沙漠治理區(qū)甜高粱的改良種植模式與抗倒伏性能主成分研究

譙顯明，王祎

沙漠治理區(qū)甜高粱的改良種植模式與抗倒伏性能主成分研究

譙顯明1，王祎2#

（1.甘肅省華池縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，慶陽(yáng)745000；2.甘肅省涼州區(qū)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，武威733000）

應(yīng)用農(nóng)藝改良+化學(xué)改良+排灌改良+甜高粱種植結(jié)合模式，把開發(fā)利用沙漠作為目標(biāo)和方向，科學(xué)改良沙漠鹽堿地兩年。結(jié)果表明：其地力質(zhì)量能很大改善，種植甜高粱兩年后的土壤容重平均降低幅度1%～3%，有機(jī)質(zhì)含量提升幅度為5%～10%，pH降低0.3～0.5個(gè)單位。由主成分計(jì)算得到，沙漠區(qū)甜高粱的抗倒伏主成分因子為：莖部重、重心高度、根量、秸稈數(shù)、莖桿機(jī)械強(qiáng)度、莖粗、株高。

甜高粱；鹽堿地；改良種植模式；抗倒伏；主成分

土地沙漠化是指在生態(tài)環(huán)境脆弱性的各種氣候區(qū)（包括極干旱、干旱、半干旱、亞濕潤(rùn)干旱和濕潤(rùn)區(qū)），在多風(fēng)和疏松沙質(zhì)地表?xiàng)l件下，疊加不合理的人事活動(dòng)，破壞了原有的生態(tài)平衡，使原非沙漠的地區(qū)出現(xiàn)了以風(fēng)沙活動(dòng)、沙丘活動(dòng)為主要標(biāo)志的土地退化過程[1]。研究區(qū)沙漠區(qū)土壤沙化嚴(yán)重、有機(jī)質(zhì)含量低、土壤養(yǎng)分極度貧乏、熟化程度差、鹽堿危害較重、保水保肥性能較差，農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)潛力發(fā)揮尺度小，嚴(yán)重影響當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展。若得不到有效控制和采取積極的治理措施，將制約綠洲灌溉農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展。

1　材料與方法

1.1改良方法與措施

區(qū)域：綠洲灌區(qū)沙漠改良區(qū)；作物：甜高粱。改良方法與措施：堅(jiān)持試驗(yàn)與示范推廣相結(jié)合、技術(shù)指導(dǎo)與群眾實(shí)踐相結(jié)合，傳統(tǒng)技術(shù)與新技術(shù)的引進(jìn)相結(jié)合的技術(shù)路線，開展以農(nóng)藝改良+化學(xué)改良+排灌改良+甜高粱的新技術(shù)，以提高土地產(chǎn)出率和經(jīng)濟(jì)效益為目標(biāo)，組裝配套各項(xiàng)改良增產(chǎn)技術(shù)措施，從而完成研究區(qū)沙漠改良建設(shè)和防沙治沙建設(shè)的各項(xiàng)任務(wù)指標(biāo)要求。

1.2計(jì)算方法

所有調(diào)查項(xiàng)目按照《高粱種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行，將所有品種各性狀的平均值運(yùn)用SAS軟件進(jìn)行主成分分析。采用Jacobi法進(jìn)行轉(zhuǎn)換，得到一個(gè)新的相關(guān)矩陣R，從R中求得10個(gè)特征根及相應(yīng)的特征向量，根據(jù)累積貢獻(xiàn)率≥85%的特征根及相應(yīng)的特征向量作為主成分。用倒伏系數(shù)來表示高粱的抗倒性。倒伏系數(shù)越大，表示抗倒伏的能力越弱；反之，倒伏系數(shù)越小，表示抗倒伏的能力越強(qiáng)，越不容易發(fā)生倒伏。并取樣進(jìn)行測(cè)定[2-6]。

