增水和施肥对苜蓿-小麦轮作系统冬小麦叶片水分利用效率的影响

水资源匮乏是制约黄土高原地区生产发展的重要因素,通过提高作物的水分利用效率是缓解其水资源匮乏问题的重要途径。本试验依托山西农业大学草业学院试验站苜蓿(Medicago sativa L.)-小麦(Triticum aestivum L.)轮作系统平台,探究增水和施肥对冬小麦叶片水分利用效率的影响。本试验结果显示仅返青期—灌浆期增水显著降低叶片水分利用效率7.1%,其中孕穗期增水显著降低了叶片水分利用效率,但是施肥以及增水+施肥处理未显著影响叶片水分利用效率,仅在返青期施肥显著提升了叶片水分利用效率。研究发现增水通过改变叶片光合速率、蒸腾速率、胞间CO_(2)浓度和土壤温度影响冬小麦叶片水分利用效率,其中蒸腾速率为主要调控因素;施肥并未显著影响叶片水分利用效率,可能是由于紫花苜蓿的固氮作用,使得冬小麦的水碳循环过程对肥料响应不显著,说明将紫花苜蓿引入轮作系统有助于缓解水资源匮乏问题。

水肥添加对草田轮作系统土壤呼吸速率的影响

土壤呼吸是生态系统碳排放最重要的途径,其微小变化将对陆地生态系统碳循环产生深远的影响。为探究不同管理方式对草田轮作系统土壤碳排放的影响,本研究开展水肥添加控制试验,动态监测紫花苜蓿(Medicago sativa L.)-冬小麦(Triticum aestivum L.)草田轮作系统中冬小麦阶段的土壤呼吸速率、土壤微生物生物量碳/氮含量、土壤温度和土壤含水量等指标。结果显示水分添加使土壤呼吸速率提高28.5%(P<0.05),但肥料添加对其影响不显著。水分添加使土壤含水量提高24.7%,但使土壤温度降低9.7%;肥料添加使土壤温度降低11.0%,使0~10 cm, 10~20 cm土层土壤微生物生物量氮含量提高336%,131%。本研究说明水肥添加通过影响土壤温度、土壤含水量等土壤质量指标,影响植物根系生长发育和微生物活性,最终影响草田轮作系统土壤碳排放。