黄土高原设施农业种植制度探析

对黄土高原日光温室黄瓜与其他作物建立的不同种植制度研究表明,冬春茬黄瓜收获后采用不同轮作体系可显著减少土壤微生物数量;休闲降低土壤细菌和真菌数量效果最佳,其次为种植豇豆或与其他豆科作物轮作。翻青玉米、翻青黑豆和种植豇豆处理黄瓜产量较高,其次为夏季休闲,而种植番茄和小白菜处理黄瓜产量较低。并提出黄瓜与翻青玉米、豇豆、翻青黑豆轮作是有效预防和克服土壤连作障碍的较佳种植制度。     

桔梗与大葱间作对土壤养分、微生物区系和酶活性的影响

【目的】 分析桔梗大葱间作对土壤特性的影响,明确桔梗大葱间作消减桔梗连作障碍的效果。 【方法】 在桔梗连作3年的地块进行大田试验。设桔梗单作、桔梗大葱行比2∶1、3∶1、4∶1三种间作,移栽后15天开始,每隔30天取一次0—20 cm土壤样品,测定了土壤微生物区系、土壤脲酶、磷酸酶、转化酶和多酚氧化酶活性及土壤有效养分的含量。 【结果】 与桔梗单作相比,间作大葱土壤有效氮含量增加了22.3%～50.0%,提高幅度随着桔梗大葱间作行比的增加呈下降趋势。5～8月 (移栽后105天内) 桔梗大葱间作土壤有效磷含量高于桔梗单作,8月后低于桔梗单作。间作大葱对土壤速效钾含量的影响不显著。桔梗大葱间作提高了土壤碱性磷酸酶、土壤多酚氧化酶活性,且在桔梗生长后期的作用效果优于前期,但对土壤脲酶和转化酶的活性及变化趋势没有显著影响。桔梗大葱间作增加了土壤微生物总量和细菌数量,降低真菌数量,提高了土壤细菌/真菌比值。 【结论】 土壤细菌数量和细菌/真菌比值随桔梗大葱间作行比的增加而降低,而真菌数量反之。桔梗间作大葱是消减桔梗连作障碍的一种新型种植模式。      

大棚蔬菜种植年限、种植茬口对土壤微生物的影响

利用土壤微生物平板计数方法,对寿光市、苍山县(现兰陵县)两个蔬菜产区的土壤微生物区系进行了研究。获得如下结果:(1)蔬菜种植年限对大棚土壤微生物的区系变化有显著的影响。苍山以种植4年、8年的土壤细菌最多,寿光以种植2年、6年的细菌数量最大,两蔬菜产区土壤细菌数量都以种植12年和7年最低;寿光市土壤真菌数量以种植3年、2年最高,苍山以8年、10年最高,两个区都以种植12年和7年的真菌量降低最多;寿光市土壤放线菌都以种植10年、5年最高,苍山县以2年、10年最高,超过6年下降加快。蔬菜大棚连续种植12年时,两地蔬菜大棚土壤中的细菌、真菌、放线菌的数量都急剧减少。(2)蔬菜轮作有利于各种微生物数量维持较高的水平;单一蔬菜品种种植中,西红柿、大蒜对土壤细菌有不良影响,辣椒、大蒜能够抑制和减少土壤真菌数量,大蒜对放线菌有很强的抑制作用。(3)寿光市大棚蔬菜土壤微生物总量以黄瓜-架豆轮作最高,茄子的土壤微生物总量最少。苍山县土壤微生物总量以茄子-辣椒轮作种植最高,茄子、辣椒单一品种能够维持较高的土壤微生物水平,蔬菜轮作和茄子、辣椒单一种植均有利于提高土壤微生物总量。     

"秸秆降解生防菌强化技术"对黄瓜连作土壤微生物区系的影响

"秸秆降解生防菌强化技术"(BS)近年在我国北方冬季温室栽培中广泛使用, 具改良土壤、减轻病害、改善品质、提高产量等多方面的效果。为探讨应用该技术后对黄瓜连作土壤中微生物区系的影响, 本研究采用平板培养计数与末端标记限制性片段长度多态性(T-RFLP)分析相结合的方法, 检测了黄瓜连作土壤中真菌、细菌、放线菌以及生防菌和病原菌的数量动态。结果表明, BS处理土壤后, 在连作第2茬时, 土壤中真菌群体总量比第1茬显著减少; 细菌总量比第1茬显著增加。细菌与真菌数量比值(B/F值)在连作两茬时明显升高, 土壤表现为"细菌型"; 连茬土壤中两种生防菌的含量保持相对稳定; 枯萎病原菌数量在连作两茬时与其他处理和对照相比有所降低, 但不显著; 处理后土壤细菌多样性在第2茬时显著升高, 并能促进TRF139等有益菌群增殖, 抑制TRF341和TRF501等有害菌群增殖。BS处理土壤能明显提高连作黄瓜的产量并降低根结线虫的病情指数, 在第3茬时产量比对照增加25.9%, 病情指数比对照减少71.4%。生防菌与秸秆配合使用对黄瓜连作土壤微生物的数量和群落结构影响显著, 在一定的连作茬数内能够保证生防菌有效定殖, 抑制病原菌数量增长, 提高土壤微生物多样性, 使土壤微环境达到相对健康的状态。     

