多年免耕轮作对内蒙古黄土高原旱作土壤质量的影响机制

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1、分类号S532学校代码10129UDC631.4学号2009302006多年免耕轮作对内蒙古黄土高原旱作土壤质量的影响机制EffectMechanismofManyYears’No-tillagewithRotationonDryfarmingSoilQualityinLoessPlateauofInnerMongolia申请人：郭晓霞学科门类：农学学科专业：作物栽培学与耕作学研究方向：耕作制度与农业生态系统指导教师：刘景辉教授论文提交日期：二〇一二年四月摘要本研究针对内蒙古黄土高原旱作区地表裸露，水土流失严重及土壤质量退化等问题，通过8年免耕留高茬覆盖（NHS）、免耕留低茬覆盖（NLS）

2、、免耕留高茬（NH）、免耕留低茬（NL）和常规耕作（T）5种耕作方式在3种轮作序列（燕麦-大豆-玉米、大豆-玉米-燕麦和玉米-燕麦-大豆）下的田间试验，运用定性与定量、理论与实证相结合的研究方法，系统分析了2个免耕轮作周期土壤物理质量、化学质量、生物学质量的季节变化、年际变化和空间变异规律；阐明了多年免耕轮作下土壤质量的演变特征、驱动因子及其影响机制；筛选出适宜于黄土高原旱作区侵蚀环境下土壤物理、化学、生物学和土地生产力四个方面的土壤质量代表性指标，结合区域特点并综合前人研究，建立适宜于该区域土壤质量的评价指标体系及模型，采用土壤质量综合指数法对土壤质量进行全面评价；确定该区域适宜的免耕轮

3、作模式和种植技术体系。研究结果如下：免耕秸秆覆盖改善了土壤生态效益。土壤侵蚀的强弱与地表粗糙度密切相关，增加土壤表面覆盖物，可有效的减弱水蚀。试验结果表明，降雨量、降雨强度、坡度对土壤水蚀程度及水蚀量具有明显的影响。2006年NHS、NLS、NH、NL和T5个处理在坡度为7°4'的地表水年总径流量分别较坡度为4°6′增加了14.14%、14.36%、16.89%、18.18%和19.70%，土壤年总流失量分别增加了17.34%、17.55%、19.00%、20.55%和20.63%。可见采用免耕秸秆覆盖等措施能增加植被覆盖率和地表粗糙度，减少地表径流，降低土壤流失。多年免耕轮作改善了土壤物

4、理质量。免耕避免了对土壤的人为扰动，同时结合秸秆覆盖及轮作倒茬，更利于土壤结构的改善，增强土壤蓄水纳墒能力。多年免耕轮作对土壤物理性状的改善程度总体以燕麦-大豆-玉米序列结合留茬覆盖处理效果最好，留茬不覆盖次之。免耕轮作显著提高了土壤总孔隙度和团粒结构，促进了土壤水分的入渗，其中轮作1个周期后，免耕轮作各处理0-20cm土层土壤总孔隙度，较T处理增加了9.96%-17.72%；土壤团粒结构增加了18.4%-89.9%；土壤水分稳定入渗率增加了10.85%-14.18%。通过对土壤结构的改善，免耕轮作提高了土壤的贮水性能，其中轮作1个周期后燕麦-大豆-玉米序列下作物苗期NHS、NLS、NH、

5、NL处理0-20cm土层土壤贮水量增加幅度较大，分别较T处理增加了12.00mm、11.87mm、11.03mm、8.38mm。其中以NHS为例，2008年土壤贮水量分别比2007年和2006年增加了14.03mm和28.30mm。免耕轮作改善了土壤温度环境，温度较高时，免耕秸秆覆盖能够起到降温作用，且在生育中期秸秆覆盖处理在5cm、20cm、40cm土层土壤温度较常规耕作分别低3.2-5.3℃、2.7-4.6℃和1.4-3.5℃；温度较低时，免耕秸秆覆盖又能起到保温作用，且夜间秸秆覆盖处理的土壤温度较常规耕作提高2-3℃。第2个轮作周期开始，干旱较严重，影响了免耕轮作对土壤结构的改善效应

6、，各处理间物理质量变化不明显，但仍以燕麦-大豆-玉米序列结合留茬覆盖效果较好。可见实行多年免耕轮作，利于形成良好的土体结构，改善土壤水热条件和渗透性能，提高土壤贮水量和水分利用效率，促进了土壤物理质量的提高。多年免耕轮作提高了土壤化学质量。免耕轮作通过对土壤物理环境的改善，从而影响土壤养分转化等一系列化学变化过程，提高了土壤养分含量。通过多年免耕轮作试验，结果表明，在不同免耕处理间，均以留茬覆盖2个处理增加较明显，特别是0-20cm土层土壤养分含量较高；而3种轮作序列对土壤各养分含量的提高程度各异。其中3种轮作序列结合免耕秸秆覆盖处理，轮作1个周期后耕层土壤有机质含量提高了11.79%-1

7、5.73%；轮作2个周期提高了14.68%-16.50%。耕层土壤碱解氮、速效磷、速效钾含量在轮作1个周期分别提高了13.74%-16.97%、12.50%-15.63%、11.40%-19.20%；轮作2个周期分别提高了17.90%-24.08%、20.07%-25.78%、15.22%-27.59%。耕层土壤全氮、全磷、全钾含量在轮作1个周期分别提高了8.57%-13.92%、7.41%-16.13%、1.87%-2