基于不同夏作物-冬小麦种植制度的黄土高原东部农田土壤物理质量研究

doi:10.11924/j.issn.1000-6850.casb2021-0488

中国农学通报 ›› 2022, Vol. 38 ›› Issue (11): 30-37.doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb2021-0488

所属专题：生物技术；小麦

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基于不同夏作物-冬小麦种植制度的黄土高原东部农田土壤物理质量研究

刘昌斌¹(), 祁泽伟¹, 马茹¹, 徐伟¹, 张泽燕¹, 郑海泽², 薛建福¹()

¹山西农业大学农学院/作物生态与旱作栽培生理山西省重点实验室,山西太谷 030801
²山西农业大学小麦研究所,山西临汾 041000

收稿日期:2021-05-09 修回日期:2021-08-13 出版日期:2022-04-15 发布日期:2022-05-18
通讯作者: 薛建福
作者简介:刘昌斌,男,1998年出生,山西阳泉人,硕士,主要从事农作制度与农田生态相关研究。通信地址：030801 山西省晋中市太谷区铭贤南路1号山西农业大学（太谷校区）农学院,E-mail： lzxtxm@163.com。
基金资助:
山西省应用基础研究项目“旱地麦后复种绿肥的水肥高效利用与协同固碳机理研究”(201801D121249);现代农业产业技术体系建设专项“现代农业产业技术体系建设专项食用豆体系”(CARS-08-G10)

Assessment of Physical Quality of Farmland Soil on the Eastern Loess Plateau Under Different Summer Crops-Winter Wheat Farming Systems

LIU Changbin¹(), QI Zewei¹, MA Ru¹, XU Wei¹, ZHANG Zeyan¹, ZHENG Haize², XUE Jianfu¹()

¹College of Agriculture, Shanxi Agricultural University/ Institute of Crop Sciences, Crop Ecology and Dry Cultivation Physiology Key Laboratory of Shanxi Province, Taigu, Shanxi 030801
²Institute of Wheat Research, Shanxi Agricultural University, Linfen, Shanxi 041000

Received:2021-05-09 Revised:2021-08-13 Online:2022-04-15 Published:2022-05-18
Contact: XUE Jianfu

摘要/Abstract

摘要：

黄土高原东部农田土壤物理质量下降是限制该地区农业生产的重要因素之一,合理的种植制度能够改善土壤物理质量。本试验于2016年设置连续夏绿豆-冬小麦(MB-WW,T₁)、2年夏玉米-冬小麦+2年夏绿豆-冬小麦(2 a SC-WW+2 a MB-WW,T₂)及连续夏休闲-冬小麦(SF-WW,T₃) 3种种植制度,分析实施第3和4年的土壤物理质量,以探索潜在的适宜于改善研究区土壤物理质量的种植制度。结果表明：T₁处理下冬小麦收获后0~30 cm各土层毛管孔隙度较T₂和T₃处理分别显著提高了19.20~28.49%和18.86~31.86%。此外T₁处理夏播作物收获后,10~20 cm土层土壤储水量较T₂显著增加了6.37%,20~30 cm土层土壤质量含水量和储水量较T₂处理分别显著增加了7.87%和4.70%。相较于T₃,冬小麦和夏播作物收获后T₁和T₂处理下土壤容重、总孔隙度和土壤固、液、气三相比偏离值没有得到明显的改善。综上所述,绿豆-冬小麦种植制度对土壤物理质量有一定的改善,采用连续夏绿豆-冬小麦种植制度可能是改善黄土高原东部农田土壤物理质量潜在的措施之一。

关键词: 土壤退化, 种植制度, 夏播作物, 冬小麦, 土壤物理质量, 黄土高原东部

Abstract:

The degradation of farmland soil physical quality is one of the important factors limiting agricultural production on the eastern Loess Plateau. A reasonable farming system could improve soil physical quality. This experiment was carried out with three different farming systems since 2016, including continuous summer mung bean-winter wheat (MB-WW, T₁), 2 years’ summer maize-winter wheat + 2 years’ summer mung bean-winter wheat (2a SC-WW+2a MB-WW, T₂) and continuous summer fallow-winter wheat (SF-WW, T₃). In the 3^rd and 4^th year of the experiment, soil physical quality was assessed to find a potential farming system for improving soil quality in this region. The results showed that under T₁, the capillary porosity in the 0-30 cm of soil profile after harvest of winter wheat increased significantly by 19.20%-28.49% and 18.86%-31.86% compared with that under T₂ and T₃, respectively. In addition, compared with those of T₂, soil water storage of T₁ significantly increased by 6.37% in the 10-20 cm soil layer after harvest of summer crops, soil mass water content increased by 7.87% and soil water storage increased by 4.70% in the 20-30 cm soil layer. However, compared with T₃, there was no significant improvement of soil bulk density, total porosity, and the deviation values of soil solid-liquid-gas phases of T₁ and T₂ after harvest of winter wheat and summer crops. In conclusion, the farming system of mung bean-winter wheat could improve soil physical quality to a certain extent, and the adoption of continuous summer mung bean-winter wheat cropping system might be one of the potential measures to improve soil physical quality of farmland on the eastern Loess Plateau.

