寇江濤，師尚禮＊，周萬(wàn)海，尹國(guó)麗，李建偉

（1.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)學(xué)院，甘肅 蘭州730070；2.草業(yè)生態(tài)系統(tǒng)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 甘肅省草業(yè)工程實(shí)驗(yàn)室中－美草地畜牧業(yè)可持續(xù)研究中心，甘肅 蘭州730070）

我國(guó)西北黃土高原處于半干旱區(qū)，是我國(guó)北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶的北界和雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)的下限區(qū)，也是生態(tài)環(huán)境變化的敏感區(qū)，該地區(qū)地下水位深，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)主要依靠天然降水，幾乎沒(méi)有其他水源［1］，該地區(qū)年降水分布不均勻，總量少且集中在7－9月份，降水形式多以小于5mm的無(wú)效和微效降水或大暴雨為主，徑流損失與蒸發(fā)損失并存［2］，這不僅不利于作物對(duì)水分的有效吸收，而且會(huì)造成大面積的水土流失［3，4］，且該地區(qū)地形破碎，土壤侵蝕劇烈，養(yǎng)分流失嚴(yán)重，土壤貧瘠化較為普遍［5］。因此，干旱缺水、水土流失及嚴(yán)酷的自然條件成為西北黃土高原區(qū)生態(tài)環(huán)境脆弱和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力低下的主要原因［6］。

研究表明，實(shí)施壟溝集雨種植，能夠使壟上降水流入溝中，產(chǎn)生水分疊加［7］，同時(shí)田間溝壟可以減小風(fēng)速，抑制蒸發(fā)，提高入滲深度［8］，從而達(dá)到蓄積雨水、增加土壤含水量、改善土壤墑情、延長(zhǎng)水分有效期和對(duì)天然降水資源實(shí)現(xiàn)空間調(diào)控，滿足作物對(duì)水分的生長(zhǎng)需求［9－11］。在我國(guó)壟覆膜集雨種植的研究和應(yīng)用多集中在北方干旱半干旱雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)，這些研究主要針對(duì)土壤蓄水供水［12，13］、農(nóng)田水熱環(huán)境［14，15］、水肥效應(yīng)［16］以及集雨效率［17］等方面，并最終落腳于作物產(chǎn)量，而且大多數(shù)壟溝集雨的研究均以一年生農(nóng)作物為主［12－15，18－20］，對(duì)多年生牧草的研究報(bào)道較少［9，21，22］，對(duì)苜蓿草地土壤養(yǎng)分的研究報(bào)道更少［23］。

本研究以我國(guó)西北旱地為研究對(duì)象，通過(guò)壟覆膜集雨種植紫花苜蓿（Medicagosativa）試驗(yàn)，研究不同覆膜方式和不同溝壟寬比處理對(duì)二年齡苜蓿草地土壤養(yǎng)分的影響，以探討該新型種植方式對(duì)土壤質(zhì)量的綜合影響，旨在為我國(guó)黃土高原地區(qū)發(fā)展草田輪作、草地植被和改善生態(tài)環(huán)境提供科學(xué)的理論依據(jù)和技術(shù)參考，并為提高旱作苜蓿草地產(chǎn)草量、延長(zhǎng)草地高產(chǎn)年限提供有效的途徑和方法，對(duì)半干旱區(qū)旱地牧草種植具有一定的實(shí)踐指導(dǎo)意義。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)基本概況與自然條件

