5月15期

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秃家
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1 中国农学通报 2012,28(15): Chinese Agricultural Science Bulletin 旱地小麦休闲期不同耕作措施对土壤水分蓄纳利用与产量形成的影响贺立恒, 高志强, 孙敏, 李青 ( 山西农业大学农学院, 山西太谷 ) 摘要 : 为了提高旱地冬小麦的水分利用率, 采用大田试验, 研究休闲期不同耕作措施对旱地冬小麦土壤含水量产量及水分利用率的影响结果表明, 休闲期不同耕作措施可明显提高播前与越冬期 0~ 100 cm 100~200 cm 土层含水量, 有利于旱地冬小麦出苗与越冬 ; 同时, 休闲期不同耕作措施可明显提高后续各生育期土壤含水量, 提高穗数穗粒数, 显著提高籽粒产量与水分利用率, 各处理下数据显示休闲期深耕处理效果优于深松与免耕处理总之, 休闲期不同耕作措施均有利于旱地小麦土壤水分产量和水分利用率的提高, 是实现旱地小麦增产的有效措施关键词 : 旱地小麦 ; 休闲期 ; 耕作 ; 土壤水分 ; 产量中图分类号 :S343.1 文献标志码 :A 论文编号 : Effect of Ploughing in Leisure Period on Yield and Soil Water Use Efficiency of Winter Wheat in Dryland He Liheng, Gao Zhiqiang, Sun Min, Li Qing (College of Agronomy, Shanxi Agricultural University, Taigu Shanxi ) Abstract: In order to improve water use efficiency of winter wheat in dryland, Field test was conducted to study the effect of different ploughing in leisure period on soil water content, yield and water use efficiency (WUE) of winter wheat in dryland. The results showed that, soil water content was significantly increased at depth of cm, cm especially at winter stage and before sowing according different ploughing in leisure period, obviously it was benefit for germination and winter-overing for winter wheat in dryland. Meanwhile, different ploughing in leisure period could improve soil water content, ear number, increase ear number and grain number per ear, significant increased yield and WUE in following growth stage, and the results showed that, the effect of increase was much better under deep plowing than deep tillage and notillage (CK). In a word, different ploughing in leisure period could improve soil water content, increase yield, and improve WUE, it was a better effected way to achieve yield increase of winter wheat in dryland. Key words: wheat in dryland; leisure period; ploughing; soil water content; yield 0 引言在广大的西北旱作麦区, 小麦生育期间降水少蒸发量大, 水分供给不足成为制约产量的主要因素 [1] 由于受季风的影响, 黄土高原旱作麦区年降水有着明显的季节性, 大约常年降水的 60% 集中分布在月 [2-5], 此时正是该地区旱地小麦的休闲期由于受自基金项目 : 农业部现代小麦产业技术体系项目 (CARS ); 山西省留学人员科技活动项目择优资助经费项目旱地小麦休闲期土壤深层水肥耦合的效应研究 (2011 山西省人力资源和社会保障厅专项 ); 山西省回国留学人员科研项目旱地小麦休闲期土壤深层水氮耦合对根系构成的影响 ; 山西农业大学引进人才科研启动项目旱地小麦休闲期土壤水分动态及节水高效利用研究 (XB ); 山东农业大学博士后专项 (106702) 第一作者简介 : 贺立恒, 男,1974 年出生, 山西兴县人, 讲师, 博士, 主要从事小麦旱作栽培及逆境生理方面的研究通信地址 : 山西省太谷县山西农业大学农学院, gsshlh@126.com 通讯作者 : 高志强, 男,1964 年出生, 山西中阳人, 教授, 博士生导师, 农业部小麦专家指导组成员, 现代小麦产业体系岗位科学家, 主要从事小麦旱作栽培研究通信地址 : 山西农业大学农学院,Tel: , gaozhiqiang1964@126.com;gsshlh@163.com 收稿日期 : , 修回日期 :

小麦出苗与越冬 ; 同时, 休闲期不同耕作措施可明显提高后续各生育期土壤含水量, 提高穗数穗粒数, 显著提高籽粒产量与水分利用率, 各处理下数据显示休闲期深耕处理效果优于深松与免耕处理总之, 休闲期不同耕作措施均有利于

