宁南旱区沟垄覆盖改善土壤水热状况提高马铃薯产量

垄覆塑料地膜沟内覆盖集雨种植模式可影响土壤水热状况,促进作物生长,提高作物的产量和水分利用效率。为探讨旱作条件下沟垄二元覆盖的土壤水热效应对马铃薯产量的影响效果,于2015年在宁南旱区设置垄覆地膜沟内覆盖不同材料(普通塑料地膜、玉米秸秆、生物降解膜、麻纤维地膜及液态地膜),以垄覆地膜沟不覆盖为对照,研究沟垄二元覆盖模式对土壤水分、耕层土壤温度、马铃薯生长、产量及水分利用效率的影响。结果表明:垄覆地膜沟覆地膜处理在马铃薯前期、中期土壤蓄水量较对照显著增加(P0.05),垄覆地膜沟覆秸秆处理在马铃薯生育后期土壤蓄水量最高(P0.05)。垄覆地膜沟覆地膜处理增温效果明显,马铃薯全生育期0~25 cm土壤温度较对照显著增加(P0.05),而垄覆地膜沟覆秸秆处理较对照显著降低(P0.05)。在马铃薯整个生育期,垄覆地膜沟覆秸秆处理植株株高和茎粗均明显高于对照处理(P0.05),在马铃薯生育后期垄覆地膜沟覆秸秆处理的地上部生物量显著高于对照处理(P0.05)。沟垄二元覆盖模式下马铃薯增产效果以垄覆地膜沟覆秸秆处理最为显著,较对照增产56.1%(P0.05),且水分利用效率最高(81.1kg/(hm2·mm))。总之,垄覆地膜沟覆秸秆处理对改善土壤水热状况,提高马铃薯水分利用效率和产量的效果显著,建议在宁南旱区进行推广应用。     

覆盖方式对旱地马铃薯阶段耗水量特征和产量的影响

为明确不同覆盖方式对旱地马铃薯田土壤耗水、耗水规律、水分利用效率、产量及产量形成的影响,在陇中半干旱农区设置了玉米秸秆带状双行覆盖(SSM2)、玉米秸秆带状单行覆盖(SSM1)、玉米秸秆全覆盖(SFM)、地膜春覆盖(PMS)和地膜秋覆盖(PMA)5种覆盖方式,以传统露地平作为对照(CK)。结果表明:2年试验中,玉米秸秆带状覆盖和地膜覆盖处理土壤贮水消耗量较CK分别增加13.5,14.8 mm。玉米秸秆带状覆盖能显著提高降水对马铃薯耗水贡献率,不同降雨年型内均以SSM2处理贡献率最高,2年分别为95.6%和94.3%。于CK相比,覆盖处理均降低了生育前期(播种-块茎形成期)耗水量,地膜覆盖显著增加了生育中期(块茎形成期-淀粉积累期)耗水量,玉米秸秆带状覆盖显著增加了生育后期(淀粉积累期-收获期)的耗水量。玉米秸秆带状覆盖和地膜覆盖分别能使马铃薯干薯产量增加27.9%和24.2%,干薯水分利用效率提高23.1%和19.3%。综上可知,玉米秸秆带状覆盖处理能显著增加马铃薯生育时期内农田土壤贮水消耗量,并改善马铃薯生育前期和生育后期耗水,减少旱地马铃薯农田无效耗水,能显著提高马铃薯干薯产量和水分利用效率。     

环保地膜覆盖对土壤水分及玉米产量的影响

为了提高旱作农区降雨利用效率,并解决地膜覆盖造成的环境污染问题,在渭北旱塬进行了普通地膜、生物降解膜和液态膜玉米集雨种植栽培试验。结果表明：普通地膜和生物降解膜覆盖处理在玉米不同生育阶段较对照0～60 cm土层土壤贮水量均有所提高,与液态膜及不覆盖处理（CK）相比呈显著性差异（p＜0.05）;不同材料覆盖处理的土壤水分空间变化规律相同,普通地膜和生物降解膜覆盖处理可有效提高土壤含水率,并能增强0～200 cm土层土壤含水率的稳定性;普通地膜和生物降解膜处理的玉米籽粒产量比对照（CK）分别提高了19.96%和19.67%,水分利用效率分别比对照提高32.08%和31.81%,均与对照（CK）呈显著性差异,液态膜处理的籽粒产量及水分利用效率与对照无显著性差异。可见,生物降解膜与普通地膜在土壤保水及对玉米产量的影响方面均具有显著效果,且相互间没有明显差异,生物降解膜可以替代普通地膜应用于农业生产。     

