不同地膜覆盖对不同时间尺度地温与玉米产量的影响

针对北方干旱地区白色塑料地膜覆盖导致的农膜残留及作物生长后期地温过高等问题,筛选适合当地的环保型地膜。设置了白色、黑色快速(WO1、BO1)、中速(WO2、BO2)、慢速(WO3、BO3)降解膜,并以白色、黑色塑料地膜(WP、BP)和无膜覆盖(CK)作为对照,共计9个处理,研究不同地膜覆盖地膜破损特征及作物产量效应,并基于红外成像和自动连续传感技术探索不同处理瞬时地表温度、逐时和逐日土壤不同深度温度的变化规律。结果表明:黑色降解膜的破损占比大于白色降解膜,覆膜130 d后黑色降解膜平均破损占比高于白色降解膜8.4%。在瞬时尺度地表温度由大到小顺序为:黑膜处理、白膜处理、无膜处理(CK),且生育期平均温度分别为34.10、32.34、29.12℃(P0.05)。在逐时和逐日尺度,不同颜色地膜覆盖土壤温度由大到小顺序为:白膜处理、黑膜处理、无膜处理;且与白色地膜覆盖相比,在日最高温时刻,黑色地膜覆盖0~15 cm土层土壤温度平均降低1.1℃。在玉米生长初期和末期(5月、9月),黑白地膜覆盖下平均温差达1.13℃(P0.05),而生育中期(6—8月),平均温差为0.45℃(P0.05)。地膜降解速率影响破损占比,从而影响土壤温度的空间变异性和地膜保温效果;慢速降解膜破损小,故保温效果与塑料地膜覆盖相近,在9月0~15 cm土层WP、WO3、WO2与WO1处理(快速降解膜)的温差分别达到3.03、2.70、1.05℃(P0.05),而对应的黑色降解膜覆盖温差分别为3.00、2.57、1.01℃(P0.05)。白色和黑色慢速降解膜覆盖与对应的塑料地膜覆盖相比,产量无显著差异(P0.05),但同颜色不同降解速率的降解膜覆盖下产量呈显著差异(P0.05),不同降解速率的降解膜覆盖产量由大到小顺序为:慢速处理、中速处理、快速处理。可见,黑色地膜处理保温效果好、产量高,且在作物生长后期可降低土壤表层温度;而黑色慢速降解膜与黑色塑料地膜覆盖保温、增产效应相近,且绿色环保,在北方干旱区农业生产中替代白色塑料地膜覆盖具有一定的可行性。     

生物可降解地膜对棉花产量及水分利用效率的影响

为了探求华北平原棉花可降解地膜覆盖替代普通膜覆盖的可行性,解决白色污染问题,试验设置4种处理:6 μm PE普通地膜(PE)、8 μm生物可降解地膜(M1)、6 μm生物可降解地膜(M2)及不覆盖地膜(CK),分析比较各处理对棉花出苗率、叶面积指数(LAI)、农田耗水速率、产量及水分利用效率(WUE)的影响.结果表明,与处理CK相比,覆盖地膜显著提高了棉花出苗率,但3种覆膜处理间差异不具有统计学意义;在棉花生育前期,2种生物可降解地膜处理的LAI显著低于PE处理的.3种覆膜处理之间的籽棉产量和霜前花率的差异均不具有统计学意义.3种覆膜处理间WUE的差异不具有统计学意义,但均显著高于CK的.2种生物可降解地膜处理相较于PE,对棉花的出苗率、霜前花率、籽棉产量及WUE的差异均不具有统计学意义.相较于PE,使用6 μm生物可降解膜不会造成棉花耗水量升高,而8 μm可降解膜则显著增加了棉花的耗水量.因此6 μm生物降解膜取代PE膜较好.     

