吉县站在黄土区果农间作系统水肥调控研究中取得进展

作者：吉县站   更新时间：2022-03-17

农林复合经营是一种高效的土地利用方式，通过物种的水平镶嵌、立体搭配和时间组合，能够充分利用自然资源，对控制水土流失和缓解农林争地矛盾有重要作用,近 10 年来在晋西黄土区得到了广泛应用。苹果和大豆以及玉米是晋西黄土区重要的经济树种和粮食作物，但幼龄果树挂果较少，为提高土地利用率并增加经济收益，当地普遍采用以幼龄苹果树间作大豆/玉米的种植方式，果农间作也成为当地主要的农林复合经营模式。然而，晋西黄土区降水分布不均，土壤贫瘠，加之作物生长期内降水不足，在果树与农作物的生育关键期种间水分养分竞争激烈，极易产生水分胁迫或养分亏缺，严重制约间作植物的生长发育，最终对间作系统的整体效益和农民经济收益产生不良影响。所以，需在当地实施合理的土壤水分养分调控措施，使其满足苹果-大豆/玉米间作系统所需的水分差额及养分需要，提高土壤水分和养分的利用效率。但人工措施的干预也会对间作系统种间互作和整体效益产生影响，但具体的影响程度和机制尚不明确。

针对该问题，吉县站王若水副教授团队分别以苹果-大豆及苹果-玉米间作系统为研究对象，进行了不同水肥调控措施下的大田试验研究，分别设置灌水量+覆盖措施和灌水量+施肥量的两因素试验，探究不同灌水量与覆盖措施与不同施肥量的耦合效应对果农间作系统地上与地下部分生理生长指标以及系统整体水肥利用效率与种间互作的影响。研究结果表明：灌水量+覆盖措施影响下，秸秆覆盖处理的土壤水分明显高于薄膜覆盖处理，且相比于秸秆覆盖，薄膜覆盖对苹果和大豆根系的生长和种间竞争的缓解表现出更好的促进效果，但灌水的增加却会加强苹果和大豆根系生态位的重叠；同样，水肥的补给会增大苹果和玉米种对土壤水分和养分的竞争，且过量灌溉和施肥会导致土壤养分淋失，降低水肥利用效率；随着间作年限的增加，苹果树表现出更强的土壤水分和养分竞争优势。根据该研究结果，建议晋西黄土区苹果-大豆间作系统采用薄膜覆盖与0-60cm土层70-85%区间的田间持水量灌溉上限相结合措施进行水分调控；而对于苹果-玉米间作系统，建议采用0-60cm土层50-65%区间的田间持水量灌溉上限结合70%经验施肥量进行灌溉施肥管理。以上研究通过田间试验揭示了果农间作系统土壤水分养分以及根系的分布情况，建立了适用于黄土高原地区水肥高效管理制度，从而缓解了间作系统的种间竞争，提高了间作系统的水肥利用效率，为黄土高原地区农林复合系统的可持续发展奠定了研究基础。

图1 2017-2019年不同处理4个生育期平均土壤含水量变化

图2 大豆根长度密度的空间分布图

图3灌水量和施肥量与相对产量、相对IWUE和相对PFP的关系

本研究成果以“Effects of mulch and irrigation regimes on water distribution and root competition in an apple–soybean intercropping system in Loess Plateau, China ”为题，于2021年在农业水土工程类TOP期刊Agricultural Water Management（IF=4.516）期刊上发表，吉县站学生郑成浩为第一作者，王若水副教授为通讯作者。

文章链接：https://doi.org/10.1016/j.agwat.2020.106656

以及成果“Soil water, nutrient distribution and use efficiencies under different water and fertilizer coupling in an apple–maize alley cropping system in the Loess Plateau, China”为题，于2022年发表在土壤学Top期刊Soil & Tillage Research（IF=5.374）上, 吉县生态站学生窦晓宇为第一作者，王若水副教授为通讯作者。

文章链接：https://doi.org/10.1016/j.still.2021.105308