試驗(yàn)于2008年4月－2009年10月在甘肅省永登縣武勝驛鎮(zhèn)霍家灣村（36.73°N，103.25°E）進(jìn)行，該區(qū)海拔2 624m，屬典型的大陸性氣候，處于半干旱區(qū)，年降水量230.0～435.8mm，年蒸發(fā)量1 230.4～1 879.8mm。年平均日照2 659.3h，年最低氣溫－28.1℃，最高氣溫34.34℃，年平均氣溫5.9℃，年平均相對(duì)濕度56%，干燥度3.1，年均無(wú)霜期121d。全年多為西北風(fēng)，夏季陰雨天氣亦有東南風(fēng)，風(fēng)力一般2～4級(jí)，最大9級(jí)，頻率19%，年均風(fēng)速2.3m／s，定時(shí)最大風(fēng)速20m／s，8級(jí)以上大風(fēng)年均11.3d，最多年份達(dá)26d。境內(nèi)溝壑縱橫，氣候干燥，植被稀少，土壤為鈣礫土，土質(zhì)疏松。試驗(yàn)地前茬作物為冬小麥（Triticumaestivum），0～40cm土層有機(jī)質(zhì)32.00g／kg、全氮2.14g／kg、速效氮115.14mg／kg、全磷0.87g／kg、速效磷36.54mg／kg、速效鉀214.12 mg／kg。2009年苜蓿生長(zhǎng)期（4月10日－9月20日），試驗(yàn)區(qū)降水量為211.9mm，為干旱年份。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

供試品種為隴東紫花苜蓿（M.sativacv.LongDong），采用壟溝種植方式，壟為集雨區(qū)，溝為種植區(qū)。設(shè)覆膜壟和土壟2種集雨面處理，集雨壟坡度40°，壟高25cm，覆膜壟上覆蓋寬1.2m、厚0.08mm的塑料薄膜，邊緣用土固壓，以防被風(fēng)損害；土壟為人工原土夯實(shí)。試驗(yàn)設(shè)9個(gè)處理（4種溝壟寬比×2種壟覆蓋方式＋1對(duì)照），其中對(duì)照（CK）為平作，4種溝壟寬比（溝寬：壟寬）為60cm∶30cm、60cm∶45cm、60cm∶60cm和60cm∶75 cm。苜蓿出苗前期，種植區(qū)全部進(jìn)行小麥秸稈覆蓋。小區(qū)隨機(jī)排列，每處理重復(fù)3次，壟長(zhǎng)6m，每小區(qū)有4條壟3條溝，試驗(yàn)小區(qū)編號(hào)分別為 MR30、MR45、MR60、MR75、SR30、SR45、SR60、SR75、CK，其中 MR 為膜壟（mu1ching ridge），SR為土壟（soil ridge），CK為平作。小區(qū)面積及編號(hào)見(jiàn)表1。

表1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)參數(shù)Table 1 The design parameters of experiment

1.3 田間管理

試驗(yàn)地于2008年4月13日播種，在每小區(qū)溝內(nèi)條播4行紫花苜蓿，行距15cm，播種深度1～2cm，播種量22.5kg／hm2。播種前施基肥，基肥用量：純N［CO（NH2）2，含氮46%］和純P（重過(guò)磷酸鈣，含P2O546%）的用量分別為34.5kg／hm2和80.0kg／hm2。田間無(wú)灌溉，播種后松土，人工除莠，以免苜蓿幼苗受雜草的危害。

1.4 測(cè)定項(xiàng)目

1.4.1 干草產(chǎn)量 第1茬苜蓿于盛花期（2009／7／11）刈割，第2茬苜蓿于初花期（2009／9／20）刈割，每小區(qū)隨機(jī)選取3個(gè)0.6m×1.0m樣方，留茬高度5cm，刈割后放在105℃的烘箱中殺青15min，之后置于60℃下烘至恒重（24h），冷卻后取出稱重，求平均值，折算成每公頃的干草重量。用全部種植面積（即小區(qū)面積＝溝面積＋壟面積）計(jì)算干草產(chǎn)量。

1.4.2 土壤養(yǎng)分 于苜蓿種植第2年返青前（2009／4／10）、第2茬苜蓿初花期（2009／9／20）刈割后，各小區(qū)內(nèi)按“S”型設(shè)置3個(gè)采樣點(diǎn)（取樣點(diǎn)均分布在種植溝內(nèi)），分別用土鉆取0～20，20～40cm土樣，將同一層次3個(gè)土樣均勻混合使成為1個(gè)混合樣，帶回實(shí)驗(yàn)室風(fēng)干、去雜、過(guò)篩后待測(cè)定。