不同颜色地膜覆盖对玉米土壤水热状况及产量的影响

针对河套灌区普通农用白色地膜造成的玉米早衰现象,试验设置黑色地膜覆盖、白色地膜覆盖和不覆膜3个处理,研究了不同颜色地膜覆盖对土壤水热效应及玉米产量和水分利用效率的影响。结果表明:黑色地膜在各生育期内0~15 cm土壤温度要显著的低于白色地膜覆盖(P0.05),平均低0.77℃,且在一日内气温最高时段差异更为明显,这也使得玉米免遭高温的危害,有利于其正常生长发育。黑色地膜覆盖条件下0~100cm土壤含水率与白色地膜覆盖无显著性差异(P0.05),具有较好的土壤保墒效果,但0~60 cm土壤含水率均显著或极显著高于不覆膜处理(P0.05或P0.01)。黑色地膜显著提高了玉米百粒重和产量,平均较白色地膜和不覆膜处理高百粒重平均高6.46%、9.86%,产量平均高5.99%和25.60%。黑色地膜覆盖明显提高了作物水分利用效率,平均较白色地膜和不覆膜处理高4.76%和34.24%。因此,玉米黑色地膜覆盖的农作措施较适宜在灌区推广应用。     

液膜覆盖对烟田土壤水热状况和烤烟生长发育的影响

通过对烤烟大田三种不同覆盖方式的覆盖效应比较表明：液体地膜在改善烟田土壤水热状况和促进烤烟生长方面有积极作用,液体地膜具一定的增温保湿效应,0～20 cm耕层较对照土壤温度平均增幅为0.9℃,土壤含水量平均提高1.2%。液体地膜覆盖能够在一定范围内克服普通塑料地膜覆盖的负面效应,而且省工省时,有利于土壤生态环境的改善。     

滴灌条件下地膜覆盖对玉米田间土壤水热效应的影响

水热条件是影响作物生长和发育的重要因素之一,通过田间试验研究了有膜滴灌和无膜滴灌对玉米的土壤水分和温度的变化。结果表明:在玉米生长前期,有膜滴灌0~20cm土层的含水率较无膜滴灌高出6.4%,差异显著(p0.05),但在30~100cm土层,有膜滴灌土壤含水率却比无膜滴灌低6.1%~7.54%,差异显著(p0.05)。玉米生育期前期(5-6月),覆盖地膜比无膜措施平均温度高0.4~4.1℃;种植后30d,覆盖地膜处理在5~10cm土层的日较差显著高于无膜处理,但其他土层差异却不显著,可见地膜覆盖在玉米生育期前期可以增加土壤浅层温度,提高土壤表层含水率,为玉米的生长发育提供了良好的水热条件。     

PBAT型全生物降解地膜对棉花产量及土壤理化性质的影响

地膜可提高植物种植效果,但降解不充分的地膜停留在土壤中则会对植物生长产生反向作用,基于此,开展PBAT型全生物降解地膜对植物产量及土壤理化性质的影响研究。对比生物降解地膜与普通地膜,通过研究地膜韧性、残膜特征、覆膜方式、灌水量与地膜降解速率间的因果关系,分析全生物降解地膜对棉花产量的影响。分别对全生物降解地膜、普通塑料薄膜和无覆盖地膜进行试验,研究不同地膜以及无地膜覆盖对棉花产量、土壤含水量以及土壤含盐量理化性质的影响。研究结果表明,在同一条件下,全生物降解地膜产量高于普通塑料地膜13%;土壤理化性质对比分析结果表明,全生物降解地膜含水量比普通塑料薄膜高4%,含盐量则是普通塑料薄膜>无覆盖地膜>全生物降解地膜。     

完全生物降解地膜覆盖对膜下滴灌棉花土壤温度及水分的影响

新疆进行膜下滴灌以来虽然极大地提高了农作物的产量,给农民带来巨大经济效益,但同时也导致农田污染,为此发展可降解地膜迫在眉睫。为了解可降解地膜覆盖的田间应用效应,通过完全生物可降解地膜、普通地膜覆盖及裸地栽培棉花对比试验,研究完全生物降解地膜对土壤温度和水分的影响。结果表明,可降解地膜覆盖能够明显提高地下0 15cm的土壤温度,提高地下0 50cm的土壤水分。完全生物降解地膜覆盖对土壤的保水增墒作用与普通地膜相似,以可降解地膜取代普通地膜应用于棉花膜下滴灌是可行的。     