不同栽培方式对马铃薯田间土壤温湿度及产量的影响

为了研究地膜覆盖和绿肥对提高我国西南高寒山区春播马铃薯田间耕层土壤温度和水分的影响,通过2009－2010年设置地膜覆盖和绿肥的不同处理,研究其对马铃薯田间土壤耕层温度、水分及产量的影响。结果表明：与传统栽培方式相比,播种后至封行前,地膜覆盖且施绿肥栽培方式和地膜覆盖栽培方式耕层土壤（0～20?cm）日平均温度提高3.6℃和2.9℃。地膜覆盖且施绿肥栽培方式、施绿肥栽培方式和地膜覆盖栽培方式田间土壤（0～21?cm）平均含水率提高了12.93%、6.3%和10.88%;封行后,地膜覆盖且施绿肥栽培方式和地膜覆盖栽培方式田间土壤平均含水率低6.35%和6.4%。地膜覆盖且施绿肥栽培方式和施绿肥栽培方式马铃薯的块茎产量增加25.6%和2.3%。因此,地膜覆盖且施绿肥栽培方式能显著地提高苗期耕层土壤温度、含水率和马铃薯的块茎产量。     

不同覆盖方式对旱地春玉米土壤水分及作物生产力的影响

为提高我国北方地区的旱作农田降水利用率,改善作物的水分有效性,于2008-2013年在山西省寿阳县国家旱作农业科技攻关试验区,连续定点定位设置渗水地膜与行间秸秆覆盖(SJ)、渗水地膜覆盖(S)、普通地膜与行间秸秆覆盖(PJ)、普通地膜覆盖(P)、秸秆覆盖(J)5个不同覆盖栽培模式,以传统平作为对照(CK),研究不同覆盖栽培模式对春玉米田土壤水分、产量及玉米经济效益的影响。6年研究结果表明:各覆盖处理均对土壤水分具有保持作用,0-200cm土层6年平均土壤贮水量较对照增加3.5%~8.8%。渗水地膜与行间秸秆覆盖(SJ)、渗水地膜覆盖(S)、普通地膜与行间秸秆覆盖(PJ)、普通地膜覆盖(P)和秸秆覆盖(J)处理增产效果显著,6年平均产量分别较对照增产27.8%,26.7%,19.2%,17.0%和6.9%,平均水分利用效率提高30.16%,29.63%,21.16%,15.87%和5.29%。渗水地膜覆盖(S)处理净收入最高,渗水地膜与行间秸秆覆盖(SJ)次之,6年平均净收入分别较对照增加1 924.2,1 703.6元/hm2。因此,渗水地膜覆盖(S)和渗水地膜与行间秸秆覆盖(SJ)处理在改善土壤水分效应的同时能显著增产增收,是北方半湿润偏旱区春玉米的高效栽培模式。     

