半干旱区草粮轮作田土壤水分恢复效应.pdf

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1、第27卷第1期2011年1月农业工程学报TransactionsoftheCSAEV

2、01．27No．1Jan．201l81半干旱区草粮轮作田土壤水分恢复效应王学春1，李军1,2N，方新宇1，王美艳1，3(1．西北农林科技大学农学院，杨凌712100：2．中国科学院、水利部水土保持研究所，杨凌712100=3．中国科学院南京土壤研究所，南京210008)摘要：采用野外实地观测和作物模型模拟相结合的方法，研究了不同轮作模式黄土高原半干旱区长期种植苜蓿地农田土壤水分恢复状况。结果表明：长期连作苜蓿地土壤F燥化进程与小

3、司轮作模式下土壤湿度

4、恢复的进程均表现为前期快后期慢；8～10m深层土壤湿度恢复困难，6～8年生酋蓿草地翻耕后适宜采用PPW轮作模式(马铃薯一马铃薯一春小麦)以恢复十壤水分，种植16～20a粮食作物后可以再次种植苜蓿。该研究结果町为黄土高原半十旱区苜蓿草地的土壤水分利用和恢复提供参考。关键词：轮作，水分恢复，半干旱区，苜蓿doi：10．3969，j．issn．1002—6819．2011．01．012中图分类号：S152．7：S157．4文献标志码：A文章编号：1002—6819(2011)一O卜0081-08王学春，李军，方新宇，等．半干旱区草粮轮作田土

5、壤水分恢复效应[J]．农业工程学报，2011，27(1)：81--88．WangXuechun，LiJun，FangXinyu,eta1．Restorationofsoilwaterinalfalfa-graincroprotationfieldsOnsemi·aridregion叨．TransactionsoftheCSAE，2011，27(1)：81--88．(inChinesewithEnglishabstract)0引言区苜蓿草地可持续利用提供科学依据。紫花苜蓿(MedicagosativaL．)是宁南半干旱区广泛栽培的优质多

6、年生豆科饲草作物。由于苜蓿是深根系高耗水作物，苜蓿草地土壤干燥化过程十分强烈⋯，导致牛长6a之后苜蓿草地生长衰败和产量逐渐降低【1{】，还强烈影响后续粮食作物生长和产量【3{】。苜蓿地土壤干层水分恢复问题成为众多学者关注的焦点[6-91，通常采取空间分布代替时间序列的方法观测不同草粮轮作年限粮田深层土壤湿度，依据土壤湿度观测数据建立土壤湿度变化动态回归方程，预测土壤干层水分恢复所需年限。由于苜蓿草地土壤干层形成后，通过草粮轮作实现土壤水分恢复过程比较缓慢，所需草粮轮作年限较长，采用短期定位试验观测草粮轮作田土壤十层的土壤水分恢复过程和

7、效果不够理想【10-111。本研究拟借助作物生产力模型EPIC0509，采取野外调台和计算机模拟相结合的方法，对宁南半干旱区苜蓿一粮食作物轮作效应进行长周期定量模拟研究，分析苜蓿草地轮作不同类型粮食作物时的产量和土壤水分动态，揭示苜蓿一粮食作物轮作过程中土壤水分恢复和作物产量变化规律，探寻可能与当地降水资源状况相适应的草粮轮作模式，为黄土高原半干旱收稿H期：2010--06-02修订日期：2010．10-08基金项目：国家自然科学基金项目(30771280)：黄土高原土壤侵蚀与早地农业国家重点实验室基金项目(10501—180)；农业

8、公益性行业科研专项经费项目(200803028)作者简介：王学春(1979一)，男，山东威海人，博士，主要从事作物生产系统模拟与决策研究。杨凌西北农林科技大学农学院．Email：langzi0509(营sina．com※通信作者：李军(19“一)。男，博士，教授，博士生导师。主要从事旱区农业生态、高效农作制度和农业生产系统模拟研究。杨凌西北农林科技大学农学院。Email：iunli@nwsuaf．edu．∞1材料与方法1．1试验区概况宁夏固原(东经106010’，北纬3605’)地处黄土高原中部的温带半干旱黄土丘陵区，平均海拔为167

9、6Ill，年均气温6．1℃，≥10℃积温2260℃，无霜期152d，年均降水量455mm，年蒸发量l722mm，年均日照时数2518h。本区典型十壤为黄绵土，田间持水率、凋萎湿度和稳定湿度的质量含水率分别为19％、5％和12％，体积质量为1．30g／cm3。1．2土壤湿度野外观测方法于2005年8月观测了固原7年和lO年生苜蓿地0～10m土层土壤湿度，2008年7月测定了固原1年生、7年生和12年生菖蓿地土壤湿度，同时测定了苜蓿翻耕后种植4a(10年生苜蓿地)、6a(13年生苜蓿地)和25a粮食(15年生苜蓿地)的农田O～10m土层土

10、壤湿度。土壤质量含水率测定采用土钻取样、烘干法测定，每20cm取样一次，分别称量铝盒质量和湿土质量，在105℃烘干至恒定质量，称量干土质量，最后计算每20锄土层的土壤质量含水率。1．3革粮轮作效应模拟方法本文采用野外实地