作物相对耐盐性的研究──Ⅱ．不同栽培作物的耐盐性差异

本文通过盆栽生物试验,对小麦、大豆、棉花、玉米等栽培作物的苗期耐盐性进行了研究.结果表明:棉花较为耐盐,玉米、小麦次之,大豆耐盐性最差.不同作物各组织中钠的浓度和累积量随盐度增加而剧增.小麦、大豆、棉花根系吸收钠后,不同程度地向地上部分转移;玉米根系吸收钠后,多累积在根系中.不同作物各组织中钾的浓度随盐度增加变化不大.但累积量剧减;钙的浓度和累积量随盐度增加都有不同程度的减少.作物根系吸收钾、钙后,向地上部分运输,因而地上部分组织中钾、钙累积量多于根系中钾、钙累积量.作物体内K/Na比随盐度增加而降低.本文还对不同栽培作物耐盐性差异的机理进行了探讨.     

地下滴灌夏玉米的初步试验研究

通过观测地下滴灌夏玉米全生育期不同生长阶段的土壤水分、根系的生长发育状况及其生物量、产量等，研究分析了地下滴灌不同的土壤水分处理条件下的土壤水分运移与分布规律，以及其对夏玉米的根系、产量和生物量的影响关系，建立了根系吸水模型，并研究其节水机理。阶段试验结果表明：地下滴灌可以高效地控制灌溉用水量，对作物的根系、产量及生物量产生直接影响；有可能通过土壤水分调控来影响作物能量的协调、平衡关系，达到最优根冠比，合理提高水的利用率和利用效率。     

施氮对大豆根系形态和氮素吸收积累的影响

采用框栽试验方法研究了不同施氮水平对大豆根系形态和氮素吸收积累的影响,结果表明:不同施氮水平对大豆植株生物量、氮素吸收积累量及根系形态有显著影响,随施氮量增加,植株干重、氮素积累量、单株产量等均呈先增加后降低趋势,其中以N100[100 kg(N)·hm-2]处理效果最佳,总体表现为N100>N200>N50>N25>N0.无N(NO)和适量偏低的氮(N25、N50)增加了大豆的根冠比,但过多的氮(N200)反而降低了大豆的根冠比,说明低氮胁迫促进了大豆根系的生长.大豆根长、根表面积和根体积随施氮量的增加表现为先降后增而后又降低的规律,不施氮(N0)情况下,根长、根表面积和根体积均高于低氮处理(N25、N50),之后随施氮量增加而增加,当超过一定施氮量(N200)时又呈降低趋势.不同生育时期植株生物量、氮素积累、根长、根表面积和根体积等表现为花期>苗期>鼓粒期.因此施用一定量氮肥对大豆植株生物量、氮素积累以及根系形态等产生显著影响,进而影响大豆氮素转运量和转运效率,最终影响大豆籽粒产量和品质.     

