西南干热河谷区旱地玉米不同覆盖保水栽培措施的水分效应

在西南干热河谷地区进行旱地玉米覆盖保水栽培试验,研究其水分效应。结果表明,秸秆、地膜覆盖有明显增加和保蓄土壤水的作用,秸秆地膜二元覆盖的作用更为显著,根区成为作物耗水与土壤保蓄水的关键区域,农田水分变化沿土层可划分为3个层次,即:0~30 cm土层为土壤水分变化活跃层和土壤贮水增加显著层、30~80 cm土层为土壤水分变化次活跃层和土壤贮水增加明显层、80~100 cm土层为土壤水分变化相对稳定层和土壤贮水增加一般层,且覆盖栽培可促进作物耗水量由田间无效蒸发耗水向有效的田间作物蒸腾耗水转化,使农田水分的有效性显著提升。由此,研究本区旱地玉米不同覆盖保水栽培措施的水分效应,可为提高本区甚至西南高原季节性旱区旱作农田的水分利用效率和水分生产潜力服务。     

旱作条件下不同覆盖方式对水稻氮素和干物质转移利用的影响

以常规水作为对照,研究了覆膜旱作、覆盖秸杆旱作和裸露旱作处理对水稻生长的影响.田间测定了不同处理条件下旱作水稻的籽粒产量、氮素吸收与利用、干物质转移、氮素转移以及土壤矿质氮动态的变化,并对土壤氮素表观平衡进行了估算.结果表明,覆盖秸秆旱作可以促进旱作水稻碳水化合物和氮素向籽粒的转移.覆盖秸秆旱作处理的水稻开花前干物质累积量分别比常规水作、覆膜旱作和裸露旱作处理的高13%、15%和29%,氮素转移量则高出19%、18%和24%.从氮素表观平衡角度来看,旱作处理更能促进氮素盈余,覆盖秸秆旱作处理能增加土壤无机氮残留,提高氮素有效性.覆盖秸秆旱作比常规水作处理增产13.3%,氮肥利用率达33.5%.因此,旱作水稻覆盖秸秆不仅能取得较高产量,而且具有良好的生态效应.     

秸秆覆盖还田对农田土壤蓄水能力及粮食产量的影响

为了进一步阐明秸秆覆盖还田的重要性,并为石家庄地区推广小麦和玉米秸秆覆盖还田技术提供理论依据,2011年10月～2013年6月（2个小麦-玉米轮作周期）,以不秸秆覆盖还田为对照（CK）,通过田间定位试验研究了秸秆覆盖还田（小麦秸秆还田量为4 500 kg/hm^2左右,玉米秸秆还田量为7 500 kg/hm^2左右）对农田土壤蓄水能力以及玉米和小麦产量的影响。结果表明：秸秆覆盖还田处理的玉米和小麦农田2 m土体储水量均〉其CK,其中,玉米生长期储水量增幅为2.16%～13.62%,小麦生长期储水量增幅为0.95%～4.50%;单位面积穗数、穗粒重、千粒重和产量均≥其CK,其中,玉米增产9.39%,小麦增产11.70%。秸秆覆盖还田能够提高农田土壤的蓄水保墒能力;改善玉米和小麦的产量构成因素,提高粮食产量。     

玉米秸秆覆盖在培肥地力作用上的初探

玉米秸秆覆盖是利用作物秸秆覆盖地表,解决保土、培肥和控制水土流失的一项旱作农业耕作措施。秸秆覆盖不仅具有明显的蓄水保墒效果,同时对改善土壤理化性状,培肥耕地地力、减少水土流失也能起到一定作用,是旱作农业增产技术中效果十分显著的一项措施。     

基于Meta分析的4种保护性耕作措施对东北春玉米生长季农田土壤水热环境影响

为探究东北水热资源限制下春玉米农田保护性耕作的合理推广,本研究基于44篇已发表文献中的2 705对数据,应用Meta分析方法比较4种保护性耕作(秸秆覆盖SM、免耕 NT、免耕+秸秆覆盖 NM和深松 SN)与传统耕作CK下东北春玉米农田土壤温度和土壤含水量的差异,并探讨不同因素对其影响程度。结果表明:保护性耕作对生长季内的玉米农田有增湿降温的效应,土壤含水量提升5.93%和土壤温度降低2.93%;土壤含水量增加效应由大到小依次为SM>NM>SN>NT;土壤温度在SM、NT下显著降温,NM、SN显著增温,但NM增温幅度仅为0.006%。保护性耕作下土壤含水量和土壤温度在各亚组间均无显著性差异;部分亚组内土壤含水量有显著性差异,显著性依次为:土壤质地>土层深度>生育期>年均气温>年降雨量>秸秆覆盖量,土壤温度仅在秸秆覆盖量亚组内有显著性差异。此外,覆盖(3 000,6 000］ kg/hm²秸秆时,蓄水保墒效果最佳。综上,在年均气温［0,10］ ℃的东北春玉米可种植区实施4种保护性耕作均有显著的增湿降温效应。     

