秸秆覆盖对滨海盐渍土土壤养分的影响

采用小麦秸秆(A)、30cm玉米秸秆(B_1)、50cm玉米秸秆(B_2)、玉米整杆(B_3)、杂草(T)5种不同类型,设计0.3kg/m~2(F_1)、0.6kg/m~2(F_2)、0.9kg/m~2(F_3)、1.2kg/m~2(F_4)4种梯度覆盖量,通过田间试验研究不同秸秆类型与覆盖量组合对滨海盐渍土土壤各养分指标的影响,并进行土壤养分综合评价,筛选较好的处理组合。结果表明:秸秆覆盖1a,A、B_1、B_2、B_3类型处理地块土壤各养分指标在覆盖量为0.6kg/m~2时增加效果较好;T类型处理地块土壤碱解氮含量与有机质含量分别在覆盖量为0.6kg/m~2与0.9kg/m~2时增加效果较好,对土壤速效磷、速效钾含量无显著增加效果。AF_2处理对土壤有机质、碱解氮、速效磷含量的提升效果最明显,B_1F_2处理对土壤速效钾含量的提升效果最明显。不同处理均可增加土壤养分,各类秸秆与覆盖量的最佳组合对滨海盐渍土土壤养分提升效果表现出AF_2B_1F_2B_3F_2B_2F_2TF_4的顺序,AF_2处理对土壤养分有较好的提升效果。     

保护性耕作下蚕豆/玉米/甘薯三熟制农田土壤呼吸、碳平衡及经济-环境效益特征

垄作和秸秆覆盖是实现西南丘陵区旱地农田稳产高产和固碳的适宜保护性耕作模式。为探讨该保护性耕作模式下蚕豆/玉米/甘薯三熟制农田土壤碳排放的特征,对平作无覆盖(T)、垄作无覆盖(R)、平作+秸秆半量覆盖(TS1)、垄作+秸秆半量覆盖(RS1)、平作+秸秆全量覆盖(TS2)、垄作+秸秆全量覆盖(RS2)6种耕作模式下西南紫色土丘陵区蚕豆/玉米/甘薯三熟制农田土壤呼吸、粮食产量特征进行测定,分析农田碳平衡及经济-环境效益,为量化评估农田生态系统碳收支提供理论依据。结果表明:在整个间套作系统内,蚕豆、玉米和甘薯全生育期内土壤呼吸速率均值分别为3.704μmol·m~(-2)·s~(-1)、4.847μmol·m~(-2)·s~(-1)和4.606μmol·m~(-2)·s~(-1),垄作降低了3种作物的农田土壤呼吸速率(P0.05),秸秆覆盖则增加了土壤呼吸(P0.05),垄作和秸秆覆盖配合使用后土壤呼吸总量和微生物呼吸总量增加(P0.05)。保护性耕作促进三熟制农田生态系统内作物固碳;土壤-作物系统碳平衡表现为碳汇,RS2、TS2、RS1、TS1、R分别较T高25.41%、25.37%、9.84%、26.74%、13.26%。与平作相比,垄作和秸秆覆盖提高了粮食产量,以RS2(17 460.45 kg·hm~(-2))最高,TS2(16 498.73 kg·hm~(-2))次之。蚕豆/玉米/甘薯三熟制农田生产每千克籽粒释放CO_2量处理间表现为T(1.88 kg?kg~(-1))TS1(1.83 kg?kg~(-1))R(1.76kg?kg~(-1))TS2(1.75 kg?kg~(-1))RS1(1.69 kg?kg~(-1))RS2(1.68 kg?kg~(-1))。垄作和秸秆覆盖提高了套作的经济-环境效益,秸秆覆盖量越高,经济-环境效益越好。从农田碳平衡和经济-环境效益综合考虑,垄作结合秸秆全量覆盖(RS2)具有最大的碳汇能力和最优的经济-环境效益,可以优先作为该地区农田实现固碳增汇减排的耕作措施。     

