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间套作作为一种多元化种植模式,通过苜蓿与小麦间套作种植能够更加合理高效的利用水资源,改善土壤中因施肥不当造成的养分累积现象,提高土壤水分、养分利用效率。整个生长期内不仅收获了小麦,缓解了日益增长的粮食需求与有限的土地资源之间的矛盾,而且增加了饲草料,丰富了农田产出作物,促进了畜牧业的发展,改善了当今人民膳食习惯,确保资源、生态环境与经济效益的共同发展。本研究旨在通过田间试验,阐明不同种植方式下土壤水分与养分、作物产量与养分吸收效率的变化状况,以期为粮草间套作种植体系以及新时代绿色农业发展提供理论依据与可行性建议。本研究于晋西南东杜村设置田间试验,以冬小麦与苜蓿为研究对象,设立小麦单作、苜蓿单作与小麦苜蓿间套作三种种植模式。通过田间观测与室内分析相结合的方法,采用SPSS等软件分析了不同种植模式下土壤水分与养分、作物产量与养分吸收效率以及系统作物种间竞争能力。本文研究结果如下:(1)从土壤水分来说,不论哪种种植方式,小麦返青期与休耕期土壤含水量均高于麦收期,且土壤含水量依次为小麦单作>小麦苜蓿间套作>苜蓿单作。小麦苜蓿共生期水分消耗远高于小麦地休耕苜蓿单独生长期。间套作种植系统水分利用率较小麦单作提高19.81%~28.28%,较苜蓿单作提高20.37%~63.28%,水分当量比为1.31~1.71,因此小麦与苜蓿间套作种植具有显著的水分优势。(2)从土壤养分来说,小麦苜蓿间套作种植后,因苜蓿根系发达,与小麦根系在土壤中形成了一个养分集聚区域,进而成为两种作物摄取养分的主要来源。在小麦苜蓿共生期间套作种植后因苜蓿生长增加了土壤有机质含量,经过整个生长期土壤有机质含量又显著降低。土壤剖面氮素养分与有机质含量关系密切,小麦苜蓿生长前期间套作种植系统因苜蓿对小麦的竞争关系显著降低了0-60cm层土壤氮素含量;随着小麦苜蓿生长进入旺盛期氮素消耗逐渐增大,根际土壤逐渐进入缺氮阶段;小麦地休耕后土壤氮素又得到了恢复,此时土壤中的硝态氮随其剖面垂直淋失并导致氮素在深层土壤中出现了累积现象,间套作种植后又因苜蓿的继续生长规避了土壤剖面氮素淋失风险,提高了土壤氮素的利用率。0-100cm层土壤磷素由于苜蓿的生长而显著降低,间套作后不仅减缓了磷素的大量消耗,而且提高了根际周围土壤磷活性,但在农业生产过程中仍需施用磷肥来确保农作物的正常生长。苜蓿生长也消耗了0-60cm层土壤钾素含量,间套作后一定程度上缓解了作物对其钾素的消耗,并降低了60-200cm层土壤钾素含量,在生产实践中仍需施用钾肥。(3)从作物养分含量与吸收效率来说,小麦苜蓿间套作种植后既提高了小麦植株(籽粒和茎叶)氮含量,又提高了小麦茎叶磷含量,较小麦单作茎叶氮含量提高了8.0%~12.5%,磷含量提高了14.3%~35.7%,籽粒氮含量提高了8.5%~14.0%。相比小麦单作,间套作种植复合系统植株氮素积累量提高了10.7%~17.4%;相比苜蓿单作,间套作复合系统植株氮素积累量提高了32.8%~74.3%,磷素积累量提高了34.4%~76.3%,钾素积累量提高了40.7~74.4%。间套作种植复合系统作物植株氮素吸收效率比小麦单作提高了10.8%~17.2%,比苜蓿单作提高了20.0%~49.5%;植株磷素与钾素吸收效率比苜蓿单作分别提高了33.3%~76.5%、40.8%~74.6%。因此小麦苜蓿间套作种植有利于提高系统作物植株养分含量与吸收效率。(4)从作物产量来说,小麦苜蓿间套作种植因两种作物对土壤水分、养分等资源的竞争效应,导致小麦籽粒产量比其单作降低了19.68%~46.50%,生物量降低了28.32%~38.76%,苜蓿生物量降低了13.64%~19.27%。但间套作复合系统作物产量显著提高,较小麦单作提高了14.64%~32.14%,较苜蓿单作提高了21.13%~63.60%,实现了系统作物产量优势,可为粮草间套作种植生产实践提供理论依据。(5)从系统作物种间竞争能力来说,小麦苜蓿间套作种植作物净增产1710.39~4251.19kg·hm-2,土地当量比高达1.34~1.67,相比单作种植,具有显著的间套作优势。间套作系统中苜蓿对小麦种间相对竞争能力(Aaw)为-0.55~(-1.33)且小于0,苜蓿对小麦竞争率(CRaw)为0.49~0.68且小于1,表明随着苜蓿种植年限与人为管理措施的干预使苜蓿的竞争能力逐渐减弱,在小麦苜蓿间套作种植中小麦仍具有产量优势。故冬小麦与苜蓿间套作种植一定程度上改善了土壤地力,增加了作物产出,发展了畜牧业,转变了农业结构,满足了新时代人类粮食需求。