一種紫花苜蓿-玉米/小麥輪作對土壤影響的試驗(yàn)方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種紫花苜蓿?玉米/小麥輪作對土壤影響的試驗(yàn)方法，以“甘農(nóng)3號”紫花苜蓿為試驗(yàn)材料，研究紫花苜蓿?玉米AC、紫花苜蓿?小麥AW、紫花苜蓿?玉米?玉米（ACC）、紫花苜蓿?小麥?小麥AWW不同輪作處理，以5a紫花苜蓿草地不翻耕作為對照，CK，對土壤養(yǎng)分含量、微生物種群數(shù)量和苜蓿自毒物質(zhì)含量變化的影響。結(jié)果表明，紫花苜蓿輪作玉米、小麥能顯著改善土壤微生物的種群結(jié)構(gòu)，降低自毒物質(zhì)含量，但養(yǎng)分含量消耗增加，積累減少。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種紫花苜蓿-玉米/小麥輪作對土壤影響的試驗(yàn)方法
本專利技術(shù)屬于農(nóng)業(yè)
，具體地說，涉及一種紫花苜蓿-玉米/小麥輪作對土壤影響的試驗(yàn)方法。
技術(shù)介紹
紫花苜蓿(MedicagosativaL.)具有優(yōu)良的飼用價(jià)值和固氮、保持水土、改良土壤等多重功能，在世界五大洲均有種植。研究證實(shí)，紫花苜蓿具有一種特殊的種內(nèi)化感作用—自毒性。紫花苜蓿種子中含有水溶性自毒物質(zhì)、，多年連續(xù)種植會(huì)導(dǎo)致土壤自毒物質(zhì)積累、對后茬苜蓿種子萌發(fā)和幼苗生長發(fā)育產(chǎn)生自毒現(xiàn)象，使苜蓿產(chǎn)量、品質(zhì)下降。探索科學(xué)有效的途徑降低苜蓿連作障礙及自毒作用，進(jìn)而提高苜蓿產(chǎn)量和品質(zhì)已刻不容緩。而草田輪作是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中防止連作障礙、消減自毒作用的最佳措施。大量試驗(yàn)證明輪作不僅可以協(xié)調(diào)不同作物之間養(yǎng)分吸收的局限性，避免養(yǎng)分失衡，提高土壤養(yǎng)分的有效性和酶活性，還可以通過根系分泌物的變化，調(diào)整根圍微生物群落組成，減少土傳病蟲害的發(fā)生，同時(shí)利用不同作物對苜蓿自毒物質(zhì)的不同反應(yīng)，可減輕自毒作用，提高苜蓿種植經(jīng)濟(jì)效益。沈禹穎等研究得出4齡紫花苜蓿-小麥輪作后土壤有機(jī)碳、硝態(tài)氮呈下降趨勢，但能滿足后茬小麥的生長需求。宋麗萍等研究表明苜蓿—作物輪作能形成良好的土壤結(jié)構(gòu)、提高土壤物理質(zhì)量。王勁松等研究發(fā)現(xiàn)對高粱連作3年地輪作苜蓿和蔥，提高了土壤微生物活性和酶活性，控制了高粱連作障礙，增加高粱產(chǎn)量。秦舒浩等研究得出合理輪作天藍(lán)苜蓿(MedicagolupulinaL.)、隴東苜蓿(MedicagosativaL.)和箭筈豌豆(ViciasativaL.)3種豆科植物對馬鈴薯連作田土壤速效氮、速效磷及速效鉀含量有不同程度的促進(jìn)作用。科學(xué)合理的輪作模式可有效緩解連作障礙引起的土壤環(huán)境惡化，使土壤中微生物活性增強(qiáng)、多樣性增加，為作物生長提供健康穩(wěn)定的土壤生態(tài)環(huán)境。目前關(guān)于紫花苜蓿草田輪作的研究報(bào)道相對較多，多以輪作對作物田土壤肥力及產(chǎn)量的影響為主，缺乏紫花苜蓿—作物輪作系統(tǒng)中紫花苜蓿人工草地土壤自毒物質(zhì)含量、肥力變化的研究報(bào)道。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
