为进一步明晰黄土高原半干旱地区苜蓿地轮作为农田后作物生产力和土壤质量的变化趋势,本实验采用30年苜蓿地翻耕后的农田与常规农田进行比较研究。设四个实验处理：1)苜蓿地翻耕后施肥(MF,尿素600kg ha-1,过磷酸钙750kg ha-1,下同)；2)苜蓿地翻耕后不施肥(MO)；3)常规农田施肥(NF)；4)常规农田不施肥(NO)。实验于2010年和2011年在甘肃省榆中县北山地区兰州大学黄土高原旱地农业生态系统实验站进行,春季苜蓿地翻耕后直接播种玉米,采用全膜双垄沟播种植技术,获得以下主要结果：2010年4月苜蓿地翻耕后直接播种玉米的存活率显著高于常规农田。轮作有利于苜蓿翻耕地土壤中含水量的恢复。2010年4月,苜蓿地翻耕后的农田0—200cm土壤含水量大约为常规农田的78%,显著低于常规农田,连续耕种两个生长季到2011年9月收获时MF和MO在0-200cm土层的含水量均比2010年4月种前增加了10.28%,其中MF达到NF的89.78%,MO达到NO的82.80%,而常规农田在0-200cm土层含水量保持不变。另外苜蓿地翻耕后的农田0-60cm土壤含水量恢复更为明显,2010年4月,苜蓿地翻耕后的农田0-60cm土层含水量为常规农田的82.50%,经过两个生长季,2011年9月,MF达到NF的102.64%,MO达到NO的101.12%,超过常规农田的含水量,完全恢复。2011收获时与2010年收获相比,0-100cm土层的全氮含量四个处理全部显著下降,而有机碳含量只有MF和MO显著减少,NF和NO无显著变化。2010年9月MF和MO0-60cm土层中的SOC含量均为0.789%,显著高于NF和NO,到2011年9月时分别降为0.68%和0.66%,与NF和NO再无显著差异。而NF、NO、MF和MO在60-100cm土层中的SOC分别由2010年9月的0.86%、0.88%、0.84%和0.76%变化为2011年9月的0.87%、0.91%、0.72%和0.66%,MF和MO中SOC含量减少达0.1%。玉米在苜蓿地翻耕后农田中的产量显著低于其在常规农田的产量,约占其产量的56.63-79.43%。MO产量占NF产量的百分比由2010年的56.63%增加到2011年的68.44%,而MF产量占NF产量的百分比则由2010年的75.48%减少到2011年的67.86%。结论：种植苜蓿30年后,出现的土壤水分亏缺严重影响后续作物的产量,但是轮作确实能够提高土壤含水量,有利于农田系统的可持续利用。