保护性耕作对旱作农田干湿交替过程中土壤呼吸速率的影响

【目的】探讨免耕及秸秆覆盖等保护性耕作措施对旱作农田干湿交替过程中土壤呼吸速率的影响。【方法】基于设在陇东黄土高原的长期草田轮作定位试验,试验开始于2001年,包括传统耕作(T,翻耕并移除秸秆)、耕作覆盖(TS,翻耕之后覆盖秸秆)、免耕移除秸秆(NT,不翻耕但除去秸秆)和免耕(NTS,不翻耕且保留秸秆)4个处理。2014年7—8月干湿交替阶段季采用LI-8150多通道土壤碳通量测量系统对农田土壤呼吸速率、土壤温度和含水量进行连续原位测定。【结果】T、TS、NT和NTS处理干旱阶段的平均土壤呼吸速率分别为2.16、3.56、2.26和2.45μmol·m~(-2)·s~(-1),湿润阶段分别为2.09、5.31、2.80和3.56μmol·m~(-2)·s~(-1)。降雨初期秸秆覆盖处理(TS和NTS)土壤呼吸速率动态变化与无秸秆覆盖处理(NT和T)具有显著差异。干湿交替过程中,干旱阶段土壤呼吸速率与土壤温度(19.1—28.2℃)呈负相关、与土壤含水量呈正相关关系;湿润阶段则相反,且土壤含水量对土壤呼吸速率的解释程度降低。土壤呼吸速率在湿润阶段日动态波动较大,其温度敏感性(Q10)在T、TS、NT和NTS处理下分别为1.37、1.24、1.31和1.25;干旱阶段土壤呼吸速率日动态平缓,Q10值低于1.0。【结论】长期保护性耕作提高了农田的土壤呼吸速率,且秸秆覆盖处理比免耕措施提高土壤呼吸速率的效应更加显著。秸秆覆盖能够有效平抑土壤水分和温度的变化,提高土壤呼吸速率,降低土壤呼吸的温度敏感性。论文明确了干湿条件下旱作农田土壤呼吸动态及其影响因素,对准确量化旱作农田碳通量具有积极意义。     

玉米秸秆还田应用效果研究

介绍了玉米秸秆还田技术的原理及特点,重点分析玉米秸秆粉碎翻埋、地表覆盖的作用和效果。结果表明:玉米秸秆粉碎翻埋可明显提高土壤的有机质和大量营养元素的含量,降低土壤容重,提高土壤孔隙度,增加农作物的产量;玉米秸秆覆盖具有显著的保墒、培肥、增产效应。     

控释氮肥配施对不同覆盖旱作农田CO2排放的影响

为探讨黄土高原旱作不同覆盖下控释氮肥配施对春玉米农田二氧化碳(CO_2)排放的影响,2016—2018年在长武农业生态试验站进行了田间定位试验,采用静态暗箱-气相色谱法研究了地膜覆盖(FM)与秸秆覆盖(SM)条件下不施氮肥(N0)、100%普通尿素(N1)、树脂尿素和普通尿素比例1∶2(N2)三种施氮处理农田CO_2排放的动态变化特征。结果表明:旱作春玉米农田土壤CO_2排放通量的变化幅度在3.62～248.45 mg CO_2-C·m~(-2)·h~(-1),且呈先增加后降低的趋势。不同处理农田CO_2排放通量与0 cm和10cm土壤温度均呈极显著正相关。与不施肥相比,施用氮肥均显著增加农田CO_2排放通量和累积排放量。与施普通尿素相比,控释氮肥配施显著减少生长季和全年CO_2累积排放量达7.3%～10.12%。施氮处理CO_2排放通量与NO_3~--N和NH_4~+-N呈显著正相关。在相同施氮条件下,秸秆覆盖处理CO_2累积排放量均高于地膜覆盖处理。上述结果说明,控释氮肥配施处理有利于减少旱作不同覆盖春玉米农田CO_2排放。     

元谋干热河谷旱地玉米-小麦不同覆盖保水 栽培措施的水分效应

为了探究元谋干热河谷区旱地农田水分生产情况,在典型旱地布置玉米-小麦田间试验,比较不同覆盖保水栽培措施的水分效应。结果表明,秸秆和地膜覆盖都具有保水作用,且地膜秸秆两元覆盖方式的保水效果尤其明显,且0~30 cm土壤水分变化较为活跃,30~60 cm土壤水分变化相对稳定,60~100 cm土壤水分变化最为稳定;土壤贮水、蓄水情况为处理Ⅰ处理Ⅱ处理Ⅲ处理Ⅳ,全年耗水强度处理Ⅰ处理Ⅱ处理Ⅲ处理Ⅳ,综合分析不同覆盖措施保水增产效果,为西南干热河谷区旱作农业合理应用覆盖栽培技术提供理论参考和实践指导。     