膜上渗灌与草浆地膜处理下的西藏冬小麦生产效果

通过研究草浆地膜覆盖、膜上渗灌和普通漫灌(CK)3种不同的处理方法对西藏林芝冬小麦产量构成因素、产量以及灌溉水利用效率的影响,明确草浆地膜的保水效果与膜上渗灌新型灌溉方式的优势。结果表明,各处理千粒重大小依次为:MICKMF,但差异不显著(P0.05;n=3)。每穗粒数的多少依次为CKMFMI,差异不显著(P0.05;n=3)。各处理产量大小依次为MFCKMI,但差异不显著(P0.05;n=3)。灌溉水利用率大小依次为MFCKMI,各处理差异显著(P0.05;n=3)。各处理净收入大小依次为CKMIMF。总的来看,MF处理下产量以及灌溉水利用率较高,但经济投入较大;MI的收获指数较高,但产量和总收入较低;对照由于投入较少,其净收入较高,但其灌溉水分利用效率较低。而草浆地膜与膜上渗灌都可以作为新的保水措施在干旱半干旱地区进行推广应用。     

极端干旱区降解膜对滴灌棉花土壤水热及产量的影响

为了探明降解膜在哈密盆地滴灌棉花种植的应用效果,选取降解膜M1,M2,M3,M4及普通塑料地膜PE(CK)开展对照试验,研究降解膜的降解性能及其对滴灌棉花土壤水热变化与产量的影响.结果表明:M2在覆膜80 d左右最早出现降解、180 d左右进入残存期,生育期末仍有小块地膜残片存在;而降解膜M1与M3于生育期末才进入崩解期,降解相对缓慢;普通塑料地膜始终没有降解.苗期和蕾期各种降解膜尚未开始降解,保温保墒性能与CK相似;花期以后各种降解膜出现了不同程度的降解,花期降解膜与普通塑料地膜覆盖的土壤平均温度差异最大,降解膜M1,M2,M3及M4的土壤平均温度分别比CK低11.62%,10.02%,7.67%及10.45%,而铃期和吐絮期土壤温度差异较小,降解膜土壤平均温度比CK仅低2.05%~5.52%;花期到吐絮期降解膜M1,M2,M3及M4处理的土壤平均质量含水率分别比CK低5.92%,8.09%,7.14%及12.41%,保墒性能差异较大;降解膜处理的籽棉产量较CK减产2.05%~13.72%,其中降解膜M2产量仅次于CK,且与CK之间无统计学意义.因此,无色透明氧化-生物双降解膜M2替代普通塑料地膜用于哈密盆地等极端干旱区棉花生产实践具有可行性.     

生物降解膜对土壤温、湿及玉米生长的影响

地膜在促进增产的同时,带来一系列的污染问题,可降解地膜在一定程度上既能实现增产,又能减少污染。本研究进行了普通地膜和透明、黑色两种全生物可降解膜、裸地栽培玉米对比实验,来探讨和分析生物降解膜的降解性及对土壤含水量、温度和玉米生长的影响。结果表明:全生物降解膜的降解速度明显快于普通膜,其中黑色全生物降解膜略快于透明全生物降解膜。不同覆膜下各个土层的含水量都随着深度增加而增加,其中中层含水量增速最大;三种覆膜的土壤含水量在生长前期无显著差异,到后期透明全生物降解膜和黑色全生物降解膜下土壤含水量越来越接近裸地,与普通膜之间的差距越来越大。3种覆膜在玉米生长的各个时期均能有效提高土壤温度,但增温效果随着土层深度的增加而减弱,且越到后期两种全生物降解膜对土壤的增温效果越弱。覆膜能显著提高玉米的出苗率,加快玉米生育进程,使玉米的株高、茎粗、叶面积以及地上干物质重量增加,在一定程度上有利于经济效益的提高。因此,以全生物可降解地膜替代普通塑料地膜是具有可行性的。     