秸秆覆盖秋浇后盐渍土壤冻融过程及水盐运移特征

为了探讨在寒旱盐灌区覆盖秋浇后冻融土壤的冻融特性及水热盐协同调控机制,在盐渍土壤进行覆盖后秋浇田间冻融试验,设5个处理,秸秆覆盖量1.2kg/m~2(F1.2)、秸秆覆盖量0.9kg/m~2(F0.9)、秸秆覆盖量0.6kg/m~2(F0.6)、秸秆覆盖量0.3kg/m~2(F0.3)、未覆盖(CK)。结果表明:秸秆覆盖影响了土壤冻结融化推进过程,改变了土壤温度对气温变化的响应关系,影响了水分、盐分在土壤剖面(特别是土壤表层和耕作层)的重新分配,提高了翌年春季水分可利用量,抑制了表层及耕作层春季返盐,提高了秋浇的灌水效果。秸秆覆盖处理的最大冻结深度小于CK处理4~26cm,初冻时间滞后0~12d,融化时间滞后0~21d;秸秆覆盖的各处理由于覆盖层的存在,消融水蒸发受到抑制,表层积盐现象较弱;消融期结束后,在土壤表层0—10cm,F0.9的土壤含水率最高,处理F1.2较秋浇前脱盐率为81.18%,脱盐效果最好;在耕作层0—40cm,F0.9的土壤含水率最高,处理F0.6较秋浇前脱盐率为75.65%,脱盐效果最好;为保证在翌年春播时的适宜含盐量及含水率,以覆盖量0.6~0.9kg/m~2为宜。研究结果可为河套灌区秋浇制度的优化提供参考。     

农业措施对玉米季坡耕地水沙过程的调控效应

为明确侵蚀性降雨条件下不同农业措施对玉米季坡耕地水沙过程的影响及减沙效应,通过自然降雨条件下径流小区观测试验,研究顺坡耕作(CK)、横坡垄作(CT)、横坡垄作+秸秆覆盖(CT+SM)、横坡垄作+地膜覆盖(CT+PM)、横坡垄作+有机质输入(CT+OM)5种农业措施对紫色土玉米季坡耕地径流深、径流系数、径流曲线数、产沙量、土壤可蚀性指标的综合影响。结果表明,历次降雨事件CK径流系数变幅为18.89%~32.23%,CT+OM和CT+PM显著削减了径流量和产沙量,径流量较CK减少15%~35%、泥沙量减少12%~75%。土壤可蚀性指标随降雨量和径流量增加均呈增加趋势,但增加幅度随着降雨量或径流量的增加而减小;土壤可蚀性与地表径流量之间呈幂函数递增关系,确定系数R2为0.70~0.87(p0.05);土壤可蚀性与降雨量呈对数曲线关系,R2为0.85~0.91(p0.05)。历次降雨横坡各处理土壤可蚀性指标(Kw)显著低于顺坡垄作,CT和CT+OM的Kw均值分别为0.025kg·m~(-2)·mm~(-1)和0.023 kg·m~(-2)·mm~(-1),与CK相比平均分别减小17%和24%;CT+PM和CT+SM的Kw值最小,均值分别为0.021 kg·m~(-2)·mm~(-1)和0.018 kg·m~(-2)·mm~(-1),与CK相比分别减小29%和38%。综上,横坡垄作增加地膜覆盖或秸秆覆盖是控制紫色土玉米季坡耕地地表径流、降低土壤可蚀性的有效措施。本研究为控制紫色土玉米季坡耕地水土流失、削减农业面源污染负荷提供了理论依据。     

秸秆覆盖增强滩涂重盐土雨水脱盐的效果

为促进沿海滩涂盐碱地脱盐和开发利用,研究了三个秸秆覆盖水平——0、1.5和3 kg m~(-2)下滨海重盐土(EC1:5=4.18 dS m~(-1))土壤盐分的动态变化规律。结果表明2种秸秆覆盖量对0~40 cm表土均具有较好的快速脱盐效果,处理后3个半月0~20 cm和20~40 cm的土壤盐分分别降至0.18/0.15和0.80/0.41 dS m~(-1),0~40 cm土层脱盐率达90%以上。回归分析表明土壤盐分含量与累积降雨量、淋洗方程(ECa/ECi与Dw/Ds间的关系)均表现为指数函数关系,模拟的效果均较好(P 0.01)。1.5 kgm~(-2)秸秆覆盖条件下0~20 cm和0~40 cm土壤剖面脱盐80%需要142 mm和324 mm的累积降雨量,而3 kg m~(-2)秸秆覆盖条件下0~20 cm和0~40 cm土壤剖面脱盐80%需要186 mm和316 mm的累积降雨量。两种覆盖量脱盐效果的差别主要体现在1m剖面的60~100 cm。秸秆覆盖增加了雨季滨海重盐土的淋洗效果,秸秆覆盖条件下滨海重滩涂脱盐80%需要320 mm的累积降雨量,江苏沿海地区雨季(6~8月)的常年雨量可满足这一要求。     