地膜和秸秆覆盖土壤肥力效应分析与比较

【目的】通过研究地膜（PM）和秸秆（SM）覆盖土壤肥力效应的特点，为二者的选择利用提供依据。【方法】利用盆栽和大田试验研究了地膜和秸秆覆盖对玉米农田土壤水分、温度、养分和微生物影响的差异。【结果】地膜和秸秆覆盖都有明显保水作用，但前者主要表现为增加了表层土壤水分含量，深层土壤含水量反而明显降低，而后者各层土壤水分都有明显提高；地膜覆盖兼有显著的增温效应，而秸秆覆盖土壤温度却明显低于对照，但在冬季低温短日照条件下，地膜覆盖土壤温度反而低于秸秆覆盖；秸秆覆盖不同程度地增加了土壤有机质和速效氮、磷、钾等养分含量，而地膜覆盖无此作用，甚至降低了表层土壤有机质含量；秸秆和地膜覆盖都不同程度地增加了土壤三大种群微生物数量，但秸秆覆盖增加幅度大于地膜覆盖。【结论】覆盖的主要目的是增温时，应选择地膜，主要目的是保水时，秸秆的效果更好，同时秸秆覆盖还具有增加土壤养分和生物活性的作用。     

农业废弃物为碳源去除硝酸盐氮研究

[目的]探讨以农业废弃物为碳源去除硝酸盐氮的效果。[方法]以棉秆、玉米秆、玉米芯和稻壳为碳源,采用静态和动态试验,研究不同碳源的COD释放情况和脱氮效果。[结果]静态试验中,玉米芯和玉米秆的COD释放速率比稻壳和棉秆的高,棉秆和稻壳pH的变化较小,玉米秆和玉米芯的pH先降后略有升高,最高趋于稳定。动态试验中,随着停留时间(241、26、h)的缩短,硝酸盐氮的浓度均逐渐升高,玉米秆和玉米芯中硝酸盐氮的去除率依然在70%以上,而棉秆和稻壳则下降比较明显;出水COD浓度随停留时间的缩短在减小,玉米秆和玉米芯的出水COD浓度均在100 mg/L以上,出水浓度偏高,反硝化所需要的碳源则过剩。[结论]该研究为开发新的脱氮效率较高的碳源物质提供参考依据。     

农作物秸秆栽培灵芝的实验研究

目的:研究以农作物秸秆作为主要原料栽培灵芝的效果。方法:采用二因素随机区组设计研究不同秸秆种类和玉米粉用量对灵芝生物转化率的影响。结果:秸秆种类和玉米粉用量对灵芝生物转化率均有显著影响。结论:用稻草、麦草和油菜杆做主要原料栽培灵芝是不可行的,而用大豆秸、豌豆秸、蚕豆秸、花生秸等豆科植物秸秆及玉米芯、玉米秆、棉籽壳栽培灵芝是可行的。用大豆秸等豆科植物秸秆及棉籽壳栽培灵芝,培养基中玉米粉的最佳用量为6％。生物转化率可达66％-80％:用玉米芯、玉米秆栽培灵芝,培养基中玉米粉的最佳用量为9％,生物转化率分别为74．5％和50％。     

蚓粪添加对玉米茎基腐病发生的影响

以玉米为试材,通过向土壤中添加不同比例蚓粪,探讨蚓粪添加对玉米茎基腐病发生的影响。结果表明,随着蚓粪量的增加,玉米茎基腐病发病率逐渐减弱,当蚓粪用量大于30%时,发病率又逐渐加重。此外,施用蚓粪后,土壤中速效磷、有效磷、有机质、硝态氮含量有所提高,土壤酶活性提高,土壤中微生物数量为细菌>放线菌>真菌,施用蚓粪能抑制土壤真菌的繁殖,使放线菌与真菌比值增加,从而使微生物区系更合理,可预防或减轻土传病害的发生。放线菌可产生抗生素,对其他有害菌起到拮抗作用。本研究可为深入研究添加蚓粪可抑制玉米茎基腐病发生奠定基础。     