土樣分析在甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)學(xué)院草業(yè)生態(tài)系統(tǒng)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，測(cè)定方法如下［24］：有機(jī)質(zhì)（SOM）－重鉻酸鉀容量法（外加熱法）、全氮（TN）－半微量凱氏法、全磷（TP）－HClO4－H2SO4法、速效氮（AN）－堿解擴(kuò)散法、速效磷（AP）－0.5mol／L NaHCO3法、速效鉀（AK）－NH4OAc浸提（火焰光度法）、緩效鉀（SAK）－1mol／L熱HNO3浸提（火焰光度法）。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2003進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和圖表繪制，并采用SPSS軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同集雨處理對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)的影響

返青前、刈割后，膜壟、土壟處理0～20，20～40cm土層SOM含量均隨著壟寬度的增加而增大，而且膜壟處理0～20，20～40cm土層平均SOM含量顯著高于土壟處理和CK（圖1）。

返青前，膜壟處理之間0～20，20～40cm土層SOM含量差異不顯著，但均顯著高于CK，MR45、MR60、MR75均顯著高于土壟處理；土壟處理之間0～20，20～40cm土層SOM含量差異不顯著，SR60、SR75 0～20cm土層SOM含量顯著高于CK，SR30、SR45與CK差異不顯著，土壟處理20～40cm土層SOM含量均與CK差異不顯著。刈割后，MR45、MR60、MR75 0～20cm土層SOM含量差異不顯著，均顯著高于MR30及土壟處理；膜壟處理之間20～40cm土層SOM含量差異不顯著，MR45、MR60顯著高于土壟處理；膜壟、土壟各處理0～20，20～40cm土層SOM含量均顯著高于CK。

圖1 不同集雨處理0～20，20～40cm土壤有機(jī)質(zhì)含量Fig.1 Soil organic matter（SOM）in 0to 20and 20to 40cm soil layers among different rainfall harvesting treatments

刈割后與返青前相比，膜壟、土壟處理及CK 0～20，20～40cm土層SOM含量均顯著降低，膜壟處理0～20，20～40cm土層平均SOM含量分別降低7.80%，9.27%，土壟處理0～20，20～40cm土層平均SOM含量分別降低11.19%，10.12%，CK 0～20，20～40cm土層SOM 含量分別降低15.30%，16.71%。

2.2 不同集雨處理對(duì)土壤全氮、速效氮的影響

返青前、刈割后，膜壟、土壟處理0～20，20～40cm土層TN含量均隨著壟寬度的增大而增加，而且膜壟處理0～20，20～40cm土層平均TN含量顯著高于土壟處理和CK（圖2）。返青前，膜壟處理之間0～20，20～40cm土層TN含量差異不顯著，均顯著高于CK；土壟處理之間0～20，20～40cm土層TN含量差異不顯著，且均與CK無(wú)顯著差異。刈割后，膜壟、土壟處理0～20，20～40cm土層TN含量均顯著高于CK。刈割后與返青前相比，除CK外，膜壟和土壟處理0～20，20～40cm土層TN含量均顯著提高，膜壟處理0～20，20～40cm土層平均TN含量分別提高12.71%，11.26%，土壟處理0～20，20～40cm土層平均TN含量分別提高8.45%，9.80%。表明壟覆膜集雨種植能夠顯著提高土壤全氮含量，而且膜壟處理的增幅明顯大于土壟處理。

圖2 不同集雨處理0～20，20～40cm土層土壤全氮、速效氮含量Fig.2 Total nitrogen（TN）and available nitrogen（AN）contents in 0to 20and 20to 40cm soil layers among different rainfall harvesting treatments