Key words: soil degradation, farming system, summer crops, winter wheat, soil physical quality, the eastern Loess Plateau

中图分类号:

刘昌斌, 祁泽伟, 马茹, 徐伟, 张泽燕, 郑海泽, 薛建福. 基于不同夏作物-冬小麦种植制度的黄土高原东部农田土壤物理质量研究[J]. 中国农学通报, 2022, 38(11): 30-37.

LIU Changbin, QI Zewei, MA Ru, XU Wei, ZHANG Zeyan, ZHENG Haize, XUE Jianfu. Assessment of Physical Quality of Farmland Soil on the Eastern Loess Plateau Under Different Summer Crops-Winter Wheat Farming Systems[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2022, 38(11): 30-37.

图/表 6

图1. 小区种植制度设计 T1、T2和T3分别代表连续夏绿豆-冬小麦(MB-WW)、2年夏玉米-冬小麦+2年夏绿豆-冬小麦(2a SC-WW+2a MB-WW)及连续夏休闲-冬小麦(SF-WW) 3种种植制度

图2. 不同种植制度对土壤容重的影响不同小写字母表示各处理在同一土层内0.05水平上的统计差异。(A)和(B)分别代表夏播作物和冬小麦收获季土壤物理性状指标。T1、T2和T3分别代表连续夏绿豆-冬小麦(MB-WW)、2a夏玉米-冬小麦+2a夏绿豆-冬小麦(2a SC-WW+2a MB-WW)及连续夏休闲-冬小麦(SF-WW)3种种植制度。下同

图3. 不同种植制度对土壤质量含水量的影响

图4. 不同种植制度对土壤储水量的影响

图5. 不同种植制度对土壤总孔隙度和毛管孔隙度的影响 (C)和(D)分别代表夏播作物和冬小麦收获季土壤物理性状指标

土层/cm	处理	固相/%	液相/%	气相/%	R
0~10	T₁	51.44±4.16 a	32.39±1.20 a	16.16±3.59 b	10.55±1.60 a
	T₂	52.33±3.20 a	31.39±1.13 a	16.28±2.31 b	9.68±0.97 a
	T₃	45.32±0.73 b	30.37±2.39 a	24.31±3.05 a	6.63±1.57 b
10~20	T₁	56.77±0.32 a	31.32±1.19 a	11.91±1.50 b	12.70±1.59 a
	T₂	54.89±2.67 a	29.44±0.47 b	15.66±2.32 a	9.13±1.90 b
	T₃	56.39±1.46 a	31.53±0.54 a	12.07±1.72 ab	12.64±1.51 a
20~30	T₁	57.33±0.12 a	30.76±0.40 a	11.90±0.33 a	12.56±0.37 a
	T₂	59.16±2.61 a	29.38±0.27 b	11.46±2.35 a	12.79±2.17 a
	T₃	57.55±1.01 a	30.73±0.51 a	11.73±1.29 a	12.71±1.20 a