2 贺立恒等 : 旱地小麦休闲期不同耕作措施对土壤水分蓄纳利用与产量形成的影响 107 然降水条件的制约, 旱地小麦在生育期试图通过水肥措施调节来达到增产目的在很大程度上受到了限制然而, 黄土高原的地质特性决定了旱地小麦的耗水量约 50% 是靠土壤的贮水 [2], 以此满足小麦中后期旱季时对水分的需求因此, 通过科学的耕作或栽培措施最大限度地蓄纳休闲期的自然降水研究休闲期的水分高效储备利用机制就成为旱地小麦高产的关键所在这一研究对形成相对稳产品质优良的旱地小麦生产意义重大多年来的实践与研究表明, 在旱地小麦有限的年降水条件下, 科学适当的耕作与栽培措施是提高旱地小麦产量与水分利用率的有效措施 [6-10] 刘恒耀 [11] 李 [12] 洪文等研究表明, 麦田播前早耕能够改善土壤结构, 提高其蓄水能力, 并促进小麦根系对深层土壤水分的 [13] 吸收, 提高产量和水分利用率许国钧等研究表明, 麦田有效的耕作措施可以改善耕层的有效厚度耕层紧实度从而提高小麦根系对水肥的充分吸收, 实现旱地小麦的增产适当的耕作措施还可以改善旱地麦田地表状况, 切断土壤蒸发面与大气之间水分交换的通道减少无效蒸发, 减少地表径流, 降低土壤水分的无效损耗 [14-15] 耕作措施还可以改善耕层水的有效供给水平, 耕层水是作物最直接的供水资源, 也是肥料赖以分解转化被作物吸收利用的唯一介质和载体而耕层水的纳蓄运行调节利用又直接与耕作措施有关因此, 耕层水调节归根结底仍然是耕作问题李玉山 [1] 等的研究表明 : 播前储存在 100 cm 土层以下的土壤水分, 有很高的生物有效性对小麦, 特别在拔节 - 抽穗 - 灌浆期大量需水阶段, 构成不可忽视的重要水源 [16] 在深层储水丰富情况下, 遇有生育期干旱, 仍能取得较好的产量 [17-19] 同时, 在试验条件下, 生育期有常量降水补给, 不能克服深层储水欠缺造成的不良影响这些研究均表明, 耕作可以改善土壤的水分储备与利用, 但这些研究多在作物生育期, 耕作措施大都在临近播前进行, 而有关旱地小麦休闲期的有效的耕作措施对蓄水纳墒以及提高水肥综合储备与供给水平的研究内容很少见到黄土高原旱地麦区向来十年九旱, 且 60% 的降雨集中在休闲期 (7 9 月 ) [3-4], 此期土壤存储的水量, 决定着旱地小麦播前底墒的丰欠罗 [20] [21] 俊杰等韩恩明等研究结果表明, 播前底墒与冬小麦产量显著相关, 在降水量相对较低时底墒可以起到稳产作用基于山西省的气候特点与小麦的用水规律, 为了减少休闲期土壤水分的无效蒸发, 将有限的自然降水最大限度的蓄纳在土壤中, 提高播前底墒及自然降水的利用效率在前人研究的基础上, 笔者拟从根本上改变旱地小麦生产上在休闲期免耕直到播种前 1~2 天才翻耕土地的传统耕作方式, 在充分调查研究的基础上, 结合多年对旱地小麦生产的研究成果, 提出前茬小麦收获后提前在休闲期深耕深松耕作技术措施, 以利土壤蓄雨纳墒, 通过耕作保水蓄水的协调互作实现麦作休闲期伏雨深蓄跨季节利用在此基础上研究分析休闲期耕作措施对旱地冬小麦产量及水分利用的影响, 以期为旱地小麦高产栽培提供理论与实践依据 1 材料方法 1.1 试验地概况试验于在山西农业大学现代小麦产业技术体系 - 小麦冬春混播区实验基地进行, 采用大田试验试验区为典型的黄土高原旱作麦区, 降水 50%~ 60% 集中于夏秋季 (7 8 9 月 ); 试验地为夏闲地, 处理前土壤 0~300 cm 土层含水量为 mm, 约为旱地麦田同期常年平均水平土壤肥力 : 有机质 8.35 g/kg, 全氮 0.84 g/kg, 碱解氮 mg/kg, 速效磷 2.12 mg/kg 1.2 试验设计本试验立足旱地小麦休闲期的耕作措施, 在小麦收获后 2 周, 提前进行休闲期深耕 (25~30 cm) 深松 (30~35 cm) 或免耕 (CK) 的技术措施, 研究不同耕作措施在提高土壤的蓄水保水能力, 改善土壤结构及提高旱地小麦产量的综合作用设深耕深松免耕 (CK)3 个水平, 每个处理重复 3 次, 小区面积 25 m 4 m=100 m 2, 每个处理间设作业道与保护隔离带基施氮 ( 尿素 ) 磷 ( 过磷酸钙 ) 钾肥, 纯氮 150 kg/hm 2,P 2O kg/hm 2,K 2O 150 kg/hm 2,9 月 23 日播种, 供试品种为临旱 536 基本苗株 /hm 2, 行距 20 cm, 机械条播 1.3 取样及测定方法分别于休闲期及各生育期用土钻取土, 取土样深度为 300 cm, 每 20 cm 为一个土层水分测定单元, 采用烘干法测定土壤水分成熟期每小区取 2 m 2 计算经济产量, 取 25 株进行考种, 测定穗数每穗粒数及千粒重土壤含水量 (mm)=[( 湿土重 - 烘干土重 )/ 烘干土重 100] 土层厚度 (mm) 各土层容重休闲期降雨补给率 =[( 休闲期末土壤储水量 - 休闲期处理前土壤储水量 )/ 休闲期降雨量 ] 100% 总耗水量 (mm)= 休闲期处理前土壤储水量 + 休闲期降水量 + 生育期降雨量 - 收获期土壤储水量水分利用率 [kg/(hm 2 mm)]= 单位面积小麦产量 / 总耗水量