夏玉米生长盛期农田土壤CO2排放的研究

对华北平原典型农田夏玉米生长盛期土壤排放CO_2的试验结果表明,秸秆覆盖增加土壤C的排放,比未覆盖秸秆约增加10％。土壤CO_2排放通量的日变化为单峰型,峰值出现在12:00～16:00,变化区间为109～170μg/m~2·s(秸秆覆盖)和97～128μg/m~2·s(未覆盖)。土壤CO_2排放与温度(5cm地温)有显著相关关系,但与土壤湿度关系较复杂。夏玉米生长盛期土壤CO_2排放通量高于初期和后期,8月2日土壤CO_2排放通量为9月15日的1.42倍(秸秆覆盖)和1.32倍(未覆盖),土壤CO_2排放的日进程为6:00～18:00排放量占全天总排放量的63.5％(秸秆覆盖)和57.9％(未覆盖)。     

旱地春玉米地表覆盖对土壤硝态氮残留的影响

在山西晋中旱塬进行了6年定点定位田间春玉米试验,研究了旱地不同地表覆盖栽培模式对土壤硝态氮残留累积的影响。结果表明,不同覆盖耕作处理对春玉米吸氮量有显著影响,地表覆盖处理春玉米吸氮量均显著高于无覆盖处理,比无覆盖处理增加10.04%~26.29%;种植春玉米6a后,无覆盖(CK)、渗水地膜覆盖(S)、渗水地膜与行间秸秆覆盖(SJ)、普通地膜覆盖(P)、普通地膜与行间秸秆覆盖(PJ)和秸秆覆盖(J)处理中0—300cm土层硝态氮储量依次为818.32,555.42,450.25,421.49,511.49,399.96kg/hm2,CK处理NO3--N主要分布于60-220cm土层,S、SJ、P、PJ和J处理NO3--N主要分布于160—300cm土层;不同降水年型,地表覆盖均能降低氮素在土壤中的累积,但其累积深度有所不同;干旱年份,地表覆盖处理增加0—100cm土层土壤硝态氮的累积,有效降低深层土壤硝态氮的累积;丰水年,地表覆盖处理增加了深层土壤中的硝态氮累积,甚至部分肥料氮已被淋洗到玉米根区以外。因此,应采取合理的覆盖耕作措施减少土壤剖面中NO3--N的累积量。     

绿肥植物田菁的化感效应及对土壤肥力的影响

实验研究了自然条件下原位提取的田菁(Sesbania cannabina)淋溶液和田菁秸秆模拟还田对不同类型受体植物三叶鬼针草(Bidens pilosa)、稗草(Echinochloa crusgalli)和萝卜(Raphanus sativus)的生长及土壤性质的影响,旨在从化感作用角度综合评价田菁作为绿肥栽培时的生态效应。结果表明:原位提取的田菁淋溶液和模拟还田的田菁秸秆(根、茎、叶)对发育初期的受体植物三叶鬼针草、稗草和萝卜的生长具有一定的抑制作用,尤其对于稗草的抑制效果表现最强;然而对于受体植物生长的土壤,其土壤微生物数量和土壤酶活性显著增加,此外田间野外调查进一步证实了田菁对提高土壤肥力具有显著的促进效果。因此,合理利用田菁秸秆资源不仅能抑制杂草生长,还增加了土壤酶活性和土壤微生物量,促进了土壤的代谢,显著提高了土壤肥力水平。     