表1. 不同种植制度对土壤固相、液相、气相和R值的影响

参考文献 29

[1]	俄胜哲, 丁宁平, 李利利, 等. 黄土高原黑垆土施肥的作物累积产量及土壤肥力贡献[J]. 土壤学报, 2018, 59(1):1-13.
[2]	WANG M, ZHANG S Q, FANG B T, et al. Effect of nitrogen applications on grain yield and nitrogen use efficiency of winter wheat in limited water supply[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2007, 23(7):349-353.
[3]	LI S X, WANG Z H, LI S Q, et al. Effect of plastic sheet mulch, wheat straw mulch, and maize growth on water loss by evaporation in dryland areas of China[J]. Agricultural Water Management, 2013, 116(2):39-49. doi: 10.1016/j.agwat.2012.10.004 URL
[4]	ELCIO L B, MIRIAM K, ARNALDO C F, et al. Soil enzyme activities under long-term tillage and crop rotation systems in subtropical agro-ecosystems[J]. Brazilian Journal of Microbiology, 2004, 35:300-306. doi: 10.1590/S1517-83822004000300006 URL
[5]	GOURANGA K, VERMA H N, RAVENDER, et al. Singh effects of winter crop and supplemental irrigation on crop yield,water use efficiency and profitability in rainfed rice based cropping system of eastern India[J]. Agricultural Water Management, 2006, 79:280-292. doi: 10.1016/j.agwat.2005.03.001 URL
[6]	宋丽萍, 罗珠珠, 李玲玲, 等. 陇中黄土高原半干旱区苜蓿-作物轮作对土壤物理性质的影响[J]. 草业学报, 2015, 24(7):12-20.
[7]	秦舒浩, 曹莉, 张俊莲, 等. 轮作豆科植物对马铃薯连作田土壤速效养分及理化性质的影响[J]. 作物学报, 2014, 40(8):1452-1458.
[8]	ZUAZO V H D, PLEGUEZUELO C R R, FLANAGAN D, et al. Sustainable land use and agricultural soil[M]. Springer Netherlands, 2011, 6:107-192.
[9]	马雪华. 森林水文学[M]. 北京: 中国林业出版社, 1993.
[10]	刘国顺, 罗贞宝, 王岩, 等. 绿肥翻压对烟田土壤理化性状及土壤微生物量的影响[J]. 水土保持学报, 2006, 20(1):95-98.
[11]	刘莹, 李洁, 等. 黄河故道区域不同种植模式及秸秆还田方式对土壤的改良效果[J]. 作物杂志, 2020(6):109-115.
[12]	杨曾平. 长期冬种绿肥对红壤性水稻土质量和生产力可持续性影响的研究[D]. 长沙: 湖南农业大学, 2011.
[13]	陈丹梅, 陈晓明, 梁永江, 等. 轮作对土壤养分、微生物活性及细菌群落结构的影响[J]. 草业学报, 2015, 24(12):56-65.
[14]	杨磊, 冯青郁, 陈利顶. 黄土高原水土保持工程措施的生态系统服务[J]. 资源科学, 2020, 42(1):87-95.
[15]	柏炜霞, 李军, 王玉玲, 等. 渭北旱塬小麦玉米轮作区不同耕作方式对土壤水分和作物产量的影响[J]. 中国农业科学, 2014, 47(5):880-894.
[16]	何如, 王立, 杨彩红, 等. 绿洲灌区种植模式对土壤物理性质与有机碳的影响[J]. 草原与草坪, 2020, 40(4):96-102.
[17]	傅子洹, 王云强, 安芷生. 黄土区小流域土壤容重和饱和导水率的时空动态特征[J]. 农业工程学报, 2015(13):128-134.
[18]	谭雪莲, 郭天文, 张平良, 等. 不同复种油菜-轮作模式对马铃薯耗水特征及产量的影响[J]. 干旱地区农业研究, 2021(2):137-142,149.
[19]	蔡雪梅, 罗珠珠, 李玲玲, 等. 黄土高原旱作农田土壤水分对苜蓿种植年限和后茬春小麦的响应[J]. 草业科学, 2020, 37(9):1833-1844.
[20]	孙进, 王义炳. 稻草覆盖对旱地小麦产量与土壤环境的影响[J]. 农业工程学报, 200l, 17(6):53-55.
[21]	司梦可, 曹建生, 阳辉, 等. 太行山区不同植被条件下土壤水分动态变化特征研究[J]. 中国生态农业学报(中英文), 2020, 28(11):1766-1777.
[22]	李玮, 乔玉强, 陈欢, 等. 秸秆还田和施肥对砂姜黑土理化性质及小麦-玉米产量的影响[J]. 生态学报, 2014, 34(17):5052-5061.
[23]	郝科栋, 郝建平, 杜天庆, 等. 回归等值线图在分析旱地蔬菜全生育期土壤水分动态变化规律中的应用[J]. 山西农业大学学报:自然科学版, 2014, 34(6):488-493.
[24]	王恩姮, 陈祥伟. 大机械作业对黑土区耕地土壤三相比与速效养分的影响[J]. 水土保持学报, 2007(4):98-102.
[25]	梁海, 陈宝成, 韩惠芳, 等. 深松35cm可改善潮棕壤理化性质并提高小麦和玉米产量[J]. 植物营养与肥料学报, 2019, 25(11):1879-1886.
[26]	姜雨林, 陈中督, 遆晋松, 等. 华北平原不同轮作模式固碳减排模拟研究[J]. 中国农业大学学报, 2018, 23(1):19-26.
[27]	王发刚, 王启基, 王文颖, 等. 土壤有机碳研究进展[J]. 草业科学, 2008(2):48-54.
[28]	蔡进军, 张源润, 潘占兵, 等. 宁夏黄土丘陵区苜蓿土壤水分的时空变异特征[J]. 水土保持研究, 2016, 23(1):75-79.
[29]	DAVID J C. Designing cropping systems for efficient use of limited water in southern Australia[J]. European Journal of Agronomy, 2004, 21(4):419-431. doi: 10.1016/j.eja.2004.07.004 URL