成相对稳产品质优良的旱地小麦生产意义重大多年来的实践与研究表明, 在旱地小麦有限的年降水条件下, 科学适当的耕作与栽培措施是提高旱地小麦产量与水分利用率的有效措施 [6-10] 刘恒耀 [11] 李 [12] 洪文等研究表明, 麦田

3 108 中国农学通报数据分析方法试验数据采用 Excel DPS 进行数据计算绘图与统计分析 2 结果与分析 2.1 休闲期不同耕作措施对播前与越冬前土壤水分含量的影响休闲期不同耕作措施对播前土壤水分含量的影响由表 1 可知, 特别是播前 80~100 cm 土层, 蓄水增量无论是深耕还是深松均出现了峰值, 深耕比免耕蓄水增加 53.97%, 而深松则比免耕蓄水增加 15.98% 随着土层加深,100~200 cm 土层在播前也显示出了较为高效的蓄墒保水能力, 在这一土层范围内, 深耕比免耕总的蓄水增加 25.48%, 而深松则比免耕蓄水增加 6.85% 土层再加深, 到 200~300 cm 范围内, 数据显示蓄水增量减小, 各处理间差异不显著休闲期不同耕作措施对越冬期土壤水分含量的影响由表 2 可知, 越冬期各土层蓄水增量变化趋势基本与播前蓄水量变化相似, 土壤含水量随土层深度的增加也呈低 - 高 - 低的变化趋势, 但与播前各土层相对增量大小不同以外, 蓄水增量峰值无论是深耕还是深松却出现了下移现象, 其中 100~200 cm 土层, 深耕比免耕蓄水增加 28.08%, 而深松则比免耕蓄水增加 16.26%, 在越冬期显示出了蓄水增量峰值随土层深度增加而下移的趋势 2.2 休闲期耕作对各生育期 0~300 cm 土壤水分含量的影响由图 1 可看出, 随生育进程的推移, 在休闲期不同耕作措施下, 从休闲期到成熟期各处理 0~300 cm 土壤总含水量均呈先升高后降低的单峰曲线变化趋势, 且在越冬期达到峰值 ; 从播前到成熟前各生育期土壤含水量均表现为深耕 > 深松 > 免耕, 且从播种到抽穗, 随着土层深度的增加, 各处理间差异呈先大后小的趋势, 土壤蓄水量的变化幅度随生育期推后而减小表 1 不同耕作方式对播前 0~300 cm 不同土层土壤蓄水量的影响土层深度 /cm 深耕蓄水量 /mm 深松蓄水量 /mm 免耕蓄水量 /mm 深耕比免耕 (CK) 深松比免耕 (CK) 0~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ 表 2 不同耕作方式对越冬期 0~300 cm 不同土层土壤蓄水量的影响土层深度 /cm 深耕蓄水量 /mm 深松蓄水量 /mm 免耕蓄水量 /mm 深耕比免耕 (CK) 深松比免耕 (CK) 0~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~

85% 土层再加深, 到 200~300 cm 范围内, 数据显示蓄水增量减小, 各处理间差异不显著 2.1.

