黄土高原坡耕地不同耕作措施水土保持效应研究

发布时间：2019-01-05 19:58

【摘要】：干旱、水土流失等是制约黄土高原农业发展的重要因素,采用合适的保护性耕作措施能够有效的防治水土流失,增加土壤肥力。所以本研究在中国黄土高原土壤水蚀风蚀交错区设置长期定位试验站,选择传统耕作(CK)、免耕(NT)、秸秆覆盖(SM)、地膜覆盖(PM)、起垄地膜覆盖(RPM)和套作(In)6种耕作措施,进行了8年的定位试验,在无人工施肥情况下,通过对黄土高原坡耕地6种不同耕作措施处理小区内径流量和泥沙侵蚀量、土壤养分维持状况、土壤水热状况、土壤物理性质,大豆产量及其构成要素的测定,旨在探究不同保护性耕作对水土保持和养分维持作用的影响及作用机理,为筛选适合该类型地区新的保护性耕作技术。这对黄土高原水土流失区通过牺牲部分粮食产量,获取较好的坡耕地水土流失治理效果和面源污染防控具有重要的指导意义。试验研究主要得出以下结果:(1)经过2015年和2016年的径流观测,从各小区的产流产沙量大小比较可以看出地膜覆盖、沟垄地膜覆盖及套作模式具有良好的水土保持效应,径流量分别为传统耕作的61.05%、25.82%和16.86%,泥沙侵蚀量分别为传统耕作的55.03%、7.20%和0.31%,但是套作模式下作物减产比较严重,虽然能在水蚀风蚀交错区产生一定的生态效益,而在农业生产中不宜推广。(2)从2008年到2015年,CK处理的各养分指标均逐渐降低,且基本都低于其他处理水平;其他耕作措施处理速效养分在前期快速下降后逐渐趋于稳定,各处理速效养分含量均高于CK;除CK外,各处理有机质和全氮含量并没有逐渐下降,而是呈现缓慢上升的趋势,沟垄地膜覆盖、秸秆覆盖等保护性耕作处理在多数年份有机质、全氮和碱解氮、速效磷、速效钾含量都显著高于传统耕作。在连续9年无施肥耕作后,同一坡面上土壤养分呈现梯度分布,耕作层土壤(0-30 cm)不同营养指标从坡顶到坡底呈增高趋势。(3)保护性耕作对黄土高原坡耕地大豆田间土壤水分有较大影响,IN和RPM在降雨后显著增加20-60cm的土壤水分,说明IN和RPM处理具有良好的土壤入渗和持水能力,从整个生育期看,秸秆覆盖、地膜覆盖、沟垄地膜覆盖0-100cm土壤水分明显高于传统耕作,均表现出显著的保水优势,但苜蓿套作0-60cm含水量处于最高,但从60cm以下含水量急剧下降。对于土壤温度来说,在苗期时,地膜覆盖通过降低土壤与大气的水热交换,从而提高土壤温度,在作物生长过程中,又通过减少水分蒸发,从而减慢土壤温度的下降,由此可见,通过增加土壤含水率可以缓解高温对植物生长发育的危害。(4)保护性耕作对土壤物理性状并没有明显的影响,除了SM相对于传统耕作,具有减少表层0-10cm土壤容重的作用,能显著提高0-10cm表层土壤的总孔隙度,但对深层10-30cm影响较小,其他耕作与传统耕作影响并不明显。对于土壤饱和导水率,以苜蓿套作为最高,其次为秸秆覆盖。说明苜蓿套作和秸秆覆盖的小区,在表层土壤水分饱和的情况下水分入渗的速率更快。免耕的入渗能力最差,可能与长期免耕增加土壤容重,引起土壤板结,不利于水分水渗有关。(5)结合土壤水热状况、土壤物理性质、土壤现化学性质及产量构成要素对大豆产量的影响,大豆产量为SMRPMPMCKNTIN,研究表明相对对照,保护性耕作对大豆具有明显的增产作用,沟垄地膜覆盖和秸秆覆盖效果较好,并且在没有人工投入肥料情况下,经过2008-2015年长期耕作,相比2008年的产量,秸秆覆盖、地膜覆盖等措施能够减缓大豆产量下降趋势,而苜蓿套作剧烈减产,有的年份甚至接近绝收。由此看来,在该流域推广应用沟垄地膜覆盖耕作措施,对于减少土壤侵蚀,降低土壤养分流失,改善生态环境方面都具有广阔的前景。
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【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S157

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