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生物炭覆盖垄沟集雨种植对集雨垄径流、土壤水热和红豆草产量的影响
引用本文:张登奎,王琦,周旭姣,王小赟,赵晓乐,赵武成,雷俊.生物炭覆盖垄沟集雨种植对集雨垄径流、土壤水热和红豆草产量的影响[J].中国生态农业学报,2020,28(2):272-285.
作者姓名:张登奎  王琦  周旭姣  王小赟  赵晓乐  赵武成  雷俊
作者单位:甘肃农业大学草业学院/草业生态系统教育部重点实验室 兰州 730070,甘肃农业大学草业学院/草业生态系统教育部重点实验室 兰州 730070,甘肃农业大学草业学院/草业生态系统教育部重点实验室 兰州 730070,甘肃农业大学草业学院/草业生态系统教育部重点实验室 兰州 730070,甘肃农业大学草业学院/草业生态系统教育部重点实验室 兰州 730070,甘肃农业大学草业学院/草业生态系统教育部重点实验室 兰州 730070,甘肃省定西市气象局 定西 744300
基金项目:国家自然科学基金项目(41661059,41461062)资助
摘    要:为探索半干旱黄土高原区垄沟集雨种植的可持续性,寻求垄沟集雨种植红豆草的适宜生物炭覆盖类型和最佳垄宽,采用随机区组大田试验,以传统平作为对照,研究不同集雨垄覆盖材料土壤结皮(土垄)、玉米秸秆炭土壤结皮(玉米秸秆垄)和牛粪炭土壤结皮(牛粪炭垄)]和不同垄宽(30 cm、45 cm和60 cm,沟宽均为60cm)对径流系数、土壤水热、红豆草干草产量和水分利用效率的影响。结果表明:土垄、玉米秸秆炭垄和牛粪炭垄的平均径流系数分别为29.7%、26.2%和25.1%。垄沟集雨种植增加根系层土壤含水量和垄上表层土壤温度,缓和沟中表层土壤温度极值,尤其生物炭覆盖垄沟集雨种植。与传统平作相比,土垄、玉米秸秆炭垄和牛粪炭垄的土壤含水量分别增加25.1mm、24.7mm和19.4mm,垄上表层土壤温度分别增加1.4℃、2.0℃和2.0℃。同一覆盖材料下,集雨垄径流系数、土壤贮水量和表层土壤温度均随垄宽增加而增加。与传统平作相比,土垄显著降低实际干草产量,玉米秸秆炭垄和牛粪炭垄显著增加实际干草产量,垄宽30cm、45cm和60 cm土垄的干草产量分别减少6.5%、12.1%和13.8%,玉米秸秆炭垄的干草产量分别增加19.7%、24.4%和22.5%,牛粪炭垄的干草产量分别增加8.0%、8.9%和6.8%。玉米秸秆炭和牛粪炭覆盖种植显著提高水分利用效率。与传统平作相比,玉米秸秆炭垄和牛粪炭垄的水分利用效率分别提高6.8~9.7 kg·hm~(-2)·mm~(-1)和4.4~4.8kg·hm~(-2)·mm~(-1)。玉米秸秆炭垄的实际干草产量和水分利用效率显著高于牛粪炭垄;同一覆盖材料下,不同垄宽对实际干草产量和水分利用效率的影响不显著。线性回归分析表明,当玉米秸秆炭垄宽49 cm (沟宽为60cm)与牛粪炭垄宽为41 cm (沟宽为60 cm)时,红豆草的实际干草产量均达到最大值。因此,在半干旱地区,生物炭覆盖垄沟集雨种植红豆草具有较好的增产效益,尤其秸秆生物炭覆盖种植。

关 键 词:垄沟集雨  红豆草  生物炭覆盖  土壤结皮  径流系数  干草产量  水分利用效率
收稿时间:2019/9/28 0:00:00
修稿时间:2019/11/15 0:00:00

Effects of ridge-furrow rainwater harvesting with biochar-soil crust mulching on ridge runoff, soil hydrothermal properties, and sainfoin yield
ZHANG Dengkui,WANG Qi,ZHOU Xujiao,WANG Xiaoyun,ZHAO Xiaole,ZHAO Wucheng and LEI Jun.Effects of ridge-furrow rainwater harvesting with biochar-soil crust mulching on ridge runoff, soil hydrothermal properties, and sainfoin yield[J].Chinese Journal of Eco-Agriculture,2020,28(2):272-285.
Authors:ZHANG Dengkui  WANG Qi  ZHOU Xujiao  WANG Xiaoyun  ZHAO Xiaole  ZHAO Wucheng and LEI Jun
Affiliation:College of Grassland Science, Gansu Agricultural University/Key Laboratory of Grassland Ecosystem, Ministry of Education, Lanzhou 730070, China,College of Grassland Science, Gansu Agricultural University/Key Laboratory of Grassland Ecosystem, Ministry of Education, Lanzhou 730070, China,College of Grassland Science, Gansu Agricultural University/Key Laboratory of Grassland Ecosystem, Ministry of Education, Lanzhou 730070, China,College of Grassland Science, Gansu Agricultural University/Key Laboratory of Grassland Ecosystem, Ministry of Education, Lanzhou 730070, China,College of Grassland Science, Gansu Agricultural University/Key Laboratory of Grassland Ecosystem, Ministry of Education, Lanzhou 730070, China,College of Grassland Science, Gansu Agricultural University/Key Laboratory of Grassland Ecosystem, Ministry of Education, Lanzhou 730070, China and Dingxi Meteorological Administration, Dingxi 744300, China
Abstract:
Keywords:Ridge-furrow rainwater harvesting  Sainfoin (Onobrychis viciaefolia Scop  )  Biochar mulching  Soil crust  Runoff coefficient  Fodder yield  Water use efficiency
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