半干旱雨养区秸秆带状覆盖种植对土壤水分 及马铃薯产量的影响

水分不足是限制半干旱雨养作物生长的主要因素,地表覆盖能够改善土壤的微环境,从而显著提高作物的产量和水分利用效率。为明确西北半干旱雨养区不同保墒措施下旱地马铃薯的土壤水分特征及其对产量的影响,于2014—2015年设置了玉米秸秆带状覆盖种植(T1)、半膜大垄(T2)、全膜双垄(T3)和露地平作(对照,CK)4种栽培模式,研究了玉米秸秆带状覆盖、地膜覆盖种植对马铃薯产量、土壤水分变化及其利用效率的影响。结果表明:不同覆盖方式能有效改善马铃薯生育期0~200 cm土层土壤水分状况,地膜覆盖对马铃薯生育前期土壤水分保蓄效果较好,秸秆带状覆盖对生育中后期土壤水分状况的改善效果明显。与对照(CK)相比,3种覆盖处理均提高了土壤含水量,其中T1处理效果最好,较CK提高2.8%~7.8%,尤其在伏旱阶段的块茎形成期,0~200 cm土层土壤含水量高于地膜覆盖处理。与CK相比,T1处理马铃薯产量提高10.5%~34.2%,水分利用效率(WUE)提高8.9%~29.8%,达108.9~134.0 kg·hm~(–2)·mm~(–1),商品薯率提高14.7%~38.8%,达82.3%~92.2%。马铃薯产量与生育期耗水量(r=0.836**)呈显著正相关。T1的产量和商品薯率均显著高于T2和T3(P0.05)。可见,玉米秸秆带状覆盖具有显著的纳雨保墒作用,促进马铃薯的生长发育,增产效果显著。其推广应用可有效提高该区降水资源的利用效率,实现马铃薯稳产高产,可作为西北雨养农业区旱地马铃薯生产的高效栽培新模式。     

沟垄二元覆盖对旱作马铃薯耗水特征、产量及水分利用效率的影响

为探讨旱作区沟垄二元覆盖模式下土壤水分、阶段耗水特性及对马铃薯产量和水分利用效率的影响效果,于2016年在宁夏南部山区通过设置垄覆地膜,沟内分别覆盖普通地膜(DD)、秸秆(DJ)、生物降解膜(DS)、液态地膜(DY)、麻纤维地膜(DM)和沟不覆盖(DB)等6种沟垄二元覆盖模式,以传统平作为对照(CK)。结果表明,DJ处理的马铃薯整个生育期土壤蓄水量最高,明显改善了马铃薯生育期土壤水分状况。在马铃薯整个生育期0~200 cm土层土壤含水量以DJ处理最高,尤其耕层(0~40 cm)土壤含水量最为显著。各处理阶段耗水量、耗水强度、耗水模系数在马铃薯各生育阶段表现不同,总体呈生育前期较低、中期增加、后期降低的趋势。在播种-苗期阶段、块茎形成-块茎膨大期阶段以DS处理的马铃薯耗水量、耗水强度和耗水模系数最大,DJ处理最低;苗期-现蕾期阶段以DD处理的耗水量、耗水强度和耗水模系数最大,其次为DM处理,DS处理最小;现蕾期-块茎形成期阶段以DY处理的耗水量、耗水强度和耗水模系数最大,DJ处理次之,DM处理最小。沟垄二元覆盖模式能够提高马铃薯产量和水分利用效率,以DJ和DD处理的增产效果最显著,分别较CK增产47.77%、44.84%;DJ处理的水分利用效率最高(68.2 kg·hm^-2·mm^-1),较CK显著提高58.97%。综上可知,垄覆地膜沟覆秸秆种植模式可显著改善马铃薯中后期0~200 cm土层土壤水分状况,使前期耗水少,中后期耗水增多,且能显著提高产量和水分利用效率。本研究结果为宁南旱作马铃薯覆盖种植高产技术提供了科学依据。     

