少免耕与秸秆还田对极端土壤水分及冬小麦产量的影响

为了高效利用天然降雨,缓和农业水资源短缺,该试验在小麦、玉米一年两熟条件下,设置耕作措施和秸秆2个因素,其中耕作措施分为常规耕作、深松耕、耙耕、旋耕、免耕5种,秸秆因素分为玉米秸秆全量还田与不还田,共10个处理,研究了耕作措施与秸秆因素对极端土壤水分和冬小麦产量的效应。结果表明,无论秸秆还田与否,相对于常规耕作,深松耕能提高土壤水分充足期的土壤含水率,增加冬小麦产量,尤其是深松耕秸秆还田,比常规耕作无秸秆还田分别高25.74%和11.45%。秸秆因素在土壤水分充足时影响土壤含水率方面占主导地位,秸秆因素与耕作措施在土壤水分亏缺时影响土壤含水率和冬小麦产量方面均起着重要的作用。免耕、深松耕、耙耕与秸秆还田的交互效应能够增加集雨,提高冬小麦产量。研究结果还表明,冬小麦产量与土壤水分亏缺时土壤含水率相关不显著,而与土壤水分充足期土壤含水率相关显著。     

秸秆还田对土壤氮素养分及微生物量氮动态变化的影响

通过定位试验研究玉米秸秆全量粉碎还田及小麦秸秆旋耕施肥播种同步完成的前提下,秸秆还田循环利用对小麦玉米两熟制土壤氮素养分及土壤微生物量氮的动态变化。结果表明小麦、玉米秸秆还田能满足小麦旺盛生长阶段拔节期对氮素养分的需求,秸秆还田处理或施肥处理的土壤全氮量总体上在小麦拔节期处于最低值,而既无秸秆还田又没有施肥的对照处理土壤全氮含量最低值出现的时期延后,在小麦开花期出现,持续至小麦的灌浆期。对于麦玉秸秆还田但不施氮磷钾肥而言,小麦生长后期(小麦开花期以后)土壤脱氮比较严重。秸秆还田后土壤碱解氮含量在小麦整个生长发育时期呈现上升的趋势。单独施肥或秸秆还田对提高土壤微生物量氮均有一定的作用,但是仅仅施肥其后效不足。秸秆还田并且施肥显著地促进了土壤微生物的活动,能持续地增加土壤微生物量氮含量。     

还田秸秆及其腐解产物的吸水能力研究

[目的]研究水稻、小麦和油菜作物秸秆的腐解规律及其对秸秆吸水能力的影响,为农田秸秆资源有效利用和田间水分管理提供相应的理论依据。[方法]采用尼龙网袋法进行试验研究。[结果]在土壤水分饱和状态下,3种秸秆腐解速率均表现为前期快,后期缓慢的特点。培养结束(110d)时,水稻、小麦和油菜秸秆的累积腐解率分别为67.8%,55.5%和49.2%。光学显微镜结合红外光谱结果显示,与对照相比,水稻秸秆经过110d的腐解,其物质组成、化学结构和形貌特征均发生显著变化,小麦和油菜秸秆变化不明显。腐解0d时,水稻、小麦和油菜秸秆饱和吸水量依次分别为3.87,2.51,3.61g/g。随着秸秆组分、结构和形貌的变化,秸秆及其腐解产物饱和吸水量也有显著性差异。水稻秸秆在腐解15d时的饱和吸水量最大,为5.17g/g,之后其饱和吸水量逐渐下降并趋于稳定;小麦和油菜秸秆的饱和吸水量在腐解5d时达到最低值,分别为1.87,2.59g/g;之后其饱和吸水量逐渐增加。单位秸秆的吸水效果表明,3种作物秸秆在腐解初期的持水量最大,之后随着腐解时期的延长而有所降低。[结论]还田作物秸秆的吸水能力受到还田秸秆质量和腐解时期的双重影响,故在开展秸秆还田(尤其翻压)时,应注意秸秆含水量,还田时期和田间水分管理,降低由秸秆吸水产生的负面效应。     