30年不同设施条件和栽培方式下土壤养分和微生物群落功能多样性的变化

【目的】随着设施蔬菜栽培年限的增加设施连作土壤生态环境发生很大变化。系统研究长期不同设施类型和栽培方式下土壤养分和微生物群落多样性的变化,可为蔬菜土壤可持续利用提供理论依据。【方法】选择连续30年以不同设施进行蔬菜栽培的土壤(1969~2009年)进行田间试验。以温室连作两茬黄瓜、夏季休闲为对照(CK);温室连作两茬黄瓜夏季填闲毛豆/花生(CS_1);大棚连续种植两茬黄瓜(CS_2);大棚前28年连作黄瓜、后两年露地种植绿叶菜(CS_3);连年露地种植绿叶菜(CS4)5种种植方式。于2009年采集0-20 cm土壤样品,采用常规方法系统分析了土壤养分含量和微生物数量,对培养96h、120 h和144 h的AWCD值进行主成分分析(principal component analysis,PCA)、六大碳源利用程度及Shannon-Weaver指数多样性指数分析。【结果】CS_1处理每孔平均颜色变化率(AWCD)显著高于其他处理;在96、120、144 h主成分分析表明,第1主成分分别解释了32.9%、33.61%和32.21%的碳源利用差异,CK处理在主成分1上均与其他处理显著分开,第2主成分分别解释了14.2%、15.96%和16.42%的碳源利用差异,CK处理在96和144 h与其他处理显著分开;在主成分1主成分3加权上96 h与144 h的CS_3、CS_4和CS_1处理显著不同于CK和CS,处理。96、120和144 h主成分1差异的贡献碳源主要是氨基酸、羧酸类化合物主成分2差异的贡献碳源主要是胺类化合物、多聚物。各处理对六大碳源利用显著不同,CK和CS,处理对碳水化合物、羧酸类化合物和多聚物利用显著低于其他处理。CK和CS,处理微生物群落多样性指数和均匀度指数均显著低于其他处理;CS3和CS4处理细菌数/真菌数比(B/F)以及微生物总量均高于其他处理分别显著高于对照310.34%、334.48%和280.1%、368.0%;CK处理全氮、有机质、速效钾和硝态氮显著高于其他处理,CS、处理相对CK处理则显著降低其含量,其中全氮、有机质、速效钾、铵态氮和硝态氮含量分别显著降低41.46%、50.26%、51.47%、26.72%和54.11%,CS_3和CS_4处理全氮、速效磷、速效钾、硝态氮均显著低于其他处理。全氮、速效养分均与B/F、微生物总量、微生物多样性指数呈负相关,铵态氮与其均呈极显著负相关速效磷与B/F、微生物总量呈极显著负相关。【结论】30年温室连作黄瓜土壤养分累积严重,夏季填闲毛豆/花生可显著降低硝态氮累积和增加微生物多样性;30年温室大棚单—连作黄瓜显著降低微生物群落多样性;30年露地种植绿叶菜以及大棚后两年露地种植叶菜的微生物数量均较高且养分累积最低。     

接种蚯蚓和食细菌线虫对红壤性状及花生产量的影响

通过温室花生盆栽试验研究了接种有益土壤动物(蚯蚓和食细菌线虫)对旱地红壤生物学性质(微生物生物量碳氮、基础呼吸、微生物熵、脲酶和酸性磷酸酶活性)、土壤速效养分(碱解氮和速效磷)及花生产量的影响.试验包含4个处理:不接种处理(CK)、仅接种蚯蚓(E)、仅接种食细菌线虫(N)、联合接种蚯蚓和食细菌线虫(EN).结果表明:①蚯蚓和食细菌线虫均提高了土壤微生物生物量碳氮的含量,线虫对微生物生物量碳的贡献大于蚯蚓.②除花生成熟期的接种蚯蚓处理外,接种蚯蚓和食细菌线虫后土壤基础呼吸均有所增加,且食细菌线虫的影响也大于蚯蚓.③除花生结荚期无显著性差异外,蚯蚓和食细菌线虫均极显著提高了土壤脲酶和酸性磷酸酶活性(P＜0.05).④蚯蚓和食细菌线虫均能增加土壤速效磷和碱解氮含量.⑤接种蚯蚓和食细菌线虫后花生产量的增幅为17％～ 20％.总之,在4个花生生长时期,相对于不接种的对照处理,接种蚯蚓和食细菌线虫能明显改善红壤性状并最终提高花生产量.     