秸秆覆盖及播种方式对马铃薯耗水特性和产量的影响

为明确西北旱作雨养农业区不同秸秆带状覆盖种植模式下马铃薯耗水规律、水分利用效率及产量的变化规律,以地膜覆盖和露地种植(CK)为对照,设置4种秸秆带状覆盖模式(①种植带和覆盖带各40 cm、单行播种,②种植带和覆盖带各40cm、双行播种,③种植带和覆盖带各50cm、单行播种,④种植带和覆盖带各50 cm、双行播种),研究不同秸秆带状覆盖模式对旱地马铃薯耗水特性和产量的影响。结果表明:秸秆带状覆盖处理与CK相比,马铃薯薯块产量和水分利用效率平均分别显著提高34.0%、21.5%,分别平均较地膜覆盖显著降低31.3%、25.0%;其中40 cm覆盖种植结构产量和水分利用效率较50 cm覆盖种植结构分别明显提高4.5%和6.8%,双行播种较单行播种增产4.4%,二者水分利用效率无明显差异。秸秆带状覆盖条件下,播种—现蕾阶段的耗水量、耗水强度及耗水模系数平均较CK显著降低14.5%、15.2%、15.4%,平均较地膜覆盖显著增加20.9%、19.0%、31.5%;与CK相比,现蕾—块茎膨大阶段耗水量、耗水强度及耗水模系数无显著性差异,相比于地膜覆盖,则分别平均显著减少20.7%、22.2%、13.9%;块茎膨大—成熟阶段分别平均较CK显著提高51.7%、52.4%、50.0%。同时,相比于CK,单薯重、商品薯率分别显著提高17.3%、31.8%,单株结薯数和小薯率降低7.5%、17.6%。可见,秸秆带状覆盖栽培可通过降低现蕾前的耗水和增加块茎膨大后的耗水,一定程度上缓解马铃薯植株后期对水分的需求,延长块茎膨大后植株光合作用,提高有机物的积累量,从而提高薯块产量和水分利用效率。而秸秆带状覆盖中,单行种植以种植带∶覆盖带=40 cm︰40 cm最好,双行种植以种植带︰覆盖带=50 cm︰50 cm较适宜。     

深松条件下不同地表覆盖对马铃薯产量及水分利用效率的影响

水分不足是限制旱区作物生长的主要因素,覆盖耕作能够改善土壤的微环境,从而显著提高作物的产量和水分利用效率。为探讨深松结合地表覆盖对土壤物理性状、马铃薯生长、产量及水分利用效率的影响,2013-2015年在宁南旱区采用深松覆盖秸秆、深松覆盖地膜、深松不覆盖3种覆盖耕作模式,以传统耕作不覆盖为对照,对土壤体积质量、团聚体、水分、马铃薯产量和水分利用效率等方面的影响进行了研究。结果表明,与传统耕作相比,深松结合地表覆盖可有效降低耕层土壤体积质量,改善土壤孔隙状况,以深松覆盖秸秆处理效果最佳,深松覆盖秸秆处理0~40 cm平均土壤体积质量较传统耕作降低17.1%。与传统耕作相比,深松覆盖地膜和深松覆盖秸秆处理可使0~40 cm土层0.25 mm机械稳定性团聚体数量显著增加30.7%和17.4%。深松结合不同覆盖方式能有效改善马铃薯生育期0~200 cm土层土壤水分状况,深松覆盖地膜对作物生育前期土壤水分保蓄效果较好,深松覆盖秸秆对生育中后期土壤水分状况的改善效果最佳。深松结合不同覆盖方式下马铃薯植株株高、茎粗及地上部生物量均显著高于传统耕作。作物生育前期以深松覆盖地膜处理效果最佳,中后期以深松覆盖秸秆处理促进作用明显。深松结合地表覆盖能明显提高马铃薯的产量和水分利用效率,深松覆秸秆处理的马铃薯产量、商品薯率和水分利用效率分别较传统耕作处理平均提高37.3%、93.3%和41.2%。通过两年试验研究,在宁南旱区采用深松结合地表覆盖措施具有良好的蓄水保墒效果,对马铃薯生长有利,以深松覆盖秸秆处理的增产和提高水分利用效率效果最为显著。     