返青前、刈割后，膜壟處理0～20，20～40cm土層AN含量均顯著高于CK，而且膜壟處理顯著高于土壟處理。返青前，土壟處理0～20cm土層AN含量均顯著高于CK，SR60、SR75處理20～40cm土層AN含量顯著高于CK，SR30、SR45處理與CK差異不顯著；刈割后，土壟處理0～20cm土層AN含量均顯著高于CK，SR6020～40cm土層AN含量顯著高于CK，SR30、SR45、SR75與CK差異不顯著。刈割后與返青前相比，CK 0～20 cm土層AN含量顯著升高，20～40cm土層AN含量顯著降低，膜壟、土壟處理0～20，20～40cm土層AN含量均顯著降低。膜壟處理0～20，20～40cm土層平均AN含量分別降低6.61，4.66mg／kg，土壟處理0～20，20～40cm土層平均 AN含量分別降低6.88，5.00mg／kg。

2.3 不同集雨處理對(duì)土壤全磷、速效磷的影響

返青前、刈割后，膜壟、土壟處理和CK 0～20，20～40cm土層TP含量均無(wú)顯著差異（圖3）。

返青前，膜壟處理之間0～20，20～40cm土層AP含量差異不顯著，均顯著高于土壟處理和CK；土壟處理之間0～20，20～40cm土層AP含量差異不顯著，且均與CK無(wú)顯著差異。刈割后，SR45、SR60、SR75 0～20cm土層AP含量顯著低于CK，膜壟處理及SR30與CK差異不顯著；MR30 20～40cm土層AP含量顯著高于CK，MR45、MR60、MR75及SR60 20～40cm土層 AP含量與CK差異不顯著，SR30、SR45、SR75 20～40cm 土層AP含量顯著低于CK。刈割后與返青前相比，膜壟、土壟處理及CK 0～20，20～40cm土層AP含量均顯著降低，膜壟處理0～20，20～40cm土層平均AP含量分別降低7.57，5.30mg／kg，土壟處理0～20，20～40cm土層平均 AP含量分別降低6.62，4.68mg／kg。

2.4 不同集雨處理對(duì)土壤緩效鉀、速效鉀的影響

返青前、刈割后，膜壟處理0～20，20～40cm土層SAK含量隨著壟寬度的增大而增加，且均顯著高于土壟處理和CK（圖4）；返青前土壟處理0～20cm土層SAK含量均顯著高于CK，刈割后SR30、SR75與CK差異不顯著，SR45、SR60顯著低于CK；返青前SR30、SR45 20～40cm土層SAK含量與CK差異不顯著，SR60、SR75顯著高于CK，刈割后SR30、SR45、SR60與CK差異不顯著，SR75顯著低于CK。刈割后與返青前相比，CK 0～20 cm土層SAK含量顯著降低，膜壟和土壟處理0～20，20～40cm土層SAK含量均顯著降低。膜壟處理0～20，20～40cm土層平均SAK含量分別降低64.54，40.05mg／kg，土壟處理0～20，20～40cm土層平均SAK含量分別降低60.08，30.03mg／kg。

圖3 不同集雨處理0～20，20～40cm土層土壤全磷、速效磷含量Fig.3 Total phosphorus（TP）and available phosphorus（AP）contents in 0to 20and 20to 40cm soil layers among different rainfall harvesting treatments

圖4 不同集雨處理0～20，20～40cm土層土壤緩效鉀、速效鉀含量Fig.4 Slowly available potassium （SAK）and available potassium （AK）contents in 0to 20and 20to 40cm soil layers among different rainfall harvesting treatments

返青前、刈割后，膜壟處理0～20，20～40cm土層AK含量均隨著壟寬度的增大而增加，且均顯著高于土壟處理和CK；返青前SR45、SR60、SR75 0～20cm土層AK含量顯著高于CK，SR30與CK差異不顯著，SR60、SR75 20～40cm土層AK含量顯著高于CK，SR30、SR45與CK差異不顯著；刈割后土壟處理0～20，20～40cm土層AK含量均與CK差異不顯著。刈割后與返青前相比，CK處理0～20cm土層AK含量顯著降低，膜壟和土壟處理0～20，20～40cm土層AK含量均顯著降低。膜壟處理0～20，20～40cm土層平均AK含量分別降低19.58，12.21mg／kg，土壟處理0～20，20～40cm土層平均 AK含量分別降低18.52，9.32mg／kg。

