轮作促进春小麦田土壤质量提升及缓解干旱效应研究

摘要

为探究长期不同轮作模式下农田土壤质量的变化趋势及其缓解干旱胁迫的效应，在大兴安岭西麓基于春小麦-马铃薯（R₁）、春小麦-马铃薯-油菜（R₂）、春小麦-油菜（R₃）、春小麦连作（C₁）4种长期（2016—2022年）定位轮作模式基础上，设置正常水分（NC）和干旱胁迫（HC）2个水分处理，共8个处理。按作物轮作顺序，2022年各模式均种植春小麦‘龙麦36’，测定不同处理的土壤理化性状、酶活性、微生物量、小麦产量等指标，分析不同轮作模式下土壤质量指标变化对干旱胁迫的响应。结果表明：在土壤性状上，2种水分处理的R₁、R₂、R₃土壤质量含水率、总孔隙度、有机质、碱解氮、全磷、有效磷、全钾、速效钾、蔗糖酶、碱性磷酸酶、微生物量磷均显著高于C₁（P<0.05）；与NC相比，HC中R₁、R₂、R₃的土壤物理化学、酶活性、微生物学等指标变化幅度均小于C₁，其中R₁对干旱胁迫下土壤有效磷含量和过氧化氢酶活性的缓解效应均为最好，分别为66.27%和13.27%,R₂对干旱胁迫下土壤质量含水率、速效钾、蔗糖酶的缓解效应最好，分别为3.77%、50.38%、44.99%,R₃对干旱胁迫下土壤碱性磷酸酶活性的缓解效应最高，为57.29%,NC和HC中R₁、R₂、R₃模式土壤质量系数（SQI）均显著高于C₁（P<0.05）,R₁、R₂、R₃之间无显著差异。在产量上，2种水分处理中R₁、R₂、R₃的产量差异不显著，但均显著高于C₁（P<0.05）,HC中C₁、R₁、R₂、R₃的产量分别较NC低24.13%、12.95%、16.59%、18.98%,R₁缓解干旱的效应最好，效应值为46.33%；春小麦产量与质量含水率、总孔隙度等土壤物理性状，有机质含量、碱解氮等土壤养分指标，蔗糖酶、碱性磷酸酶等土壤酶活性，土壤微生物量磷等均呈显著正相关。综上，春小麦-马铃薯（R₁）、春小麦-马铃薯-油菜（R₂）、春小麦-油菜（R₃）轮作模式均可显著提高大兴安岭西麓农田土壤耕地质量，进而缓解干旱对春小麦的水分和养分利用的限制，并可显著提高春小麦的产量，其中R₁、R₂缓解干旱胁迫效果较好。

关键词

干旱胁迫 / 轮作模式 / 春小麦 / 土壤质量 / 产量

基金资助

内蒙古自治区2022年科技领军人才项目(2022LJRC0010); 内蒙古自治区科技计划(2025KYPT0006); 国家自然科学基金联合基金(U23A20195); 内蒙古农牧业青年创新基金(2022QNJJN01); 内蒙古自治区草原英才科技计划