摘要：黄土高原种植紫花苜蓿(Medicago sativa)多年后会形成土壤干层,严重影响后茬作物的生长。本研究利用黄土高原建植9年的苜蓿地布设田间试验,研究比较了苜蓿连作(L–L),苜蓿移除后休闲(L–F)或分别种植小麦(Triticum aestivum,L–W)、玉米(Zeamays,L–C)、马铃薯(Solanum tuberosum,L–P)和谷子(Setariaitalica,L–M)6种苜蓿.作物种植模式对田间水分蒸散特性的影响及水分动态变化特征。结果表明:苜蓿与作物的轮作中,3年的平均水分利用效率均是苜蓿.马铃薯最高,苜蓿.玉米次之,苜蓿.小麦最低,种植马铃薯和玉米能有效提高作物产量和水分利用效率。苜蓿.玉米处理在高耗水的同时,抑制了土壤棵间蒸发量,显著降低了蒸发与作物耗水量的比率(17.0%),促进了作物的蒸腾作用。经过轮作倒茬后,苜蓿.作物轮作处理下0–300cm土层的平均含水量较苜蓿连作增加了18.4%~34.9%,苜蓿.休闲处理对于土壤干层水分的恢复效果最佳,其次为苜蓿.马铃薯。综合水分利用效率和农田水分变化特征,在黄土高原半干旱区种植苜蓿多年后选择休闲或轮作其他作物,以苜蓿.马铃薯和苜蓿.玉米轮作的效果较好。该研究结果也表明,合理的利用土地可以减轻土壤干层在黄土高原的形成和发展。

关键词：黄土高原 草田轮作 水分利用效率 棵间蒸发 土壤干层恢复 

单位：甘肃省干旱生境作物学国家重点实验室/甘肃农业大学; 甘肃兰州730070; 甘肃农业大学资源与环境学院; 甘肃兰州730070