2.5 不同集雨處理0～40cm土層土壤養(yǎng)分增減量與經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量的關(guān)系

圖5 不同集雨處理的干草產(chǎn)量Fig.5 Economic yield among different rainfall harvesting treatments

用全部面積計(jì)算苜蓿干草產(chǎn)量（圖5），膜壟和土壟處理均顯著高于CK，其中以MR60處理最高，顯著高于 MR75、MR45和 MR30，MR75與 MR45之間差異不顯著，但顯著高于MR30；土壟處理以SR60和SR75較高，二者之間差異不顯著，但顯著高于SR45和SR30，SR45顯著高于SR30；膜壟和土壟處理的平均年干草產(chǎn)量分別較CK提高204.98%和163.63%。表明膜壟處理的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量顯著高于土壟處理，土壟處理經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量也明顯高于CK。

對(duì)不同集雨處理0～40cm土壤養(yǎng)分增減量與經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量作相關(guān)性分析（圖6），結(jié)果表明：0～40cm土層SOM的減少量與苜蓿的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量呈顯著的負(fù)相關(guān)，0～40cm土層TN的增加量、AP的減少量、AK的減少量均與苜蓿的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量呈顯著的正相關(guān)。

3 討論與結(jié)論

3.1 壟覆膜集雨對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)的影響

作為土壤重要組成部分和代表一個(gè)主要碳庫(kù)的SOM是土壤肥力的重要標(biāo)志，是土壤中各種營(yíng)養(yǎng)元素特別是氮、磷的重要來(lái)源，SOM能使土壤具有保肥性、緩沖性，使土壤疏松，從而改善土壤的理化性質(zhì)［24］。SOM含量是多因素影響下土壤有機(jī)碳輸入與輸出之間平衡的結(jié)果［25］，SOM的損失主要取決于土壤有機(jī)質(zhì)的氧化及土壤侵蝕的程度，微生物是SOM分解和周轉(zhuǎn)的主要驅(qū)動(dòng)力，凡是能影響微生物活動(dòng)及其生理作用的因素都會(huì)影響SOM的分解和轉(zhuǎn)化，因此土壤溫度和水分是影響SOM分解和轉(zhuǎn)化的主要因素［26］。

壟覆膜集雨能夠?qū)⑿∮?mm的無(wú)效、微效降水通過(guò)人工產(chǎn)流形式形成坡面徑流，使之有效化，從而對(duì)有限降水資源進(jìn)行再分配［27］，而且田間起壟及壟上覆膜能使2個(gè)集雨面上的降水集中到1個(gè)面上，溝中的水分產(chǎn)生疊加，同時(shí)壟具有抑制蒸發(fā)的作用［17］，使得聚集在溝內(nèi)的水分下滲后明顯改善苜蓿根際水分狀況。起壟覆膜后，地面凹凸不平，粗糙度加大，從而加大地表面積，增強(qiáng)接收太陽(yáng)光輻射能力，使地面土壤溫度提高，加之地面覆膜的保溫作用，壟下土壤溫度提高，通過(guò)土壤導(dǎo)熱性，種植行間土壤溫度明顯提高［28，29］。因此，膜壟和土壟處理的土壤水溫條件得到改善，促進(jìn)微生物的生物周轉(zhuǎn)，加速了SOM的礦化，同時(shí)，牧草地上部分由于收割而移出土壤系統(tǒng)，凋落物及地下部分進(jìn)入土壤的量和分布深度則可能成為影響土壤SOM的主要因素，而紫花苜蓿根系入土較深，相應(yīng)歸還土壤的植物殘?bào)w量較大［25，30］，使得第2茬苜蓿刈割后，膜壟、土壟處理0～20，20～40cm土層SOM含量和返青前相比均顯著降低。