玉米秸秆整株深埋还田技术研究

介绍在小麦、玉米一年两熟条件下,玉米秸秆直接还田的一种全新方法——玉米秸秆整株深埋还田技术(以下简称玉米整株还田),所需配套机具及操作工艺、技术要点和3年的试验结果。研究结果表明整株还田,秸秆经过一年的腐解,腐解率达90%以上,土壤有机质年均增加0.11%。玉米整株还田耕深20cm,秸秆在土壤8cm深度以下秸秆覆盖率达95%以上,能够保证冬小麦播种质量,小麦播种出苗后基本苗及分蘖测定分别比粉碎还田(对照)增加23株和0.2个。小麦生育期干物质和千粒重分别增加8.95%和1.33%,小麦产量提高3.81%,比秸秆堆沤还田和粉碎还田投入分别减少65.7%和50%。玉米整株还田具有省工、省力、省时、节能、增产增收的良好效果。目前已在河北省栾城县大面积推广应用     

秸秆还田对镉污染农田土壤中镉生物有效性的影响

通过温室盆栽试验和土壤培养试验,研究了重金属镉污染水稻土和人为模拟镉污染土壤上不同种类和不同量的作物秸秆还田后,土壤中可提取态镉的动态变化规律以及对白菜生长和吸收重金属镉的影响。结果表明,秸秆还田显著提高了2种镉污染土壤的pH值。镉污染水稻土上还田玉米和菜豆秸秆显著提高了土壤中醋酸铵提取态镉和DTPA提取态镉含量,秸秆还田后2周时醋酸铵提取态镉含量增加了17%~33%,随时间延长,土壤中可提取态镉增加变的不明显。模拟镉污染土壤上还田玉米和菜豆秸秆对土壤中醋酸铵提取态镉和DTPA提取态镉含量影响不明显。镉污染水稻土上秸秆还田量2%时显著降低了白菜体内镉含量,还田菜豆秸秆和玉米秸秆白菜体内镉含量分别降低了18%和27%。还田玉米秸秆影响了白菜生长,降低了白菜的产量;模拟镉污染土壤上还田菜豆秸秆对白菜生长和镉含量影响不明显,但还田2%玉米秸秆降低了白菜生物量,增加了白菜镉含量。     

不同秸秆还田处理对旱地冬小麦土壤水分的影响

为了更全面地了解秸秆还田对土壤水分的影响,通过田间试验,分时期分土层研究了小麦和玉米两种秸秆在不同处理下还田对西北雨养农区冬小麦土壤水分的影响。结果表明:秸秆还田各处理土壤含水量的差异在时期上表现为前期大于后期,以越冬期的土壤墒情差异最大;在土层上表现为下层大于下层,以120—150 cm土层处理间差异最大。总体表现为:土壤含水量的差异随着生育时期的推进和土层加深而减小。同时,除小麦秸秆还田后不覆膜不镇压（T6）外其余秸秆还田处理的小麦产量和土壤水分利用效率均高于CK。其中,玉米秸秆还田后小麦产量和土壤水分利用效率均高于小麦秸秆还田;秸秆还田不覆膜,镇压（T2,T5）高于不镇压（T3,T6）。全生育期200 cm土体墒情秸秆还田好于露地（CK）,秸秆还田覆膜（T1,T4）好于不覆膜（T2,T3,T5,T6）。无论是增产还是保墒,秸秆还田和地膜覆盖组合模式是最好的。     