黄土塬区夏玉米物质生产及水分利用对品种间作竞争的响应

品种间作竞争具有优化作物个体形态特征和生物量分配的生态效应。综合干旱环境、密度和降雨年际变化影响下的品种间作生物量分配机制研究,可为旱区作物增产增效栽培提供理论依据。试验于2011年(降雨量645.0 mm,湿润年份)和2012年(降雨量497.1 mm,干旱年份)调查了两个玉米品种(‘郑单958’和‘沈单16号’)、两种密度(4.5万株?hm-2和7.5万株?hm-2)隔行间作处理下,地上部生物量和地下部根系形态特征,并分析了品种间作下生物量分配策略、根系竞争机制与产量、水分利用效率的关系。结果显示:1)干旱显著降低玉米根系表面积(SA),低密度间作下‘沈单16号’扬花期SA显著降低而‘郑单958’显著增加,高密度间作‘郑单958’的SA显著下降25.3%,间作下根系对于水资源的竞争随种植密度的增加而加剧;两个种植密度和两个不同降雨年份,间作系统0~20 cm土层根长密度(RLD)显著增加,增加种植密度和雨水亏缺,刺激根系向深层土壤生长,导致30~40 cm土层RLD的增加,且‘郑单958’的RLD增加幅度远高于‘沈单16号’。2)间作竞争下生物量积累具有品种差异,‘郑单958’集中在营养生长期,而‘沈单16号’集中在生殖生长期;且随种植密度的增加,间作栽培下单株生物量显著降低。3)群体收获指数(HI)在高密度间作下,两个不同降雨年份出现平均6.0%的增加幅,雨水充足促进群体HI的提升;根冠比因降雨和种植密度而变,雨水充足、低密度间作下根冠比较大,干旱和高密度下资源竞争造成‘郑单958’根冠比显著下降。4)干旱年份玉米品种间作增产优势显著,高、低密度间作增产率分别为10.3%和21.4%,水分利用效率(WUE)分别增加28.2%和42.0%;且‘郑单958’增产和增效能力分别较‘沈单16号’高17.6%和50.0%。综上所述,品种间作栽培下‘郑单958’具有更合理的地上部生物量分配和响应机制,其根系通过减少冗余生长,降低资源消耗来应对土壤干旱,高效的根系自我调节能力和生物量分配机制在间作系统产量形成和WUE提升中起到了关键作用。     

玉米-大豆和玉米-甘薯套作对玉米生长及氮素吸收的影响

【目的】利用根系分隔技术, 研究不同需氮特性的旋花科、 豆科作物与玉米套作后,玉米的生长特性与养分吸收差异及其增产机理。【方法】采用石英砂培盆栽试验,二因素完全随机试验设计。以玉米-大豆、 玉米-甘薯两种套作模式为研究对象,设计不分隔、 部分分隔、 完全分隔三种隔根方式。分析不同套作模式下不同隔根方式对玉米地下根系活力、 根系生物量及地上植株叶片光合特性、 籽粒产量和吸氮量的影响。【结果】1)不同种植模式对玉米生长有显著影响,不分隔处理时,与大豆套作的玉米根系活力、 籽粒重及地上植株总吸氮显著高于与甘薯套作的玉米,分别高6.25%、 8.69%和18.89%; 部分分隔或完全分隔时,两套作处理间差异不显著(P0.05)。 2)隔根方式影响玉米的物质积累及籽粒产量,表现为不分隔部分分隔完全分隔。3)不分隔有助于促进共生玉米生长,但不同套作模式的影响效果不一致;玉米-大豆套作处理下,不分隔处理的玉米根系活力、 净光合速率、 籽粒产量和总吸氮量均高于隔根处理,比完全分隔处理的分别高25.65%、 27.31%、 64.69%和71.65%;玉米-甘薯套作下增加幅度为17.59%、 19.83%、 52.38%和46.21%,分别比玉米-大豆套作处理低31.44%、 27.39%、 19.03%和35.51%。 4)相关分析表明,两种套作处理玉米地下根系干重与地上植株干物质重、 叶片光合速率及籽粒重显著正相关,相关系数分别为0.984、 0.927和0.986(P0.01);且地下根系活力与地上植株叶片净光合速率显著正相关,相关系数达0.929(P0.01)。【结论】种植模式和隔根方式显著影响了玉米的物质积累及氮素吸收。根系不分隔时,玉米－大豆套作处理下玉米的根系活力、 净光合速率、 生物量、 籽粒产量及总吸氮量显著高于玉米－甘薯套作;隔根处理导致的生物量和吸氮量下降主要是由根系活力降低引起的。与玉米-甘薯套作相比,大豆促进了玉米根系活力的提高,有效调节了玉米地上部植株光合作用及干物质积累,实现产量和氮素吸收的增加。     