覆盖后秋浇对翌年春玉米生育期水热盐及产量的影响

为探讨寒旱盐灌区覆盖后秋浇对翌年春玉米生育期水热盐状况的影响,2013年10月—2015年10月在河套灌区盐渍土壤进行覆盖秋浇后翌年春玉米田间试验,设5个处理,秸秆覆盖量0.9 kg/m2(F0.9)、秸秆覆盖量0.6 kg/m2(F0.6)、玉米整秆覆盖(YZ)、地膜覆盖(DM)、未覆盖(CK)。试验于每月中旬进行取土测定土壤含水率、电导率,玉米收获后测定籽粒产量及生物产量与经济系数。结果表明:秋浇前地面覆盖影响翌年春玉米生育期内各处理的土壤温度,地膜覆盖处理耕层地温均值最高,秸秆覆盖处理的土壤温度低于未覆盖处理,且秸秆覆盖使得春季土温升温缓慢而不利于春播作物生长;各处理覆盖秋浇后的土壤含水率均高于未覆盖处理CK,无论是播期的土壤储水量还是生育期内的土壤储水量,秸秆覆盖处理的蓄水保墒性地膜覆盖处理及未覆盖处理;各处理0~40 cm覆盖秋浇后的土壤含盐量均值均低于CK,其中处理YZ的土壤含盐量最低;地面覆盖处理的籽粒产量和生物产量均高于未覆盖处理CK,籽粒产量最高的是处理YZ;各处理中,玉米整杆覆盖处理YZ和粉碎的玉米秸秆覆盖量为0.9 kg/m2的产量与经济系数较高。研究可为覆盖秋浇农艺节水应用提供参考。     

紫茎泽兰叶片提取物对4种杂草种子萌发及幼苗生长的抑制效应

为研究紫茎泽兰叶片提取物对杂草生长发育的抑制效应及作用机制,用纸卷发芽和盆栽试验等方法,研究了不同浓度梯度(200、400、600、800、1 000 mg·L^-1)的紫茎泽兰叶片提取物,对鬼针草、马齿苋、猪毛菜和鹅绒藤4种田间杂草种子萌发和幼苗生长的影响。发芽试验结果表明,杂草种子的萌发指标随提取物浓度增加而降低,当提取物浓度为600 mg·L^-1时,其发芽势、发芽率、发芽指数、活力指数均显著低于空白对照。盆栽试验结果表明,提取物对供试杂草幼苗根长和鲜重的抑制率均呈现鹅绒藤>猪毛菜>马齿苋>鬼针草的趋势。提取物处理诱导了杂草体内超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性升高,并提升抗坏血酸(AsA)、谷胱甘肽(GSH)和脯氨酸含量,同时,丙二醛(MDA)、超氧阴离子($O_2^{-}$)含量也明显升高。提取物对杂草的氧化胁迫作用,是导致种子萌发指标降低和幼苗生长受抑的内在机制。本研究结果为紫茎泽兰叶片提取物在农田杂草的防控应用提供了一定理论依据。     

滨海盐渍区不同土地利用方式土壤-植被系统碳储量研究

盐渍区土地利用变化与土壤-植被系统固碳潜力耦合关系的研究对以植被建设、增加碳汇为目的的盐渍区最优土地利用方式的实施具有重要的理论和实际意义。本研究以滨海撂荒盐碱裸地为对照,连续观测和定量描述栽植3年和10年的柽柳林、栽植2年和8年的人工枸杞林及冬季咸水结冰灌溉结合地膜覆盖下的棉田的土壤有机碳和植被生物量的动态变化过程,探讨滨海盐渍区不同土地利用方式下土壤-植被系统固碳能力,为进一步提升区域碳储量提供理论依据。研究表明:1)柽柳、枸杞的栽植及结冰灌溉结合覆膜等土地利用方式在撂荒盐碱地实施后,土壤-植被系统固碳能力明显增强,且土壤容重显著减小;栽植10年的柽柳林和栽植8年的枸杞林土壤-植被系统碳储量最高,分别为118.24 t·hm~(-2)和96.27 t·hm~(-2),比冬季咸水结冰灌溉结合地膜覆盖棉田增加58.51 t·hm~(-2)和36.54 t·hm~(-2),比撂荒盐碱裸地增加83.39 t·hm~(-2)和61.42 t·hm~(-2)。2)对不同土地利用方式固碳趋势研究发现,栽植3年的柽柳林和栽植2年的枸杞林土壤-植物系统固碳速率较高,分别为10.08t·hm~(-2)·a~(-1)和2.71 t·hm~(-2)·a~(-1)。冬季咸水结冰灌溉结合地膜覆盖棉田固碳速率较低,仅为0.53 t·hm~(-2)·a~(-1)。栽植10年的柽柳和栽植8年的枸杞样地,植株固碳速率明显减慢,土壤-植被系统表现为一个弱的碳源。春季地表覆膜处理棉花存活率低且植株成熟后秸秆被移除,碳储量每年净减少0.86 t·hm~(-2)。撂荒盐碱裸地在无外源碳补充的条件下表现为碳源,土壤-植被系统碳储量减少速率为1.42 t·hm~(-2)·a~(-1)。综上所述,滨海盐渍区人工栽植柽柳和枸杞是提高区域碳储量的有效途径。     