秸秆还田与氮肥运筹对土壤水碳氮耦合及作物产量的影响

探究全覆膜双垄沟播栽培下玉米秸秆还田与氮肥运筹对土壤水、碳、氮及作物产量的影响,为内蒙古黄土高原秸秆还田氮肥合理施用和节氮、高效秸秆还田技术研发提供科学依据。对比分析了氮肥习惯施用(FN)、氮肥习惯施用配合秸秆还田(FNS)、氮肥高量施用配合秸秆还田(HNS)、氮肥后肥前移施用(RN)、氮肥后肥前移施用配合秸秆还田(RNS)5种不同耕作措施对玉米农田土壤水分、土壤碳氮、酶活性、微生物量及玉米籽粒产量的影响,并通过相关分析和通径分析进一步揭示土壤理化性质和生物学性质变化规律及其耦合效应,明确秸秆还田玉米田不同氮肥运筹方式下土壤水碳氮演变特征。结果表明,与不还田相比,秸秆还田可显著提高0～100 cm土层土壤水分含量,且玉米秸秆还田与全膜垄沟栽培结合后(FNS、HNS、RNS),二者的协同效应较单一地膜覆盖(FN、RN)增强了土壤纳雨增墒能力,为秸秆的正常腐解提供了适宜水热环境；秸秆还田下不同氮肥运筹处理较对照FN均可显著提高土壤有机质和全氮含量,其中以氮肥后肥前移施用配合秸秆还田和氮肥高量施用配合秸秆还田提升效果最显著,土壤过氧化氢酶、脲酶、蔗糖酶和碱性磷酸酶活性以及微生物量碳、氮明显增加,表现为0～20 cm土层大于20～40 cm土层,秸秆不还田氮肥习惯施用和氮肥后肥前移施用无显著性差异；土壤微生物量碳、氮与土壤酶活性和土壤碳氮呈显著或极显著正相关关系,且土壤微生物量碳、氮对土壤有机质、蔗糖酶、全氮和过氧化氢酶变化较敏感,对土壤性质变化具有一定指示作用。在产量方面,还田处理FNS、HNS、RNS较对照FN分别提高5.30%、10.93%、11.41%,且氮肥的常量投入即可获得较高的氮肥偏生产力。综合土壤因子、玉米产量和氮素利用率来看,秸秆还田条件下可通过调整氮肥的后肥前移平衡土壤碳氮收支,实现节本增产增效,同时提高氮肥利用率,是内蒙古黄土高原地区一种节氮、稳产、增效秸秆还田技术模式。     

免耕条件下秸秆还田量对土壤酶活性的影响

试验采用小区定位法,研究了玉米-大豆隔年轮作免耕条件下,0%、30%、60%、100%四种秸秆还田量对土壤酶活性的影响,及其与土壤养分的相关性,以期从土壤酶学角度确定免耕条件下适宜的秸秆还田量。结果表明,秸秆还田能够增加土壤脲酶(6.3%~43.5%)、酸性磷酸酶(4.9%~22.2%)、蔗糖酶(3.1%~34.6%)和过氧化氢酶的活性(7.3%~56.0%),且对表层(0~10 cm)土壤的酶活性影响较大;酶活性的增幅受秸秆还田量的影响,各种酶活性至60%秸秆还田量时达到较高值,影响顺序为60%处理100%处理30%处理0%处理;另外,土壤酶活性与土壤养分含量的存在显著相关性。     

秸秆还田对植烟土壤养分及真菌群落多样性的影响

通过2009~2012年的秸秆还田定位试验,研究不同用量小麦及玉米秸秆还田对植烟土壤养分及真菌群落多样性的影响。研究结果表明:有机质及速效养分指标均随秸秆还田量的增加而增加,且等量玉米秸秆还田效果优于小麦秸秆。PCR-DGGE的检测结果显示秸秆还田能一定程度提高土壤真菌群落的多样性,其中真菌丰度和香浓多样性指数随着玉米秸秆还田量的增加而增加,而小麦秸秆在中量还田时(4500 kg hm~(-2))多样性最高,且等量玉米秸秆还田在提高真菌多样性的效果优于小麦秸秆。此外,秸秆还田各处理土壤的真菌群落结构相似性较高,真菌多样性相似系数均大于0.73。特异条带的测序显示,与对照相比,小麦秸秆1500 kg hm~(-2)还田处理中,隐囊菌属真菌(Apanoascus)及毛壳属真菌(Chaetomium)出现,玉米秸秆还田7500 kg hm~(-2)处理,两种特异性的真菌类群(Uncultured Eukaryote和Fungal sp.CRS567818T-1)出现。且土壤真菌多样性与土壤有机质、全钾及碱解氮呈显著正相关。可见,秸秆还田能够增加土壤养分含量,提高烟田土壤真菌群落多样性,这有助于烟草土传病害控制、烟田生态系统的健康维护及其可持续发展。     