农膜残留对土壤水动力参数及土壤结构的影响

随着地膜的大规模连续使用,农膜残留随之剧增,从而破坏了原有土壤结构,改变了土壤水分入渗及持水性能,严重阻碍了土壤水分和溶质运移。饱和导水率和土壤水分特征曲线是表征水分入渗性能及进行水分和溶质运移的重要参数,为了定量化和可视化残膜对水力特性及土壤结构的影响规律,通过设置5个残膜量处理(0、5、100、200、400 kg/hm2),利用室内试验研究了不同残膜量对水分入渗及土壤持水性能的影响,并基于CT扫描技术分析残膜对土壤结构的影响效应。结果显示:随着残膜量增加,饱和导水率呈显著指数下降趋势(p0.05),当残膜量达到200 kg/hm2时,饱和导水率仅为无膜处理的12%。在高吸力阶段(100 k Pa),残膜量增加土壤反而越易脱水,持水性能反而变差,即特征曲线左移;基于van Genuchten模型和Gardner模型对不同残膜量处理的吸力和土壤含水率进行拟合,精度均较高,模型中经验参数随残膜量增加均呈明显规律变化。当残膜量增加后,二值化后的CT图像显示片状黑斑面积明显增加,并与残膜量呈比例关系,其中400 kg/hm2处理黑斑面积是无膜处理的19倍。     

水表面张力对切向土壤黏附力的影响（摘选）

土壤黏附力特别是土壤与轮胎或履带间的切向黏附对提高非公路用车的性能具有显著的作用。从另一方面来说,土壤黏附作用在轮胎或履带上会降低车辆的通过性。为了能有效解决这一问题,有必要对土壤黏附的机理进行探讨。该研究意在探讨水表面张力对土壤粒子与接触面间切向土壤黏附力的影响。不同直径的玻璃微珠用来模拟土壤颗粒,对3种不同材料进行试验。试验测定了玻璃微珠外不同直径水膜下,玻璃微珠与金属板之间的切向力。结果表明,在任何玻璃微珠直径下,任何试材的切向黏附力都与水膜直径成正比。对于任何材料,比例系数k（反映切向黏附力与水膜直径的关系）都随着玻璃微珠直径呈线性增加。如果使用亲水材料,则k接近线性系数。因此,切向黏附力与玻璃微珠外水膜密切相关。      

耕作力学研究中的土壤结构表现与评价

南京地区农地耕作层土壤显示2种土壤结构形态:机械耕作以及生物学特征的土壤结构表现。前者表现为可分离的较大尺度土垡,且土垡影响到作物根系的生长;后者表现为生物孔洞的存在。将涵盖所有尺度的土壤粒子构成的耕层土壤空间拓扑关系定义为土壤"广义结构",从而使耕作研究超出于土壤结构的农业与化学框架。耕作影响到土壤的广义结构,进而影响到不同尺度下生物系统的繁殖、生长与活动。     

Effect of polyacrylamide and gypsum on surface runoff, sediment yield and nutrient losses from steep slopes

Hilly terrains with steep slopes and poor vegetative cover are prone to soil erosion. Crop productivity from such lands can be increased by adding correct amounts of soil conditioners such as polyacrylamide (PAM) and gypsum (G) to reduce soil erosion and to improve settling of suspended sediment. The field experiments were conducted in hilly areas with 97% land slope to evaluate the effectiveness of PAM and G when applied as single and concurrent doses of 20 and 2500 kg ha⁻¹, respectively to check surface runoff, sediment yield and major nutrient (N, P, and K) losses under natural rainfall conditions. The results indicate that concurrent application of PAM and G was most effective closely followed by G alone. However, considering the costs of PAM and gypsum and labor involved in their concurrent application on large scale, the application of gypsum alone is recommended in controlling the surface runoff, sediment yield and major nutrient losses from steeply sloped lands in Indian Himalayas.     

机器轮胎引起的土壤压实及其耕作能量消耗

用小四轮拖拉机、铁牛６５０和ＪＬ１０６５联合收割机在松软的种床上压地一遍,测定不同深度土壤体积密度的变化。结果表明：小拖碾压仅对表层土壤体积密度有一定的影响;大拖拉机和联合收割机对土壤体积密度的影响深度超过了４０ｃｍ。由于土壤体积密度的增加,导致耕作阻力及作业能量的增加,与未经碾压的种床相比,大拖拉机和联合收割机引起的压实,可使耕作阻力增加２５％,相应的能量消耗增加２００％。     

An index of soil drought intensity and degree: An application on corn and a comparison with CWSI