秸秆覆盖桃树地生态效应及桃树的生长状况

通过在种植两年的桃树地覆盖不同量的小麦秸秆，研究了秸秆覆盖后桃树的生长状况。结果表明，秸秆覆盖的土壤0~50 cm储水量均高于对照，土壤储水量和秸秆覆盖量呈现很好的二次相关性。秸秆覆盖处理的杂草数、干质量以及单株草质量均随着秸秆覆盖量的增加呈下降趋势且均与秸秆覆盖量呈负指数相关，相关系数高达0.95以上。秸秆覆盖150 d后，各处理的桃树茎粗和树冠直径均较对照有所提高，二者与秸秆覆盖量之间呈现极好的二次相关性，相关系数高于0.98。当秸秆覆盖量小于1.5 t/hm²时，桃树叶片光合作用速率、蒸腾速率、气孔导度基本上随着覆盖量的增加呈上升趋势，当秸秆覆盖量达到2.0 t/hm²时，各生理指标则有所下降但仍然高于对照，百叶片鲜质量和干质量也呈现出相同的规律性。     

华北平原缺水区保护性耕作技术

针对华北平原缺水地区农田生产效益偏低和地下水严重超采导致的生态环境问题,以建立节水、高产、固碳的华北平原缺水区保护性耕作集成技术为目标,在国家科技支撑计划长期支持下,建立了华北平原历时最长的保护性耕作长期定位试验平台(2001年—),开展了小麦/玉米两熟制保护性耕作理论和关键技术研究,集成了农机农艺结合的高产节水型保护性耕作技术体系,并在河北省进行广泛示范推广。主要结果:1)华北平原冬小麦/夏玉米一年两熟区保护性耕作具有固碳、减排、节水、提高土壤质量等生态效应。长期保护性耕作具有土壤养分分层表聚现象:0~5 cm土层的土壤C、N、P、K、有机质含量高于5~10 cm土层,旋耕(RT)和免耕(NT1:秸秆直立免耕;NT2:秸秆粉碎免耕;NT3:整秸秆覆盖免耕)处理土壤有机碳(SOC)的层化比率为1.74~2.04,显著高于翻耕处理(CK和CT)的1.37~1.45。保护性耕作的固碳效应与机制:保护性耕作实施9年后不同耕作方式年固碳量(0~30 cm)NT2处理为840 kg·hm~(-2)·a~(-1)、RT处理为780 kg·hm~(-2)·a~(-1)、CT处理为600kg·hm~(-2)·a~(-1),14年后土壤有机碳(0~30 cm)发生了变化,NT2处理为540 kg·hm~(-2)·a~(-1)、RT处理为720 kg·hm~(-2)·a~(-1)、CT处理为710 kg·hm~(-2)·a~(-1);长期免耕减少了土壤的扰动而降低了土壤碳的矿化率,土壤碳的累积主要固定在土壤大团聚体的颗粒有机碳中,固定态碳首先进入活性易分解有机碳库,然后缓慢转入稳定碳库。保护性耕作的减排效应:不同耕作系统全球增温潜力的计算结果表明,免耕是大气增温的碳汇,而其他耕作系统为碳源。NT处理每年农田生态系统净截留碳947~1 070 kg(C)·hm-2;CK、CT和RT每年向大气分别排放等当量碳3 364kg(C)·hm-2、989 kg(C)·hm-2和343 kg(C)·hm-2。保护性耕作的土壤微生物多样性机制:保护性耕作显著提高了土壤中真菌、细菌、氨氧化古菌和亚硝酸还原酶(nir K)基因的反硝化微生物的多样性,但对氨氧化细菌与含nir S基因的反硝化微生物的多样性影响不大。保护性耕作节水保墒的土壤结构与水力学机制:常规耕作对土壤有压实的作用,而保护性耕作改善了土壤结构,有效提高了储水孔隙、导水率、田间持水量和有效水含量,秸秆覆盖又能有效减少土壤蒸发,具有开源与节流双重节水机制。2)建立了趋零蒸发的麦田玉米整秸覆盖全免耕种植模式。在小麦/玉米一年两熟种植区,首次提出了玉米整秸秆覆盖小麦全免耕播种的种植模式,实现了小麦玉米全程全量秸秆机械化覆盖,形成土壤无效蒸发趋于零的保护性耕作体系与方法;研制了实现趋零蒸发的4JS-2型梳压机和2BMF-6型小麦全免耕播种机组,比目前推广的2BMFS-6/12小麦免耕播种机减少作业动力45.2%,降低作业费用33.3%。3)建立了3年一深松(翻)的少免耕-深松轮耕模式,集成了节水高产保护性耕作技术体系。制定了华北平原冬小麦/夏玉米一年两熟区保护性耕作技术体系等河北省地方标准,与农业、农机部门联合示范,推动了河北省保护性耕作技术的推广和应用。成果在河北平原冬小麦/夏玉米一年两熟区进行了示范推广,社会效益和生态效益显著,2013年获河北省科技进步一等奖。     

