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黑龙港平原基于麦-玉复种的两年轮作模式农田水分消耗特征研究

         
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为解决黑龙港平原地下水漏斗区传统冬小麦-夏玉米(简称麦-玉)一年两熟模式的水粮矛盾问题,设计“一年传统麦-玉模式+一年轮作其他作物”的2年节水稳粮型轮作系统,试图寻找适合该区域的节水稳粮型绿色种植制度。于2018年10月—2020年9月在河北吴桥地区开展田间试验,以冬小麦-夏玉米一年两熟模式为对照,设置春玉米→麦-玉、冬小麦→麦-玉、春甘薯→麦-玉、春花生→麦-玉、冬小麦-夏花生→麦-玉、马铃薯-青贮玉米→麦-玉6个处理,分析各轮作模式的农田耗水特征。结果表明:(1)相比对照,除冬小麦-夏花生→麦-玉外,不同轮作模式的年均耗水量可减少3.1%~15.2%。春玉米→麦-玉、马铃薯-青贮玉米→麦-玉、春花生→麦-玉和春甘薯→麦-玉模式轮作周期内年均耗水量较对照模式分别减少6.1%、7.2%、9.2%和15.2%,4种模式的年均地下水净消耗量也较对照模式分别减少9.0%、10.3%、16.2%和32.9%;(2)不同耗水层次的作物搭配可以在空间上实现水分互补。冬小麦作物主要消耗0~160 cm土层土壤水分,其含水量相较于播种时减少了20%,马铃薯作物主要消耗0~100 cm土层土壤水分,其含水量相较于播种时减少了12%,春花生作物主要消耗20~80 cm土层土壤水分,其含水量相较于播种时减少了4%;(3)部分轮作模式可以减少对灌溉水的需求,同时有利于土壤水分的固持。2019轮作年,春玉米→麦-玉和春花生→麦-玉模式在模式灌溉量分别比对照减少145 mm和175 mm的情况下,2 m土壤贮水量较轮作年起始增加了27.2 mm和12.6 mm,而麦-玉复种模式在灌溉量为300 mm的情况下,2 m土壤贮水量较轮作年起始消耗了18.4 mm;(4)部分轮作模式具有较好的经济水分利用效率,达到对照的1.2~1.5倍。春花生→麦-玉和冬小麦-夏花生→麦-玉模式经济水分利用效率显著高于对照模式,分别为对照的1.5倍和1.2倍。综合农田水分利用特征与经济水分利用效率,春花生→麦-玉、春甘薯→麦-玉、马铃薯-青贮玉米→麦-玉和春玉米→麦-玉2年轮作模式降低了农田耗水量,同时保持并提高经济水分利用效率,可作为部分替代连年冬小麦-夏玉米两熟模式的参考模式。

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