为探索宁夏干旱风沙区由于苜蓿种植年限过长而致使土壤水分亏缺及苜蓿地翻耕轮作后土壤水分、养分消耗及恢复等问题，本文以宁夏干旱风沙区紫花苜蓿地为研究对象，对10年生紫花苜蓿(CK)翻耕后连续2年内不同作物轮作后的土壤水分、土壤养分、土壤微生物、土壤酶活性、作物水分利用效率、生理指标、经济产量以及不同轮作方式的经济效益、生态环境效益分析进行了研究，旨在为干旱风沙区的草田轮作提供理论参考依据。主要研究结果如下: 1.10年生苜蓿地翻耕后进行不同作物组合的草田轮作试验研究。结果表明:2年轮作期间各轮作方式0～200cm土层土壤含水量在作物各关键生长时期均高于对照苜蓿地，且各轮作方式0～200cm范围内土壤含水量变化不一，主要差异表现在0～120cm土壤层次，该土层土壤水分波动变化比较明显，受降雨、地面蒸发及作物消耗影响较大;120～200cm土壤层次土壤含水量在2年轮作期间差异变化较小。轮作结束后，ACB、APM方式土壤水分贮水量最多，深层土壤水分与轮作前相比较，有一定的恢复;而ACC、ASS、ACS方式土壤贮水量较低，与其他轮作方式相比较，深层土壤水分较低，但高于连年生长的10年生苜蓿地。 2.通过IsoSource软件对玉米关键生育时期土壤水及木质部液体δ18O的测定分析，玉米的生长初期，0～20cm土层水分对于玉米生长的贡献率最高，达38.3％;20～40cm次之，为26.8％;玉米生长中期，60～100cm土层水分对于玉米生长的贡献率最高，为63.5％，100～120cm次之;为24.1％;玉米成熟期至收获期，140～180cm土层水分对于玉米生长的贡献率最高，为67.1％，100～140cm次之，为23.8％。 3.苜蓿地翻耕后进行草田轮作，2年轮作期间轮作地0～60cm土壤pH值增高，但低于苜蓿地;土壤有机质和全氮含量降低，氮素利用效率比较高;土壤全磷含量有增有减，土壤碱解氮含量变化亦是，土壤速效磷含量先增加后降低，土壤速效钾含量的变化趋势与速效磷的变化正好相反;苜蓿地翻耕后作物连作对于土壤养分的消耗比较明显。 4.干旱风沙区各轮作方式土壤的微生物数量随着作物的生长发育呈先增加后降低的趋势，不同轮作方式土壤微生物数量差异性极显著，各类群数量差异显著，细菌数量占据绝对优势，真菌数量最少。草田轮作提高了土壤的酶活性，在作物生育期，脲酶活性呈现先增加后降低的变化规律，碱性磷酸酶活性、蔗糖酶活性、过氧化氢酶活性呈现逐渐增加的变化规律;不同草田轮作方式土壤脲酶活性、碱性磷酸酶活性、蔗糖酶活性和过氧化氢酶活性各异，总体表现为轮作方式土壤酶活性显著高于连作方式。 5.苜蓿翻耕后种植作物，不同轮作方式对作物的农艺指标、生理指标、作物水分利用效率及产量影响比较明显。玉米及高粱连作，第2年作物株高、水分利用效率及产量均明显降低。 6.2年轮作结束后，苜蓿→玉米→高粱(ACS)方式作物总经济效益比较高，土壤贮水量、总产量、水分利用效率、氮素利用效率、经济效益分别为211.31mm、6085.91kg/hm2、8.03kg/hm2·mm-1、37.80kg/kg·hm-2、8110.4元/hm2，是最佳的草田轮作方式。
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