2　結(jié)果與分析

2.1甜高粱改良模式的效應(yīng)分析

2.1.1地力效益土壤容積比重是土壤熟化的程度指標(biāo)。通常，含有機(jī)質(zhì)多而結(jié)構(gòu)好的土壤，容重在1.1 g/ cm3～1.4 g/cm3之間。種植甜高粱兩年后的土壤容重平均降低幅度1%～3%。土壤有機(jī)質(zhì)具有保水保肥能力，能增強(qiáng)土壤的抗旱能力，減少土壤養(yǎng)分流失，有利于土壤微生物繁殖，促進(jìn)土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化分解。目前研究區(qū)沙漠區(qū)域有機(jī)質(zhì)含量水平為0.5～12.1g/kg，種植甜高粱兩年后土壤的有機(jī)質(zhì)含量提升幅度5%～10%。土壤pH值是土壤溶液中氫離子活度的負(fù)對(duì)數(shù)，是土壤最重要的屬性之一，是影響土壤肥力質(zhì)量的重要因素之一，直接關(guān)系到土壤養(yǎng)分的存在形態(tài)和有效性。目前研究區(qū)沙漠區(qū)耕地pH表現(xiàn)為8.1～8.7，種植甜高粱兩年后的土壤pH降低0.3～0.5個(gè)單位，其值大概為7.7～8.2。土壤的一個(gè)重要屬性是水溶性鹽，測(cè)定土壤水溶性鹽的指標(biāo)是土壤的電導(dǎo)率，運(yùn)用此項(xiàng)指標(biāo)是判定土壤中鹽類離子是否限制作物生長(zhǎng)。目前研究區(qū)鹽堿地土壤電導(dǎo)率1.1～2.6ms/cm，種植甜高粱兩年后的電導(dǎo)率降低幅度為5%～10%。

全鹽量是評(píng)價(jià)耕地生產(chǎn)性能的重要指標(biāo)之一。土壤中鹽類離子的總量是限制作物生長(zhǎng)的重要因素。目前研究區(qū)鹽堿地全鹽含量0.5%～0.8%，種植甜高粱兩年后的全鹽含量降低幅度為10%～16%。

2.1.2社會(huì)效益增強(qiáng)了耕地保護(hù)意識(shí)。通過多層次、多形式的宣傳培訓(xùn)農(nóng)技人員和農(nóng)民，發(fā)放宣傳資料，掀起了全社會(huì)重視、參與耕地質(zhì)量保護(hù)的熱潮，使社會(huì)不同階層人員了解掌握鹽堿地改良在耕地保護(hù)中的重要性，轉(zhuǎn)變了農(nóng)民的用地觀念，增強(qiáng)了農(nóng)民的改地、養(yǎng)地意識(shí)。同時(shí)沙漠區(qū)土地治理建設(shè)提高了耕地利用效率。2.1.3生態(tài)效益沙漠治理區(qū)甜高粱種植基地全面推廣土壤改良、施用有機(jī)肥、測(cè)土配方施肥、高效節(jié)水等先進(jìn)技術(shù)，達(dá)到養(yǎng)土、節(jié)水、增收的效果，使耕地資源得到充分利用，能夠固定土壤的碳素，降低土壤鹽分的含量，提升土壤有機(jī)質(zhì)的含量，減少了化肥投入，改良了土壤，保護(hù)了生態(tài)環(huán)境。實(shí)現(xiàn)沙漠治理區(qū)甜高粱種植區(qū)域土地質(zhì)量改良提升和區(qū)域生態(tài)環(huán)境改善的目標(biāo)。

表1　性狀的主特成征分向矩量陣

2.2甜高粱抗倒伏性狀主成分分析

所有檢測(cè)數(shù)據(jù)歸并計(jì)算，其主成分分析結(jié)果見表1。從主成分分析的初始化特征值和因子提取后的特征值可見，初始化特征值中10個(gè)成分的累積貢獻(xiàn)率達(dá)到100%，其中前7個(gè)成分累計(jì)達(dá)到90%以上，可將這7個(gè)成分作為概括不同甜高粱抗倒伏性能的主成分進(jìn)行分析。

