小麦生长期土壤养分与根系活力变化及其相关性研究

研究了小麦生长期内土壤氮、钾与小麦根系活力变化及其相关性。结果表明,土壤碱解氮、速效钾和非交换性钾含量随小麦生育进程呈现有规律的变化;小麦根系活力呈现先增加,孕穗期峰值出现后迅速下降,成熟时根系活力下降到最低值的变化规律,不同施肥处理小麦整个生育期内根系活力大小顺序为:MNPK、NPK>NK>N、NP>CK、M。土壤碱解氮、速效钾、非交换性钾含量与小麦根系活力呈显著或极显著正相关,说明土壤N、K养分有效性的高低是影响小麦根系活力的重要因素。     

小麦生长期内土壤养分与土壤酶活性变化及其相关性研究

研究了小麦生长期内土壤氮、钾与土壤过氧化氢酶(CAT)、脲酶(URE)、多酚氧化酶(PPO)活性变化及其相关性。结果表明,土壤速效氮(AN)、土壤速效钾(AK)和非交换性钾(NEK)含量随小麦生育进程呈现有规律的变化;土壤CAT、URE、PPO活性呈现先上升,但在拔节期到孕穗期出现峰值后逐渐下降,并渐趋平缓的变化规律。除小麦生长期内土壤AN、NEK与土壤PPO活性,小麦生长前、后期土壤NEK与URE活性,小麦生长后期AK与URE、PPO活性相关性不显著外,土壤AN、AK、NEK与土壤CAT、URE、PPO活性在小麦其它生长时期均显著或极显著相关。     

土区长期施肥对小麦-玉米轮作体系钾素平衡与钾库容量的影响

本文研究了土区小麦-玉米轮作体系长期氮磷钾化肥不同配合施用方式及氮磷钾化肥与秸秆或有机肥配合施用对钾素平衡以及土壤钾库的影响。试验包括9个处理,分别为不施肥（CK）、单施氮（N）、氮钾（NK）、磷钾（PK）、氮磷（NP）、氮磷钾（NPK）、氮磷钾配合一季秸秆还田（SNPK）、氮磷钾配合低量有机肥（M1NPK）和高量有机肥（M2NPK）。结果表明,除NK、PK和M2NPK处理外,其它处理小麦和玉米钾的携出量均大于钾的投入量,导致土壤钾素处于亏缺状态,20年累计亏缺量为6174333 kg/hm2。与试验前相比,长期施肥种植没有显著影响土壤全钾含量; 长期施用钾肥显著提高土壤速效钾含量,但长期不施钾肥处理的土壤速效钾含量也未显著降低; 无论施钾与否土壤非交换性钾（Mactotal K）以及非交换性钾中更容易被HNO3溶解提取的钾（Step K）均明显低于试验前水平。表明土壤非交换性钾可以作为该土壤钾素消耗的指标。考虑到施钾肥的经济投入和现有资源高效利用（如秸秆、有机肥）,从长远的角度出发,维持土壤钾素肥力以及土地可持续生产力,土区小麦-玉米轮作体系采用秸秆全部还田或施有机肥是必要的。     

黄土高原刺槐林对土壤养分时空分布的影响

以不同树龄刺槐纯林林地和撂荒地作对比,研究了黄土高原刺槐人工林对土壤养分时空分布特征的影响。结果表明,刺槐林地土壤有机质、pH值、全氮、有效氮、有效磷、速效钾、交换性钙和交换性盐基总量随刺槐树龄增加无明确变化规律,土壤全磷和交换性镁含量则呈现波动性变化;刺槐林地土壤有机质、全氮、有效氮含量随土壤深度增加按幂函数衰减,有效磷含量有递减趋势,土壤全磷、速效钾、交换性钙、交换性镁和交换性盐基总量随土壤深度增加无明显变化规律,而土壤pH随深度呈波动性变化;与撂荒地相比,刺槐林地土壤有机质、全氮、有效氮、有效磷、速效钾、交换性钙、交换性镁含量及交换性盐基总量分别增加21.6%~96.8%,34.3%~160.1%,191.5%~238.4%,2.1%~24.1%,19.82%~92.71%,64.2%~80.0%,25.0%~46.5%和67.2%~89.5%,表明刺槐林对改善土壤养分状况具有重要作用。     