為了彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)中的空白，本專利技術(shù)提出了一種紫花苜蓿-玉米/小麥輪作對土壤影響的試驗(yàn)方法，以5齡紫花苜蓿草地不翻耕為對照（CK），分析比較紫花苜蓿-玉米（AC）、紫花苜蓿-玉米-玉米（ACC）、紫花苜蓿-小麥（AW）紫花苜蓿-小麥-小麥（AWW）等4種輪作處理下土壤中苜蓿自毒物質(zhì)含量、土壤肥力及土壤微生物的動(dòng)態(tài)變化，旨在探明紫花苜蓿自毒作用的消除機(jī)制，為采用輪作措施消減紫花苜蓿后茬土壤自毒效應(yīng)提供依據(jù)。其技術(shù)方案如下：一種紫花苜蓿-玉米/小麥輪作對土壤影響的試驗(yàn)方法，包括以下步驟：步驟1、選取5齡紫花苜蓿地進(jìn)行草田輪作試驗(yàn)。輪作區(qū)第一年3月進(jìn)行翻耕，對照區(qū)（CK）不翻耕。試驗(yàn)采用完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，輪作區(qū)設(shè)3次重復(fù)，各重復(fù)區(qū)面積均為4m×5m。第一年和2第二年年4月15日播種玉米和小麥，播種前施磷二胺225kg?hm-2和尿素225kg?hm-2作為基肥，輪作區(qū)施基肥與翻耕區(qū)相同，每年入冬之前灌1次冬水；步驟2、土樣采集于第一年3月份取5齡紫花苜蓿地土樣，第二年、第三年小麥?zhǔn)斋@季7月下旬、玉米收獲季9月下旬，分別取紫花苜蓿輪作玉米、小麥田的土樣，各輪作處理按照“5點(diǎn)取樣法”，用土鉆分別取0～30cm土層土樣，將所得土樣裝入塑料袋，內(nèi)外附上標(biāo)簽，寫明采樣地點(diǎn)、采樣日期和采樣深度。除去枯枝落葉，挑出植物細(xì)根，均勻混合后，過1mm篩，均分為3份，一份帶回實(shí)驗(yàn)室立即測定土壤苜蓿自毒物質(zhì)含量，一份用于測定分析土壤養(yǎng)分，一份保存-4℃，用于測定土壤微生物種群數(shù)量。步驟3、土壤養(yǎng)分含量測定土壤有機(jī)質(zhì)含量采用重鉻酸鉀法測定；土壤全氮采用凱氏定氮法測定；土壤堿解氮采用堿解擴(kuò)散法；全鉀采用火焰光度法；土壤有效鉀含量先用醋酸銨浸提，再用火焰光度法測定；全磷采用HCLO4-H2SO4消煮法；有效磷碳酸氫鈉浸提-鋁銻抗比色法測定；步驟4、土壤微生物種群數(shù)量測定土壤微生物采用平板表面涂抹法：細(xì)菌用牛肉膏蛋白胨瓊脂培養(yǎng)基，真菌用馬丁－孟加拉紅培養(yǎng)基培養(yǎng)基，放線菌用改良高氏一號培養(yǎng)基，將涂好平板的培養(yǎng)皿放入28℃的培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，細(xì)菌培養(yǎng)2～3d，真菌培養(yǎng)5～7d，放線菌培養(yǎng)7～10d，3次重復(fù)。步驟5、土壤中酚酸類自毒物質(zhì)測定準(zhǔn)確稱取各處理20g土樣，用甲醇萃取定容至25mL，立即用于HPLC分析。運(yùn)用HPLC技術(shù)對土壤中各酚酸和香豆素含量進(jìn)行定性定量分析，帶檢測的酚酸包括綠原酸、阿魏酸、咖啡酸、對羥基苯甲酸，香豆素。步驟6、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)采用Excel2013進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和作圖；用SPSS24.0進(jìn)行單因素方差分析。進(jìn)一步，步驟5中，分析條件如下：高效液相色譜儀Agilent1100，色譜柱C18，PN959990-902，5μm，4.6*250mm，流動(dòng)相A：甲醇。本專利技術(shù)的有益效果為：本專利技術(shù)以“甘農(nóng)3號”紫花苜蓿為試驗(yàn)材料，研究紫花苜蓿-玉米（AC）、紫花苜蓿-小麥（AW）、紫花苜蓿-玉米-玉米（ACC）、紫花苜蓿-小麥-小麥（AWW）不同輪作處理（以5a紫花苜蓿草地不翻耕作為對照，CK）對土壤養(yǎng)分含量、微生物種群數(shù)量和苜蓿自毒物質(zhì)含量變化的影響。結(jié)果表明，（1）與CK相比，紫花苜蓿輪作玉米和小麥后土壤各養(yǎng)分含量顯著下降（P<0.05）；輪作小麥的土壤全鉀含量顯著高于輪作玉米（P<0.05），ACC的土壤堿解氮含量、速效磷含量和速效鉀含量顯著高于AWW（P<0.05）。（2）紫花苜蓿輪作玉米、小麥后，土壤細(xì)菌和放線菌數(shù)量顯著增加（P<0.05），且增量大小順序均為AWW>AW>ACC>AC；真菌數(shù)量下降，AC、ACC、AW、AWW較CK顯著降低了48.96%、65.19%、66.72%、74.91%（P<0.05），土壤微生物種群結(jié)構(gòu)顯著改善。