不同覆盖方式对中度盐渍土壤的改良增产效应研究

地膜与秸秆覆盖是干旱半干旱地区防治土壤次生盐渍化,提高土壤水分利用效率的重要措施。为探索不同地面覆盖方式在盐渍土壤的应用效应及机理,在内蒙古河套灌区中度含盐土壤进行田间试验,试验共设7个处理:玉米粉碎秸秆覆盖量9 000 kg·hm-2(F0.9)、玉米粉碎秸秆覆盖量6 000 kg·hm-2(F0.6)、玉米整秆覆盖(YZ)、葵花整秆覆盖(KZ)、新地膜覆盖(DM)、地膜二次使用免耕(MG)、未覆盖(CK),研究不同地面覆盖方式对中度盐渍化向日葵农田的土壤水盐运动、向日葵产量和种植经济效益等影响,分析不同覆盖措施的改良增产效应。结果表明:在0~5 cm土层,处理F0.9、YZ、DM的含盐量收获后较播前降低,土壤表层脱盐,而MG、F0.6、KZ、CK土壤表层积盐。0~20 cm土层,土壤含盐量收获后与播前相比,处理F0.9、DM土壤耕层脱盐,而F0.6、YZ、MG、KZ、CK在土壤耕层积盐。各覆盖处理主要影响0~20 cm的土壤含盐量,随着土壤深度的增加,覆盖层因素对土壤含盐量的影响趋于一致。耕层土壤含盐量相比较,F0.9的含盐量最低,抑盐效果最好,DM与F0.6抑盐效果相近,不同秸秆覆盖处理间,F0.9、F0.6强于YZ、KZ,地膜覆盖之间,DM强于MG。在0~5 cm土层及0~20 cm土层,DM的生育期平均土壤含水率高于秸秆覆盖处理,粉碎秸秆覆盖(F0.9、F0.6)的生育期平均土壤含水率高于整秆秸秆覆盖(YZ、KZ)。处理DM、F0.9较CK显著提高了向日葵生育期内0~100 cm土壤储水量均值,F0.9、DM处理显著降低了0~100 cm土壤储水量变异系数,在生育期内保持了较稳定的土壤墒情。各覆盖处理均较CK显著增产,各处理产量效应是:DMF0.9YZF0.6MGKZCK。覆盖措施通过改善农田小环境提高了作物水分利用效率,DM、F0.9、YZ处理的作物水分利用效率显著高于其他处理。处理DM、MG、YZ、F0.9、F0.6的产投比显著高于CK,增收效果明显,DM和MG的纯收入及产投比显著高于秸秆覆盖处理。对于中度盐渍化耕地,新地膜覆盖DM是最有效的覆盖方式,秸秆覆盖处理中,F0.9为最优覆盖方式,与其他覆盖处理相比较,KZ处理的保墒、抑盐、增产等效果较差,因此向日葵秸秆不适合用作地面覆盖材料。结果可为覆盖技术在内蒙古河套灌区农业生产中的应用提供理论与技术支持。     

缺水·节水·管水思考

通过对全球及我国水资源短缺现状的分析,针对性地提出按流域成立有权威的、统一的水资源分配和管理机构是解决水资源矛盾的有效措施;高效节水是解决水资源矛盾的主要手段;依靠科技进步,实行开源与节流并举的对策与建议.     

Geochemical Comparison of Stream Water, Rain Water, and Watershed Geology in Central Korea

A hilly to mountainous watershed in Chonju in central Korea does not receive acid rain (average pH: 6.2); however, the stream water in the granite watershed is slightly acidic (6.4–6.7) and contains a low concentration of Ca compared to the stream water in sedimentary and volcanic rock watersheds (6.8–7.6). Although the concentrations of Ca and Sr and the ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr ratio in the stream water change in accordance with the watershed geology, the stream ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr ratios are closer to the ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr ratios of rain than to those of the substrate rocks, suggesting the selective but sluggish weathering of Ca-containing minerals neutralizes acid. The concentrations of trace metals (As, Cr, Cu, Mo, Ni, Pb) in the water are lower than those in rain and less dependent on the watershed geology, indicating that they originated dominantly from the atmosphere. This result is consistent with the stream water having Pb isotope ratios close to that of rain but distinct from that of the rocks. We assume that the soil pool of exchangeable ions dominantly contains atmospherically derived heavy metals, which are subsequently discharged into streams. It is likely that the poor acid-neutralizing capacity of granite makes the aquatic systems in the granite watershed in Chonju sensitive to atmospheric acidification.     