杉木与阔叶树叶凋落物混合分解对土壤性质的影响

通过盆钵模拟试验对杉木与楠木、杉木与木荷叶凋落物混合分解后土壤性质进行研究,结果表明:土壤微生物区系中,细菌占微生物总数的98.18%~99.80%,真菌、放线菌在微生物总量中的比例差异不显著(P>0.05),分别为0.12%~1.01%和0.12%~1.08%;7月份土壤微生物中放线菌数量显著高于3月份土壤微生物中放线菌数量(P<0.05),而细菌数量相对较少;杉木、楠木以及木荷叶凋落物三者单独分解时,阔叶树林地细菌数量较大,杉木林地的真菌、放线菌数量较多。当杉木与楠木叶凋落物混合分解时,土壤三大微生物数量以及微生物总量都明显增加;与木荷叶凋落物混合分解时,仅细菌和微生物总量有所增加。混合分解后,林内土壤养分大体呈低~高~低的变化模式;pH值均有不同程度的,其中增加最多的是杉楠X1+3X2的处理。     

黄瓜连作土壤高温处理对根结线虫和枯萎病的影响

[目的]设施黄瓜连作导致根结线虫和枯萎病发生普遍且严重,利用夏季温室休闲期高温闷棚是解决上述土传病害安全而有效的途径之一。本试验模拟高温闷棚,研究不同温度处理连作土壤根结线虫和枯萎病的变化,旨在为利用太阳光进行温室高温消毒提供理论支撑。[方法]本试验以连作1~19茬‘津优30’黄瓜品种的土壤为试材,首先探明不同连作茬次黄瓜的根结线虫和枯萎病发生程度以及土壤中二者病原物种群数量的动态变化,然后对发病较重的第17茬连作土壤分别进行45℃、50℃、55℃和60℃的高温处理,最后测定比较不同温度处理后的土壤中病原物数量变化,并对高温处理后的土壤进行栽培试验,测量和比较两种病害的发生程度及植株各项生长指标。[结果]随着黄瓜连作茬次的增加,土壤中根结线虫和枯萎病菌的种群数量均增加,两种病害也逐茬加重,至第17茬两种病害的发病程度及其对应病原物的数量均达最高(或次高)水平;对第17茬黄瓜连作土壤进行45℃~60℃的高温处理,随着温度的升高,土壤中的根结线虫和枯萎病菌的数量均减少,当处理温度达55℃时可完全杀灭土壤中根结线虫,达60℃时可同时杀灭枯萎病菌;用高温处理的连作土壤栽培黄瓜秧苗,其根结线虫病和枯萎病的发生程度均随着处理温度的升高而减轻,当处理土壤的温度达到50℃和60℃以上时,根结线虫病和枯萎病分别被完全控制;另外,用60℃处理的连作土壤定植黄瓜,其后期植株生长指标和壮苗指数也显著优于对照。[结论]土传病害随连作茬次增加而加重主要是缘于土壤中病原物积累,定植前对土壤55℃以上的高温处理,可有效减少乃至完全杀灭土壤中根结线虫和枯萎病菌,从而减轻或杜绝两种病害的发生。     

不同地表覆盖对温室黄瓜根际土壤微生物和养分变化的影响

以温室黄瓜为试材,进行地膜和玉米秸秆不同组合覆盖处理,在结果期通过测定根际土壤微生物和养分含量变化,分析探讨最佳处理方式和内在机理。结果表明:不同覆盖处理在结果期均明显提高根际土壤细菌细胞数量和有机质、全钾、碱解氮含量,秸秆+地膜双元覆盖效果优于单一秸秆或地膜覆盖,单一秸秆优于地膜但结果后期增加真菌数量易致植株病害发生。双元覆盖可使根际土壤微生物数量增加,促进秸秆分解和营养释放,增加土壤养分含量,DJ2处理优于DJ3和DJ1处理,与对照相比,结果后期DJ2处理提高根际土壤细菌、纤维分解菌细胞数量、有机质、全磷、全钾和碱解氮含量分别达82.78%,10.98%,20.83%,22.83%,5.16%和5.53%。     

