【摘 要】
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干旱和水土流失是限制我国半干旱黄土高原农业生产的主要因素,垄沟集雨种植是黄土高原可持续农业生产的一项重要节水耕作措施,环保型覆盖材料缺乏是限制垄沟集雨种植可持续生产的关键因素。本试验以生物炭-土壤结皮为集雨垄覆盖材料,采用裂区试验设计,主区为2种生物炭类型（玉米秸秆炭和牛粪炭）,副区为3种生物炭施加量(0×10~4（土垄）、3×10~4（单倍炭垄）和6×10~4（双倍炭垄）kg hm-2),玉米秸
【基金项目】
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国家自然基金项目“秸秆碎片-土壤结皮覆盖垄沟集雨种植减少土壤蒸发和侵蚀机理及模式 （42061050）”； 国家自然基金项目“坡地生物炭垄沟集雨种植的系统效率和关键技术研究（41661059）”；
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干旱和水土流失是限制我国半干旱黄土高原农业生产的主要因素,垄沟集雨种植是黄土高原可持续农业生产的一项重要节水耕作措施,环保型覆盖材料缺乏是限制垄沟集雨种植可持续生产的关键因素。本试验以生物炭-土壤结皮为集雨垄覆盖材料,采用裂区试验设计,主区为2种生物炭类型（玉米秸秆炭和牛粪炭）,副区为3种生物炭施加量(0×10~4（土垄）、3×10~4（单倍炭垄）和6×10~4（双倍炭垄）kg hm-2),玉米秸秆炭为主区对照,土垄为副区对照,共设6个处理（2种生物炭类型×3种生物炭施加量）,重复3次,研究1)生物炭-土壤结皮覆盖集雨垄径流系数;2)生物炭-土壤结皮覆盖垄沟集雨种植对土壤水热、养分、紫花苜蓿品质、产量、水分利用效率和经济效益等的影响,确定垄沟集雨种植的适宜生物炭类型和覆盖量,为解决垄沟集雨种植面临障碍提供新途径。试验主要结果如下:在玉米秸秆炭-土壤结皮集雨垄情况下,土垄、单倍炭垄和双倍炭垄的径流系数分别为19.74%、15.90%和14.07%;在牛粪炭-土壤结皮集雨垄情况下,土垄、单倍炭垄和双倍炭垄的径流系数分别为19.66%、9.91%和8.77%;玉米秸秆炭-土壤结皮集雨垄的径流系数是牛粪炭-土壤结皮集雨垄的1.3倍。与土垄相比,在玉米秸秆炭-土壤结皮集雨垄情况下,单倍炭垄和双倍炭垄的土壤贮水量分别降低2和17 mm;在牛粪炭-土壤结皮集雨垄情况下,单倍炭垄和双倍炭垄的土壤贮水量分别降低12和19 mm。玉米秸秆炭-土壤结皮集雨垄的土壤贮水量与牛粪炭-土壤结皮集雨垄相当。与土垄相比,在玉米秸秆炭-土壤结皮集雨垄情况下,单倍炭垄的表层（0-10cm）土壤全氮、全磷、全钾和有机质含量分别增加0.055、0.066、0.75和2.07 g kg-1,双倍炭垄的表层土壤全氮、全磷、全钾和有机质含量分别增加0.073、0.086、0.90和2.90 g kg-1;在牛粪炭-土壤结皮集雨垄情况下,单倍炭垄的表层土壤全氮、全磷、全钾和有机质含量分别增加0.076、0.067、0.88和2.58 g kg-1,双倍炭垄的表层土壤全氮、全磷、全钾和有机质含量分别增加0.092、0.092、1.12和3.59g kg-1。牛粪炭-土壤结皮集雨垄的表层土壤全氮、全磷、全钾和有机质含量分别是玉米秸秆炭-土壤结皮集雨垄的1.0、1.0、1.0和1.1倍。与土垄相比,在玉米秸秆炭-土壤结皮集雨垄情况下,单倍炭垄的紫花苜蓿粗蛋白、磷含量和相对饲喂价值分别增加0.36%、0.01%和3.70%,双倍炭垄的紫花苜蓿粗蛋白、磷含量和相对饲喂价值分别增加1.22%、0.01%和9.70%;在牛粪炭-土壤结皮集雨垄情况下,单倍炭垄的紫花苜蓿粗蛋白、磷含量和相对饲喂价值分别增加0.01%、11.95%和7.20%,双倍炭垄的紫花苜蓿粗蛋白、磷含量和相对饲喂价值分别增加2.69%、0.04%和13.40%。玉米秸秆炭-土壤结皮集雨垄的紫花苜蓿粗蛋白、磷含量和相对饲喂价值与玉米秸秆炭-土壤结皮集雨垄相当。与土垄相比,在玉米秸秆炭-土壤结皮集雨垄情况下,单倍炭垄和双倍炭垄的紫花苜蓿干草产量分别增加11.05%和6.43%,水分利用效率分别增加1.76和1.08 kg hm-2 mm-1;在牛粪炭-土壤结皮集雨垄情况下,单倍炭垄和双倍炭垄的紫花苜蓿干草产量分别增加3.96%和3.33%,水分利用效率分别增加0.21和0.15kg hm-2 mm-1。玉米秸秆炭-土壤结皮集雨垄的紫花苜蓿干草产量和水分利用效率分别是牛粪炭-土壤结皮集雨垄的1.0和1.1倍。在玉米秸秆炭-土壤结皮集雨垄情况下,土垄、单倍炭垄和双倍炭垄的净收入分别为10396、-2533和-16850 Yuan hm-2;在牛粪炭-土壤结皮集雨垄情况下,土垄、单倍炭垄和双倍炭垄的净收入分别为10394、-5940和-22791 Yuan hm-2;玉米秸秆炭-土壤结皮集雨垄的净收入明显高于牛粪炭-土壤结皮集雨垄。玉米秸秆炭-土壤结皮集雨垄的径流系数、土壤水分、紫花苜蓿干草产量和水分利用效率明显高于牛粪炭-土壤结皮集雨垄,牛粪炭-土壤结皮集雨垄的土壤养分和紫花苜蓿品质明显高于玉米秸秆炭-土壤结皮集雨垄。径流系数、土壤贮水量、紫花苜蓿产量和水分利用效率随生物炭施加量增加而降低,土壤养分和紫花苜蓿品质随生物炭施加量增加而增加。玉米秸秆炭单倍施加量有利于提高紫花苜蓿干草产量和水分利用效率,适宜于半干旱垄沟集雨种植模式。
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