小麦蚕豆间作系统的产量稳定性、土壤肥力和碳通量研究

来源 :云南农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yang20090907
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间作具有产量和养分获得优势,在高产和高养分携出量情况下,产量稳定性和土壤肥力如何变化且是否环境友好,是间作能否可持续发展的关键问题。本研究基于2014年在云南省昆明市寻甸大河桥农场设立的定位试验,通过7年(2015-2021年)的田间定位试验,设4个氮水平(N0-0 kg·hm-2、N1-90 kg·hm-2、N2-180 kg·hm-2和N3-270 kg·hm-2)、3个施磷水平(P0-0 kg·hm-2,P1-45kg·hm-2和P-90 kg·hm-2)和3种种植模式(小麦单作、蚕豆单作和小麦蚕豆间作),在试验进行的第7年(2020—2021年)研究小麦蚕豆间作产量稳定性和土壤肥力(物理、化学性状)的影响,采用涡度相关系统连续观测小麦蚕豆间作农田生态系统的CO2通量,分析了NEE(农田生态系统净碳交换)的变化特征。主要得出以下结果:1.小麦蚕豆间作具有产量优势。与单作相比,4个氮水平下7年间作小麦平均籽粒产量增加32.9%、26.1%、21.9%、14.7%,3个磷水平下7年间作小麦平均籽粒产量增加16.7%、20.5%、21.9%。不同氮或磷肥水平下,小麦蚕豆间作具有产量优势,平均LER分别为1.12和1.10。2.小麦蚕豆间作能够维持或增加作物产量稳定性。与单作相比,间作提高了小麦SYI(产量可持续指数)、降低了W~2(生态价值)和CV(变异系数),且适当施氮或磷肥可以提高小麦蚕豆系统的产量稳定性。3.间作提高了16.88%的小麦土壤地力对作物产量的贡献率,增加了小麦的磷肥贡献率而降低了其13.93%的氮肥料贡献率。在低氮(N1)或低磷(P1)条件下,小麦蚕豆间作可以维持产量的稳定性。4.与单作相比,连续间作能够维持或改善大部分土壤肥力指标。间作和施肥能够维持土壤有机质、全氮和速效磷的长期稳定,增加土壤速效钾21.96%。间作和施肥可以提高土壤机械和水稳性团聚体的R0.25(>0.25 mm团聚体含量)、MWD(平均质量直径)、GMD(几何平均直径),并降低分形维数D,对土壤团聚体稳定性有促进作用。5.农田生态系统中,生长季CO2通量日动态变化明显,呈“U”型曲线,在13时左右达到峰值平均为-7.30 mg CO2·m-2·s-1。不同生育期的日动态也呈现U型曲线,各生育期NEE范围为25.55~-23.74 mg CO2·m-2·s-1。整个生长期的NEE最大碳吸收量出现在2月,可达到125.64g C·m-2·d-1,整个生长季NEE为-5057.46 mg CO2·m-2·s-1,表现为碳汇。综上所述,小麦蚕豆连续间作具有高产稳产的优势,在持续高产和高养分携出量下,间作能够维持甚至增加大部分土壤肥力指标,进而有利于间作优势的发挥,生态系统碳固定大于碳排放,在高产高效的同时能够环境友好发展。
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