豆禾牧草混播防治兰州新区周边耕地土壤退化机理研究

soil degradation of cultivated land in Lanzhou New Area, such as soil wind erosion, secondary salinification and fertility loss, is becoming more and more serious, which has seriously influenced it’s agriculturial sustainable development, economic development and ecological environment. Through planting locally grown crops and legume and grass pastures, sampling from different treatments with different planting modes, and starting with characteristic indexs of plant community and indexs of soil physical, chemical, biological properties, we will systematically study the dynamic relationship between vegetation coverage, height, biomass and soil wind erosion, aerodynamic roughness, salt content, moisture content, nutrient, and deeply explore the influence of different vegetation coverages on soil erosion, salininization and fertility, the mechanism of improving soil quality using vegetation coverage, and provide theory evidence and technical support for rational use of cultivated land and recovery of degraded cultivated land in semi-arid regions.

兰州新区周边农田土壤风蚀沙化、次生盐渍化和肥力下降等问题日趋严重，这不仅影响当地农业的可持续发展，而且也严重威胁新区经济发展和生态环境建设。本项目拟通过在该区耕地上种植多种当地作物和豆、禾牧草，在不同种植模式的处理中多点布样，从植物群落的特征指标和土壤的物理、化学、生物学性质指标入手，来系统研究植物群落的盖度、高度、生物量与地表风蚀量、粗糙度、含盐量、含水率和养分间的动态相互关系，揭示不同植被覆盖对耕地土壤风蚀、盐碱和肥力的影响，以及利用植被覆盖改良耕地土壤质量的内在机制，并为半干旱灌区耕地的合理利用和退化耕地的恢复提供理论依据和技术支持。

兰州新区所处秦王川灌区干旱少雨、日照强烈，冬春季多风，春播作物生育期较短、浇水采取漫灌，耕地受盐碱和风蚀危害，土壤退化严重，加剧了“资源-人口-环境问题”。项目以裸地（CK）、单播小麦、苜蓿、雀麦和披碱草，混播雀麦/苜蓿和披碱草/苜蓿为研究对象，通过定期测定植被特征、地表微环境、土壤盐分、风蚀、养分等指标数据及相关分析，揭示植被对土壤盐分、风蚀和养分影响，及种植豆禾混播牧草改善土壤质量机理。结果表明：从春季至夏末，小麦和牧草的盖度、高度和生物量均呈显著升高趋势；小麦收获后至秋末，麦地保留根茬量有限，而牧草仍保持生长；秋末时与小麦留茬高度相同收获牧草，混播牧草根茬量较小麦大；第二年起，牧草萌发和生长速度明显快于小麦。小麦和牧草植被覆盖地表期间，地表光照强度、0-5cm土层温度等显著低于裸地，而土壤含水率大于裸地；小麦收获后其地表微环境与裸地类似。裸地表层盐含量全年变化呈“W”形，高峰出现在春季、夏末和秋末，小麦地呈“U”形，高峰为春季和秋末，混播牧草地呈“L”形，即春季盐含量较高，其余时间均保持较低水平。9月至翌年6月，表土流失呈秋末冬初较多，冬季较少，春季又明显增强的“U”形曲线模式，10月和翌年4月为高峰期；裸地表土流失达1.7kg/m2，小麦和混播牧草地较裸地减少20%和52%；裸地有机质损失达236.2kg/hm2，小麦和混播牧草地较裸地减少12%和50%。从春季至秋末，小麦和混播牧草地表土有机质呈增加趋势，第4年混播牧草地增速明显大于小麦地；实验期内，表层土壤全氮、全磷、水解氮、速效磷均表现为先降低、然后逐渐增加趋势，而土壤全钾变化不明显，速效钾呈持续增大趋势；土壤养分含量均随土层加深而减小。植被特征指标与土壤盐分、风蚀和有机质损失量间呈极显著负相关关系，植被盖度、高度和生物量每提高1%、1cm和1g/m2，将使土壤电导率降低1.4、1.5和0.1uS/cm，表土流失减少4.1、15.3和2.3g/m2，有机质损失减少59.3、206.5和34mg/m2。综合以上，秦王川灌区种植春小麦无法控制地表积盐、风蚀和养分损失严重；而种植豆禾混播牧草可有效控制地表积盐、风蚀和养分损失也较轻，具有农田生态保育效果，连续实施几年后可显著改善土壤质量；该区最佳豆禾混播模式为披碱草/苜蓿。为甘肃沿黄灌区利用“粮草轮作”措施来提高耕地质量、改善区域生态环境提供科学依据。