深松深度对砂姜黑土耕层特性、作物产量和水分利用效率的影响

研究深松深度对砂姜黑土耕层特性、作物产量和水分利用效率的影响,可为构建砂姜黑土合理耕层的耕作深度指标提供依据。本研究基于多年定位大田试验,采用大区对比设计,设置4个深松深度(30 cm、40 cm、50 cm、60 cm)处理,以旋耕(RT,平均耕作深度为15 cm)作为对照,研究不同深松深度对土壤紧实度、土壤三相比(R)值、作物根系形态、作物产量和水分利用效率的影响。研究结果表明,深松深度增加能显著降低土壤紧实度,使土壤的三相比(R)更加合理,进而促进作物根系生长。不同深松深度中,深松60 cm处理的土壤紧实度和三相比(R)值与对照相比降幅最大,深松40 cm处理的冬小麦根系生物量最大,深松50 cm处理的夏玉米根系生物量最大。深松不仅增加作物产量,还提高作物水分利用效率。深松30 cm处理的周年作物产量最高,比对照增产12.2%,但与深松40 cm处理差异不显著。深松50 cm处理的周年水分利用效率最高,但与深松30 cm和深松40 cm处理差异不显著。深松30 cm、40 cm和50 cm的周年水分利用效率比对照分别增加9.1%、8.8%和12.7%。因此,砂姜黑土适宜的深松深度为30~40 cm。     

黑土区土壤侵蚀厚度对土地生产力的影响及其评价

为了研究黑土区土壤侵蚀厚度对土地生产力的影响,采用盆栽试验,人为剥离黑土表层0、5、10、15、20、25和30 cm土壤以模拟侵蚀厚度不同的耕层土壤,分析土壤侵蚀厚度对土壤理化性质、大豆生物性状和水分利用效率等指标的影响。并对TOPSIS(technique for order preference by similarity to ideal solution)模型进行改进,用于评价侵蚀厚度不同的土壤的土地生产力。结果表明:土壤全N、碱解N、全P、速效P、有机质含量和土壤田间持水率均随侵蚀厚度的增加而递减,土壤容重随侵蚀厚度的增加而递增。土壤侵蚀厚度对大豆生长有显著影响,随着侵蚀厚度的增加,大豆减产率呈"S型"曲线递增,产量、耗水量呈"Z型"曲线递减,水分利用效率呈指数曲线关系递减。改进的TOPSIS模型对不同侵蚀厚度下土地生产力的评价结果较为理想,计算的土地生产力指数随土壤侵蚀厚度的变化呈"Z型"曲线,与大豆产量的变化趋势相同,且二者呈指数函数关系,决定系数达0.996,均方根误差为0.65。研究结果可为黑土区土壤侵蚀防治提供理论依据。     

施磷量对玉米 -大豆间作根际红壤无机磷形态及磷吸收的影响

通过盆栽模拟试验,探讨不同施磷量对玉米 -大豆间作作物生长及磷吸收的影响,并分析根际红壤中各无机磷形态的变化。结果表明:与单作相比,玉米 -大豆间作显著提高了作物地上部生物量及磷素吸收量,并具有明显的产量优势。与常规施磷水平(P100)下的单作相比,玉米 -大豆间作条件下,磷肥减施 1/2(P50)并未降低作物籽粒产量与玉米的磷吸收量。间作种植显著降低了玉米、大豆根际红壤总无机磷含量,并且无机磷减少量主要以O-P、Fe-P和 Ca-P为主。玉米、大豆根际土壤Fe-P、Al-P、Ca-P与 O-P占土壤总无机磷含量的比例主要受磷水平的调控,而种植模式对玉米和大豆根际土壤中各无机磷形态的比例(除 Fe-P外)均没有影响。在本试验条件下,玉米 -大豆间作通过根系交互作用主要促进土壤中 Fe-P、Ca-P和 O-P的活化来增加玉米与大豆的磷吸收,并具有节约磷肥、维持作物产量和磷吸收的潜力。     