Water,Air, and Soil Pollution

Water, Air, & Soil Pollution -     

华北平原水氮优化条件下不同种植制度的水分效应研究

以华北平原冬小麦夏玉米一年两熟制、冬小麦夏玉米春玉米两年三熟制和春玉米一年一熟制轮作体系为对象,研究了不同种植制度下作物的产量、根层土壤水分动态变化和水分利用效率。结果表明,不同种植制度对产量、耗水和水分利用方面影响显著。一年两熟制下作物的产量、耗水量和水分利用效率均显著高于两年三熟制和一年两熟制,但是降雨量仅能满足总耗水量的72.9%,仍需较多地下水补充灌溉。两年三熟制降雨量能够满足作物耗水量80.4%,产量、耗水量和水分利用效率较一年两熟制分别减少23.1%,12.0%和15.8%。一年一熟制降雨量能够满足作物耗水量的89.2%,产量、耗水量和水分利用效率较一年两熟制分别减少45.2%,27.3%和30.7%。一年两熟制和两年三熟制的各层土壤水分在两年内呈现波浪型变化趋势,一年一熟制各层变化趋势较为平缓。两年三熟制和一年两熟制有利于提高土壤蓄水量,减少灌溉量,进而减少对地下水资源的抽取。两年三熟制降雨量能够较好地满足作物耗水量,产量和水分利用效率介于其它两种种植制度之间,与其它两种种植制度相比;能够兼顾水资源的可持续利用和粮食安全。春玉米高产的适宜栽培措施有待于进一步研究。     

论水土、水土生态与水土生态保持

在论述水土在陆地生态系统中的地位和作用的基础上,提出了水土生态的概念,认为植被与水土不可分割的整体观念是水土生态的重要特征。同时,对水土生态保持的含义作了新的定义,并将水土生态保持划分为四大类型,即生态型、自然型、生产型、建设型。从水土生态的高度,从源头上、要素的联系中去认识和防治水土流失,是一种主动的、有机的、整体的水土保持观念,是水土保持认识观的深化和发展,将使水土生态保持事业进入一个崭新的时代。     

Studies of Soils, Soil Water and Stream Water at a Small Catchment near Guiyang, China

Acid deposition is considered to be a major environmental problem in China, but information about effects on soils and waters is scarce. To contribute to increased knowledge about the problem a small catchment (about 7 ha) in the outskirts of Guiyang, the provincial capital of Guizhou in south-western China, was instrumented for collection of precipitation, throughfall, soil water and stream water. In addition soil samples have been collected and analyzed for key properties. Median pH in the precipitation is 4.40 (quartiles: 4.19 and 4.77) and the median sulfate concentration 228 µeq/L (quartiles: 147 and 334 µeq/L). The dry deposition of both SO₂ and alkaline dust is considerable. The sum of wet deposition of sulfate and dry deposition of SO₂ has been estimated to about 8.5 gSm^-2yr^-1. The total S-deposition may be somewhat higher due to dry deposition of sulfate and occult deposition. In soil water, SO₄ ^2- is the major anion, generally ranging from 300 to 2500 µeq/L in the different plots. Calcium is an important cation, but there is also a considerable contribution of aluminum from the soil. In some of the plots the concentrations of inorganic monomeric aluminum (Ali) are typically between 200 and 400 µm. Potential harmful levels of aluminum and/or high Ali/(Ca²⁺ + Mg²⁺) molar ratios occur in the catchment, but damages to vegetation have not yet been reported. In most cases exchangeable aluminum accounts for between 75 and 95% of the total effective cation exchange capacity (CEC_E) in the mineral soils. The aluminum chemistry cannot easily be explained by conventional models as the Gaines-Thomas ion-exchange equation or equilibrium with an Al(OH)₃ mineral phase. The stream water is generally less acidic and has considerably lower concentrations of aluminum than the soil water, even though quite acid events have been observed (pH < 4.4). The median pH values are 4.9 and 5.0 in the two first order streams and 6.3 in the dam at the lower boarder of the catchment.     

Water quality,trend detection,and causality

This paper begins by discussing the detection of a trend in water quality time series. Using the method of Box and Jenkins, an example of trend identification in sediment loading in the Iowa River is presented. Subsequent to the identification of a trend, an approach is suggested whereby the factors giving rise to the trend can be detected. For the example being considered, it is indicated that the cropping practices in the watershed have a significant impact on the detected trend. Thus, each 1% increase in the area of corn and soybeans planted results in about a 0.42% increase in sediment loading.     

水土保持综合治理与水资源保护利用

水土保持综合治理、具有拦蓄小流域降水径流、调节河川径流、减少河流泥沙等多重作用，从而起到改善水环境，调节水资源时空分配，提高水质标准和水资源利用率的目的。