白三叶草和鼠茅草对果园土壤微生物和线虫群落的影响差异

  【目的】  覆盖作物影响果园土壤的微生物和线虫群落,研究不同覆盖作物对土壤微生物和线虫群落的影响特征可为生态果园管理提供理论依据。  【方法】  试验于2016年在湖北十堰的猕猴桃园内进行,供试品种为美味猕猴桃 (Actinidia deliciosa),2015年定植。覆盖作物处理为白三叶草、鼠茅草,以清耕为对照 (CK)。连续进行3年试验后,于2019年采集土壤样品,测定土壤水分、全氮、硝态氮和有机碳含量,测定细菌、真菌和线虫数量,并分析微生物、线虫群落结构变化及其影响因素。  【结果】  与清耕对照相比,覆盖白三叶草显著提高了土壤含水量、硝态氮、总氮和有机碳含量,降低了土壤C/N值;覆盖鼠茅草显著提高了土壤含水量,但硝态氮、总氮和有机碳含量没有显著变化,且均显著低于白三叶草处理。覆盖白三叶草较清耕显著增加了土壤微生物总量、细菌生物量,而覆盖鼠茅草与清耕没有显著差异。覆盖白三叶草和鼠茅草均显著提高了土壤微生物Shannon-Wiener多样性指数和Simpson优势度指数,但均没有改变土壤的真菌/细菌值和革兰氏阴性菌/革兰氏阳性菌值。土壤中线虫总量、食真菌线虫和植食线虫数量均表现为白三叶草 > 鼠茅草 > 清耕处理,并且白三叶草处理线虫数量显著高于清耕,线虫群落物种丰富度也显著高于清耕。冗余分析 (RDA) 表明,土壤含水量、总氮、有机碳含量是影响土壤微生物、线虫群落的主要环境因子。  【结论】  覆盖白三叶草和鼠茅草均影响猕猴桃园土壤的水分、养分含量和生物多样性。与种植鼠茅草相比,种植白三叶草可显著提高土壤碳、氮含量,更有利于增加果园土壤生物多样性,提高线虫数量,形成健康的微生物结构。     

基于ZigBee的精准农业模式研究

针对传统农业的局限性,探讨了传统农业生产模式转变为以信息网络为中心的精准农业的生产模式,阐述了ZigBee技术在精准农业中的应用,对系统的硬件进行了设计,并给出了软件流程。运用该系统可有效地降低成本,提高农作物产量。     

基于InVEST模型评估土地整治对生境质量的影响

土地整治通过对土地资源及其利用方式再组织和再优化影响生境斑块之间物质流、能量流的循环过程,从而改变区域生境质量和分布格局。该文以大安市土地整治重大项目为例,采用InVEST模型分析了土地整治对生境质量的影响。研究表明:1)土地整治前(2008年)、整治中(2011年)、整治后(2014年),耕地、草地和盐碱地均为项目区的主要土地利用类型;2)土地整治后,大量的盐碱地和草地转变为耕地,耕地面积由整治前的14.43%上升到71.19%;3)土地整治中,项目区的生境质量得分由整治前的0.194下降到0.189,整治后又上升到0.214;4)土地整治工程改善了项目区的生境质量,但整治完成后生境质量改善效果经历了先下降后上升的过程,在整治完成3~4 a时,生境质量仅比整治前提高了0.06左右,整治完成4 a之后,生境质量开始逐渐好转。研究结果可为土地整治工作中的生境及生物多样性保护工作提供科学依据。     

土壤对养分离子吸附特性初步研究

针对土壤本身对养分离子具有吸附固定特性降低了养分的有效性,运用土壤养分状况系统研究法通过吸附试验研究新疆两种土壤对养分离子的吸附固定能力。研究结果表明:棕漠土对P、Zn、Cu的吸附固定能力比潮土强,两种土壤对K、B和Mn吸附固定差异不显著,棕漠土的养分限制因子是N>P>Mn>B,潮土的养分限制因子是N>Mn>P>K,因此施肥时考虑到土壤对养分离子的吸附固定能力确定合理的施肥量。     

