华北平原南部两熟区不同种植模式周年养分利用效率及土壤肥力质量评价

发布时间：2020-04-16 02:35

【摘要】：华北平原南部大部分地区常年进行夏玉米-冬小麦一年两熟的种植模式,加之长期以来较大量化肥的投入,导致部分农田土壤出现了养分偏耗、土壤结构不良等问题,限制了该区域土壤质量提升与可持续农业的发展。本研究通过不同的种植模式(玉米-小麦、大豆-小麦、花生-小麦和甘薯-小麦),分析了0-100cm土体各层的土壤养分含量、结构性状及周年的养分利用效率的差异,并对不同种植模式进行了土壤肥力质量评价。试验结果表明:1.四种种植模式下的土壤有机质、氮、磷、钾含量存在差异。对于土壤有机质,豆-麦模式0-30cm和30-60cm土层的有机质含量高于玉-麦、花-麦和薯-麦模式;玉-麦模式0-15cm土层的有机质含量最低。对于土壤氮素,豆-麦模式15-30cm和30-60cm土层的全氮含量显著高于其余三种种植模式(P0.05);玉-麦模式0-30cm土层的速效氮含量仅为豆-麦的57.0%,薯-麦模式60-100cm土层的速效氮含量为几个处理中最高;薯-麦模式0-30cm土层的铵态氮含量和30-60cm和60-100cm土层的硝态氮最高。对于磷素,豆-麦模式0-30cm和30-60cm土层的全磷含量最高,玉-麦模式最低。花-麦模式0-15cm土层的速效磷含量最高,与玉-麦、豆-麦和薯-麦的差异分别达到18.94%、26.78%和42.14%,而在15-30和30-60cm土层中,薯-麦模式的速效磷含量最高,玉-麦的最低。对于钾素,薯-麦模式0-30cm土层的全钾含量最高,豆-麦模式的全钾和速效钾含量显著低于其余三种种植模式(P0.05)。2.四种种植模式下周年土壤中氮、磷、钾元素总量失衡。0-100cm土体中的氮素亏缺,其中豆-麦种植模式亏缺最少,约是玉-麦模式亏缺量的一半。玉-麦模式下土壤磷素亏缺5.4%,而豆-麦、花-麦、薯-麦的土壤磷素分别盈余11.2%、1.6%和1.5%。四种模式下的土壤钾素总量都处于盈余状态,薯-麦模式最多而豆-麦模式最少。3.四种不同种植模式下作物对氮、磷、钾的利用效率有所差异。薯-麦模式的氮素、磷素和钾素利用效率最高,分别是豆-麦模式的3.28倍、3.22倍和2.39倍。薯-麦模式氮素收获指数最小,仅为豆-麦模式的79.60%。玉-麦模式的磷素收获指数最大,比豆-麦、花-麦和薯-麦模式分别高4.12%、20.71%和14.48%。豆-麦模式的钾素收获指数最大,较玉-麦、花-麦和薯-麦模式的增量分别为0.08、0.16和0.09。4.对土壤-作物系统的氮、磷、钾元素的周年盈亏来说,四种种植模式系统的氮素均为亏缺状态,豆-麦模式系统氮素亏缺量最少,而花-麦模式系统氮素亏缺最多。豆-麦模式系统磷素盈余最多,而玉-麦模式系统磷素亏缺最少。几种植模式系统钾素都有所盈余,其中薯-麦模式系统钾素盈余最高,玉-麦、豆-麦和花-麦模式系统钾素盈余量分别为薯-麦模式的71.49%、52.69%和72.56%。5.冬闲休耕模式相比于对应的冬小麦种植模式更有利于土壤氮素和磷素的积累,玉-闲休耕模式下最为明显,其0-100cm土体的氮素和磷素分别提升了22.12%和33.27%。除豆-闲外,休耕区0-100cm土体的钾素都有所下降。6.玉-麦、豆-麦、花-麦和薯-麦模式的土壤肥力质量指数分别为0.401、0.526、0.480和0.490,相比于传统的玉-麦种植模式,其余三种模式能在一定程度上提高土壤质量。
【图文】：

3.1.1 土壤-作物系统碳素动态3.1.1.1 土壤有机质含量的变化由图 3-1 可知，在 2016 年秋粮季，各作物土壤有机质含量随着土壤土层的加深，都呈现出下降的趋势，在 60-100cm 的土层中有机质含量最少。随着秋粮作物生育期的推移，各层土壤的有机质含量呈升高的趋势，并在成熟期时土壤有机质含量达到最高水平。0-30cm 土层中，种植玉米和花生的土壤有机质含量高于种植大豆和甘薯的，并在开花期差异达到显著水平（P<0.05），而种植甘薯的0-30cm土壤有机质最低，在成熟期显著低于其余三种作物（P<0.05）；在 30-60cm 土层中，四种秋粮作物的土壤有机质含量在苗期和开花期无明显差异，但在成熟期时玉米和大豆的土壤有机质含量显著低于其余花生和甘薯的（P<0.05）；60-100cm 土层中，玉米的土壤有机质含量低于大豆和甘薯的，并在开花期和成熟期达到显著水平（P<0.05）。

华北南部两熟区不同轮作模式周年养分利用效率及土壤肥力质量评价1.1.2 作物地上部分干物质量的变化由图 3-2 可知，，在 2016 年秋粮季，苗期玉米具有较高的生物量，与其余三种秋粮作物质量差异达到显著（P<0.05）；开花期时，玉米和甘薯都具有较大的生物量，显著高于大玉米；成熟期时，甘薯地上部干物质量最大，为 359.38g/株，其次是玉米，花生地上部质量最小，为 45.29g/株，差异达到显著（P<0.05）。
【学位授予单位】：河南师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S158

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本文编号：2629294