LI-2100 | 基于水分利用策(ce)略和植物性狀確定(ding)坡耕地玉米種植適(shi)宜土壤厚度

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(yuan)在(zai)糧(liang)食(shi)生(sheng)產(chan)和生(sheng)態修復中的(de)(de)(de)(de)關鍵作(zuo)用，特別(bie)是(shi)在(zai)頻繁出現的(de)(de)(de)(de)高(gao)溫、干旱等極端天氣(qi)條件下，威脅(xie)糧(liang)食(shi)生(sheng)產(chan)，加(jia)速土(tu)地退化。研(yan)究指出，中國(guo)(guo)作(zuo)為人均(jun)水(shui)(shui)(shui)資源(yuan)低于世(shi)界(jie)平均(jun)水(shui)(shui)(shui)平的(de)(de)(de)(de)國(guo)(guo)家(jia)，農業用水(shui)(shui)(shui)已占全國(guo)(guo)總用水(shui)(shui)(shui)量的(de)(de)(de)(de)60%以上，但整體用水(shui)(shui)(shui)效率(lv)較低且(qie)區域(yu)差(cha)異顯著。尤其在(zai)山(shan)區和丘陵地區，土(tu)壤侵蝕和厚度減少嚴重影響了蓄水(shui)(shui)(shui)能(neng)力，加(jia)劇(ju)了干旱頻發和作(zuo)物減產(chan)的(de)(de)(de)(de)風險。為應對這些挑戰(zhan)，本文(wen)強(qiang)調(diao)了通過(guo)優化農業管理實踐，提(ti)高(gao)用水(shui)(shui)(shui)效率(lv)，以緩解(jie)干旱脅(xie)迫(po)，維(wei)持作(zuo)物產(chan)量的(de)(de)(de)(de)重要性。

本次田間試驗(yan)在中(zhong)國科學院鹽亭(ting)紫(zi)色土(tu)農業(ye)生態站進(jin)行，該站位于中(zhong)國四川(chuan)盆地中(zhong)北(bei)部，海(hai)拔(ba)400-600m（東經105° 27’，北(bei)緯 31°16’）（圖 1）。該地區屬于中(zhong)亞熱帶季(ji)風氣(qi)(qi)候(hou)，平均(jun)氣(qi)(qi)溫 17.3℃。年平均(jun)降水(shui)量為(wei)826mm，蒸發(fa)量為(wei)680 mm。降雨分布不均(jun)，約70%的(de)年降水(shui)發(fa)生在夏秋季(ji)，季(ji)節性干旱(han)頻(pin)繁，主要發(fa)生在春季(ji)和初夏。

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圖1. 研究區域位置（a）、實(shi)驗地(di)塊(kuai)圖片（b）、地(di)塊(kuai)設計(ji)圖（c）、實(shi)驗地(di)塊(kuai)剖面圖（d）。

本(ben)試(shi)驗土(tu)(tu)壤(rang)為(wei)鈣質紫(zi)(zi)色土(tu)(tu)，來源于蓬(peng)萊(lai)鎮組(zu)，屬于中(zhong)(zhong)溫土(tu)(tu)壤(rang)質地，被稱為(wei)新土(tu)(tu)，占(zhan)四川盆地紫(zi)(zi)色土(tu)(tu)總量的四分(fen)之一以(yi)上（圖1）。鈣質紫(zi)(zi)色土(tu)(tu)剖面主要發育(yu)在頁巖(yan)和泥巖(yan)中(zhong)(zhong)，常(chang)與(yu)不透(tou)水(shui)的砂巖(yan)互層。淺層紫(zi)(zi)色土(tu)(tu)的下(xia)(xia)伏(fu)基巖(yan)限制了根系(xi)生長，入滲的大部分(fen)水(shui)分(fen)往(wang)往(wang)會因地下(xia)(xia)徑流繞過根區(qu)而(er)流失。試(shi)驗土(tu)(tu)壤(rang)性質相似，平(ping)均值為(wei)：pH 值為(wei)8.37，土(tu)(tu)壤(rang)有(you)機碳(tan) (SOC) 為(wei)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，含沙(sha)量為17.28%，飽和(he)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。

現場監(jian)測共設(she)計(ji)15個小(xiao)區(qu)(qu)。小(xiao)區(qu)(qu)尺寸(cun)為5mx 1.5m，坡度(du)為6.5°，模擬長江上游坡耕地的(de)平(ping)均(jun)梯(ti)田坡度(du)。試(shi)驗(yan)設(she)置了(le)5種土壤(rang)厚度(du)處理(li)（20 cm、40 cm、60 cm、80 cm、100 cm），每個處理(li)重(zhong)復(fu)3次(ci)。試(shi)驗(yan)小(xiao)區(qu)(qu)通過無縫水(shui)泥(ni)墻和基(ji)座(zuo)進行水(shui)文隔離，構建(jian)不同(tong)厚度(du)的(de)防滲混(hun)凝(ning)土盆并重(zhong)新填(tian)筑原有土層。經(jing)過8年的(de)常規耕作(zuo)（小(xiao)麥-玉米輪作(zuo)）后，確保土壤(rang)剖面保持原狀。所有處理(li)均(jun)采用相同(tong)的(de)施(shi)肥管理(li)（氮(dan)肥150?kg·hm^?2，磷肥90?kg·hm^?2，鉀肥36?kg·hm^?2）和種植模式，玉米于2020年(nian)5月移栽，9月收獲(huo)，全(quan)程(cheng)不(bu)灌溉。

采(cai)(cai)樣(yang)(yang)在(zai)干(gan)濕(shi)交替(ti)條件(jian)下(xia)進行。2020年(nian)7月(yue)(yue)(yue)9日(ri)（拔節(jie)期(qi)）、7月(yue)(yue)(yue)27日(ri)（孕穗期(qi)）、8月(yue)(yue)(yue)10日(ri)（抽雄期(qi)）、8月(yue)(yue)(yue)27日(ri)（成(cheng)熟(shu)期(qi)）分(fen)別采(cai)(cai)集(ji)土壤(rang)和玉米(mi)莖樣(yang)(yang)品(pin)(pin)。7月(yue)(yue)(yue)9日(ri)和8月(yue)(yue)(yue)27日(ri)為干(gan)旱期(qi)，持續7-8天(tian)；7月(yue)(yue)(yue)27日(ri)和8月(yue)(yue)(yue)10日(ri)為降雨后(hou)的(de)濕(shi)潤(run)期(qi)。上午8-9點，從15個地(di)塊的(de)玉米(mi)莖第一節(jie)間采(cai)(cai)集(ji)樣(yang)(yang)品(pin)(pin)，同時(shi)在(zai)莖采(cai)(cai)樣(yang)(yang)位置附(fu)近的(de)不同深度（0-100 cm）采(cai)(cai)集(ji)土壤(rang)樣(yang)(yang)品(pin)(pin)。部(bu)分(fen)樣(yang)(yang)品(pin)(pin)用(yong)玻璃瓶密(mi)封后(hou)冷(leng)凍保存，測(ce)定(ding)氫(qing)和氧穩(wen)定(ding)同位素；另一部(bu)分(fen)樣(yang)(yang)品(pin)(pin)帶回實驗室，在(zai)105℃烘干(gan)24小(xiao)時(shi)至恒重(zhong)，以確(que)定(ding)土壤(rang)含水量。

表1. 采(cai)樣地塊詳情