小麦根际解钾微生物与土壤钾含量、钾素利用率及根系活力的关系

  【目的】  探讨肥料施用方式和施钾量对土壤不同形态钾含量及小麦根系活力的影响,以期为提高土壤钾素利用效率提供技术支持。  【方法】  2018—2020年连续两年,采用裂裂区设计,主区为肥料 (A):设20%有机肥 (鸡粪)+80%氮肥 (A1),100%氮肥 (A2) 2个水平;副区为施钾量 (B):设不施钾 (B1)、减量施钾80 kg/hm2 (B2)、常规施钾120 kg/hm2 (B3)、增施钾肥160 kg/hm2 (B4) 4个水平;副副区为小麦品种 (C):西农979 (C1)、豫农202 (C2)。分别在冬前、返青、拔节、开花、灌浆、成熟时,调查分析根际解钾微生物数量、土壤不同形态钾含量、小麦根系活力、钾素利用效率。  【结果】  联合方差分析结果表明,有机肥、施钾量、品种及年份对根际解钾微生物数量、土壤速效钾含量、小麦根系活力、钾素利用效率和产量的影响均达5%或1%显著水平。在小麦全生育期内,与单施化肥相比,有机肥和化肥配施条件下根际解钾微生物数量、速效钾含量、根系活力显著提高,缓效钾和矿物钾含量降低;随施钾量提高,根际解钾微生物数量、速效钾含量、根系活力、钾素利用效率提高,而施钾量过大时则有所降低;有机肥和常规施钾量配施处理的根际解钾微生物数量、速效钾含量、根系活力较其他处理显著提高,而缓效钾和矿物钾含量降低幅度最大。有机肥和钾肥配施较单施化肥处理的钾素利用效率提高2.24%,与不施钾相比,在两年中常规施钾植株钾素利用效率提高幅度最高可达75.15%,且有机肥和常规施钾配施处理下钾素利用效率提高幅度最大达4.66%。相关分析结果表明,不同生育时期根际解钾微生物数量与小麦根系活力、土壤速效钾、缓效钾或矿物钾含量呈显著或极显著正相关。  【结论】  有机肥和化肥配施可增加土壤根际解钾微生物数量,提高土壤速效钾含量而降低缓效钾和矿物钾含量。钾肥减施条件下,采用有机无机肥配施模式有利于提高土壤钾素利用率,增强小麦根系活力,本研究条件下,黄淮平原典型麦田的施钾策略是有机无机肥配施,K₂O施用量以120 kg/hm2为宜。     

大兴安岭旱作丘陵区耕地肥力演变研究

以全国第二次土壤普查资料为主要数据源,结合实地取样测定,比较分析了大兴安岭东南麓旱作丘陵区1981～2007年期间土壤肥力演变状况。结果表明,二十多年间耕地土壤养分含量发生明显变化。主要表现为:土壤有机质、全氮、碱解氮和速效钾含量明显下降,速效磷含量增加,但不同土壤类型的变化幅度不同;草甸土的有机质和全氮含量下降幅度大于暗棕壤和黑土,碱解氮含量在黑土中的下降幅度较大,暗棕壤次之,草甸土较低;暗棕壤中有效磷增加的幅度大于黑土和草甸土;速效钾在暗棕壤中下降的幅度最大,在黑土中下降的幅度最小;该区土壤中富含交换性钙、交换性镁、有效硫、有效硅等中量元素和锌、铜、铁和锰等微量元素;现有耕地约有87.2%的土壤缺硼,78.2%的土壤缺钼。     

