本文關鍵詞： 草田輪作 地膜覆蓋 施肥 土壤水分 水分利用效率 糧食產量 有機碳 全氮 礦化氮 全磷 速效磷　出處：《蘭州大學》2017年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：在黃土高原半干旱地區(qū),草田輪作被認為是推動農草畜結合、促進可持續(xù)發(fā)展的重要環(huán)節(jié)。由于紫花苜蓿草地帶來的深層土壤干燥化及其可能造成后茬作物生產力持續(xù)低下的擔憂,以苜蓿為主體的草田輪作體系一直未能得到廣泛的認可與推行。因此,為了緩解苜蓿草地深層土壤干燥化,并促進后茬作物維持較高的產量水平,我們將生長30年,但由于管理較好未出現(xiàn)退化現(xiàn)象的苜蓿草地翻耕后農田,同鄰近的常規(guī)農田相比較,分析土壤水分恢復、產量水平演變,以及土壤碳、氮、磷變化趨勢。試驗設4個處理:苜蓿草地翻耕后農田施肥(MF)、苜蓿草地翻耕后農田未施肥(MO)、常規(guī)農田施肥(NF)、常規(guī)農田未施肥(NO),所有處理均采用溝壟覆膜栽培方式。獲取的主要結果如下:(1)立地30年的苜蓿草地產生了嚴重的土壤干燥化現(xiàn)象。0-500cm土壤剖面平均土壤含水量只有9.2%,最低可低至7.6%(該地區(qū)土壤永久萎蔫點:苜蓿草地約為6.5%,玉米農田約為9.0%)。雖然苜蓿草地翻耕后土壤有機碳和全氮含量顯著高于常規(guī)農田,但是土壤全磷、速效磷和礦化氮含量都顯著低于常規(guī)農田。特別是速效磷和礦化氮,其含量分別只有常規(guī)農田的39%和25%。(2)在不施肥情況下,苜蓿翻耕后農田在試驗第三年就能達到常規(guī)農田產量水平(3401 Kg/ha),并且之后每年產量均與常規(guī)農田相當。在施肥條件下,苜蓿翻耕后農田在試驗第四年也達到了常規(guī)農田產量水平(5115 Kg/ha),同樣,之后每年產量也均與常規(guī)農田相當。試驗7年間,常規(guī)農田施肥處理比不施肥處理平均提高產量35%,平均從5367 Kg/ha增加到7258 Kg/ha,凈增產量為756-3022Kg/ha。苜蓿翻耕后農田施肥可平均提高作物產量32%,平均從4605 Kg/ha增加到6068 Kg/ha,凈增產量為1117-2222Kg/ha。后者快于前者,具有明顯增產優(yōu)勢。苜蓿翻耕后農田施肥顯著提高作物產量主要是由于提高了水分利用效率,每年的水分消耗總量基本未變,因此,并不影響水分恢復。(3)苜蓿翻耕后農田土壤水分隨著作物種植年限的增加逐漸恢復。前兩年(2010.4-2012.4),恢復主要發(fā)生在0-100cm,該層土壤蓄水量在這兩年內由106mm增加至170mm,增加量相當于常規(guī)農田同層土壤需水量的36%;在第二個兩年(2012.4-2014.4),恢復主要發(fā)生在100-200cm,該層土壤蓄水量在這兩年內由113mm增加至188mm,增加量相當于常規(guī)農田同層土壤需水量的41%;第三個兩年(2014.4-2016.4),土壤水分恢復主要發(fā)生在200-360cm,該層土壤蓄水量在這兩年內由155mm增加至247mm,增加量相當于常規(guī)農田同層土壤需水量的26%。試驗6年后苜蓿翻耕農田施肥和不施肥處理0-500cm土壤蓄水量分別占常規(guī)農田施肥和不施肥處理的74%和72%,施肥完全沒有影響土壤水分恢復進程。(4)土壤水分的恢復不僅發(fā)生在具有較多降水的生長季,也發(fā)生在降水稀少的農田休閑月份。