按照歸并計(jì)算的沙漠區(qū)甜高粱性狀數(shù)據(jù)的主成分矩陣的特征向量值表現(xiàn)：第二、第三主成分均為正值，第一主成分負(fù)值高于其余主成分，第一主成分中含糖量、莖部重、株高、分蘗占值較大，其中含糖量為品質(zhì)成分因子，分蘗大小影響產(chǎn)量，為產(chǎn)量成分因子；第三主成分中因子全占正值，最大為倒伏系數(shù)，倒伏系數(shù)與倒伏面積成相關(guān)關(guān)系，從性狀成分因子剔除；綜合分析，研究所列的10個(gè)因子中，莖部重、重心高度、根量、秸稈數(shù)、莖稈機(jī)械強(qiáng)度、莖粗、株高為沙漠區(qū)甜高粱抗倒伏的主成分因子。

3　結(jié)論與討論

試驗(yàn)區(qū)地力質(zhì)量有很大改善，種植甜高粱兩年后的土壤容重平均降低幅度1%～3%，有機(jī)質(zhì)含量提升幅度為5%～10%，pH降低0.3～0.5個(gè)單位。通過分析，沙漠區(qū)甜高粱的抗倒伏主成分為莖粗、莖部重、莖稈機(jī)械強(qiáng)度、重心高度、株高、根量、秸稈數(shù)。倒伏系數(shù)與倒伏面積之間的相關(guān)關(guān)系達(dá)極顯著水平，表明采用倒伏系數(shù)評(píng)價(jià)甜高粱倒伏抗性是可靠的。甜高粱是具有適應(yīng)性強(qiáng)、抗旱、耐鹽堿特性的高效節(jié)水型作物，其優(yōu)良的抗逆性、適應(yīng)性使其適合在自然條件相對(duì)惡劣的區(qū)域種植。通過配套應(yīng)用相應(yīng)的治理沙地措施、結(jié)合節(jié)水節(jié)肥、防止水土流失等改良措施，可以有效防沙固沙，改善治理沙漠土壤理化性狀，促進(jìn)沙漠區(qū)域生態(tài)環(huán)境良性循環(huán)。

[1]董玉祥，劉玉璋，劉毅華.沙漠化若干問題研[M]．西安：西安地圖出版社，1995

[2]張志鵬，楊鎮(zhèn)，朱凱，等.可再生能源作物一甜高粱的開發(fā)利用[J]．雜糧作物，2005，25（5）：334-335．

[3]張福耀，趙威軍，平俊愛.高能作物一甜高粱[J]．中國(guó)農(nóng)業(yè)科技導(dǎo)報(bào)，2006，8（1）：14-17．

[4]姜慧，胡瑞芳，鄒劍秋．生物質(zhì)能源甜高粱的研究進(jìn)展[J]．黑龍江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012（2）：139-141

[5]魏江春.沙漠生物地毯工程——干旱沙漠治理的新途徑[J].干旱區(qū)研究，2005（3）：287-288

[6]孫守鈞，曹秀云，候秀英，等.高粱抗倒機(jī)理的研究[J].遼寧農(nóng)業(yè)科學(xué)，1999（1）：1-4

Study on Im proved Planting Pattern and Principal Com ponents of Lodging-resistance of Sweet Sorghum in Controlled Desert Region

QIAO Xian-ming1,WANG Yi2
(1.Agricultural Technology Service Center of Huachi County,Qingyang,Gansu 745000; 2.Agricultural Technology Service Center ofWuwei City Liangzhou District,Wuwei,Gansu 733000）

The desert such as saline-alkali soil was improved by means of integrated strategy that agricultural technology,chemistry measures,irrigation and drainage,and planting sweet sorghum for two years.Results showed that the soil quality could be improved greatly,average soil bulk density reduced by 1%～3%,organic matter content increased by 5%～10%,decrease of pH 0.3～0.5 units.By the analysis of principal component, the principal component factors for lodging-resistance of sweet sorghum in desert soilwere:stalk weight,height of center of gravity,rootweight,number of stem,mechanical strength of stem,stem diameter and plant height.

sweet sorghum;saline-alkali land;improved planting pattern;lodging-resistance;principal component

S566.5

A

1007－2624（2016）03－0028－02

10.13570/j.cnki.scc.2016.03.009