【摘要】：針對陜西關中X土地區(qū)土壤水分利用率以及土壤生產(chǎn)力不高等問題,以陜西省楊凌示范區(qū)西北農(nóng)林科技大學教育部旱區(qū)農(nóng)業(yè)水土工程重點實驗室灌溉試驗站為依托,采用冬小麥和夏玉米為供試作物進行田間試驗,設置不覆蓋(NM)、秸稈覆蓋(SM)、半膜覆蓋(HWF)和全膜覆蓋(WF)四種模式,研究不同覆蓋措施對土壤有機碳、全氮、微生物量碳氮、土壤溫度、水分以及土壤剖面硝態(tài)氮分布的影響,驗證DNDC模型在本區(qū)域的適用性,并模擬長期覆蓋措施下土壤有機碳的動態(tài)變化,為陜西關中X土地區(qū)旱作農(nóng)田覆蓋措施的選擇提供理論和實踐依據(jù)。研究結果表明:1)旱作雨養(yǎng)條件下,第五季作物(2015-2016冬小麥)收獲后SM耕層(0~20cm)土壤有機碳和全氮儲量分別比第一季作物(2013-2014冬小麥)收獲后提高了20.8%和30.2%;灌溉條件下,其儲量分別比第一季作物收獲后提高了5.5%和10.1%。雨養(yǎng)條件下,SM提高了冬小麥生育前期15cm土層和30cm土層最低溫度,降低了生育中后期15cm土層和30cm土層平均溫度;灌溉條件下,SM降低了小麥和玉米生育期15cm土層和30cm土層平均溫度。雨養(yǎng)和灌溉條件下,SM的土壤有機碳和全氮含量均較第一季作物收獲后有所提高,同時還提高了耕層土壤硝態(tài)氮的含量以及累積量,增加了土壤耕層以及0-100cm土層的儲水量,從而提高了土壤硝態(tài)氮在0-200cm剖面的累積峰土層深度,減少了硝態(tài)氮在0-200cm土層的殘留量。秸稈覆蓋處理有利于培肥土壤,同時可減少硝態(tài)氮向深層土壤的淋溶風險。2)旱作雨養(yǎng)和灌溉條件下,隨著試驗時間的延長,地膜覆蓋(HWF和WF)在一定程度上降低了土壤有機碳和全氮的含量以及儲量。雨養(yǎng)條件下,WF在第五季作物收獲后土壤有機碳和全氮儲量分別比第一季降低了4.0%和3.2%;HWF分別比第一季降低了8.0%和0.7%。灌溉條件下,WF土壤有機碳和全氮儲量分別比第一季降低了2.5%和7.2%;HWF分別比第一季降低了5.2%和7.6%。長時間地膜覆蓋會消耗土壤肥力,不利于土壤培肥。地膜覆蓋提高了耕層土壤的硝態(tài)氮含量以及累積量,也提高了硝態(tài)氮在0-200 cm土層的累積峰土層深度。隨著覆蓋年限增加,0-200 cm土層硝態(tài)氮殘留量地膜覆蓋處理顯著低于SM。在提高耕層土壤儲水量方面,WF要優(yōu)于SM和HWF。旱作雨養(yǎng)條件下,地膜覆蓋處理提高了冬小麥生育中前期15 cm和30 cm土層最低溫度和平均溫度,且HWF明顯優(yōu)于WF和SM。夏玉米生育中后期,無論灌溉還是雨養(yǎng),地膜覆蓋均提高了15 cm和30 cm土層最高溫度和平均溫度,且WF明顯優(yōu)于HWF。雨養(yǎng)條件下,在收獲期,地膜覆蓋處理的土壤微生物量碳氮含量均低于SM。3)DNDC模型對旱作不同覆蓋條件下土壤有機碳和作物產(chǎn)量的模擬結果與實測值相關系數(shù)較高,且模擬值和實測值的NRMSE基本在可接受范圍,可用于預測長期不同覆蓋條件下的作物產(chǎn)量和土壤有機碳動態(tài)變化。50年模擬結果表明,長期地膜覆蓋有增加耕層(0-20 cm)土壤有機碳儲量的趨勢,而長期秸稈覆蓋并沒有明顯提高耕層土壤有機碳儲量,這與短期田間試驗監(jiān)測結果存在一定差異,原因有待進一步研究分析�？傊�,秸稈覆蓋有利于培肥土壤,增加土壤耕層和0-100 cm土層儲水量,同時可減少硝態(tài)氮向深層土壤淋溶的風險。地膜覆蓋可提高耕層土壤儲水量、硝態(tài)氮含量和累積量,降低剖面土壤硝態(tài)氮累積量,降低硝態(tài)氮的淋溶風險,但會消耗土壤肥力,不利于土壤培肥。相對而言,秸稈覆蓋是本區(qū)域更值得推薦的一種覆蓋栽培模式。由于試驗時間相對較短,沒有大量實測數(shù)據(jù)對DNDC模型的長期模擬效果進行驗證對比,對于長期地膜覆蓋是否有利于土壤有機碳固定還有待于進一步研究探討。
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【學位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：S153.6

【參考文獻】

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