栽培方式对菘蓝农艺性状及产量和品质的影响

栽培方式对中药材产量和品质影响较大。本研究为了探讨河西走廊绿洲灌溉区菘蓝的最佳栽培方式,通过田间试验,采用栽培模式(平作和垄作)和覆膜方式(不覆膜、覆白膜和覆黑膜)二因素随机区组试验设计,设置6个处理。按照播种至收获每月一次定期采集菘蓝植株样品,测定了6种栽培方式下菘蓝根农艺性状指标、板蓝根产量及检测成分(R,S)-告依春含量。结果表明,不同栽培方式对菘蓝根长、根直径、单株根干重的累积动态、板蓝根产量和质量均具有显著影响。垄作覆黑膜栽培菘蓝根的快速生长持续期最长,根系最发达,根长、根直径和单株根干重均较高。板蓝根产量以垄作覆黑膜栽培最高(4 514.4 kg·hm~(-2)),垄作覆白膜产量最低(3 116 kg·hm~(-2));(R,S)-告依春含量以垄作覆白膜最高(2.61 g·kg~(-1)),垄作不覆膜最低(1.37 g·kg~(-1))。在不同栽培方式下,菘蓝主根长、根直径和单株根干重生长随生长时间均呈现"S"型生长趋势,符合Logistic生长模型。河西走廊绿洲灌区菘蓝收获板蓝根适宜栽培方式为垄作覆黑膜栽培。     

千金子与异型莎草对直播水稻产量的影响及其生态经济阈值研究

千金子和异型莎草均是直播稻田的恶性杂草,危害水稻的生长发育,对水稻生产造成严重威胁。为明确千金子和异型莎草对直播稻产量的影响及其生态经济阈值,采用添加系列试验法和模型拟合法研究不同密度千金子和异型莎草组合和与水稻不同共生时间下水稻产量性状的变化规律。结果表明,随着千金子和异型莎草组合密度增加以及与水稻共生时间延长,水稻的有效穗数、每穗实粒数、千粒重和产量均逐渐下降。当千金子+异型莎草密度增加至8株·m~(-2)+8株·m~(-2),水稻产量仅2 236.37kg·hm~(-2),与空白对照相比产量损失率为71.14%;在千金子4.67株·m~(-2)+异型莎草3.50株·m~(-2)的平均密度下,二者与水稻在整个生育期共生时,水稻产量为5 138.33 kg·hm~(-2),与空白对照相比产量损失率为33.37%。低密度、短时间共生的两杂草组合对水稻产量无显著影响。但从密度梯度看,在两种杂草与水稻整个生育期共生条件下,杂草复合密度达到4.14株·m~(-2)时,则必须对其进行防除;从共生时间的尺度看,在试验设置密度条件下,必须在水稻种植后的16.7 d进行杂草防除,否则将对水稻产量和经济效益造成显著影响。在对复合杂草生态经济阈值分析的基础上进行杂草防除,可避免除草剂盲目使用,对减少除草剂使用次数,降低除草剂用量、节约除草成本和保护农田生态环境具有指导作用。     

