西北黄土高原旱地全膜覆盖种植对土壤主要物质循环的影响

全地面地膜覆盖（全膜覆盖）能显著改善旱地土壤的水分条件、提高作物产量和降水利用效率，但对其土壤生态效应、尤其在土壤物质循环及土壤水分持续性方面缺乏深入研究分析。为探明旱地全膜覆盖高产种植对土壤物质（C、N、P、水）循环的影响，并科学评价其耕地质量效应，本研究在3年的大田定位试验条件下，分别在300-350mm和400-450mm 降雨量的西北黄土高原旱作区，对稀植、密植作物全膜覆盖高产种植的耕层土壤物理、化学和生物相关性状进行观测。研究全膜覆盖高产种植模式下：1）旱地水热条件变化后土壤主要生命物质的循环过程；2）基于土壤养分水平的耕地质量效应；3）作物-土壤物质代谢的相互作用及其对土壤肥力的影响；4）土壤水分的年际持续性。明确西北黄土高原旱地全地面地膜覆盖高产种植模式对西北黄土高原旱作农田物质循环过程的影响及其耕地质量效应，探索全膜覆盖高产种植农田的耕地质量调控途径。

为探明旱地全膜覆盖高产种植对土壤水循环的影响，并科学评价其耕地质量效应，本研究在3年的大田定位试验条件下，分别在300-350mm和400-450mm 降雨量的西北黄土高原旱作区，对玉米和小麦全膜覆盖高产种植的耕层土壤物理、化学和生物相关性状进行观测。结果表明覆膜能提高小麦、玉米前期0-25cm地温，降低夏季高温时段地表地温，使小麦、玉米全生育期处于较稳定、较适宜的温度环境，有利于其生长发育；覆膜使小麦和玉米穗部性状得到最大程度的改善，穗长、穗粒数、粒重、收获指数等显著增加，产量和水分利用效率显著提高。但全膜双垄沟播玉米产量提高的代价却是土壤水分的大量消耗，如果种植年限继续增加，会恶化土壤水分生态环境并打破土壤水分平衡，土壤极有可能形成干层，对土壤可持续生产能力产生不利影响。而全膜覆土穴播小麦在提高水分利用效率，增加产量，优化产量结构的同时，可使小麦生育期耗散的土壤水分在休闲期得到有效补充，提高降水的休闲效率，保持小麦田的土壤水分年际平衡，有利于可持续发展。覆膜对土壤有机质、速效磷、硝态氮和铵态氮的吸收量增大，并未使硝态氮、铵态氮累积，此试验结果不稳定，仍需进一步研究。