施加铁炉渣对福州平原稻田土壤养分动态的影响

为了阐明施加铁炉渣对稻田土壤养分动态及水稻产量的影响,以福州平原稻田为研究区域,采用原位采样与室内分析对铁炉渣施加后稻田土壤速效氮、速效磷、速效钾、有效硅、微生物量碳、溶解性有机碳、土壤交换性钙、交换性镁以及水稻产量进行测定.结果表明,对照,2,4,8 Mg/hm2铁炉渣施加样地速效氮含量平均值分别为7.90,10.85,16.61,8.96 mg/kg;速效磷含量的平均值分别为3.13,4.57,5.06,5.54mg/kg;速效钾含量的平均值分别为141.37,136.99,141.77,141.17 mg/kg;有效硅含量的平均值分别为329.66,920.63,1 093.41,1 294.58 mg/kg;交换性镁离子含量的平均值分别为0.046,0.053,0.048,0.040cmol/kg;交换性钙离子含量的平均值分别为0.032,0.033,0.045,0.046 cmol/kg;微生物量碳含量的平均值分别为523.64,719.19,669.49,623.91 mg/kg;溶解性有机碳含量的平均值分别为210.49,260.31,263.49,259.67mg/kg.施加铁炉渣增加了土壤速效氮、速效磷、有效硅、微生物量碳、溶解性有机碳和土壤交换性钙的含量,但对土壤交换性镁和速效钾含量的影响不显著,与此同时还增加了水稻产量.可见,铁炉渣可作为与特定肥料施加结合的有效土壤改良剂.     

基于旱地小麦高产优质的氮肥用量优化

  【目的】  探讨长期定位施氮条件下小麦产量与籽粒养分含量的变化，及土壤硝态氮、有效磷和速效钾的变化，为旱地小麦合理施用氮肥，保持土壤肥力，提高产量和改善品质提供理论依据。  【方法】  本研究基于2004年在黄土高原开始的长期定位施肥试验，2015—2017连续3年取样，研究了施氮量对土壤硝态氮、有效磷、速效钾含量，小麦氮磷钾素吸收利用，籽粒氮、磷、钾含量，地上部生物量、籽粒产量及其构成的影响。  【结果】  与不施氮相比，长期施氮小麦平均增产67.1%，生物量提高52.0%，收获指数提高9.5%；穗数和穗粒数平均分别提高32.5%和40.0%，千粒重下降7.1%。施氮量与产量、生物量呈抛物线关系，获得最高产量6587 kg/hm2的施氮量为N 215 kg/hm2。籽粒氮含量随施氮量增加而增加，磷含量降低，钾含量变化较小。土壤硝态氮含量与施氮量呈显著正相关，小麦获得最高产量时播前和成熟期硝态氮含量分别为7.2和10.3 mg/kg；有效磷含量随施氮量增加而降低，速效钾含量变化较小。氮收获指数、生理效率、偏生产力、农学效率均随施氮量增加而降低。  【结论】  综合考虑小麦的籽粒产量和籽粒关键养分含量，研究区域旱地冬小麦产量目标应为6300 kg/hm2，施氮量为N 150 kg/hm2、施磷量为P₂O₅ 100 kg/hm2，播前或收获期表层 (0—20 cm) 土壤硝态氮保持在6.0～8.0 mg/kg、土壤有效磷12.0～15.0 mg/kg、土壤速效钾139～140 mg/kg。     

盆栽控水条件下施用秸秆的效应研究

盆栽试验结果表明,玉米秸秆直接加入土壤30天后,土壤速效磷、有机质和速效钾含量明显提高,土壤ｐＨ维持不变。秸秆施用量过高使冬小麦根系活力降低,有效分蘖数目减少,生长明显受抑制,小麦体内氮素代谢水平显著降低;从而导致小麦减产。     

长期施用氮磷肥对塿土钾素的影响

以长期定位施肥与小麦—玉米轮作田间试验为平台,研究了施肥对塿土土壤钾素的影响以及冬小麦生育期内土土壤速效钾、缓效钾及微生物量钾的变化。结果表明:氮磷肥不同施用量对土壤全钾基本没影响,而对速效钾、缓效钾及微生物量钾的影响较大。土壤速效钾和缓效钾均随施肥量的增加而减少,而微生物量钾随施肥量的增加而增加,且0—20cm土层土壤速效钾、缓效钾及微生物量钾含量均高于20—40cm土层。小麦生育期内,土壤速效钾和微生物量钾含量的变化一致,均是先上升再下降,再上升,又下降的变化。土壤中微生物量钾与有机碳、全氮均呈显著正相关关系,而与土壤速效钾和缓效钾无显著相关关系。氮磷肥在一定施用量范围内,促进了土壤无机态钾素的消耗,而提高了土壤微生物量钾的含量。土壤钾素的这种变化是作物吸收、施肥等因素共同作用的结果。     