基于IHA-RVA法的生态治理对径流演变情势的影响评估

研究流域径流演变情势及其对生态治理的响应,可为流域水资源合理利用和水生态治理提供重要指导。该文依据北洛河上游1964—2014年逐日平均流量和年降水量资料,采用双累积曲线法、双滑动平均法(MASH)和Mann-Kendall趋势检验法对径流过程变化进行了分析研究,采用水文指标变化范围法(IHA-RVA)对5组30个径流指标及其改变度进行了评估,对径流演变成因做了初步分析。结果表明：研究期内年径流呈现减少趋势,且以1979年和2002年为界可划分为基准期、水土保持治理期和生态恢复影响期;汛期流量下降较非汛期明显,减少幅度为35.6%;生态治理影响下径流指标整体水文改变度为74.35%,属于高度改变;5组30个径流指标中发生高度改变的指标占比增加,其中年极端流量组变化度最大,为94.77%。人类活动使得流域河川径流显著减少且波动性减弱,而水土保持、退耕还林(草)措施是核心驱动力。     

黄土沟壑丘陵区退耕对土壤侵蚀影响的模拟研究

随着在黄土沟壑丘陵区退耕政策的实施,退耕必将对该地区的水土流失特征产生重大影响。对退耕的水土保持效益进行模拟研究,可为退耕政策的合理实施提供理论依据。选定位于黄土沟壑丘陵区的安塞研究区,在RS和GIS支持下,采用USLE,模拟研究了不同退耕方案对土壤侵蚀的影响。在2001年土地利用的遥感解译图和GIS计算分析基础上设计了8种不同的退耕方案,模拟结果显示,各种退耕方案对土壤侵蚀的减少主要发生在强度及强度以上侵蚀区,退耕后研究区已没有发生剧烈侵蚀的区域,强度和极强度侵蚀明显减少;土壤侵蚀量的减少主要发生在≥25°退耕和≥15°退耕,≥25°退耕还草和还林分别使土壤侵蚀总量减少了19.9%和23.2%,≥15°退耕还草和还林分别使土壤侵蚀总量减少了36.6%和42.6%。≥8°退耕方案和全部退耕方案与≥15°退耕方案相比,水保效益并没有显著差别。     

黄土高原坡耕地小麦根系分布特征研究

小麦是黄土高原陕西区坡耕地上的主要农作物,为了研究小麦根系整个生长期内在坡耕地上随土层和坡度的分布规律,以陕西杨凌农耕地种植的小麦根系为研究对象,在小麦5个生长期,采用挖土块法调查研究了5个坡度的坡耕地上0—20 cm层内冬小麦根系的分布特征。结果表明:（1）小麦根系各生长期的根重密度、根长密度、根径与坡耕地土层深度和坡度变化都有一定的关系。（2）小麦的根重密度在0—5 cm层最大,随土层深度减小。根重密度随生长期逐渐增大,成熟期达到最大值。当坡度为10°时,生物量最大。（3）根长密度在0—5 cm的最大,随土层深度增加而减小;拔节期达到最大值,随后逐渐减小。根长密度随坡度增加而增加,当坡度为15°时达到最大值。（4）小麦平均根径随土层深度增加而逐渐减少,拔节期达到最大值,随生长期逐渐减小。当坡度为10°时,根系平均直径达到最大值。（5）SPSS处理结果显示根重密度、根长密度、根径与土层深度有线性相关的关系。各根系指标与坡度和生长期也有线性回归关系。     

稀土铽对辣根的生态毒性

研究了稀土铽(Tb)对辣根生理毒性的影响。结果表明,Tb在低浓度范围内,可以诱导叶绿素的合成,高浓度时对其产生破坏作用;对于辣根过氧化物酶,酶活性先升后降;质膜透性、丙二醛含量则呈现先减后增的变化趋势。TbCl3浓度为3mg/kg时各指标达到最值;辣根中毒阈限为10mg/kg左右。通过分析,辣根过氧化物酶对Tb反应敏感,这表明过氧化物酶可能成为研究稀土毒理的生物监测手段。     

陆面过程中的水文模式研究

陆面水文过程模拟是解决全球环境恶化与气候异常的最好方法，是当前学术界关注的热点。对陆面过程的涵义、模式的发展、陆面过程中水文参数的描述进行了总结，提出了在陆面水文过程研究中存在的尺度匹配误差、数据共享矛盾、参数不确定性等不足及今后的研究方向。     

农膜污染的防治对策

论述了我国残膜污染的原因、现状及残膜给环境和农业带来的危害 ,并针对目前存在的问题提出了治理对策。     

试论黄土高原农林复合经营问题

该在阐述农林复合经营含义的基础上，介绍了黄土高原地区的几种农林复合经营模式及其生态经济效益，并对黄土高原实行农林复合经营存在的问题进行了讨论。同时，针对目前的治理状况，认为农林复合经营是治理黄土高原，发展经济的主要途径和技术措施。因而开展农林复合经营研究，有着重要的理论和实践意义。