4 贺立恒等 : 旱地小麦休闲期不同耕作措施对土壤水分蓄纳利用与产量形成的影响 109 0~300 土壤水分含量深耕深松免耕播前越冬拔节抽穗开花成熟生育期图 1 休闲期不同耕作措施对小麦各生育期 0~300 cm 土壤水分含量的影响 2.3 休闲期耕作措施对产量及其构成的影响由表 3 可看出, 休闲期的耕作措施可显著增加籽粒产量, 增加穗粒数, 且在深耕和免耕处理下显著增加穗数, 在深耕和深松处理下显著增加千粒重在试验条件下穗粒数籽粒产量与千粒重均表现为深耕 > 深松 > 免耕, 且处理间差异显著 ; 穗数以深耕处理最高, 免耕居中, 深松最低表 3 休闲期不同耕作措施对旱地冬小麦产量及其构成的影响表 4 播前不同土层土壤含水量与产量及其构成因素的相关性土层深度 /cm 0~20 20~40 40~60 60~80 80~ ~120 穗数 * 穗粒数 ** ** * * * 千粒重产量 ** * * * * 耕作措施穗数 /( 10 4 /hm 2 ) 穗粒数千粒重 /g 产量 /(kg/hm 2 ) 120~ ~ * * 深耕 a ab b a 160~ 深松 b bc b b 180~ * 免耕 ab c c c 200~ 注 : 不同小写字母表示 0.05 水平差异显著, 下同 220~ 从表 4 中可以看出, 播前 0~300 cm 土壤含水量与旱地小麦穗数穗粒数产量呈显著正相关 20~ 140 cm 各土层土壤含水量与产量和穗粒数相关性均达到显著或极显著水平, 且在 20~40 cm 土层达到极显著水平 ; 而 0~300 cm 各土层土壤蓄水量与穗数呈正相关, 且在 40~60 cm 土层达到显著水平 ; 各土层水分含量与千粒重相关性不显著总之, 休闲期不同耕作措施均有利于旱地小麦底墒和产量的提高, 且以休闲期深耕效果最好 240~ ~ ~300 0~ 不同耕作措施对休闲期降雨补给率及自然降水利用率的影响 * * ** 注 : 表中和分别表示达 5% 和 1% 显著水平由表 5 可看出, 耕作可提高休闲期降雨补给率, 显著提高休闲期土壤储水量与自然降水利用率 ; 休闲期表 5 休闲期耕作对休闲期降雨补给率及自然降水利用效率的影响耕作休闲期前土壤储水量 /mm 休闲期降水量 /mm 休闲期末土壤储水量 /mm 休闲期降雨补给率 /% 生育期降雨量 /mm 收获期土壤储水量 /mm 总耗水量 /mm 水分利用率 /[kg/(hm 2 mm)] 深耕 a a 深松 b b 免耕 ab c

为深耕 > 深松 > 免耕, 且处理间差异显著 ; 穗数以深耕处理最高, 免耕居中, 深松最低表 3 休闲期不同耕作措施对旱地冬小麦产量及其构成的影响表 4 播前不同土层土壤含水量与产量及其构成因素的相关性土层深度 /cm 0~20 20~40