施钾对两种土壤钾素动态变化影响的研究

采用盆栽试验 ,研究黄土和红土母质发育的褐土中和其上种植的谷子中钾的含量变化 .结果表明 :苗期谷子吸钾很少 ,土壤钾变化也较小 ,对照处理的速效钾和缓效钾均有所增加 ,施钾处理的速效钾有所减少 ,但缓效钾大幅度增加 .拔节期至抽穗期谷子吸钾能力大为增强 ,土壤中缓效钾和速效钾急剧下降 ,达到“最低值” .成熟期谷子根系吸钾能力减弱 ,土壤缓效钾和速效钾开始回升 .     

生物炭缓解稻麦轮作区小麦渍害胁迫的作用

稻麦轮作是长江中下游地区最主要的粮食生产方式,然而在该地区季风气候的背景下,小麦生长季易发生渍害胁迫,导致小麦减产甚至绝收。施用生物炭是一种有效的土壤改良方式,目前,已在长江中下游稻麦轮作区开展应用研究,但定量评估施用生物炭对长江中下游地区小麦渍害的影响研究尚未见报道。开展土柱和小区试验,研究水稻秸秆生物炭对稻麦轮作土壤和小麦生长前期的影响。结果表明,施用生物炭能显著降低稻麦轮作土壤的容重。不同深度的土壤水分动态变化也表明,施用生物炭有利于土壤水分向下迁移,可改善稻麦轮作土壤排水不畅的特点。同时,与未施用生物炭的处理相比,施用10 t hm-2生物炭能加快小麦出苗,促进小麦生长。播种后90 d的采样结果显示,施用生物炭处理下小麦株高、主根长和最后一片完全叶的叶绿素相对含量(SPAD值)均显著高于对照(p0.05)。根系特征显示,施用生物炭处理下的小麦主根长虽然显著高于对照,但2个处理间的总根长和总根面积却无显著差异。综上,施用生物炭能显著改善稻麦轮作土壤的排水条件,促进小麦前期生长,将有助于小麦在关键生育期抵御渍害胁迫。     

水肥管理对带田土壤肥力和作物产量的影响

通过8年田间定位试验,采用裂-裂区的试验方法研究了灌溉定额、绿肥、化肥及其交互作用对灌漠土小麦/玉米带田土壤肥力和作物产量的影响。结果表明:随灌溉定额的增加,土壤全钾和全盐含量极显著降低,速效氮、速效磷和速效钾含量显著降低,pH值极显著上升。种植绿肥能极显著提高土壤的有机质、全氮、全钾和速效氮含量,能极显著降低土壤的pH值。施用化肥可以极显著提高土壤的有机质、全氮、全磷、全钾、速效氮、速效磷、速效钾和全盐含量,能极显著降低土壤的pH值。对于小麦/玉米带田来说,6000 m3hm~(-2)的灌溉定额足以保证带田作物的产量水平,但要十分注意灌溉定额和灌溉时间的合理搭配,灌溉定额和灌溉时间要合理分配在影响小麦玉米产量的关键生育期。4500 m3hm~(-2)的灌溉定额下,种植绿肥能显著提高小麦产量。施用化肥能极显著提高小麦产量、玉米产量以及小麦玉米的总产量。灌溉定额与化肥之间的交互作用对玉米产量和总产量表现出极显著的影响,6000 m3hm~(-2)的灌溉定额下施用化肥能极显著提高带田玉米产量和总产量,此条件下带田玉米产量和总产量均达到最高。     

