生物炭施加垄沟集雨种植对水土流失及紫花苜蓿草产量的影响

为缓解我国黄土高原区干旱胁迫和控制水土流失,本研究采用裂区设计,生物炭施加模式(生物炭施加和无生物炭施加)为主区,耕作模式(打结垄、开敞垄和平作)为副区,研究不同生物炭施加模式和耕作模式对土壤水分、径流、泥沙流失、养分流失、紫花苜蓿(Medicago sativa L.)干草产量和水分利用效率的影响。试验结果表明,在2019和2020年紫花苜蓿生育期,与平作处理相比,开敞垄和打结垄处理的径流量、泥沙、全氮、全磷、有机质流失量分别减少20.1%~37.7%和60.1%~64.7%,54%~75.5%和77.1%~87.6%,44.4%~65.5%和49.0%~81.8%,36.7%~75.3%和48.6%~87.3%,48.2%~72.9%和58.6%~85.4%,土壤贮水量、紫花苜蓿干草产量和水分利用效率分别增加39.5~52.1和31.2~60.5 mm,26.2%~31.7%和26.5%~35.2%,10.07~14.86和12.14~16.55 kg·hm^(-2)·mm^(-1)。与无生物炭施加处理相比,生物炭施加处理的径流量、泥沙、全氮、全磷和有机质流失量分别减少48%~69%,94%~125%,12%~24%,28%~46%和35%~48%,土壤贮水量、紫花苜蓿干草产量和水分利用效率分别增加42.93~26.09 mm,106%~111%和1.96~6.90 kg·hm^(-2)·mm^(-1)。本研究表明,生物炭施加打结垄沟集雨种植是该区域适宜耕作模式。

三叶草活覆盖对杂草、捕食性节肢动物和作物产量的影响

为探究我国半干旱区三叶草(Trifolium)活覆盖适宜种植模式,本研究采用完全随机设计,以无覆盖种植玉米(Zea mays)或大豆(Glycine max)为对照,研究三叶草活覆盖种植玉米+三叶草或大豆+三叶草对土壤水分、杂草密度和生物量、捕食性节肢动物密度、饲草及作物籽粒产量的影响。结果表明:与无覆盖种植玉米相比,三叶草活覆盖种植玉米的土壤贮水量、杂草密度和生物量分别降低6.6%~10.0%、2.6%~65.6%和26.8%~89.2%,捕食性节肢动物密度、饲草产量和玉米籽粒产量分别提高22.2%~100.0%、11.1%和5.7%;与无覆盖种植大豆相比,三叶草活覆盖种植大豆的土壤贮水量、杂草密度、生物量和大豆籽粒产量分别降低6.9%~21.9%、36.2%~65.2%、29.9%~62.4%和0.8%,捕食性节肢动物密度和饲草产量分别提高25.0%~250.0%和259.0%。三叶草活覆盖种植玉米或大豆显著降低土壤贮水量、杂草密度和生物量,显著提高田间捕食性节肢动物密度,对饲草产量和作物籽粒产量影响不显著。三叶草与大豆之间竞争高于三叶草与玉米之间竞争。三叶草活覆盖种植玉米更有益于维持农田生态系统多样性和保持作物产量,可作为我国半干旱地区可持续农业一种有效的活覆盖种植模式。