5 110 中国农学通报的耕作措施对休闲期降雨补给率与自然降水水分利用率均表现为深耕 > 深松 > 免耕, 且深耕深松与免耕对照处理间差异显著 3 结论与讨论 [22] 张树清等研究认为, 深耕是旱地农田蓄水保墒的重要措施, 旱地深耕, 可以打破犁底层, 增加土壤孔隙度, 提高土壤渗水速度, 有利于最大限度地接纳雨水, 增加土壤蓄水容量, 达到秋雨春用的目的, 并调节土壤水肥气热状况从而实现增产相关研究还表明, 深耕的时间应与当地雨季的来临相吻合, 西北农林科技大学在陕西省蒲城县的试验结果表明, 伏前耕翻的小麦产量比伏后增产 62.4%; 土壤耕层越厚越疏松, 越有利于雨季贮水蓄墒 [23-25] 本研究表明, 休闲期耕作可不同程度的提高旱地小麦各生育期 0~300 cm 土壤蓄水量, 蓄水增量随土层深度表现为先升高后降低的趋势 ; 且随着土层深度的增加, 峰值出现后移现象, 土壤蓄水量的变化范围减小休闲期耕作可明显增加了播前与越冬期的土壤蓄水量, 其次为拔节期, 对开花期成熟期的土壤蓄水量影响较小 ; 蓄水量在越冬期达到峰值, 特别是 0~ 200 cm 土层蓄水增量明显, 因而增加了底墒, 有利于适期播种, 有利于返青期早发苗早分蘖早长根, 在一定程度上能够减缓生育期间的干旱影响, 从而有效解决了旱地小麦趁雨过早播种造成冬前旺苗或等雨播种导致冬前弱苗的问题, 为培育冬前壮苗, 降低旱灾冻灾造成的损失, 提高旱地小麦产量打下坚实的基础 [2,5] 苗果园等研究表明 : 采用四早三多精细耕作可使播前 0~200 cm 土层内多蓄水 20.3 mm, 蓄水量增加 10.5%, 可使小麦的根量增加, 可改善麦田产量结构, 增加产量, 其结论与本研究结果相似旱地小麦休闲期耕作对各生育期 0~300 cm 土壤蓄水量增加效应均表现为深耕 > 深松 > 免耕, 这可能与休闲期深耕改善了土壤孔隙结构更有利于降水下渗有关, 从而提高了土壤蓄水量不同生育时期各土层水分含量的差异与动态变化可能与小麦在不同生育期的耗水特性季节性地表蒸发特性以及生育期土壤蓄纳降水特性等因素有关研究表明, 休闲期不同耕作措施均可不同程度的提高休闲期降雨补给率并提高水分利用率, 水分利用效率取决于耗水量和籽粒产量, 通过提高水分利用率可增加产量在旱作麦区, 自然降水决定了旱地小麦土壤水分盈亏, 而休闲期降水占全年降水的 50%~ 60%, 此期是土壤贮水的关键时期 [2,4], 休闲期耕作能明显提高休闲期降雨补给率, 从而提高水分利用率播前 0~300 cm 土壤含水量与旱地小麦穗数穗粒数产量呈显著正相关, 可见播前土层土壤含水量的提高, 对小麦穗数与穗粒数的形成有重要意义休闲期不同的耕作措施正是通过提高播前与各生育期的土壤水分含量以此提高了水分利用率从而促使穗数穗粒数的增加, 并最终促进了籽粒产量的提高因此, 休闲期耕作措施是提高旱地小麦成穗数穗粒数与产量的有效措施在本试验中不同耕作措施对产量产量构成及水分利用率的影响均表现为深耕大于深松与免耕, 其具体作用机理有待进一步研究总之, 休闲期有效的耕作措施有利于增加旱地小麦底墒, 提高播前及各生育期土壤蓄水量, 有利于提高土壤水分利用率, 从而提高籽粒产量通过休闲期有效的耕作调节能够达到旱地小麦伏雨春夏用的目的, 这一措施是提高旱地小麦产量的有效途径, 在旱作麦区的生产实践中有一定的推广与应用价值参考文献 [1] 李玉山, 喻宝屏. 土壤深层储水对小麦产量效应的研究 [J]. 土壤学报,1980,17(1): [2] 苗果园, 高志强, 尹钧, 等. 晋南丘陵旱地麦田土壤水分特征及其运行规律 [J]. 作物学报,2004,30(7): [3] 李新平, 李素俭. 黄土高原旱作土壤水分动态及提高水分利用率的研究 [J]. 土壤侵蚀与水土保持学报,1997,3(1): [4] 周乃键, 苗果园, 正王义. 晋南丘陵旱地小麦不同降水模拟条件下土壤水分变化规律的研究 [J]. 山西师大学报,1996,10(3): [5] 苗果园, 张云亭, 尹钧, 等. 黄土高原旱地冬小麦根系生长规律的研究 [J]. 作物学报,1989,15(2): [6] 张正斌, 徐萍, 董宝娣, 等. 水分利用效率未来农业研究的关键问题 [J]. 世界科技研究与发展,2005,27(1): [7] 赵世伟, 管秀娟, 吴金水. 不同生育期干旱对冬小麦产量及水分利用效率的影响 [J]. 灌溉排水学报,2001,20(4): [8] 陈培元, 李英, 陈建军, 等. 限量灌溉对冬小麦抗旱增产和水分利用的影响 [J]. 干旱地区农业研究,1992,10(1): [9] 张正斌. 小麦水分利用效率若干问题探讨 [J]. 麦类作物,1998,18(1): [10] 王建政. 旱地小麦保护性耕作对土壤水分的影响 [J]. 水土保持科学,2007(10): [11] 刘恒耀, 张宪初, 寇志强. 旱地小麦耕作施肥技术研究 [J]. 河南农业科学,1994(7): [12] 李洪文, 陈君达, 等. 旱地表土耕作效应研究 [J]. 干旱地区农业研究, 2000,18(2): [13] 许国钧, 田宏启, 陈昌奉, 等. 谈小麦耕作与施肥效果 [J]. 现代化农业, 1994,180(7):9-10. [14] 任杨俊, 李建牢, 赵俊侠, 等. 国内外雨水资源利用研究综述 [J]. 水土保持学报,2002,14(1): [15] 武继承, 王志和, 何方, 等. 不同技术措施对降水和土壤养分的影响 [J]. 华北农学报,2005,20(6):73-76.