绿洲灌区玉米产量形成及水分利用特征对地膜覆盖方式及行距的响应

干旱绿洲灌区玉米生产普遍采用全膜覆盖方式,残膜污染问题严重。因此,研究地膜减投增效生产技术对缓解残膜污染有重要意义。在甘肃河西石羊河流域通过田间试验研究了不同覆膜方式(全膜覆盖、半膜覆盖)和不同种植行距(50 cm等行距、40 cm+80 cm宽窄行)对玉米产量、耗水量、耗水结构及水分利用效率的影响。结果表明,全膜宽窄行和半膜宽窄行种植条件下均可获得较高的玉米籽粒产量,分别达14 712.7kg·hm~(-2)和14 155.2 kg·hm~(-2),较半膜覆盖等行距处理高13.2%和8.9%(P0.05),与全膜覆盖等行距处理差异不显著。全膜宽窄行和半膜宽窄行获得较高籽粒产量的原因是提高了穗数和双穗率。全膜覆盖条件下宽窄行种植获得较高LAI峰值的同时,玉米全生育期平均LAI显著高于半膜覆盖处理。全膜覆盖显著降低了玉米生长前期(播种至大喇叭口期)的棵间蒸发量。半膜覆盖等行距和宽窄行种植玉米全生育期棵间蒸发量分别较全膜等行距种植高14.3%和21.9%,差异显著。半膜覆盖宽窄行种植条件下玉米水分利用效率达19.3 kg·mm~(-1)·hm~(-2),与全膜覆盖等行距和宽窄行处理均无显著差异。干旱绿洲灌区半膜覆盖宽窄行种植替代全膜等行距种植或宽窄行不会导致玉米产量和水分利用效率降低。     

气候因子和地表覆盖对沿海滩涂土壤盐分动态的影响

为探明气候因子对沿海滩涂表层土壤盐分季节性变化规律的影响,并探讨植被和秸秆覆盖对滩涂土壤脱盐效果及控盐的作用。2014年5月—2015年5月,在江苏沿海滩涂盐碱地(中重度盐分),设置4种处理进行田间试验,分别为对照(裸地,CK)、秸秆覆盖(覆盖量为15 t·hm-2,SM)、植被覆盖(PC)和植被+秸秆覆盖(覆盖量为7.5 t·hm-2,PC+1/2SM),监测了气候因子和表层土壤盐分的季节性动态变化。结果表明:1)在沿海滩涂裸地中,土壤盐分具有一定程度的季节性规律,表现为在10—12月具有明显的积盐效果,且在10月EC1︰5达到最大值为3.90 d S·m-1。2)相关分析表明:采样前7 d降雨累积量与土壤盐分变化有着极密切负相关关系;气候因子的多因子及互作逐步分析表明:降雨量增加可以促进土壤脱盐作用,大气温度升高可加剧土壤盐分表聚,降雨量和大气温度的互作效应增加会对土壤盐分累积产生正效应。3)地表覆盖(包括PC和SM)显著地改变了气候因子对土壤盐分动态变化的影响,累积降雨量和大气平均温度与土壤盐分无显著相关性,且大量秸秆覆盖对滩涂表层土壤脱盐具有更明显的效果。因此,在沿海气候向暖湿方向发展的趋势下,综合考虑脱盐及控盐作用,选择适量秸秆覆盖(如覆盖量15 t·hm-2)或适量秸秆覆盖结合植被种植覆盖,同时充分利用沿海地区降雨量集中的特点,可能是未来滩涂盐碱盐渍土快速脱盐和土壤改良的重要措施。     

玉米秸秆覆盖麦田下的土壤温度和土壤水分动态规律

玉米秸秆覆盖冬小麦田后，冬季和早春季节对土壤温度有明显的增温作用，有利于保护小麦安全越冬，春季则有降温作用，影响春季小麦的分蘖和生长，覆盖处理能有效地抑制土壤无效蒸发，提高麦田的水分利用率；覆盖量为3000kg/hm^2时，有增产作用，覆盖量为6000kg/hm^2，有一定的减产作用。     