小麦体内钾含量变化特征及诊断叶、鞘位的研究

利用盆栽试验研究了不同供钾水平下冬小麦在拔节期、孕穗期及抽穗期各部位钾素分布特征,并进行了不同部位含钾量与植株钾含量及成熟期吸钾量的相关分析。结果表明,小麦植株钾含量随生育期的进行逐渐降低,随土壤供钾水平的升高而升高。不同时期小麦各部位钾含量变化特征存在差异性。拔节期小麦叶片与叶鞘的含钾量随叶位由上至下逐渐降低,即1叶2叶3叶4叶,2鞘3鞘4鞘,鞘降低幅度随供钾水平的升高而降低;孕穗期中低水平下小麦穗中含钾量最高,叶位间叶、鞘的含钾量呈由上至下逐渐降低的梯度变化,即1叶2叶3叶4叶,1鞘2鞘3鞘4鞘,而高钾水平下穗与各叶位的叶片含钾量无显著差异,2鞘的含钾量偏低;抽穗期中低钾水平小麦叶位间除1叶及1鞘含钾量明显较高,其他叶位间无明显差异。相关分析表明,3个时期植株钾素诊断在拔节期及孕穗期进行较好,1叶、2叶和3叶均可作为这两个时期植株钾素营养的诊断部位,1叶与4叶的含钾量比值可以作为植株钾素营养诊断指标。     

水葫芦富集水体养分及其农田施用研究．

采用自然水体养殖及农田施用试验方法,对水葫芦（Eichhorniacrassipes）的N、P、K吸收能力及其在农田施用效果进行了研究。结果表明,在研究试验条件下,水葫芦对N、P、K的富集系数分别达到N6641倍、P16667倍、K6560倍,42d对N、P、K的吸收量可高达40．57、6．95和81．14g·m^-2。与常规施肥处理相比,施用水葫芦处理（等量的N、P投入）的土壤速效N除了苗期显著降低外,其他各时期无显著差异,而速效P和速效K从苗期开始一直表现为不同程度的升高,说明施用水葫芦可促进土壤速效P、K的增加。但要获得较高的产量水平,应适当增加前中期氮肥施用水平。采用水葫芦控制性种养既可实现养分在水体与农田间的循环,还可减少农田化肥的施用量和农业面源污染,是一种良性的循环模式。     

不同氮效率小麦品种根系特征及根际土壤酶活性的分析

为探明不同氮效率小麦（Triticum aestivum L.）品种根系特征及其对根际土壤酶活性的响应,以30年的长期定位试验为平台,于2018—2020年采用大田试验的方法,在不同氮效率品种筛选的基础上,以氮高效小麦品种郑麦113、偃高21和氮低效小麦品种丰德存5号、周麦27为试验材料,在不施氮肥（N0）和正常施氮肥（N1）条件下研究其根系特征、氮素吸收利用及根际土壤酶活性的差异。结果表明,各品种小麦的根系活力均在孕穗期达到最大值,N0、N1水平下氮高效小麦品种根系活力的平均值分别比氮低效小麦品种增加了16.13%～24.22%、10.22%～62.49%。N1水平下小麦根长、根表面积和根体积明显高于N0水平。郑麦113、偃高21、周麦27的氮吸收效率显著高于丰德存5号,而周麦27的氮利用效率较低。两种氮水平处理下,郑麦113和偃高21的根际土壤β-葡萄糖苷酶（BG）、亮氨酸氨基肽酶（LAP）和多酚氧化酶（POX）活性整体显著高于丰德存5号和周麦27(P<0.05),且根际土壤酶活性与根系形态指标均呈正相关关系。这说明郑麦113和偃高21较高的根系活力、根长、根表面积和根体积促...     