A variety of indices have been used to measure soil and crop drought for irrigation scheduling. However, simple indices with physiological mechanisms from soil water content are still expected. Based on the water flow and supply in a soil-plant continuum, we examined the concepts of soil drought intensity and drought degree and found an empirical correlation between soil water storage and depletion in a given layer. Accordingly, an index of soil drought intensity (I) and degree (D) was established using the soil water data obtained from a field experiment conducted in Xianning, Hubei, China. Corn plants (Zea mays L., Yedan 13) were grown at field plots under a movable rain shelter. From the V6 stage to R1 stage, the corn plants were grown under seven soil water deficit levels, by no irrigation applied for 0-36 days in 2005 and 0-32 days in 2006. At the end of the irrigation withholding period, it was found that soil water below 70 cm still remained at high level, but the soil water was not easily transported to the root zone in the upper layer. The daily values of I in different soil layers reflected the soil water depletion rates in the drying course. The values of D in different soil layers, which were calculated from I, increased with the progressive soil drying course. The D index in different soil layers not only revealed the drought severity of the layer, but it was also inversely correlated with corn yields when D was less than the threshold values. When D went beyond the thresholds, for example 0.68 in 2005 (soil dried 25 days) and 0.70 in 2006 (soil dried 17 days) in the 0-10 cm soil layer, the corn yield was reduced significantly. Based on soil water changes, index D is the comprehensive result of antecedent soil water condition, crop growth and root development, soil properties, and potential atmospheric evaporation. It is also comparable to the development of drought hazard on a crop. The results suggest that soil drought degree D, together with I, can be an index for monitoring and evaluating soil-crop drought, as well as complementing the crop water stress index (CWSI) in irrigation scheduling.     

围垦年限和土壤容重对海涂土壤水分运动参数的影响

为探讨围垦年限和土壤容重双因素对海涂土壤水分运动参数的影响,在室内试验的基础上结合理论计算,对海涂4个年限围垦区土壤2个不同容重下土壤导水率、水分特征曲线和扩散率的变化进行了研究。结果表明:围垦年限对土壤颗粒组成、结构及钠盐含量等影响显著,土壤饱和导水率随围垦年限的增长而减小;持水能力、土壤水分扩散率随围垦年限的增长而增大。土壤饱和导水率、吸渗率、土壤水分扩散率及相同土壤吸力下的含水率均随容重的增大而减小,随着围垦年限的增长,土壤容重对水分运动参数的影响更明显。     

高吸水性树脂对沙质土壤物理性质和玉米生长的影响

对4种典型的不同质量分数的高吸水树脂进行试验,用以研究其对鄂尔多斯沙质土壤的物理性质和玉米生长的影响。结果表明,高吸水树脂能够明显改善土壤水分特性,并且当高吸水性树脂质量分数在0.50%~1.00%时效果最佳;高吸水树脂有效地改善了土壤的持水能力,且在土壤水吸力小于0.8MPa的土壤中的改善作用明显优于土壤水吸力大于0.8MPa的土壤;在鄂尔多斯沙质土壤的有效水方面,聚丙烯酸酯聚合物在质量分数低于0.50%时优于聚丙烯酰胺聚合物,但当质量分数高于0.50%时结论则相反;土壤容重随着高吸水树脂质量分数的增大而降低,土壤总孔隙度随着高吸水树脂质量分数的增大而增大。高吸水树脂质量分数越大玉米存活的时间也越长。     

土壤强度分维研究

解释土壤值的传统表示方法所引起的困扰,为土壤值的表征提供一种新的方法。运用分形和分维理论,用半方差法和功率谱密度法分别计算土壤强度的分维,其值接近2。     

基于土壤物理基本参数的土壤导气率推求模型

土壤气体传输过程复杂,影响因素众多,各因素之间相互影响与制约,且存在严重的空间变异性,其空间分布特征与变异程度同众多影响因素间关系复杂,野外条件下难以准确计算大范围区域内土壤导气率平均值。通过已经获得的土壤样本实测资料,建立土壤物理基本参数与土壤气体传输参数之间的函数模型,结果表明:偏砂质土壤的导气率与饱和度的拟合度较好,决定系数R2达0.95以上,而偏黏性的土壤结构性强,R2在0.69以上;遗传算法程序拟合系数ai、bi,R2均达0.90以上;利用此函数模型,拟合导气率与实测导气率之间的相对误差绝对值小于0.1,效果较好,验证了预测模型的适用性。提出的推求方法简化了土壤气体传输动力学参数在实际应用中繁琐的测算过程,为野外环境下简单、快速获取土壤气体传输动力学参数提供了参考。