LI-2100 | 基于水(shui)分利用策略和植物性狀確定坡耕地(di)玉米(mi)種植適宜(yi)土壤厚度

日期： 2024-10-29

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LI-2100 | 基于水分利用策略和植物性狀確定坡耕地玉米種植適宜土壤厚度 ?

水(shui)(shui)(shui)資源在糧食(shi)生產和(he)生態修復中的(de)關鍵作(zuo)(zuo)用(yong)(yong)，特(te)別(bie)是在頻繁(fan)出(chu)現的(de)高(gao)溫、干旱(han)等極端天氣條件(jian)下(xia)，威脅糧食(shi)生產，加速土地退化。研究(jiu)指出(chu)，中國(guo)(guo)作(zuo)(zuo)為(wei)人均水(shui)(shui)(shui)資源低(di)于世界平(ping)均水(shui)(shui)(shui)平(ping)的(de)國(guo)(guo)家，農業用(yong)(yong)水(shui)(shui)(shui)已占全(quan)國(guo)(guo)總(zong)用(yong)(yong)水(shui)(shui)(shui)量(liang)的(de)60%以(yi)上，但整(zheng)體用(yong)(yong)水(shui)(shui)(shui)效率較低(di)且區(qu)域差異顯(xian)著。尤(you)其在山區(qu)和(he)丘陵地區(qu)，土壤侵蝕和(he)厚(hou)度(du)減少(shao)嚴重影響了蓄(xu)水(shui)(shui)(shui)能力，加劇了干旱(han)頻發和(he)作(zuo)(zuo)物(wu)減產的(de)風(feng)險。為(wei)應對這些挑戰(zhan)，本文強調了通過(guo)優化農業管理實踐，提高(gao)用(yong)(yong)水(shui)(shui)(shui)效率，以(yi)緩解(jie)干旱(han)脅迫，維(wei)持作(zuo)(zuo)物(wu)產量(liang)的(de)重要性。

本次田間試(shi)驗在中(zhong)國(guo)科學院鹽亭紫色土農(nong)業生態站進(jin)行(xing)，該站位(wei)于(yu)(yu)中(zhong)國(guo)四(si)川盆地中(zhong)北(bei)部，海拔400-600m（東經105° 27’，北(bei)緯(wei) 31°16’）（圖 1）。該地區屬(shu)于(yu)(yu)中(zhong)亞熱帶(dai)季(ji)風氣候(hou)，平(ping)均(jun)氣溫(wen) 17.3℃。年平(ping)均(jun)降水量為826mm，蒸發(fa)量為680 mm。降雨分布不均(jun)，約70%的年降水發(fa)生在夏秋季(ji)，季(ji)節性干旱頻繁，主要發(fa)生在春(chun)季(ji)和初夏。

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圖(tu)1. 研究區域位置（a）、實驗(yan)(yan)地塊圖(tu)片（b）、地塊設計圖(tu)（c）、實驗(yan)(yan)地塊剖面(mian)圖(tu)（d）。

本試(shi)驗土(tu)(tu)壤為鈣質(zhi)紫色(se)土(tu)(tu)，來源于蓬萊鎮組，屬于中溫(wen)土(tu)(tu)壤質(zhi)地(di)，被(bei)稱(cheng)為新(xin)土(tu)(tu)，占四(si)川盆(pen)地(di)紫色(se)土(tu)(tu)總量(liang)的四(si)分之(zhi)一以上（圖1）。鈣質(zhi)紫色(se)土(tu)(tu)剖面(mian)主要發育在頁(ye)巖(yan)和泥巖(yan)中，常與不(bu)透水(shui)的砂巖(yan)互(hu)層。淺層紫色(se)土(tu)(tu)的下伏基巖(yan)限制了根系生(sheng)長，入滲的大部分水(shui)分往往會因(yin)地(di)下徑(jing)流繞過根區而(er)流失。試(shi)驗土(tu)(tu)壤性質(zhi)相似(si)，平均值(zhi)(zhi)為：pH 值(zhi)(zhi)為8.37，土(tu)(tu)壤有機碳(tan) (SOC) 為5.80?g·kg^?1，全氮含量 (TN) 為0.80?g·kg^?1，容重為1.14?g·cm^?1，陽離子交換容量 (CEC) 為8.22cmol(+)·kg^?1，含(han)沙量為17.28%，飽和水(shui)力傳導率為16.8mm·h^?1。坡耕地冬小麥 (Triticumaestivum L.) 與夏玉米 (Zea mays L.) 輪作常規種植制度已持續 50 余年。

現場(chang)監測共設計(ji)15個小(xiao)區。小(xiao)區尺寸(cun)為5mx 1.5m，坡(po)度(du)為6.5°，模擬長江上(shang)游坡(po)耕地的(de)(de)平均梯田坡(po)度(du)。試驗(yan)設置了5種土(tu)壤厚(hou)度(du)處理（20 cm、40 cm、60 cm、80 cm、100 cm），每(mei)個處理重復3次。試驗(yan)小(xiao)區通過無縫水泥墻和(he)基座進行(xing)水文隔離，構建不同(tong)厚(hou)度(du)的(de)(de)防滲混凝土(tu)盆并重新(xin)填(tian)筑原有土(tu)層(ceng)。經過8年的(de)(de)常(chang)規耕作（小(xiao)麥-玉(yu)米輪作）后，確保土(tu)壤剖(pou)面保持(chi)原狀。所有處理均采用相(xiang)同(tong)的(de)(de)施肥(fei)管理（氮肥(fei)150?kg·hm^?2，磷肥90?kg·hm^?2，鉀肥36?kg·hm^?2）和種植模式，玉(yu)米(mi)于2020年5月移栽(zai)，9月收獲，全程不灌(guan)溉。

采(cai)樣(yang)(yang)(yang)(yang)在干濕(shi)交替條(tiao)件下進行(xing)。2020年7月(yue)9日(ri)(ri)(ri)(ri)（拔節(jie)期）、7月(yue)27日(ri)(ri)(ri)(ri)（孕(yun)穗(sui)期）、8月(yue)10日(ri)(ri)(ri)(ri)（抽(chou)雄期）、8月(yue)27日(ri)(ri)(ri)(ri)（成熟期）分(fen)別采(cai)集(ji)土壤(rang)和(he)玉米莖樣(yang)(yang)(yang)(yang)品。7月(yue)9日(ri)(ri)(ri)(ri)和(he)8月(yue)27日(ri)(ri)(ri)(ri)為干旱期，持(chi)續7-8天；7月(yue)27日(ri)(ri)(ri)(ri)和(he)8月(yue)10日(ri)(ri)(ri)(ri)為降雨后(hou)的(de)(de)濕(shi)潤(run)期。上午(wu)8-9點，從15個地塊的(de)(de)玉米莖第一節(jie)間采(cai)集(ji)樣(yang)(yang)(yang)(yang)品，同時在莖采(cai)樣(yang)(yang)(yang)(yang)位(wei)置(zhi)附(fu)近的(de)(de)不同深度（0-100 cm）采(cai)集(ji)土壤(rang)樣(yang)(yang)(yang)(yang)品。部(bu)分(fen)樣(yang)(yang)(yang)(yang)品用(yong)玻璃瓶密(mi)封(feng)后(hou)冷凍保存，測定氫和(he)氧穩定同位(wei)素(su)；另一部(bu)分(fen)樣(yang)(yang)(yang)(yang)品帶回(hui)實(shi)驗室(shi)，在105℃烘干24小時至(zhi)恒重(zhong)，以確定土壤(rang)含水量。

表1. 采樣地塊(kuai)詳情