潮土中残留小麦和玉米秸秆养分含量差异及与微生物群落组成的关系

黄淮海平原典型潮土上小麦和玉米收获后的秸秆往往直接还田,但驱动它们在不同质地潮土(砂质、壤质、黏质)中分解的微生物是否与残留秸秆养分含量有关尚不清楚。本研究基于尼龙网袋法,通过10个月的田间培育试验,监测秸秆分解率、残留秸秆养分含量及微生物群落组成,评估各指标在秸秆类型和土壤质地之间的差异,探究残留秸秆养分与微生物群落组成之间的关系。结果表明:小麦和玉米秸秆的分解率均随着土壤质地变黏重而增大,二者在砂质、壤质、黏质土壤中的平均分解率分别为73.66%和75.43%、74.19%和76.63%、77.68%和78.05%。小麦残留秸秆的平均氮、磷、钾含量分别比玉米残留秸秆的平均氮、磷、钾含量低12.0%、34.4%、16.7%(P0.05),但两者的碳含量无显著差异;在不同质地潮土间,除秸秆磷含量随土壤变黏重显著增加外,其余养分含量变化不显著。基于磷脂脂肪酸(PLFA)的微生物群落组成分析表明,小麦和玉米秸秆中的细菌、真菌、放线菌含量无显著差异,但小麦秸秆中革兰氏阳性菌(G~+)含量比玉米秸秆低20.26%,而革兰氏阴性菌(G~–)含量比玉米秸秆高16.35%,同时,G~+/G~–、真菌/细菌、单不饱和脂肪酸/饱和支链脂肪酸比在两种秸秆间存在显著差异;小麦和玉米秸秆在黏质潮土中的细菌、真菌、总PLFA的平均含量分别比砂质潮土中低25.1%、30.3%、22.9%(P0.05),而放线菌含量平均比砂质潮土高93.8%(P0.05)。冗余分析(RDA)分析表明,小麦与玉米残留秸秆中的微生物群落组成显著不同,主要与其G~+和G~–不同有关,其中小麦秸秆的微生物群落组成主要与秸秆的C/N、C/P、C/K比值有关,而玉米秸秆则主要与秸秆的氮、磷、钾含量和分解率有关,说明影响小麦和玉米秸秆微生物群落组成的养分参数不同。     

有机无机肥配施提高旱地麦田土壤养分有效性及酶活性

【目的】有机无机肥配施可显著提高土壤微生物活性,改善土壤养分供应状况。深入理解不同氮肥用量配施有机肥下土壤的生物化学性状,为充分发挥肥料效益,实现冬小麦高产稳产提供科学施肥依据。【方法】以冬小麦为供试作物,在黄土高原南部半湿润易旱区连续三年进行了田间定位试验。采用裂区试验,设置5个氮肥用量 (N 0、75、150、225、300 kg/hm2),配施或不施有机肥 (30 t/hm2)。在冬小麦拔节期、抽穗期、灌浆期、成熟期,取0—20 cm土层样品,采用常规方法测定土壤养分和酶活性。在收获期,调查了冬小麦籽粒产量。【结果】1) 冬小麦产量以施氮量N 150 kg/hm2配施有机肥处理最高,且有机无机肥配施与单施化肥处理相比能够在减少19.1%的氮肥用量条件下,保证冬小麦产量稳产高产,此外在天气不理想的状况下,冬小麦的净收益也能保持在较高水平。2)在冬小麦的整个生育期,有机无机肥配施处理可显著提高0—20 cm土层土壤有机质、全氮、有效磷、速效钾、硝态氮含量以及土壤蔗糖酶、碱性磷酸酶和脲酶活性,与单施化肥处理相比分别增加18.2%、27.4%、149.3%、31.4%、27.6%、4.0%、4.7%、1.5%,但对过氧化氢酶活性无明显促进作用,且除了脲酶以施氮量N 300 kg/hm2配施有机肥的活性最高,其余指标均以施氮量N 150 kg/hm2配施有机肥处理效果最佳。3) 施氮量、有机肥、冬小麦生育期显著影响土壤蔗糖酶、碱性磷酸酶、过氧化氢酶和脲酶活性,施氮量和有机肥的交互效应显著影响碱性磷酸酶活性,施氮量和冬小麦生育期的交互效应显著影响土壤蔗糖酶、碱性磷酸酶和过氧化氢酶活性,有机肥和冬小麦生育期的交互效应显著影响土壤碱性磷酸酶和过氧化氢酶活性,施氮量、有机肥和冬小麦生育期三者的交互效应显著影响土壤蔗糖酶活性。4) 相关分析表明,土壤碱性磷酸酶与有机质间、脲酶与速效钾之间均未达显著相关水平,土壤蔗糖酶、碱性磷酸酶、过氧化氢酶和脲酶与有机质、全氮、有效磷、速效钾均呈显著或极显著正相关。【结论】土壤养分、酶活性和冬小麦产量之间密切相关,在施用有机肥30 t/hm2的基础上配施氮肥N 150 kg/hm2,有利于增强黄土高原南部半湿润易旱区冬小麦土壤生态系统的可持续性。