本文關(guān)鍵詞：黃土高原草田輪作系統(tǒng)田間水分蒸散特性及土壤水分恢復(fù)效應(yīng)研究

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【摘要】：黃土高原西部丘陵溝壑區(qū)是中國農(nóng)村居民生活貧困的區(qū)域。作物單播和過度耕作是引致水土流失的最主要原因,再加上降水變率大,產(chǎn)量低而不穩(wěn),農(nóng)業(yè)系統(tǒng)穩(wěn)定性差。紫花苜蓿作為優(yōu)良豆科牧草,在該區(qū)生態(tài)環(huán)境建設(shè)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整中發(fā)揮著重要作用,但種植數(shù)年形成深厚的土壤干層在長時期內(nèi)難以恢復(fù)。因此,本研究利用黃土高原典型雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)苜蓿地布設(shè)田間試驗,旨在探索黃土高原雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)多年生苜蓿地耕翻輪作糧食作物后田間水分蒸散特性及苜蓿地土壤干層水分恢復(fù)效應(yīng)。不同草田輪作系統(tǒng)包括苜蓿-苜蓿(Lucerne-Lucerne)、苜蓿-休閑(Lucerne-Fallow)、苜蓿-小麥(Lucerne-Wheat)、苜蓿-玉米(Lucerne-Corn)、苜蓿-馬鈴薯(Lucerne-Potato)和苜蓿-谷子(Lucerne-Millet)。通過探討黃土高原雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)草田輪作系統(tǒng)作物的產(chǎn)量表現(xiàn)和耗水特性、土壤物理性質(zhì)、土壤水分時空變化,明確不同草田輪作系統(tǒng)土壤水分恢復(fù)效應(yīng)及其機(jī)制,以期為黃土高原雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)苜蓿地的可持續(xù)利用和適宜糧草輪作模式的篩選提供理論依據(jù)。主要結(jié)果如下:(1)隨輪作年限延長,苜蓿-苜蓿和苜蓿-馬鈴薯處理的產(chǎn)量逐漸降低,而苜蓿-小麥處理逐年增加,與2013年相比,苜蓿-玉米、苜蓿-谷子和苜蓿-小麥處理的產(chǎn)量均在2015年表現(xiàn)為最高,苜蓿-苜蓿的水分利用效率隨輪作年限的增加逐漸增加,而苜蓿-馬鈴薯的水分利用效率逐漸降低。(2)不同輪作系統(tǒng)作物田間蒸散特性各異,其中作物耗水量表現(xiàn)為苜蓿-休閑處理最高為294.57 mm,苜蓿-小麥最低為247.11 mm。棵間蒸發(fā)量占總耗水量比例苜蓿-休閑高達(dá)90%以上,苜蓿-玉米僅為17%,說明苜蓿-休閑耗水主要用于土壤蒸發(fā),而苜蓿-玉米耗水主要用于作物蒸騰。(3)通過土壤水分恢復(fù)效應(yīng)評價發(fā)現(xiàn),苜蓿地翻耕輪作4年糧食作物后,0~300 cm土層的土壤含水量均表現(xiàn)出不同程度的恢復(fù):其中苜蓿-休閑表現(xiàn)為完全恢復(fù)(恢復(fù)指數(shù)132%),苜蓿-馬鈴薯表現(xiàn)為極好恢復(fù)(恢復(fù)指數(shù)96%),其余處理均表現(xiàn)為良好恢復(fù)(恢復(fù)指數(shù)62%~72%)。整體來看苜蓿-休閑模式對土壤水分恢復(fù)效果最好,糧食作物中苜蓿-馬鈴薯恢復(fù)效果較好。(4)草田輪作有利于降低土壤容重,增加土壤孔隙度。其中苜蓿-休閑、苜蓿-小麥、苜蓿-玉米、苜蓿-馬鈴薯、苜蓿-谷子的土壤容重分別比苜蓿-苜蓿處理降低了6.86%,7.69%,6.22%,9.29%和10.17%,苜蓿-休閑、苜蓿-小麥、和苜蓿-谷子處理土壤飽和導(dǎo)水率分別比苜蓿-苜蓿處理提高了0.32,1.52和0.33倍。說明苜蓿-谷子和苜蓿-馬鈴薯可以顯著降低土壤容重,苜蓿-小麥和苜蓿-休閑可以顯著增加土壤入滲。(5)草田輪作均降低了土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體的含量。與苜蓿-苜蓿處理相比,苜蓿-休閑、苜蓿-小麥、苜蓿-玉米、苜蓿-馬鈴薯和苜蓿-谷子處理分別降低了33.44%,23.08%,7.36%,27.09%和20.29%。研究同時發(fā)現(xiàn),土壤團(tuán)聚體的機(jī)械穩(wěn)定性隨土層深度的增加逐漸增強(qiáng),而團(tuán)聚體的水穩(wěn)性隨土層深度的增加而減弱。(6)草田輪作均不同程度降低了土壤有機(jī)碳含量,而苜蓿-苜蓿和苜蓿-休閑則維持了較高的土壤有機(jī)碳含量。相關(guān)性分析表明,總有機(jī)碳含量與2~5 mm、1~2 mm、0.5~1 mm、0.25~0.5 mm和≥0.25 mm粒徑的水穩(wěn)性大團(tuán)聚體比例以及MWD呈極顯著正相關(guān),而與0.25 mm粒徑的水穩(wěn)性團(tuán)聚體比例呈極顯著負(fù)相關(guān)。
【學(xué)位授予單位】：甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：S152.7;S344.1

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本文編號：1270480