细胞分裂素调控的玉米旱后复水补偿性生长机制研究

通过检测植物生长激素研究了苗期玉米的旱后复水补偿性生长机制。结果表明:干旱胁迫导致玉米苗具有较低的地上部分和整株生物量,但复水12 d后旱后复水玉米苗的地上部分和整株生物量已与充分供水玉米苗之间没有了显著差别。地上生物量指数和总生物量指数,是用来评价玉米苗复水后的地上部分生物量和总生物量相对于它们自身复水前变化的指标,复水后旱后复水玉米苗呈现较高的地上生物量指数和总生物量指数。通过检测叶片和伤流液中的玉米素和玉米素核苷（Z+ZR）含量,发现旱后复水玉米苗的叶Z+ZR含量与地上生物量指数和总生物量指数联系密切,且其叶Z+ZR含量受根系的直接调控。总之,根系诱导的叶片细胞分裂素是影响玉米苗旱后复水补偿性生长的关键因素。     

轮作对作物生物量影响的研究

美国中西部地区的农作物以玉米为主,轮作是提高作物产量和保护环境的重要耕作措施之一。研究单作玉米(CC),玉米—大豆轮作(CS),玉米—大豆—小麦轮作(CSW)对作物产量和碳(C)和氮(N)质量分数及果实、秸秆和玉米芯中C、N所占比例。在威斯康星州3个试验点,连续4 a(2011—2014年)测定作物生物量。方差分析表明,轮作对作物总生物量、秸秆中C质量分数及试验点与轮作交互作用对大豆产量影响差异显著。轮作可提高玉米和大豆产量,CSW玉米的产量比CC和CS提高了15%和8%。CS或CSW玉米产量比CC提高了540 kg/hm^2,轮作玉米的果实、秸秆、玉米芯生物量占总生物量比例分别为52%、41%和7%。轮作对玉米果实、秸秆中N质量分数、C/N比影响差异不显著。     

土壤孔隙结构与土壤微环境和有机碳周转关系的研究进展

土壤结构是土壤功能的基础,不仅影响土壤养分的供应、水分的保持及渗透、气体的交换等过程,还为土壤微生物提供了物理生境,并调控土壤有机碳的周转这一关键过程。土壤的孔隙特征能够直接、真实地反映土壤结构的好坏;用土壤的孔隙特征作为试验指标能更好地反映土壤结构对这些过程的调节作用。在此基础上,将高度异质性的土壤孔隙结构同土壤微环境的变化和土壤有机碳的周转过程进行定量分析,对深入了解土壤结构在土壤生态系统中的功能至关重要。因此,着重从土壤孔隙结构对土壤微环境的影响及其与有机碳的关系两方面展开,剖析土壤孔隙结构调控作用下的土壤微环境响应过程,阐述土壤孔隙结构对土壤有机碳周转产生的直接、间接影响,强调土壤孔隙结构在调节土壤有机碳周转进程中的重要作用,并对土壤孔隙结构在调节土壤有机碳周转、植物残体分解及其与微生物协调作用机制等方面研究提出展望。     

Soil Erodibility and Physicochemical Properties of Collapsing Gully Alluvial Fans in Southern China

In southern China, collapsing gully erosion produces massive deposits of sediment on the plough layer of alluvial fan farmland, leading to reduced nutrients, increased erodibility, and even desertification. The aim of this study was to investigate soil erodibility (the factor K in the universal Soil Loss Equation, USLE) and physicochemical properties of the alluvial fans of the most severe collapsing gully erosion areas (Hubei, Jiangxi, Fujian, and Guangdong provinces) in southern China. The soils of the collapsing gully alluvial fans had a higher bulk density, but a lower total porosity, saturated water content, and silt and clay fractions than the control (CK) soils from the farmland without desertification. Soil quality gradually decreased from fan edge to fanhead. Significant decreases were found in soil pH, organic matter, cation exchange capacity, and total potassium, nitrogen, and phosphorus, as well as available nitrogen, phosphorus, and potassium, resulting in a gradual decrease in soil nutrients from the fanedge to the fanhead. Soil erodibility was greatest in the fanhead, and soil erodibility K values of the alluvial fans were 53.71%, 66.28%, 67.53%, and 71.68 % greater than that in those of the CK soils of Hubei, Jiangxi, Fujian, and Guangdong, respectively, indicating a significant correlation between the soil erodibility K values and physicochemical properties, particularly sand fraction and organic matter content. The results provide new insights into the relationship between soil physicochemical properties and erodibility of alluvial fans, and suggest that improving soil structure might increase soil fertility in the collapsing gully alluvial fan farmland.     