膜壟處理壟上覆蓋的地膜和土壟壟面的結(jié)皮層使得土壤表面結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，能夠明顯的減少風(fēng)蝕和地表徑流給土壤養(yǎng)分帶來(lái)的損失，有效的抑制SOM含量的降低，而且膜壟的抑制作用大于土壟，而CK不具有這種抑制作用，因此CK 0～40cm土層SOM的減少量大于膜壟和土壟處理。試驗(yàn)表明各處理0～40cm土層SOM的減少量與苜蓿的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量呈顯著的負(fù)相關(guān)，說(shuō)明壟覆膜集雨種植在促進(jìn)微生物的生物周轉(zhuǎn)、加速SOM礦化的同時(shí)又能夠有效的抑制SOM含量的降低，使得0～40cm土層SOM的減少量明顯低于土壟和CK。

圖6 不同集雨處理0～40cm土壤養(yǎng)分增減量與經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量的關(guān)系Fig.6 Relationship between soil nutrient change and economic yield of alfalfa in 0to 40cm soil layers among different rainfall harvesting treatments

3.2 壟覆膜集雨對(duì)土壤全氮和速效氮的影響

土壤TN是標(biāo)志土壤氮素總量和供應(yīng)給植物有效氮的源和庫(kù)，也是AN的直接供給源，綜合反映了土壤的氮素水平［31］。在作物所吸收的氮素中，約45%～50%來(lái)自土壤氮素，土壤供氮不足是引起作物產(chǎn)量下降和品質(zhì)降低的主要限制因子，也是各種生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力高低的主要限制因子［25］。

苜蓿草地土壤氮素的主要來(lái)源是土壤本身所含的氮素及苜蓿生長(zhǎng)過(guò)程中所固定的氮，表層土壤中80%～97%的氮存在于有機(jī)質(zhì)中［31］。溫度是影響黃土高原紫花苜蓿草地土壤凈氮礦化速率的主效因素，溫度和水分有明顯的交互效應(yīng)［32］，壟覆膜集雨種植所形成的水熱條件促進(jìn)了SOM的礦化，而且膜壟和土壟處理能明顯提高苜蓿的出苗率、成苗率及越冬率，次年苜蓿返青后，膜壟和土壟處理的植株密度顯著高于CK［33］，因此膜壟和土壟處理在苜蓿生長(zhǎng)中所固定的氮也顯著高于CK，所以第2茬苜蓿刈割后膜壟和土壟處理0～40cm土層TN含量和返青前相比顯著增加，CK 0～40cm土層TN含量較返青前增加但不顯著；相關(guān)性分析表明，各處理0～40cm土層TN的增加量與苜蓿的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量呈顯著的正相關(guān)，說(shuō)明壟覆膜集雨種植苜蓿有利于TN含量的增加。苜蓿生長(zhǎng)過(guò)程中所需要的氮主要來(lái)自AN，所以第2茬苜蓿刈割后膜壟和土壟處理0～40cm土層AN含量和返青前相比顯著降低。

3.3 壟覆膜集雨對(duì)土壤全磷和速效磷的影響

苜蓿對(duì)土壤氮素不敏感而對(duì)磷素比較敏感，苜蓿生長(zhǎng)中所需的磷素只能從土壤中攝取，在我國(guó)許多地方，磷是制約苜蓿生產(chǎn)的主要營(yíng)養(yǎng)元素［23］。干旱半干旱的黃土區(qū)屬石灰性土壤，一般說(shuō)來(lái)該地區(qū)的土壤全磷含量比較充足，但全磷中只有小部分能被轉(zhuǎn)化為有效磷供苜蓿直接吸收利用。人工種草雖然能提高土壤氮素水平，但植物無(wú)法增加土壤中磷素水平，磷在土壤中的溶解性差、難以移動(dòng)，加上植物不斷消耗，已成為該區(qū)植物生長(zhǎng)主要的限制因子［34］。