基于不同夏作物-冬小麦种植制度的黄土高原东部农田土壤物理质量研究

Assessment of Physical Quality of Farmland Soil on the Eastern Loess Plateau Under Different Summer Crops-Winter Wheat Farming Systems

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[1]	武志斌, 黄超, 雷媛, 敬峰, 刘战东. 不同产量水平下冬小麦水肥利用特性研究[J]. 中国农学通报, 2022, 38(8): 64-71.
[2]	李红梅, 权文婷, 张树誉. 气候变暖对陕西中北部冬小麦返青前热量资源的影响[J]. 中国农学通报, 2022, 38(4): 53-61.
[3]	刘琪, 高志强, 杨珍平, 乔月静. 合理氮肥用量改善冬小麦土壤耕层细菌群落结构及理化性质研究[J]. 中国农学通报, 2022, 38(30): 77-84.
[4]	孙文彦, 尹红娟, 田昌玉, 徐久凯, 赵秉强, 唐继伟. 不同用量化肥和猪粪对优质强筋小麦产量和品质的影响[J]. 中国农学通报, 2022, 38(3): 1-10.
[5]	任三学, 齐月, 田晓丽, 赵花荣. 冬小麦灌浆期光合参数及产量对土壤高湿和干旱变化的响应[J]. 中国农学通报, 2022, 38(29): 96-102.
[6]	吴翠霞, 徐加利, 宋敏, 杨丽娜, 张田田, 马冲. 7种土壤处理除草剂对冬小麦田杂草的防治效果[J]. 中国农学通报, 2022, 38(21): 105-111.
[7]	付梦雪, 吴名宇, 韩碧波, 张倩, 韩燕来, 谭金芳, 李培培, 张涛, 李慧. 秸秆还田与生物炭配施对麦-玉轮作体系产量和氮素利用率的影响[J]. 中国农学通报, 2021, 37(8): 89-96.
[8]	王志军, 王碧胜, 孙筱璐, 徐梦杰, 杨晓慧, 侯靳锦, 房全孝. 胶东半湿润区滴灌制度对冬小麦农田土壤水分、作物生长及水分利用的影响[J]. 中国农学通报, 2021, 37(27): 6-15.
[9]	王启尧, 赵庚星, 李涛, 李建伟, 潘登, 涂强. 滨海盐渍麦田施用微生物菌肥的降盐效果及冬小麦长势响应[J]. 中国农学通报, 2021, 37(24): 60-66.
[10]	刘新月, 刘莉, 张松令, 卫云宗. 抗寒节水高产国审小麦新品种‘临旱8号’选育研究[J]. 中国农学通报, 2021, 37(22): 11-16.
[11]	刘卫星, 张文杰, 王家瑞, 马耕, 康娟, 王晨阳. 氮密调控对冬小麦籽粒产量及氮素利用效率的影响[J]. 中国农学通报, 2021, 37(22): 5-10.
[12]	赵红飞, 潘仕球, 乔云发, 高雅晓玲, 苗淑杰. 增温对冬小麦产量的影响因土壤类型而不同[J]. 中国农学通报, 2021, 37(2): 74-79.
[13]	范震, 丁新惠, 赵丹, 孙宇, 齐泓瑜, 蒋永芳, 田晓飞. 玉米秸秆基纤维素保水剂对土壤持水性能及冬小麦根系生长的影响[J]. 中国农学通报, 2021, 37(17): 51-57.
[14]	许亚芳, 王云, 任帅帅, 秦世玉, 赵鹏. 微量元素喷施对冬小麦籽粒产量和品质的影响[J]. 中国农学通报, 2021, 37(12): 10-17.
[15]	孙斌, 王素平, 张佳佳, 于思勤, 陈刚. 3%世玛油悬浮剂与3%双氟磺草胺·唑草酮悬浮剂混配防除冬小麦田恶性杂草田间药效评价[J]. 中国农学通报, 2020, 36(6): 117-120.