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

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-l00cm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(P＜0.05);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(P＜0.05)。
　　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-l00cm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。

目录

摘要

1 引言

1．1 研究背景

1．2 研究现状

1．2．1 作物连作和连作障碍

1．2．2 作物轮作和轮作的作用

1．2．3 作物轮作土壤养分剖面变化的变化

1．2．4 作物轮作与茬口效应

1．2．5 农田土壤肥力质量评价

1．3 研究目的与意义

1．4 技术路线

2 材料与方法

2．1 试验设计

2．2 测定项目及方法

2．2．1 土壤理化指标及测定

2．2．2 土壤养分指标的测定

2．2．3 作物指标的测定

2．2．4 养分利用效率的相关计算

2．2．5 土壤肥力质量评价

2．3 数据处理

3 结果与分析

3．1．2 土壤-作物系统氮素动态

3．1．3 土壤-作物系统磷素动态

3．1．4 土壤-作物系统钾素动态

3．2 小麦季土壤-小麦系统养分动态

3．2．2 土壤-小麦系统氮素动态

3．2．3 土壤-小麦系统磷素动态

3．2．4 土壤-小麦系统钾素动态

3．3 不同种植模式下不同作物季节及周年养分效益分析

3．3．1 秋粮作物季养分效益分析

3．3．2 小麦季养分效益分析

3．3．3 周年土壤养分利用分析

3．3．4 周年作物养分利用分析

3．3．5 周年土壤-作物系统养分的盈亏分析

3．3．6 冬闲休耕对土壤养分的影响

3．4 不同种植模式下的土壤肥力质量评价

3．4．1 土壤肥力质量评价指标敏感性

3．4．2 土壤属性隶属度

3．4．3 土壤肥力质量评价指标权重

3．4．4 不同种植模式下土壤肥力质量指数

4 讨论与结论

4．1 讨论

4．1．1 不同种植模式中茬口作物对土壤养分的影响

4．1．2 不同种植模式下作物养分利用的差异

4．1．3 土壤一作物生态系统营养元素的平衡

4．1．4 冬闲休耕对土壤养分积累的作用

4．1．5 不同种植模式的土壤肥力质量评价

4．2 结论

参考文献

致谢

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