层, 增加土壤孔隙度, 提高土壤渗水速度, 有利于最大限度地接纳雨水, 增加土壤蓄水容量, 达到秋雨春用的目的, 并调节土壤水肥气热状况从而实现增产相关研究还表明, 深耕的时间应与当地雨季的来临相吻合, 西北农林科技大学在陕

6 贺立恒等 : 旱地小麦休闲期不同耕作措施对土壤水分蓄纳利用与产量形成的影响 111 [16] 王淑芬, 张喜英, 裴冬. 不同供水条件对冬小麦根系分布产量及水分利用效率的影响 [J]. 农业工程学报,2006,22(2): [17] 池宝亮, 陈奇恩. 旱地农业实用技术 [M]. 北京 : 金盾出版社,2002: , [18] 张建国, 晋京串, 肖宁月. 山西旱地农业降水高效利用技术探讨 [J]. 山西农业科学,2009,37(1): [19] 亢秀丽, 王娟玲, 马爱平, 等. 冬小麦田间集雨模式对土壤水分动态和水分利用效率的影响 [J]. 水土保持学报,2010,24(8): [20] 罗俊杰, 王勇, 樊廷录, 等. 早地不同生态型冬小麦水分利用效率对播前底墒的响应 [J]. 干旱地区农业研究,2010,28(1): [21] 韩恩明, 王虎全. 旱作地膜覆盖穴播小麦底墒与产量关系 [J]. 西北农林科技大学学报,2001,29(2): [22] 张树清, 孙大鹏. 甘肃省旱作土壤蓄水保墒培肥综合技术 [J]. 干旱地区农业研究,1998,16(3): [23] 廖允成, 温晓霞, 韩思明, 等. 黄土台原旱地小麦覆盖保水技术效果研究 [J]. 中国农业科学,2003,36(5): [24] 陈万金, 信殖诠. 中国北方早地农业综合发展与对策 [M]. 北京 : 中国农业出版社,1994: [25] 陈光斗, 赵万春, 安成立. 不同降水年份渭北早塬小麦高产栽培优化模式研究 [J]. 干旱地区农业研究,1995(3):23-25.

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13期xin

13期xin 中国农学通报 2014,30(13):225-229 hinese gricultural Science ulletin 滴灌加工番茄测土配方施肥效果分析 1,2 张晓宏, 王著龙 3 1, 盛建东 ( 1 新疆农业大学草业与环境科学学院, 乌鲁木齐 830052; 2 新疆农业职业技术学院生