刺萼龙葵土壤种子库特征及其对替代控制的响应

土壤种子库在退化生态系统植被的恢复和演替中起重要作用,为明确外来入侵植物刺萼龙葵（Solanum rostratum Dunal.）土壤种子库特征,评价植物替代控制刺萼龙葵的效果,调查了河滩及农田边缘两个典型生境中的刺萼龙葵土壤种子库特征,分析了刺萼龙葵种子在土壤中的垂直分布与季节变化动态,并利用多种多年生禾本科与豆科牧草对刺萼龙葵进行替代控制研究,以期为刺萼龙葵生态调控提供理论依据。结果表明：1）两个生境中共鉴定出23种植物,禾本科和菊科为优势科;河滩及农田边缘刺萼龙葵种子总储量分别达347粒·m^-2和2 600粒·m^-2,占整个种子库的2.46%及35.16%。2）河滩生境中刺萼龙葵种子多集中于表层（0~2 cm）土壤,占种子总量的64.3%,且随土层深度的增加而减少;而农田边缘生境0~2 cm、2~5 cm和5~10 cm 3层种子数量差异不大（P>0.05）,分别占种子总量的32.7%、38.2%及29.1%。3）两个生境中刺萼龙葵种子主要集中于4月份采集的土样中,分别为273粒·m^-2（河滩）和1 970粒·m^-2（农田边缘）,显著高于6月份与8月份采集的土样种子数（P<0.05）;4）从替代控制第2年起,刺萼龙葵的密度、生物量及土壤种子储量即被控制在较低水平,均显著低于同期对照（P<0.05）,沙打旺+苇状羊茅+冰草+羊草组合对刺萼龙葵控制效果最佳,同时还可获得牧草鲜重20 396.1 kg·hm^-2,干重7 710.6 kg·hm^-2（2017年）,经济效益可观。5）刺萼龙葵种子库与刺萼龙葵密度（P<0.01）、生物量（P<0.05）呈正相关,牧草产量与刺萼龙葵种子库储量、密度、生物量均呈负相关,但相关性不显著（P>0.05）;降雨显著影响刺萼龙葵种子库储量（P<0.05）,可用幂函数模型y=2.619x^0.001（R²=0.822,F=18.486,P=0.013）描述二者之间的关系。     

黄土旱塬长期秸秆还田对土壤养分、酶活性及玉米产量的影响

研究黄土旱塬区玉米生产中长期秸秆还田对土壤性质及玉米产量的影响,可为农田土壤可持续利用及质量提升提供科学依据。本研究基于连续24年(1992—2016年)秸秆还田长期定位试验,设置秸秆过腹还田、秸秆直接还田、秸秆覆盖还田以及不还田处理,研究长期不同秸秆还田方式对土壤化学性质、酶活性以及玉米产量的影响。研究表明,秸秆不还田处理累积玉米产量为1.695×105 kg·hm?2,覆盖还田、直接还田和过腹还田处理累积玉米产量分别为1.885×105 kg·hm?2、1.854×105 kg·hm?2、2.001×105 kg·hm?2,其增产率分别为10.1%、8.6%、15.3%。3种秸秆还田均可以显著提高0～20 cm土层土壤有机碳含量6%～14%,对20～40 cm土层土壤有机碳含量无显著影响。与秸秆不还田相比,长期过腹还田可显著增加土壤全氮、全磷、全钾、有效氮、有效磷和有效钾含量,秸秆直接还田可显著增加土壤全氮、全钾、有效氮和有效钾含量,长期覆盖还田仅提高土壤有效氮和有效钾含量。土壤蔗糖酶活性表现为过腹还田最高,直接还田和覆盖还田次之,不还田处理最低。秸秆直接还田0～20 cm纤维素酶活性最高,是不还田处理的2.2倍。过腹还田使土壤脲酶活性和碱性磷酸酶活性分别显著提高13.0%和20.5%,直接还田和秸秆覆盖对脲酶和碱性磷酸酶活性无显著影响。玉米生产中长期连续秸秆过腹还田和直接还田对土壤养分含量及酶活性产生了深远的影响,尤其是土壤蔗糖酶活性的提高与玉米产量稳定和提升有非常紧密联系。