玉米秸秆与污泥的腐解物对盐碱地化学指标的影响

为探索发酵后的玉米秸秆对内蒙古地区盐碱化土壤化学性质(有机质、ESP,pH值、EC、土壤代换性Na~+)的影响,在实验室条件下以污泥作为接种物,将玉米秸秆在不同发酵的条件下以不同梯度的秸秆还田量施加到盐碱化土壤中,以施加未发酵的玉米秸秆为对照。结果显示:(1)施加玉米秸秆对土壤的部分化学性质有着一定的改善,且发酵后的玉米秸秆比未发酵的玉米秸秆效果要好;(2)当玉米秸秆与污泥的配比为2∶1且秸秆还田量为75%时,土壤的有机质含量上升幅度最大,土壤的ESP、pH值、土壤代换性Na~+降低幅度最大;(3)施加玉米秸秆对土壤的EC作用不明显,反而使EC的含量有所上升,施用发酵后的玉米秸秆尤为明显。综合考虑,在本试验条件下针对该土壤最佳参数为:玉米秸秆与污泥配比为2∶1,发酵后的玉米秸秆还田量为75%。     

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。     

应用保水剂对黄绵土水分特征的影响研究

为了探求保水剂在黄绵土中的作用规律,选取了三种国内外不同的保水剂,利用离心机法测定了不同浓度保水剂作用下黄绵土水分特征曲线。从保水剂种类、浓度对土壤含水量的影响、不同保水剂对土壤吸释水及效率的影响、保水剂品种比选等方面系统进行了研究。结果表明:（1）浓度对黄绵土土壤饱和含水率的影响显著,且0.75%是明显的分界线。（2）土壤含水量随保水剂浓度增加而增大,随着土壤水吸力的增大而减小,且这种改变作用在低吸力段（0.01～0.8MPa）明显高于高吸力段（0.8～1.5MPa）,在0.01～0.05MPa之间尤其显著。（3）保水剂在黄绵土中的应用效果来看,钾-聚丙烯酸酯-聚丙烯酰胺共聚物类保水剂最好,其次是聚丙烯酸盐类保水剂,再次是丙烯酰胺与丙烯酸钾共聚物类保水剂,主要表现在提高土壤有效水分吸收效率和吸收数量两个方面。     

纳米碳混合层对土壤水分入渗特性及水分分布影响

通过室内一维垂直土柱试验,利用TDR和张力计分别研究土壤中纳米碳混合层对土壤水分入渗特性、土壤水分分布以及纳米碳混合层对土壤水分特征曲线的影响。结果表明:(1)随着入渗时间的增加,含有纳米碳的土壤在相同入渗时间内累积入渗量减少,湿润锋推进距离明显减小,施加纳米碳具有明显的减渗作用。利用Philip入渗模型拟合入渗数据,吸渗率S随着纳米碳含量的增加而减小,随着纳米碳含量的增加,水分入渗初期的累积入渗量逐渐减小。对湿润锋分层进行线性拟合,在湿润锋进入第2层土壤时,入渗速率有了显著的降低,纳米碳混合层有着明显的阻水效果。(2)随着纳米碳的加入,纳米碳混合层的含水量明显提高,纳米碳混合层下层的土壤含水量相对于空白对照组土壤含水量更低;当纳米碳含量为0.5%时,纳米碳混合层的土壤含水量达到最大值。(3)随着纳米碳的施入,在土壤脱湿状态下,能显著提高土壤的持水能力,运用van Genuchten模型对水分特征曲线进行拟合,公式中的土壤的滞留含水率、饱和含水率及与进气值相关系数较不加纳米碳的土壤明显增加,形状系数n则小于不加纳米碳的土壤。     

强化水土保持法治化建设的认识与思考

在对我国当前水土流失现状、来源和危害性进行分析的基础上,通过学习对比2011年和1991年新老水土保持法特点和内容,分析了在新的历史条件下国家修订水土保持法的必要性及重要意义。新的水土保持法根据我国大规模基础设施、工矿开发等活动的开展易于产生新的水土流失的特点,针对性地突出政府目标责任、规划、预防保护、综合治理等方面的法律约束及管理责任。进一步强化了水土保持作为基本国策的地位。同时,提出进一步研究有效实施新的水土保持法中如陡坡容许耕作坡度、开发建设中的跟踪监督、公众在水土保持中的作用等方面的建议。     