（3）紫花苜蓿輪作玉米和小麥，土壤中苜蓿自毒物質(zhì)總含量顯著低于CK，在第1年輪作玉米和小麥后較CK顯著降低17.90%和27.50%（P<0.05），且輪作玉米第2年比第1年降低16.24%，輪作小麥第2年比第1年降低24.18%。綜上所述，紫花苜蓿輪作玉米、小麥能顯著改善土壤微生物的種群結(jié)構(gòu)，降低自毒物質(zhì)含量，但養(yǎng)分含量消耗增加，積累減少。附圖說明圖1a不同草田輪作對土壤細(xì)菌數(shù)量的影響；圖1b不同草田輪作對土壤真菌數(shù)量的影響；圖1c不同草田輪作對土壤放線菌數(shù)量的影響；圖2不同輪作處理對土壤化感物質(zhì)的影響，其中，圖2a總自毒物質(zhì)，圖2b綠原酸，圖2c阿魏酸，圖2d咖啡酸，圖2e對羥基苯甲酸，圖2f香豆素。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本專利技術(shù)的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)地說明。本專利技術(shù)方法所涉及品種的遺傳資源信息中，紫花苜蓿品種為“甘農(nóng)3號”（MedicagosativaL.cv.GannongNo.3），小麥品種為雜交種寧春4號（Triticumaestivum.L.cv.NingchunNo.4），玉米品種為雜交種隴單4號（ZeamaysLinn.Sp.LongdanNo4）。1材料與方法1.1試驗(yàn)地概況試驗(yàn)在甘肅省武威市涼州區(qū)甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)黃羊鎮(zhèn)牧草站進(jìn)行。該地區(qū)位于甘肅河西走廊東端，地處103°5′E，本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種紫花苜蓿?玉米/小麥輪作對土壤影響的試驗(yàn)方法，其特征在于，包括以下步驟：步驟1、選取5齡紫花苜蓿地進(jìn)行草田輪作試驗(yàn)；輪作區(qū)第一年3月進(jìn)行翻耕，對照區(qū)CK不翻耕；試驗(yàn)采用完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，輪作區(qū)設(shè)3次重復(fù)，各重復(fù)區(qū)面積均為4?m×5?m；第一年和2第二年年4月15日播種玉米和小麥，播種前施磷二胺225?kg·hm

【技術(shù)特征摘要】
1.一種紫花苜蓿-玉米/小麥輪作對土壤影響的試驗(yàn)方法，其特征在于，包括以下步驟：步驟1、選取5齡紫花苜蓿地進(jìn)行草田輪作試驗(yàn)；輪作區(qū)第一年3月進(jìn)行翻耕，對照區(qū)CK不翻耕；試驗(yàn)采用完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，輪作區(qū)設(shè)3次重復(fù)，各重復(fù)區(qū)面積均為4m×5m；第一年和2第二年年4月15日播種玉米和小麥，播種前施磷二胺225kg·hm-2和尿素225kg·hm-2作為基肥，輪作區(qū)施基肥與翻耕區(qū)相同，每年入冬之前灌1次冬水；步驟2、土樣采集于第一年3月份取5齡紫花苜蓿地土樣，第二年、第三年小麥?zhǔn)斋@季7月下旬、玉米收獲季9月下旬，分別取紫花苜蓿輪作玉米、小麥田的土樣，各輪作處理按照“5點(diǎn)取樣法”，用土鉆分別取0～30cm土層土樣，將所得土樣裝入塑料袋，內(nèi)外附上標(biāo)簽，寫明采樣地點(diǎn)、采樣日期和采樣深度；除去枯枝落葉，挑出植物細(xì)根，均勻混合后，過1mm篩，均分為3份，一份帶回實(shí)驗(yàn)室立即測定土壤苜蓿自毒物質(zhì)含量，一份用于測定分析土壤養(yǎng)分，一份保存-4℃，用于測定土壤微生物種群數(shù)量；步驟3、土壤養(yǎng)分含量測定土壤有機(jī)質(zhì)含量采用重鉻酸鉀法測定；土壤全氮采用凱氏定氮法測定；土壤堿解氮采用堿解擴(kuò)...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：尹國麗，師尚禮，曹文俠，魚小軍，祁娟，姚拓，蔡卓山，李玉珠，李亞娟，張振粉，柴繼寬，
申請(專利權(quán))人：甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：甘肅,62