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轮作与施肥是旱作农业区提高粮食产量、促进土壤养分平衡、提高水肥资源利用效率的重要措施。论文针对黄土高原旱作农田土壤肥力需要提升这一核心问题,在长期轮作与施肥定位试验基础上,对耕层土壤的物理、养分及生物学性质进行全面的比较和分析,探讨长期定位施肥对构成土壤肥力水平各因素的影响,采用模糊数学综合评价法对不同轮作系统的土壤肥力进行了数值化综合评价,探讨了不同轮作与施肥系统27年后的土壤肥力水平,并分析了土壤肥力水平与作物产量的相关性。取得的主要结论如下:1.作物长期轮作与施肥能改善土壤的紧实度和通气状况。轮作27年后,休闲地的土壤紧实度偏紧(容重为1.29 g·cm-3),苜蓿单施磷肥(容重为0.97 g·cm-3)及施NPM(容重为0.99 g·cm-3)的土壤过松。苜蓿连作条件下单施有机肥、施NPM的土壤孔隙度比休闲地分别增加了11.39%、10.20%;小麦连作条件下单施有机肥的土壤孔隙度比休闲地高9.15%;在NPM配施条件下粮豆轮作的土壤孔隙度比休闲地高8.87%,粮饲轮作的土壤孔隙度比休闲地高7.95%。2.苜蓿连作比其他轮作系统更有利于土壤有机质的积累;不同轮作系统中,NPM配施比其他施肥处理更有利于土壤有机质的积累。苜蓿连作不施肥、单施磷肥及施NPM的土壤有机质含量分别为29.87 g·kg-1、28.08 g·kg-1、41.04g·kg-1,苜蓿连作施NPM的土壤有机质含量最高;小麦连作8个施肥处理中,施NM及施NPM较有利于土壤有机质的积累,分别为20.37 g·kg-1和20.98 g·kg-1。苜蓿连作比其他轮作系统更有利于土壤氮素的积累;不同轮作系统中,均为施NPM比其他施肥方式更有利于土壤氮素的积累。苜蓿连作条件下,不施肥、单施磷肥及施NPM的土壤全氮含量分别为2.05 g·kg-1、1.86 g·kg-1、2.59g·kg-1,土壤速效氮含量分别为129.27 mg·kg-1、114.86 mg·kg-1、163.34 mg·kg-1;小麦连作8个施肥处理中,施NM、NPM的全氮含量分别为1.31 g·kg-1和1.40 g·kg-1,速效氮含量分别为75.13mg·kg-1和73.98 mg·kg-1。施NPM有利于土壤磷的积累;施NPM条件下,试验中不同轮作系统对磷素的累积效应依次是苜蓿连作>粮豆轮作>粮饲轮作>小麦连作>玉米连作。在施NPM条件下,苜蓿连作的土壤全磷含量为1.13 g·kg-1,速效磷含量为68.14 mg·kg-1;小麦连作的土壤全磷及速效磷含量分别为1.03 g·kg-1和40.64 mg·kg-1;玉米连作的全磷及速效磷含量分别为0.92 g·kg-1和26.76 mg·kg-1;粮豆轮作的土壤全磷及速效磷含量分别为1.07g·kg-1和47.29 mg·kg-1,粮饲轮作的土壤全磷及速效磷含量分别为1.03 g·kg-1和42.95 mg·kg-1。施用有机肥的土壤速效钾含量较高,土壤速效钾含量达到一级水平;未施用有机肥的土壤速效钾含量较低,为二级或三级水平;施NPM条件下,苜蓿连作、小麦连作的土壤速效钾含量高于玉米连作、粮豆轮作及粮饲轮作。苜蓿连作施NPM的土壤速效钾含量为488.34 mg·kg-1,小麦连作施有机肥的处理M、PM、NM、NPM的土壤速效钾含量分别为470.50 mg·kg-1、309.58 mg·kg-1、547.02 mg·kg-1、500.53 mg·kg-1;粮豆轮作及粮饲轮作系统中施NPM的土壤速效钾为301.82 mg·kg-1、427.61 mg·kg-1。3.土壤蔗糖酶、磷酸酶及脲酶的酶活性对轮作与施肥措施响应敏感;苜蓿连作有利于土壤蔗糖酶、磷酸酶、脲酶活性提高;施用有机肥有利于磷酸酶活性的提高。4.土壤蔗糖酶活性、磷酸酶活性、脲酶活性及过氧化氢酶活性均与土壤有机质、全氮及速效氮含量呈极显著线性相关;土壤磷酸酶活性与土壤全磷、速效磷及速效钾均呈极显著线性相关;土壤过氧化氢酶活性与土壤全磷及速效钾含量显著线性相关。土壤蔗糖酶活性与土壤速效氮含量相关性最高,相关系数为0.4462(P<0.01);土壤磷酸酶活性与速效氮含量的相关性最高,相关系数为0.7228(P<0.01);土壤脲酶活性与土壤速效氮含量相关性最高,相关系数为0.6379(P<0.01);土壤过氧化氢酶活性与全氮含量的相关性最高,相关系数为0.3345(P<0.01)。5.粮草8年轮作8个处理间的土壤细菌、真菌、放线菌数量差异明显,粮草3年轮作的3个处理间的土壤细菌、真菌、放线菌数量差异不明显。轮作与施肥系统的土壤细菌、真菌、放线菌数量普遍高于休闲地,小麦连作单施N的土壤真菌,粮草8年轮作系统中马铃薯茬土壤放线菌数量均略低于休闲地,其原因有待于进一步研究。6.苜蓿连作或施用有机肥有利于培肥土壤,苜蓿连作条件下不施肥、单施磷肥及施NPM的土壤肥力IFI分别为71.35、71.20、87.87,小麦连作、玉米连作、粮草8年轮作、粮草3年轮作、粮豆轮作、粮饲轮作的土壤肥力IFI低于70.00。有机肥与化肥合理配合施用能更好的发挥肥料培肥土壤的作用。小麦连作施肥8个处理中,施用有机肥(M、PM、NM、NPM)处理的土壤肥力IFI分别为55.15、54.92、60.62、63.13,未施有机肥(CK、N、P、NP)处理的土壤肥力IFI分别为40.02、39.65、46.43、47.46。