初始湿度对覆膜开孔蒸发水盐运移的影响

为了解初始含水率(湿度)变化对覆膜开孔蒸发的盐分与蒸发量的定量关系,通过不同湿度土壤的室内蒸发实验,研究了覆膜开孔率影响下土壤水分和盐分的运动特征.结果表明,初始含水率越大,不同覆膜条件下累积蒸发量越大,单位膜孔面积累积蒸发量(E_R)随开孔率增大而急剧减小.不同初始湿度的ER与覆膜开孔率的关系可用乘幂表示;表土返盐量随覆膜开孔率的增大而逐渐增加;不同含水率土壤的盐分浓度削面分布趋势一致,含水率越大,表层盐分浓度越大,含水率较小的土壤.盐分浓度在表层最大.在盐分含量最低点附近达到最小值,表层以下4-13cm的盐分浓度均小于初始值;不同覆膜开孔率条件下不同含水率土体剖面盐分浓度与垂直位置之间可用幂函数表示.研究表明,初始湿度对土壤水盐运动的影响存在定性特征,而覆膜开孔率对水盐运动的影响有定量关系可循.     

黄土丘陵枣林非生育期土壤水分 损失及其剖面气态水分析

针对黄土丘陵半干旱区枣林地土壤干化缺水严重的现象,利用2012—2015年土壤水分、温度等实测数据,分析枣林土壤水分损失的运动规律及其机理。结果表明:休眠期是枣林地土壤水分损失十分严重的阶段,0—200cm土层土壤水分损失量达到85.64~92.34mm,大约是同期降雨量的2倍。蒸发是休眠期土壤水分损失的主体。在垂直剖面上,休眠期土壤水分损失自上而下呈现减少趋势,土壤水分由地下向上运移,最终在近地表以气态水形式散失到大气。土壤气态水运动的活跃层在0—11cm土层间,最大深度为540cm。受温度、相对湿度等因素的影响,土壤气态水通量随土壤深度增加而减少。     

红壤积水入渗及土壤水分再分布规律室内模拟试验研究

利用室内模拟土柱试验研究了红壤积水入渗及土壤水分再分布规律。结果表明:入渗过程中湿润锋距离、累积入渗量与时间的平方根呈线性关系,湿润锋运移速率与时间呈乘幂关系,而入渗率与时间平方根的倒数呈线性关系;再分布过程中,在隔绝蒸发条件下,土壤含水量随土层深度的增加而下降,同一深度土层含水量则随时间推移而下降。无论在隔绝蒸发还是在自然蒸发条件下,短期内土壤水吸力有随土层深度的增加呈先下降后升高的趋势,而同一深度土层水吸力则随时间的推移而升高;土壤初始含水量对水分的入渗及再分布有较大影响,初始含水量较低时,水分入渗较快,而水分再分布则较慢。     

保护性耕作对坡耕地土壤水分特性和水土流失的影响

在黄土高原西部丘陵沟壑区水土流失严重的坡耕地进行了2 a的定位试验,研究了不同耕作方式对坡耕地土壤水分特性和水土流失的影响.研究结果表明:(1)免耕+覆盖的保护性耕作方式保水效果明显,全年平均土壤含水量比传统耕作高出1%以上,单纯的免耕与传统耕作没有显著差异.(2)免耕可使耕作层土壤水分保持相对稳定,初春播种后土壤较长时间保持较高含水量有利于作物出苗;雨后免耕处理耕作层具有更强保水能力,从而使土壤水分保持相对稳定则有利于作物生长.(3)不同耕作方式对坡耕地土壤水分特性的影响与其对士壤结构的影响有关,免耕虽然增加了耕作层土壤容重,但也增加了团聚体的稳定性,降低了团聚体破坏率,增强了土壤抗蚀力,覆盖能降低免耕地表层土壤容重,增强其持水与保墒能力.(4)免耕措施未必能减少坡地径流量,但可显著降低土壤侵蚀量,免耕辅以秸杆覆盖的保护性耕作可有效防止水土流失,径流量和产沙量较传统耕作处理分别减少了8.35%和88.11%.     

原状土与扰动土导气率、导水率与含水率的关系

为分析土壤导气特性与土壤导水特性间的关系,该文通过研究陕西杨凌小麦试验田士样导水率和导气率随含水率的变化特征,比较原状土与扰动土导气和导水特征,分析相对导水率和相对导气率与饱和度的关系,结果发现导水率随含水率的增加而减小,且无论导水率还是导气率原状土都比扰动土大,证实土壤结构及孔隙特征对水和气的传输有巨大的影响,扰动土和原状土变化趋势虽然基本相同,但曲线不重合,说明扰动土和原状土的孔隙连接性和弯曲程度不尽相同.