垄沟集雨种植对土壤水热效应及紫花苜蓿产量的影响

为探索和解决半干旱黄土高原区垄沟集雨种植紫花苜蓿的可持续性,采用完全随机设计布置大田试验,以传统平作为对照,研究不同垄覆盖材料(土壤结皮、生物可降解地膜和塑料地膜)和不同沟垄比沟宽(cm)∶垄宽(cm)分别为60∶30、60∶45和60∶60]对垄沟集雨种植土壤水热效应、紫花苜蓿产量和水分利用效率(WUE)的影响。结果表明,紫花苜蓿连续种植第4和5年,深度0~3.0 m土壤含水量随紫花苜蓿生育期和生育年限增加而降低,排列次序为塑料膜垄>生物可降膜垄>土垄>传统平作,土壤含水量随集雨垄宽度的增加而增加。垄沟集雨连续种植第4和5年紫花苜蓿全生育期各处理表层(0~1.2 m)土壤处于干旱胁迫状态,随生育期和生育年限延伸,干旱胁迫程度加剧,尤其传统平作。不同处理之间沟中土壤温度差异不明显,垄上土壤温度差异明显,随集雨垄宽度增加而增加。与传统平作相比,MCS₃₀、MCS₄₅、MCS₆₀、BF₃₀、BF₄₅、BF₆₀、PF₃₀、PF₄₅和PF₆₀(MCS、BF和PF分别代表土垄、生物可降解膜垄和塑料膜垄,下标分别表示垄宽为30、45和60 cm)的2年垄上平均土壤温度分别增加0.68、0.99、1.49、2.49、3.05、3.44、3.44、4.03和4.29 ℃。垄沟集雨种植具有调温保墒的作用,促进紫花苜蓿生长发育和产量形成,与传统平作相比,MCS₃₀、MCS₄₅、MCS₆₀、BF₃₀、BF₄₅、BF₆₀、PF₃₀、PF₄₅和PF₆₀的2年紫花苜蓿全生育期平均实际干草产量分别增加7.77%、7.30%、2.11%、32.23%、29.95%、22.47%、40.88%、38.44%和28.37%,WUE分别增加17.94、26.16、29.57、17.35、19.47、17.85、20.99、22.66和20.63 kg·hm^-2·mm^-1。多年生深根性豆科牧草紫花苜蓿的根系层土壤干燥化机理需要做进一步研究。

Effects of ridge-furrow rainwater harvesting on soil moisture,temperature, and alfalfa fodder yield in a semi-arid region of China