【摘要】：華北平原南部大部分地區(qū)常年進(jìn)行夏玉米-冬小麥一年兩熟的種植模式,加之長(zhǎng)期以來(lái)較大量化肥的投入,導(dǎo)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(duì)不同種植模式進(jìn)行了土壤肥力質(zhì)量評(píng)價(jià)。試驗(yàn)結(jié)果表明:1.四種種植模式下的土壤有機(jī)質(zhì)、氮、磷、鉀含量存在差異。對(duì)于土壤有機(jī)質(zhì),豆-麥模式0-30cm和30-60cm土層的有機(jī)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(jī)質(zhì)含量最低。對(duì)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?jī)H為豆-麥的57.0%,薯-麥模式60-100cm土層的速效氮含量為幾個(gè)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(duì)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。花-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(dá)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(duì)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(duì)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(duì)土壤-作物系統(tǒng)的氮、磷、鉀元素的周年盈虧來(lái)說(shuō),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(duì)應(yīng)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(dòng)態(tài)3.1.1.1 土壤有機(jī)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(jī)質(zhì)含量隨著土壤土層的加深，都呈現(xiàn)出下降的趨勢(shì)，在 60-100cm 的土層中有機(jī)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(jī)質(zhì)含量呈升高的趨勢(shì)，并在成熟期時(shí)土壤有機(jī)質(zhì)含量達(dá)到最高水平。0-30cm 土層中，種植玉米和花生的土壤有機(jī)質(zhì)含量高于種植大豆和甘薯的，并在開花期差異達(dá)到顯著水平（P<0.05），而種植甘薯的0-30cm土壤有機(jī)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(jī)質(zhì)含量在苗期和開花期無(wú)明顯差異，但在成熟期時(shí)玉米和大豆的土壤有機(jī)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(jī)質(zhì)含量低于大豆和甘薯的，并在開花期和成熟期達(dá)到顯著水平（P<0.05）。

華北南部?jī)墒靺^(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(píng)價(jià)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(dá)到顯著（P<0.05）；開花期時(shí)，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(shí)，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(dá)到顯著（P<0.05）。
【學(xué)位授予單位】：河南師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：S158

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本文編號(hào)：2629294