河西綠洲灌區(qū)麥茬覆蓋免耕種植春玉米的土壤生態(tài)效應(yīng)研究.pdf

1、本文針對傳統(tǒng)耕作方式引起的土壤侵蝕加劇、土壤有機質(zhì)含量下降、土壤結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性降低以及水資源浪費嚴(yán)重等問題，研究了春小麥留茬覆蓋免耕的防沙塵效應(yīng)以及翌年免耕春玉米田的土壤水分特征、土壤微生物量C、N、P含量和土壤的部分物理性狀，主要研究結(jié)果有： 1.留茬覆蓋免耕保護性耕作的防風(fēng)蝕效應(yīng)留茬高度高和立稈留茬能夠顯著提高風(fēng)蝕臨界風(fēng)速。高留茬(40cm)可顯著提高地表的風(fēng)蝕臨界風(fēng)速，其防風(fēng)蝕效果好于低留茬(20cm)。同一留茬量下，高留茬

2、時，立稈留茬的防風(fēng)蝕效果好于留茬壓倒，低留茬時，兩種留茬方式的風(fēng)蝕臨界風(fēng)速相差不大。40cm立稈留茬(NS40)、40cm留茬壓倒(NPS40)、20cm留茬壓倒(NPS20)、20cm立稈留茬(NS20)和傳統(tǒng)耕作(CT)的風(fēng)蝕臨界風(fēng)速分別為16.0m·s-1、15.2m·s-1、14.7m·s-1、14.5m·s-1和6.3m·s-1。 高茬立稈處理的防風(fēng)蝕效果明顯好于低茬壓倒處理。保護性耕作在吹蝕風(fēng)速低于20m·s-1時的

3、防風(fēng)蝕作用顯著。NS40的防風(fēng)蝕效果最好，當(dāng)吹蝕風(fēng)速為16m·s-1和22m·s-1時，其風(fēng)蝕速率比CT的減少87.84﹪和80.77﹪。 2.留茬覆蓋免耕保護性耕作對土壤容重和硬度的影響留茬覆蓋免耕處理有助于休閑期土壤表層疏松。留茬覆蓋免耕處理0～5cm層的的平均土壤容重較CT降低2.05﹪。5～10cm和10～15cm層土壤容重均以CT的最小，與免耕處理差異顯著。15～20cm層各處理間差異不顯著。 留茬覆蓋量高能減

4、小土壤容重，增加土壤穩(wěn)定性。春玉米苗期，各處理0～20cm層的土壤容重自上往下均有增加的趨勢。不同耕作方式間，各層次土壤容重均以CT為最小，其0～5cm、5～10cm、10～15cm和15～20cm層容重分別為1.356、1.333、1.426和1.464g.cm-3。 增大灌水量提高了土壤容重，降低了土壤的通透性能。收獲期土壤容重，高灌水量(I1)下，除NPS20外，免耕處理0～5cm層土壤容重均高于CT。相同留茬高度下，不同

5、留茬方式0～5cm層土壤容重?zé)o顯著差異。低灌水量(I2)下，不同耕作方式間土壤容重差異較小。 0～40cm土層，隨土層的加深土壤硬度呈現(xiàn)“增大→減小→增大”的趨勢。免耕處理的土壤硬度均顯著高于CT，立稈留茬40cm高灌水量處理(NS40I1)的平均土壤硬度最高，達902kPa，傳統(tǒng)耕作高灌水量處理的最低，為504kPa。在一定含水量范圍內(nèi)各處理的土壤硬度在0～30cm層內(nèi)隨土壤含水量的減小而增大，在30～40cm層，各處理的土壤

6、硬度隨含水量變化不太劇烈。 3.留茬覆蓋免耕保護性耕作對土壤微生物量的影響留茬覆蓋免耕能顯著提高0～5cm層的土壤微生物量C、N，有利于增加土壤肥力。土壤經(jīng)過留茬覆蓋兩年后，春種前0～5cm層土壤微生物量C，NS40、NPS40、NPS20、NS20較CT分別增加86.47﹪、45.00﹪、32.44﹪和9.96﹪。 土壤微生物量的變異具有明顯的季節(jié)性。微生物量C、N以春種前最高，且年際間增加較顯著，收獲期相對處于最低水

7、平。土壤微生物量P的季節(jié)變化不及C和N的明顯，它隨溫度的變化不大，且不規(guī)則。 土壤水分對微生物的增殖產(chǎn)生深刻的影響，在一定條件下，過高的土壤水分可能會直接抑制，或通過降低低溫季節(jié)的土壤溫度而間接的影響土壤微生物的活動。采用40cm留茬免耕處理，由于具有較好的水分條件，連續(xù)布置兩年后可顯著增加表層及耕層的土壤微生物量。 4.留茬覆蓋免耕保護性耕作的節(jié)水和增產(chǎn)效應(yīng)由于留茬覆蓋免耕可以減少水分蒸發(fā)，故免耕處理頭水灌溉時間較當(dāng)?shù)?/p>

8、農(nóng)戶的推遲了37d，對第一次灌水前的土壤含水量測定發(fā)現(xiàn)，免耕土壤水分明顯高于CT，隨留茬量的增加保水效果更顯著，NPS40I1和NS40I2兩處理0～5cm層的土壤含水率分別較CTI1和CTI2增加24.55﹪和40.16﹪。不同保護性耕作措施對玉米播種期土壤水分狀況的影響深度可達90cm，但土壤含水量差異較大的深度主要發(fā)生在60cm以上土層。低灌水量下留茬覆蓋比CT土壤儲水量高15.33mm，而高灌水量下留茬覆蓋較CT土壤儲水量僅高3

9、.16mm，表明通過發(fā)揮留茬覆蓋的保水效應(yīng)，可適當(dāng)降低灌水量。 采用留茬覆蓋免耕具有一定的增產(chǎn)作用。不同處理間，40cm留茬壓倒高灌水量處理(NPS40I1)產(chǎn)量最高，達到12645.13kg.hm-2，較相同灌水量下CT增產(chǎn)7.95﹪，傳統(tǒng)耕作低灌水量處理(CTI2)產(chǎn)量最低。留茬覆蓋處理較相同灌水量下對照均表現(xiàn)為增產(chǎn)，高灌水量下，NPS40I1增產(chǎn)最明顯，達到7.95﹪，NPS20I1增幅最小，為1.49﹪。低灌水量下，NP

10、S40I2增幅最大，達到6.49﹪，NPS20I2增幅最小，只有0.61﹪。 留茬覆蓋免耕處理可顯著提高水分利用效率(WUE)。留茬覆蓋免耕處理的WUE均高于對照。在同一留茬量及留茬方式下，低灌水量處理的WUE均極顯著高于高灌水量處理。NS40I2的WUE最高，達到了21.50kg/mm.hm2，CTI1最低，只有15.60kg/mm.hm2。在同一留茬高度和留茬方式下，全生育期，低灌水量處理較高灌水量處理分別節(jié)水2208.91