在0-200cm土壤剖面水分快速恢復的前4年期間(2010至2014年),4個生長季的恢復總量為92mm(各個生長季結束與開始時蓄水量差值的總和),而4個非生長季(每年收獲至來年播種的間期)的恢復總量則有143mm(各個農田休閑間期結束與開始時蓄水量差值的總和)。4年試驗間,生長季和非生長季的平均降水儲蓄效率分別為9.6%和65%,后者顯著高于前者(降水儲蓄效率=蓄水量增量與同期降水量的比值)。但是,2米以下的土壤層次并沒有出現(xiàn)非生長季恢復總量大于生長季恢復總量的現(xiàn)象,該層土壤蓄水量在非生長季基本處于穩(wěn)定狀態(tài)。(5)苜蓿草地翻耕后農田0-15cm土層土壤全氮含量隨著作物種植年限的延長而持續(xù)下降(施肥和不施肥),7年間共降低了5.6%,從0.9 g/Kg降低到了0.85g/Kg,但在7年試驗期間全氮含量仍然一直都顯著高于常規(guī)農田,而土壤礦化氮并沒有因此而高于常規(guī)農田。施加氮肥能夠顯著提高苜蓿翻耕后農田和常規(guī)農田0-15cm土層土壤全氮和礦化氮含量。苜蓿翻耕后農田0-15cm土層土壤礦化氮含量在施肥處理中有上升趨勢,且在試驗第三年達到常規(guī)農田的水平,有時甚至顯著高于常規(guī)農田施肥水平,但是苜蓿翻耕后農田不施肥處理和常規(guī)農田施肥與不施肥處理0-15cm土層土壤礦化氮含量均處于穩(wěn)定狀態(tài)。苜蓿翻耕后農田15-60cm土層土壤全氮含量顯著高于常規(guī)農田,但是隨著作物種植年限的推移,該層土壤全氮含量逐漸下降并逐漸趨同于常規(guī)農田。(6)苜蓿翻耕后農田土壤全磷含量隨時間推移逐漸升高,但是在7年試驗期間全磷含量仍然一直都顯著低于常規(guī)農田,而且,土壤速效磷含量也一直顯著低于常規(guī)農田,并隨時間推移呈現(xiàn)下降趨勢。但是,由于常規(guī)農田土壤速效磷下降的更快,所以苜蓿翻耕后農田與常規(guī)農田土壤速效磷含量的差值在不斷減小,至2015年,兩種土壤在施肥情況下速效磷含量已無顯著差異。施肥處理在試驗3年后均會顯著提高苜蓿翻耕后農田和常規(guī)農田土壤的速效磷含量,同時會緩和土壤速效磷降低的速率和碳磷比增加的速率。(7)苜蓿翻耕農田0-15cm土層土壤有機碳含量呈現(xiàn)先增加(2010.4-2012.10)后降低(2013.4-2016.10)的趨勢,試驗7年后有機碳含量與試驗開始時相比降低了4.5%(約0.4g/Kg),但整體上仍顯著高于常規(guī)農田。施肥能夠顯著提高苜蓿翻耕后農田0-15cm土層土壤有機碳含量,但是不會提高常規(guī)農田的土壤有機碳含量。同土壤全氮一致,苜蓿翻耕農田15-60cm土層土壤有機碳含量也顯著高于常規(guī)農田。隨著作物種植年限的推移,該層土壤有機碳呈下降趨勢,逐漸趨同于常規(guī)農田。綜上所述,在溝壟覆膜栽培條件下,施加氮磷化肥可顯著促進苜蓿翻耕后農田迅速獲得與常規(guī)農田相當?shù)淖魑锂a量,并能夠有效改善土壤碳、氮、磷狀態(tài),從而具有維持和提高土壤質量的作用。
[Abstract]:......
【學位授予單位】：蘭州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：S54;S151.9

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本文編號：1470290