东北黑土区土壤退化及水土流失研究现状

东北黑土区严重的水土流失破坏了宝贵的黑土资源,危及当地群众的生产生活条件,恶化了生态环境,制约了当地经济社会的可持续发展,对我国的粮食安全构成了严重威胁。当前黑土区土壤退化及水土流失研究的领域主要集中在:现状研究、影响因素研究以及土壤侵蚀研究。在概述当前黑土区土壤退化及水土流失研究概况的基础上,指出应该加强研究的领域在于综合性的水土流失研究,融雪侵蚀模拟,先进的土壤侵蚀预报模型应用等方面。     

土壤培肥过程中氯离子累积与分布规律研究

以陕西杨凌杜寨村为中心,沿南、西、北3条辐射线分别采取耕层和剖面土样,探讨土壤中Cl^-的累积与垂直分布情况,揭示受人类生活影响历史较长的杜寨村农田土壤中Cl^-的累积状况与迁移规律。结果表明,在半干旱偏湿润气候地区,由于受自然环境因素和人为因素的强烈影响,Cl^-在村庄附近的土壤耕层呈现出累积趋势,随着离村庄距离的增加而明显减少;土壤剖面上Cl^-的含量随着土壤深度的增加也逐渐减少;Cl^-在土壤耕层虽然表现出一定的累积趋势,但累积量并不高,暂时不会影响作物的产量和品质。     

Relationship between greenhouse gas emissions and changes in soil gas diffusivity in a field experiment with biochar and lime

Reducing greenhouse gas emissions from arable soil while maintaining productivity is a major challenge for agriculture. Biochar is known to reduce N₂O emissions from soil, but the underlying mechanisms are unclear. This study examined the impact of green waste biochar (20 Mg ha^?1) and lime (CaCO₃; 2 Mg ha^?1) application on soil gas transport properties and related changes in these to soil N₂O and CO₂ emissions measured using automated chambers in a field experiment cropped with maize. In situ soil water content monitoring was combined with laboratory measurements of relative soil gas diffusion coefficient (D_p/D₀) at different matric potentials, to determine changes in D_p/D₀ over time. Cumulative N₂O emissions were similar in the control and lime treatment, but much lower in the biochar treatment. Cumulative CO₂ emissions decreased in the order: lime treatment > biochar treatment > control soil. When N₂O emissions were not driven by excess N supply shortly after fertilisation, they were associated with D_p/D₀ changes, whereby decreases in D_p/D₀ corresponded to N₂O emissions peaks. No distinct pattern was observed between CO₂ emissions and D_p/D₀. Cumulative N₂O emissions were positively related to number of days with D_p/D₀ < 0.02, a critical limit for soil aeration. These results indicate that improved soil gas diffusivity, and hence improved soil aeration, may explain the effect of biochar in reducing N₂O emissions. They also suggest that knowledge of D_p/D₀ changes may be key to explaining N₂O emissions.     

土壤润湿性受土壤特性及土地使用的影响

Depth distribution of soil wettability and its correlations with vegetation type, soil texture, and pH were investigated under various land use (cropland, grassland, and forestland) and soil management systems. Wettability was evaluated by contact angle with the Wilhelmy plate method. Water repellency was likely to be present under permanently vegetated land, but less common on tilled agricultural land. It was mostly prevalent in the topsoil, especially in coarse-textured soils, and decreased in the subsoil. However, the depth dependency of wettability could not be derived from the investigated wide range of soils. The correlation and multiple regression analysis revealed that the wettability in repellent soils was affected more by soil organic carbon (SOC) than by soil texture and pH, whereas in wettable soils, soil texture and pH were more effective than SOC. Furthermore, the quality of SOC seemed to be more important in determining wettability than its quantity, as proofed by stronger hydrophobicity under coniferous than under deciduous forestland. Soil management had a minor effect on wettability if conventional and conservation tillage or different grazing intensities were considered.     

