豆>狗尾草>墨西哥玉米>鸡脚草>白三叶,铝胁迫对根系伸长的影响则刚好相反。4、在AlCl3浓度为30μmol·L-1条件下,去除牧草幼根根尖吸附的粘胶物质对圆叶决明、马唐和狗尾草等耐铝能力强的牧草品种的根系伸长影响最大,而对耐铝能力差的白三叶和鸡脚草影响很少,说明根系分泌粘胶是圆叶决明、马唐和狗尾草等牧草品种抵抗铝毒的机制之一。5、在铝诱导下,圆叶决明、罗顿豆、大翼豆、狗尾草、墨西哥玉米等品种根系分泌出柠檬酸,其分泌量反映其耐铝性能。根系分泌柠檬酸是这些品种耐铝的原因之一。6、在不施磷肥情况下,施用低量石灰(0.7-1.4g·kg-1)可快速提高白三叶、墨西哥玉米和大翼豆的产量,继续增施石灰,白三叶产量缓慢提高,而大翼豆和墨西哥玉米产量下降,施用磷肥可减缓下降趋势。施用磷肥可减轻土壤酸度对牧草的毒害,施用低量石灰(0.7-1.4g·kg-1)下,配施磷肥可大幅提高白三叶、大翼豆和墨西哥玉米的产量；圆叶决明非常耐酸,施用石灰反而抑制其生长,但施用磷肥可大幅提高其产量。7、耐酸豆科牧草罗顿豆与马唐、狗尾草、牛鞭草等耐酸禾本科牧草混种均能良好生长,罗顿豆与它们混种时的生物产量和粗蛋白质产量均明显高于禾本科牧草单播。在3种禾本科牧草中,马唐分蘖能力强,竞争能力强,罗顿豆与马唐以2：1比率混播最好。牛鞭草茎多叶少,对罗顿豆生长的影响小,提高牛鞭草混种比率对罗顿豆产量的影响不大,罗顿豆与牛鞭草1：2混播时生物产量和粗蛋白质产量最高。狗尾草的叶片较大,但分蘖扩展能力比马唐差,竞争能力介于马唐和牛鞭草之间,狗尾草与罗顿豆1：1比率混播(条播或撒播)最好。8、在红壤丘陵区经济林果园中种植耐酸耐瘠的豆科牧草能明显减少水土流失,并减少土壤有机质和土壤全氮、全磷、全钾、速效氮、速效磷、速效钾等养分的流失；种植豆科牧草4年后,土壤有机质和土壤全氮、碱解氮、速效磷、速效钾等养分的含量都有明显增加,因而培肥了土壤,土壤交换性Ca2+和Mg2+的含量增加,交换性Al3+的含量减少,从而减轻了酸害；种植牧草还可调节土壤水热状况,提高土壤表层水分含量,降低高温干旱期土壤温度,改善了林果园的生态条件。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-12
第一章绪论  12-25
  1.1 研究的目的和意义  12-13
  1.2 国内外研究进展  13-22
    1.2.1 红壤的特性  13-14
    1.2.2 酸性土壤上牧草受害的机理  14-18
    1.2.3 酸性土壤上牧草的适应机制  18-20
    1.2.4 克服酸性土壤障碍因素的牧草栽培技术  20-22
    1.2.5 耐酸牧草对改良培肥酸性土壤的作用  22
  1.3 研究目标、内容、技术路线  22-25
    1.3.1 研究目标  23
    1.3.2 研究内容  23-24
    1.3.3 技术路线  24-25
第二章红壤丘陵区耐酸牧草筛选研究  25-31
  2.1 材料与方法  25-27
    2.1.1 试验地点  25
    2.1.2 土壤特性  25
    2.1.3 气候特点  25-26
    2.1.4 试验设计  26
    2.1.5 观测项目  26-27
    2.1.6 数据分析  27
  2.2 结果分析  27-30
    2.2.1 禾本科牧草  28-30
    2.2.2 豆科牧草  30
  2.3 小结  30-31
第三章不同牧草的耐酸铝能力比较研究  31-45
  3.1 材料与方法  31-36
    3.1.1 土壤酸度对牧草生长的影响  31-33
    3.1.2 牧草的耐铝性研究  33-35
    3.1.3 铝对牧草根系生长的影响  35
    3.1.4 数据处理与分析  35-36
  3.2 结果与分析  36-43
    3.2.1 牧草的耐酸性  36
    3.2.2 牧草的耐铝能力  36-41
    3.2.3 铝胁迫对牧草根系生长的影响  41-43
  3.3 小结  43-45
第四章牧草耐酸铝机理研究  45-50
  4.1 材料与方法  45-47
    4.1.1 供试牧草品种  45
    4.1.2 植株的培养条件  45
    4.1.3 牧草幼苗的培养  45
    4.1.4 去除粘胶根伸长量的测量  45-46
    4.1.5 根系分泌物的收集及柠檬酸的测定  46-47
    4.1.6 数据处理与分析  47
  4.2 结果与分析  47-49
    4.2.1 根尖吸附的粘胶物质对牧草耐铝性的影响  47-48
    4.2.2 铝诱导牧草根系分泌柠檬酸  48-49
  4.3 小结  49-50
第五章施用石灰和磷肥对红壤牧草酸性适应性影响研究  50-67
  5.1 材料与方法  50-52
    5.1.1 供试牧草品种  50-51
    5.1.2 供试土壤  51
    5.1.3 试验设计  51
    5.1.4 试验方法  51
    5.1.5 分析项目  51-52
    5.1.6 统计分析  52
  5.2 结果分析  52-65
    5.2.1 磷肥和石灰配合施用对墨西哥玉米生长的影响  52-57
    5.2.2 磷肥和石灰配合施用对豆科牧草生长的影响  57-65
  5.3 小结  65-67
第六章耐酸豆科牧草与禾本科牧草混播研究  67-75
  6.1 材料与方法  68-70
    6.1.1 试验地点  68
    6.1.2 试验材料  68
    6.1.3 试验设计  68-70
    6.1.4 测定内容与方法  70
    6.1.5 统计分析  70
  6.2 结果与分析  70-74
    6.2.1 2008年牧草产量及粗蛋白含量和产量  70
    6.2.2 2009年牧草产量及粗蛋白含量和产量  70-72
    6.2.3 罗顿豆与禾本科牧草混播效果分析  72-74
  6.3 小结  74-75
第七章耐酸牧草改良酸性红壤效果研究  75-83
  7.1 材料与方法  75-77
    7.1.1 草-林系统试验  75-76
    7.1.2 草-果树、草-作物复合系统试验  76-77
  7.2 结果与分析  77-82
    7.2.1 牧草对林草系统中水土、养分流失的影响  77-78
    7.2.2 牧草在草-果树、草-作物复合系统中保土培肥效果  78-82
  7.3 小结  82-83
第八章讨论、结论及创新点  83-91
  8.1 讨论  83-88
    8.1.1 适宜酸性红壤上栽培的牧草品种  83
    8.1.2 牧草的耐酸能力  83-84
    8.1.3 牧草的耐酸机理  84
    8.1.4 施用石灰和磷肥对红壤牧草酸性适应性的影响  84-86
    8.1.5 耐酸豆科牧草罗顿豆与禾本科牧草的混播比率  86-87
    8.1.6 耐酸牧草改良酸性红壤的效果  87-88
  8.2 结论  88-89
  8.3 创新点  89
  8.4 研究展望  89-91
参考文献  91-102
致谢  102-103
个人简介  103-104
攻读博士学位期间发表的论文  104

红壤丘陵区耐酸牧草筛选与铝毒控制技术研究

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