陇中黄土高原半干旱区苜蓿-作物轮作对土壤物理性质的影响

本研究通过设置在陇中黄土高原半干旱区苜蓿-作物轮作系统的长期定位试验,探讨了不同轮作模式对土壤物理性质的影响。6种轮作模式包括：苜蓿-苜蓿（L-L）、苜蓿-休闲（L-F）、苜蓿-小麦（L-W）、苜蓿-玉米（L-C）、苜蓿-马铃薯（L-P）和苜蓿-谷子（L-M）。结果表明,不同轮作模式下耕层土壤容重、孔隙度、土壤饱和导水率、土壤渗吸率、宏观毛管长度和有效孔径差异显著,苜蓿-作物轮作对土壤团聚体稳定性有一定影响,但不明显。L-F、L-W、L-C、L-P和L-M模式的土壤容重比L-L模式分别降低了6.86%,7.69%,6.22%,9.29%与10.17%。土壤渗吸率在L-F、L-W、L-C、L-P和L-M模式下分别比L-L模式提高了1.19,2.31,0.25,0.66和0.75倍,宏观毛管长度分别提高了3.73,2.92,1.49,2.62和1.15倍,有效孔径分别降低了79.43%,72.99%,56.71%,69.41%和56.35%,L-F、L-W和L-M模式土壤饱和导水率分别比L-L模式提高了0.32,1.52和0.33倍。轮作对土壤团聚体的影响主要表现在0～10cm和10～30cm的土层,其中L-C模式显著增加了土壤大团聚体含量,且增大了平均重量直径（MWD）和几何平均直径（GMD）值,提高了土壤的机械稳定性,L-P模式次之,但轮作在一定程度上降低了土壤水稳性团聚体的含量,L-F、L-W、L-C、L-P和L-M模式比L-L模式分别降低了33.44%,23.08%,7.36%,27.09%和20.29%。说明在黄土高原半干旱区,轮作有助于形成良好的土壤结构,改善土壤的渗透性能,促进土壤物理质量的提高。

苜蓿-作物轮作模式对土壤团聚体稳定性及有机碳的影响

本研究以苜蓿？作物轮作试验为研究对象,探讨了苜蓿？苜蓿（L-L）、苜蓿？休闲（L-F）、苜蓿？小麦（L-W）、苜蓿？玉米（L-C）、苜蓿？马铃薯（L-P）和苜蓿？谷子（L-M）6种轮作模式对陇中黄土高原雨养农田苜蓿土壤团聚体稳定性以及土壤总有机碳含量的影响。结果表明：不同轮作模式下土壤机械稳定性团聚体以≥0.25 mm团聚体为优势团聚体,均占72.17%以上,而土壤水稳性团聚体以〈0.25 mm团聚体为优势团聚体,均占95.18%以上。随着土层深度的增加,各处理≥0.25 mm的团聚体数量及平均重量直径（MWD）均随之增加,而水稳性大团聚体数量及MWD值无明显规律性。与L-L处理相比,L-C和L-P处理0-30 cm耕层土壤≥0.25 mm的团聚体含量分别增加5.94%和1.12%,L-C处理的MWD表现为最高,而其他轮作处理则不同程度降低了≥0.25 mm团聚体含量及MWD;随着土层深度的增加,6种不同轮作模式的土壤有机碳含量均呈现逐渐降低的趋势,在0-30 cm的耕层土壤,较之L-L处理,L-W、L-C、L-P和L-M处理均从不同程度上降低了土壤有机碳含量,其中L-P处理有机碳含量最低,降低了18.68%。相关性分析表明,土壤总有机碳分别与2-5 mm、1-2 mm、0.5-1 mm和0.25-0.5 mm粒径的水稳性团聚体比例以及MWD表现出极显著正相关,而与〈0.25 mm粒径的水稳性团聚体呈极显著负相关。综上所述,苜蓿？玉米轮作模式能明显增加土壤团聚体机械稳定性,而不同苜蓿？作物轮作模式对土壤团聚体的水稳性影响较小,土壤有机碳含量在很大程度上影响着土壤水稳性团粒结构的形成与稳定性,二者密切相关。

黄土高原半干旱区不同苜蓿-作物种植方式下土壤线虫群落组成及代谢足迹

线虫群落在土壤生态系统物质循环和能量流动过程中起着重要的作用。本研究以宁夏南部山区3种苜蓿-作物种植方式[苜蓿连作(A-A)、苜蓿-玉米轮作(A-C)、苜蓿-马铃薯轮作(A-P)]为对象,探讨不同种植方式下土壤理化性质、线虫群落组成结构及代谢足迹特征,评价黄土高原半干旱区苜蓿-作物种植方式对土壤食物网结构和功能的影响。结果表明:1)与苜蓿连作相比,苜蓿-玉米和苜蓿-马铃薯轮作方式下土壤有机碳含量分别增加了4.6%、7.4%,全氮含量分别增加了4.0%、5.2%,土壤微生物生物量碳和氮也有显著提高;2)在苜蓿连作方式下,线虫总多度为211条·100 g^(-1)干土,植食线虫为优势营养类群(35.7%),而在苜蓿-玉米和苜蓿-马铃薯轮作方式下,土壤线虫总多度较苜蓿连作有所增加(分别增加49.5%、93.7%),捕-杂食线虫成为优势营养类群(所占比例分别为45.7%、37.6%);3)相较于苜蓿连作,苜蓿-作物轮作方式下,植物寄生线虫指数(PPI)显著降低,表明植物寄生线虫在土壤食物网中的危害减轻;而线虫通路指数(NCR)有所增加,表明苜蓿-作物轮作方式下,土壤有机质分解过程中细菌分解作用进一步增强;4)苜蓿-作物轮作方式下,土壤线虫成熟度指数(MI)及其复合足迹、富集足迹、结构足迹均显著提高,土壤线虫的生产力和代谢活性显著增强,线虫群落的结构和功能更为成熟稳定。研究表明,相比苜蓿连作,苜蓿-作物轮作改善了土壤养分状况,使得土壤食物网的资源输入和能量利用效率均有所增加,受干扰程度显著降低,土壤生态系统更为稳定健康,因而有利于农业的可持续发展。