论文部分内容阅读
在京津冀协同发展战略中,冀西北寒旱区被明确定位为国家重要的水源保护区和生态涵养区。区域气候冷凉、低温短季、干旱少雨,为典型的喜凉类作物一年一熟区。受制于降水年际与季节间的宽幅波动,以及土壤水肥库容与投入的有限性,区域作物产量低而不稳,依此为原料的饲草畜牧业举步维艰。面对区域作物种植方式随意,茬口衔接无据的问题,本研究在设置田间定位试验、监测作物间全部倒茬关系的产出效果、以及相应的茬口水分、养分等特征基础上,通过作物间倒茬关系的生态学定性评价、定量分析,以明确冀西北寒旱区主栽作物的茬口特性与茬口适应性,以及茬口特性形成的机理,为该区农田生产的适生性作物选择与时序配置提供理论依据。主要研究结果如下:1.作物倒茬方式间产量效应差异明显马铃薯、莜麦与甜菜连作明显减产;莜麦茬、玉米茬、甜菜茬、蚕豆茬马铃薯平均产量分别是连作马铃薯平均产量2852.34 kg.hm-2的1.94（P<0.05）、1.7（P<0.05）、1.59、1.58倍。连作莜麦的平均经济产量为1541.59 kg.hm-2,马铃薯茬、蚕豆茬、玉米茬、甜菜茬的莜麦平均产量分别是连作莜麦的1.70（P<0.05）、1.46、1.43、1.16倍。马铃薯茬、玉米茬、蚕豆茬、莜麦茬甜菜分别是连作甜菜平均产量7187.91 kg.hm-2的1.53（P<0.01）、1.41（P<0.01）、1.40（P<0.05）、1.28倍。蚕豆和饲用玉米连作也有减产趋势,但差异不显著。2.明确了冀西北寒旱区主栽作物的茬口效应20种倒茬处理中85%的倒茬处理使后茬作物获得“有利效应”,其中30%差异显著;15%为“有害效应”。莜麦茬、玉米茬、蚕豆茬、甜菜茬的马铃薯,玉米茬、马铃薯茬、莜麦茬蚕豆,马铃薯茬、蚕豆茬、玉米茬、甜菜茬莜麦,马铃薯茬、玉米茬、蚕豆茬、莜麦茬甜菜均表现“有利效应”（LERc>1）,3.明确了冀西北寒旱区土地利用效率较高的倒茬组合在10种倒茬方式中,莜麦→马铃薯的LERr值最高,达1.87,且与其他倒茬方式达到显著水平;其次为马铃薯→甜菜、马铃薯→玉米的LERr值,分别为1.58、1.45,极显著高于以下倒茬方式,马铃薯→蚕豆、蚕豆→莜麦、蚕豆→玉米、莜麦→甜菜、莜麦→玉米、蚕豆→甜菜、玉米→甜菜,诸此LERr值分别为1.36、1.27、1.23、1.22、1.21、1.12、1.12。4.明确了茬口明显影响接茬作物的水分利用效应。莜麦作为马铃薯的前茬作物,与马铃薯连作相比能显著提高经济产量,达93.98%,相应水分利用效率提高95.75%。马铃薯、玉米作为前茬作物能使莜麦水分利用效率提高59.11%、49.40%。倒茬均能较连作处理提高甜菜水分利用效率26.79%39.99%,但差异不显著。各茬口对蚕豆、玉米的水分利用效率没有显著的影响。5.明确了茬口明显影响接茬作物的养分利用效应。连作马铃薯N的产投比为0.44,莜麦茬、玉米茬马铃薯N的产投比分别较连作提高97%、88%（P<0.05）;连作马铃薯P的产投比为0.22,莜麦茬、玉米茬马铃薯P的产投比分别较连作提高了72%、68%（P<0.05）。连作甜菜N的产投比为0.58,马铃薯茬、玉米茬甜菜N的产投比分别较连作提高102%、79%（P<0.05）;连作甜菜P的产投比为0.15,马铃薯茬、蚕豆茬、玉米茬甜菜P的产投比分别较连作提高94%（P<0.01）、64%（P<0.05）、50%（P<0.05）。各茬口蚕豆、玉米、莜麦的产投比差异不显著。6.明确了病情指数增高是草甸栗钙土田连作甜菜和马铃薯减产的重要原因。2018年连作甜菜和马铃薯的病情指数均高于倒茬处理。甜菜连作的褐斑病病情指数为32%,是马铃薯茬与蚕豆茬甜菜的1.28倍,是莜麦茬、玉米茬甜菜的1.33、2.0倍。马铃薯晚疫病的病情指数连作田最高,达47%,蚕豆茬、莜麦茬、玉米茬与甜菜茬的1.18、1.68、1.74、2.76倍。综上所述,在冀西北寒旱区草甸栗钙土田主栽作物间相互倒茬均表现偏利补偿效应和互利增益效应,倒茬方式优选顺序为莜麦→马铃薯、马铃薯→甜菜、马铃薯→玉米、马铃薯→蚕豆、蚕豆→莜麦、蚕豆→玉米、莜麦→甜菜、莜麦→玉米、蚕豆→甜菜、玉米→甜菜;土壤水分是影响茬口效应的主要因素;马铃薯、甜菜连作加重了病害,成为减产的重要原因。