设施栽培下原状土与扰动土水分特性的试验研究

以四川省双流县设施栽培土壤为研究对象,对其原状土与扰动土的土壤水分特征曲线、水分物理性质和比水容量等项目进行了研究。结果表明,扰动土水分特征曲线总体变化趋势与原状土较为一致。在低吸力阶段,相同吸力条件下扰动土含水量高于原状土,在高吸力阶段两者差异较小。扰动土毛管孔隙度、总孔度和凋萎含水量在剖面上的总体变化趋势与原状土较为一致。扰动土不同土层田间持水量和有效水含量差异较小,原状土的田间持水量和有效水含量均随土层加深而减少。在低吸力阶段,相同吸力条件下扰动土比水容量远高于原状土,但随土壤水吸力增加,扰动土比水容量变化趋势逐渐与原状土一致。     

土壤侵蚀与土壤肥力

对土壤侵蚀与土壤肥力概念进行了阐述,分析了两者之间的关系,指出土壤侵蚀与土壤肥力之间的作用是相互的,侵蚀造成土壤肥力的丧失,而土壤肥力的丧失反过来又加剧侵蚀作用的加强.在此基础上,提出了治理土壤侵蚀和培育土壤肥力时应注意的问题与治理方法.     

土壤可蚀性研究现状及展望

<正> 土壤可蚀性(soil erodibility)是指土壤是否易受侵蚀破坏的性能,也就是土壤对侵蚀介质剥蚀和搬运的敏感性。与侵蚀营力一样,土壤可蚀性是影响土壤侵蚀量大小的又一个重要因子。在水土保持学科中,我国习惯上把“水”和“土”并列使用,而国际上则用“soil loss”、“soil erosion”、“soil conservation”或“soil and water conservation”等术语。显然,土壤是水土保持学科的重点。另一方面,土壤侵蚀营力等是土壤流失过程中的外部因素,而土壤性质才是内在因素,因此,水土保持学科中核心的也是重要的问题,应该是土壤保护。土壤可蚀性研究在水土保持研究工作中具有重要意义,国际上把土壤可蚀性研究一直作为水土保持学科研究的重要内容之一。     

长期化肥有机替代对黑土颜色及腐殖物质的影响

基于30年长期定位试验,通过测定黑土光谱反射率和不同腐殖质组分含量,探究了不同施肥对黑土土壤腐殖质含量、土壤颜色及二者之间的关系。试验设置5个处理:(1)休耕(Fallow);(2)不施肥处理(CK);(3)单施化肥(NPK);(4)有机肥部分替代化肥(NPKM);(5)秸秆部分替代化肥处理(NPKS)。结果表明:与NPK处理相比,Fallow、NPKS、NPKM分别显著提高49.7%,74.3%,27.0%的土壤有机碳含量(p<0.05)。NPKM处理中胡敏酸(HA)含量最高为3.9 g/kg,随后依次为CK、NPKS、NPK、Fallow。NPKM、NPKS和Fallow处理中土壤富里酸(FA)含量为2.2~2.3 g/kg,显著高于NPK和CK。NPKM处理中胡敏素(HM)含量为18.6 g/kg,显著高于其他处理(p<0.05)。不同处理间土壤光谱反射率由高到低依次为NPK>Fallow、CK>NPKS>NPKM,与CK处理相比,NPK土壤光谱反射率在平均提高6.5%,NPKS和NPKM则分别降低11.1%和15.1%。根据线性相关分析结果,黑土土壤光谱反射率与土壤HAHM均呈显著负相关关系(p<0.01),相关系数(r)分别为-0.858,-0.681。综合上述结果,长期有机物料投入可以显著提高黑土腐殖物质含量,降低黑土光谱反射率,使黑土颜色加深,而长期化肥施入则使黑土光谱反射率提高,出现"褪色"现象,有机粪肥在黑土中对土壤有机质和腐殖质含量的提升效果优于秸秆。