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本论文通过研究四川丘区旱地主要粮油种植模式的养分资源利用状况、水土保持效应、周年产投效益变化特征,以期为区域农业高质量发展提供理论依据。在四川省农业科学院中江仓山综合试验示范基地(德阳市中江县仓山镇响滩村),采用2年野外径流监测场定位试验,对比研究了冬小麦/春玉米/甘薯(CK,简称麦/玉/苕)、冬小麦/春玉米/大豆(简称麦/玉/豆)、马铃薯/春玉米/大豆(简称薯/玉/豆)、冬小麦-夏玉米(简称麦-玉)、油菜-夏玉米(简称油-玉)5种种植模式对作物周年生物量积累、植株N、P、K养分吸收和养分平衡利用效率、地表径流与泥沙流失量、周年原粮产量及产投效益的影响。结果表明:(1)2年平均周年生物积累总量表现为麦/玉/苕(21289.51 kg/hm~2)>麦-玉>薯/玉/豆>油-玉>麦/玉/豆;周年秸秆生物量以麦/玉/苕模式(11725.56 kg/hm~2)为最高,其次为麦-玉>油-玉>麦/玉/豆>薯/玉/豆;周年收获物生物量积累表现为麦/玉/苕(9563.95 kg/hm~2)>薯/玉/豆>麦-玉>油-玉>麦/玉/豆。说明麦/玉/苕模式具有较高的生物量优势,从而也显示该模式对养分需求量较大。(2)不同种植模式下,作物对养分吸收总量表现为K(290.23-403.53kg/hm~2)>N(271.62-367.76kg/hm~2)>P(58.36-93.00kg/hm~2);作物秸秆对养分吸收量表现为K(160.79-292.30 kg/hm~2)>N(89.13-163.26 kg/hm~2)>P(15.46-36.38 kg/hm~2);收获物对养分吸收规律表现为N(162.24-232.70 kg/hm~2)>K(40.88-137.63kg/hm~2)>P(42.89-58.20 kg/hm~2)。不同处理之间,作物氮吸收总量表现为麦/玉/苕最高,薯/玉/豆、麦/玉/豆、油-玉、麦-玉分别比对照减少12.49%(p<0.05)、18.30%(p<0.05)、26.14%(p<0.05)和26.03%(p<0.05);秸秆氮素吸收总量以麦/玉/苕最高,其次为油-玉,麦/玉/豆最低;收获物的氮素吸收规律表现为麦/玉/豆>薯/玉/豆>麦/玉/苕>麦-玉>油-玉。作物磷素吸收总量表现为麦/玉/苕>麦/玉/豆>薯/玉/豆>油-玉>麦-玉,比对照分别减少28.08%(p<0.05)、26.05%(p<0.05)、24.32%(p<0.05)和20.07%(p<0.05);秸秆对磷素吸收规律表现为,麦/玉/苕>薯/玉/豆>油-玉>麦/玉/豆>麦-玉;收获物的磷积累量以麦/玉/豆最高,其余依次为麦/玉/苕>薯/玉/豆>油-玉>麦-玉。作物周年钾素累计吸收总量表现为麦/玉/苕>油-玉>麦-玉>薯/玉/豆>麦/玉/豆,分别比对照降低28.08%(p<0.05)、26.05%(p<0.05)、24.32%(p<0.05)和20.07%(p<0.05);秸秆钾素积累规律表现为麦/玉/苕>麦/玉/豆>油-玉>麦-玉>薯/玉/豆,分别比对照降低22.59%、44.99%(p<0.05)、11.01%和3.63%;收获物钾吸收量大小为薯/玉/豆>麦/玉/苕>麦/玉/豆>麦-玉>油-玉。综上,三熟模式对氮磷吸收总量高与二熟模式,对于钾吸收总量除麦/玉/苕外,表现为2个二熟模式高于麦/玉/豆和薯/玉/豆模式;其中麦/玉/苕模式对氮磷钾吸收总量均为最高。氮磷养分分配表现为收获物高于秸秆,钾吸收量则表现为秸秆高于收获物。不同种植模式下,养分平衡法肥利用率(PNB)表现为钾>氮>磷。氮平衡利用效率以麦/玉/苕最高,分别比麦/玉/豆、薯/玉/豆、麦-玉和油-玉高2.07%、8.58%、33.25%(p<0.05)和33.15%(p<0.05);磷平衡利用率以麦/玉/豆最高,其后依次为薯/玉/豆>麦/玉/苕>油-玉>麦-玉;麦/玉/苕钾平衡利用效率最高,分别比麦/玉/豆、薯/玉/豆、麦-玉和油-玉高1.11%、9.61%、16.75%和12.07%。(3)全年地表径流总量为麦/玉/苕>薯/玉/豆>麦-玉>麦/玉/豆>油-玉,与对照相比分别降低11.55%、14.08%、21.74%(p<0.05)和26.05%(p<0.05)。说明油-玉模式具有较好拦截地表径流的作用。(4)2年平均周年原粮产量以麦/玉/苕最高,其次为薯/玉/豆>麦-玉>油-玉>麦/玉/豆。2017年不同种植模式周年原粮产量表现为麦/玉/苕>薯/玉/豆>麦/玉/豆>麦-玉>油-玉分别较对照降低13.21%、33.64%(p<0.05)、46.72%(p<0.05)和50.43%(p<0.05);2018年麦/玉/苕模式原粮产量较麦/玉/豆、薯/玉/豆、麦-玉和油-玉低22%(p<0.05)、24%(p<0.05)、3%和1%。说明麦/玉/苕模式有利于保障地区粮食安全。(5)周年产值以薯/玉/豆最高,比麦/玉/苕、麦/玉/豆、麦-玉和油-玉分别高16.63%(p<0.05)、37.49%(p<0.05)、54.45%(p<0.05)和37.27%(p<0.05)。周年生产成本均以麦/玉/苕处理为最高,其后依次为薯/玉/豆>麦/玉/豆>麦-玉>油-玉。最终经济效益和产投比以薯/玉/豆最高,达5633.82元/hm~2,麦-玉模式每公顷亏损2315.01元。综上,在四川丘陵区中,分散经营模式下麦/玉/苕属于高成本、高养分需求、高产量模式;薯/玉/豆模式周年产值和产投效益最高。规模经营条件下,麦-玉模式养分能够有效减少地表径流发生和削减土壤侵蚀;油-玉模式经济效益高(3222.72元/hm~2)。