【摘要】：華北平原南部大部分地區(qū)常年進行夏玉米-冬小麥一年兩熟的種植模式,加之長期以來較大量化肥的投入,導致部分農(nóng)田土壤出現(xiàn)了養(yǎng)分偏耗、土壤結(jié)構(gòu)不良等問題,限制了該區(qū)域土壤質(zhì)量提升與可持續(xù)農(nóng)業(yè)的發(fā)展。本研究通過不同的種植模式(玉米-小麥、大豆-小麥、花生-小麥和甘薯-小麥),分析了0-100cm土體各層的土壤養(yǎng)分含量、結(jié)構(gòu)性狀及周年的養(yǎng)分利用效率的差異,并對不同種植模式進行了土壤肥力質(zhì)量評價。試驗結(jié)果表明:1.四種種植模式下的土壤有機質(zhì)、氮、磷、鉀含量存在差異。對于土壤有機質(zhì),豆-麥模式0-30cm和30-60cm土層的有機質(zhì)含量高于玉-麥、花-麥和薯-麥模式;玉-麥模式0-15cm土層的有機質(zhì)含量最低。對于土壤氮素,豆-麥模式15-30cm和30-60cm土層的全氮含量顯著高于其余三種種植模式(P0.05);玉-麥模式0-30cm土層的速效氮含量僅為豆-麥的57.0%,薯-麥模式60-100cm土層的速效氮含量為幾個處理中最高;薯-麥模式0-30cm土層的銨態(tài)氮含量和30-60cm和60-100cm土層的硝態(tài)氮最高。對于磷素,豆-麥模式0-30cm和30-60cm土層的全磷含量最高,玉-麥模式最低�；�-麥模式0-15cm土層的速效磷含量最高,與玉-麥、豆-麥和薯-麥的差異分別達到18.94%、26.78%和42.14%,而在15-30和30-60cm土層中,薯-麥模式的速效磷含量最高,玉-麥的最低。對于鉀素,薯-麥模式0-30cm土層的全鉀含量最高,豆-麥模式的全鉀和速效鉀含量顯著低于其余三種種植模式(P0.05)。2.四種種植模式下周年土壤中氮、磷、鉀元素總量失衡。0-100cm土體中的氮素虧缺,其中豆-麥種植模式虧缺最少,約是玉-麥模式虧缺量的一半。玉-麥模式下土壤磷素虧缺5.4%,而豆-麥、花-麥、薯-麥的土壤磷素分別盈余11.2%、1.6%和1.5%。四種模式下的土壤鉀素總量都處于盈余狀態(tài),薯-麥模式最多而豆-麥模式最少。3.四種不同種植模式下作物對氮、磷、鉀的利用效率有所差異。薯-麥模式的氮素、磷素和鉀素利用效率最高,分別是豆-麥模式的3.28倍、3.22倍和2.39倍。薯-麥模式氮素收獲指數(shù)最小,僅為豆-麥模式的79.60%。玉-麥模式的磷素收獲指數(shù)最大,比豆-麥、花-麥和薯-麥模式分別高4.12%、20.71%和14.48%。豆-麥模式的鉀素收獲指數(shù)最大,較玉-麥、花-麥和薯-麥模式的增量分別為0.08、0.16和0.09。4.對土壤-作物系統(tǒng)的氮、磷、鉀元素的周年盈虧來說,四種種植模式系統(tǒng)的氮素均為虧缺狀態(tài),豆-麥模式系統(tǒng)氮素虧缺量最少,而花-麥模式系統(tǒng)氮素虧缺最多。豆-麥模式系統(tǒng)磷素盈余最多,而玉-麥模式系統(tǒng)磷素虧缺最少。幾種植模式系統(tǒng)鉀素都有所盈余,其中薯-麥模式系統(tǒng)鉀素盈余最高,玉-麥、豆-麥和花-麥模式系統(tǒng)鉀素盈余量分別為薯-麥模式的71.49%、52.69%和72.56%。5.冬閑休耕模式相比于對應的冬小麥種植模式更有利于土壤氮素和磷素的積累,玉-閑休耕模式下最為明顯,其0-100cm土體的氮素和磷素分別提升了22.12%和33.27%。除豆-閑外,休耕區(qū)0-100cm土體的鉀素都有所下降。6.玉-麥、豆-麥、花-麥和薯-麥模式的土壤肥力質(zhì)量指數(shù)分別為0.401、0.526、0.480和0.490,相比于傳統(tǒng)的玉-麥種植模式,其余三種模式能在一定程度上提高土壤質(zhì)量。
【圖文】：

3.1.1 土壤-作物系統(tǒng)碳素動態(tài)3.1.1.1 土壤有機質(zhì)含量的變化由圖 3-1 可知，在 2016 年秋糧季，各作物土壤有機質(zhì)含量隨著土壤土層的加深，都呈現(xiàn)出下降的趨勢，在 60-100cm 的土層中有機質(zhì)含量最少。隨著秋糧作物生育期的推移，各層土壤的有機質(zhì)含量呈升高的趨勢，并在成熟期時土壤有機質(zhì)含量達到最高水平。0-30cm 土層中，種植玉米和花生的土壤有機質(zhì)含量高于種植大豆和甘薯的，并在開花期差異達到顯著水平（P<0.05），而種植甘薯的0-30cm土壤有機質(zhì)最低，在成熟期顯著低于其余三種作物（P<0.05）；在 30-60cm 土層中，四種秋糧作物的土壤有機質(zhì)含量在苗期和開花期無明顯差異，但在成熟期時玉米和大豆的土壤有機質(zhì)含量顯著低于其余花生和甘薯的（P<0.05）；60-100cm 土層中，玉米的土壤有機質(zhì)含量低于大豆和甘薯的，并在開花期和成熟期達到顯著水平（P<0.05）。

華北南部兩熟區(qū)不同輪作模式周年養(yǎng)分利用效率及土壤肥力質(zhì)量評價1.1.2 作物地上部分干物質(zhì)量的變化由圖 3-2 可知，，在 2016 年秋糧季，苗期玉米具有較高的生物量，與其余三種秋糧作物質(zhì)量差異達到顯著（P<0.05）；開花期時，玉米和甘薯都具有較大的生物量，顯著高于大玉米；成熟期時，甘薯地上部干物質(zhì)量最大，為 359.38g/株，其次是玉米，花生地上部質(zhì)量最小，為 45.29g/株，差異達到顯著（P<0.05）。
【學位授予單位】：河南師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：S158

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本文編號：2629294