賈宇等［23］研究表明，壟溝集雨種植紫花苜蓿，土壤TP在處理之間和采樣期之間均無(wú)顯著差異，但在各處理土壤中AP在試驗(yàn)期間均減少，減少量和苜蓿的干草產(chǎn)量成正比。本試驗(yàn)表明，苜蓿返青前、刈割后，膜壟、土壟和CK處理0～20，20～40cm土層TP含量均無(wú)顯著差異。返青前膜壟處理0～40cm土層AP含量顯著高于CK，土壟處理0～40cm土層AP含量與CK無(wú)顯著差異，是由于膜壟處理在越冬期能夠提高土壤溫度，增加微生物活性，有利于處于固持狀態(tài)的磷素轉(zhuǎn)化為AP，說(shuō)明壟覆膜集雨種植有利于土壤磷的可持續(xù)利用。第2茬苜蓿刈割后膜壟、土壟及CK處理0～40cm土層AP含量均較返青前顯著降低，而且膜壟處理的減少量大于土壟處理和CK，相關(guān)性分析表明，各處理0～40cm土層AP的減少量與苜蓿的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量呈顯著的正相關(guān)，說(shuō)明苜蓿產(chǎn)量越高對(duì)土壤中AP的消耗越多。以上結(jié)果均與賈宇等［23］的研究結(jié)果一致。

3.4 壟覆膜集雨對(duì)土壤緩效鉀和速效鉀的影響

SAK又稱非交換性鉀，常被作為評(píng)價(jià)土壤供鉀潛力的指標(biāo)，并以此作為合理施用鉀肥的依據(jù)，SAK很難被植物直接吸收利用，但SAK和AK處于平衡之中，當(dāng)土壤中AK被植物吸收利用后，SAK可以慢慢地釋放補(bǔ)充AK［25］。試驗(yàn)表明，第2茬苜蓿刈割后CK處理0～20cm土層SAK、AK含量較返青前均顯著降低，20～40cm土層SAK、AK含量較返青前均降低但不顯著，而膜壟和土壟處理0～40cm土層SAK、AK含量較返青前均顯著降低，而且膜壟處理的減少量大于土壟處理和CK，是由于苜蓿生長(zhǎng)過(guò)程大量吸收AK，當(dāng)AK含量降低時(shí)，增加了SAK釋放AK的量，所以SAK含量顯著降低。苜蓿生長(zhǎng)中所需的鉀只能從土壤中攝取，相關(guān)性分析表明，各處理0～40cm土壤AK的減少量與苜蓿的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量呈顯著的正相關(guān)，說(shuō)明苜蓿產(chǎn)量越高對(duì)土壤中AK的消耗越多。

土壤養(yǎng)分作為“土壤圈”物質(zhì)循環(huán)的重要組成部分，也是草地農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中維持生物生命周期的必要條件。壟覆膜作為一種集雨措施應(yīng)用于紫花苜蓿的種植，所形成的水熱條件對(duì)土壤養(yǎng)分有明顯的影響，能夠有效地提高0～40cm土壤養(yǎng)分，有利于土壤的可持續(xù)利用。土壤養(yǎng)分的變化容易受到各種外部因素的制約，如人為因素有耕作、施肥等，特別是耕作施肥會(huì)導(dǎo)致土壤養(yǎng)分分布的不均勻，從而造成局部的差異；土壤養(yǎng)分的變化還與當(dāng)?shù)氐耐寥蕾|(zhì)地、地形地貌、機(jī)械條件、耕作方式以及作物品種等諸多因素有關(guān)，同時(shí)大田試驗(yàn)由于周期長(zhǎng)，容易受外部因素的制約，得出的初步結(jié)論有待今后在不同地區(qū)根據(jù)當(dāng)?shù)刈匀粭l件進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間定點(diǎn)觀測(cè)研究，進(jìn)一步分析和驗(yàn)證。另外，壟覆膜集雨種植改善土壤的水分、溫度條件后，對(duì)土壤的微生物活動(dòng)、土壤酶活性及養(yǎng)分循環(huán)均可產(chǎn)生顯著的影響，因此，壟覆膜集雨種植對(duì)苜蓿草地的微生物數(shù)量、土壤酶活性、土壤養(yǎng)分循環(huán)和有效性及C、N分布和儲(chǔ)量的影響有待進(jìn)一步研究，旨在為提高旱作苜蓿草地產(chǎn)草量、延長(zhǎng)草地高產(chǎn)年限提供有效的途徑和方法。

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