土壤湿度和机械长度对棉花秸秆分解率的影响

新疆棉花秸秆产量巨大,但是棉花秸秆的木质素和纤维素含量较高,不易被分解,很难作为饲料利用。本文研究了棉花秸秆在不同条件(土壤水分、棉花机械长度)处理下的分解速率。从土壤水分条件来看,棉花秸秆在50%土壤饱和含水量下的分解最为理想,其分解率在100 d后达到54.08%;从棉花秸秆粉碎程度来看,棉花秸秆粉碎越细越有利于其分解,但是3 cm处理100 d后分解率为54.12%,而1 cm处理100 d后分解率只有47.42%,说明棉花秸秆分解需要一定的孔隙度。另外,棉花秸秆分解之后对土壤肥力也有很大影响。此次试验结果可为推广大田试验提供科学依据。     

土壤保护耕作对怀来县玉米地沙化的阻滞效果

采用大区对比方法,研究了土壤保护耕作措施对怀来县玉米地沙化的阻滞效果。结果表明,玉米整秆留茬越冬,地表风速降低24%~71%,春播前保墒相当于增雨7·6mm;高度15~30cm的普通留茬玉米地,地表风速减小9%~16%,而耙擦灭茬的地块风阻仅2%。玉米整秆留茬越冬,地表土<0·1mm的土壤颗粒由585·9g/kg提高到691·3g/kg,降尘效果明显;普通留茬处理的地表土>0·1mm的颗粒比例增加了31%。玉米苗期土壤的保墒蓄水效果以整秆留茬粉碎还田覆盖结合深松方法最好;深松处理增产幅度最大。     

棉花秸秆及其生物炭对滴灌棉田氨挥发的影响

土壤氨挥发是干旱区农田氮肥损失的重要途径之一,通过田间试验研究了施用棉花秸秆及其生物炭对滴灌棉田土壤无机氮含量及氨挥发的影响。试验设对照、施用棉花秸秆(12 t·hm-2)和等碳量生物炭(4.5t·hm-2)三个处理,每个处理设置不施氮肥和施氮450 kg N·hm-2两种条件。试验结果表明,施用棉花秸秆和生物炭可显著降低土壤NH+4-N含量,分别较对照降低8.01%~19.88%和5.49%~9.90%。棉花秸秆及其生物炭处理土壤NO-3-N含量和脲酶活性在不施氮肥条件下显著降低,而在施氮肥条件下显著增加。不施氮肥条件下,棉花秸秆和生物炭处理土壤氨挥发较对照分别降低22.06%和21.27%;而在施氮450 kg N·hm-2条件下,分别降低30.58%和40.59%。因此,棉花秸秆及其生物炭还田都可以减少滴灌棉田氨挥发,其中生物炭还田效果更显著,是一种更好的秸秆利用方式。     

棉秆在NaOH中水解过程的神经网络模拟与优化

生物质糖化是生物质高值化利用的重要途径。以棉花秸秆为原料,研究NaOH浓度、反应温度、时间及固含量等因素对棉秆水解后还原糖含量和木质素含量的影响,并采用神经网络对棉秆在NaOH中的水解过程进行模拟与优化,建立棉秆在NaOH中水解过程的神经网络模型,得到棉秆在NaOH中水解的最佳条件为:10%NaOH、60℃、24h和5%固含量,预处理后棉秆的还原糖含量为74.80%,木质素含量为23.21%。通过试验及神经网络模型的预测和优化,提高了棉秆在NaOH中水解后的还原糖含量,为棉秆水解发酵生产燃料乙醇技术的研究奠定了基础。     

地表覆盖对旱区土壤水分及菊芋生长的影响

在东北半干旱雨养条件下,以酱菜型菊芋品种榆林6号为供试材料,设置不覆盖(CK)、塑料薄膜覆盖(FM)和玉米秸秆覆盖(CS)3个处理,研究了地表覆盖措施对耕作层土壤水分状况及菊芋生长的影响。结果表明:塑料薄膜覆盖土壤的含水量是不覆盖土壤的1.7~2.0倍,玉米秸秆覆盖土壤的含水量是不覆盖土壤的1.3~2.0倍。与不覆盖处理相比,塑料薄膜覆盖和玉米秸秆覆盖均降低了土壤pH。覆盖措施显著影响了植株生长发育,至开花期玉米秸秆覆盖处理植株最高、茎最粗,株高平均达162cm、茎粗平均达18mm。塑料薄膜覆盖和玉米秸秆覆盖菊芋块茎平均产量为9 585和11 685kg·hm~(-2),分别增产63%和99%。因此,地表覆盖有利于土壤保墒,利于实现干旱地区菊芋的高产、高效栽培,值得推广应用。     

棉秆炭配施生物有机肥对连作棉花根际土壤微生态和棉花生长的影响

为了研究棉秆炭配施生物有机肥对棉花连作障碍的防控效果,采用盆栽试验,以连作棉田土壤为试验材料,设计连作土壤(CK)、连作土壤+棉秆炭(T1)、连作土壤+生物有机肥(T2)、连作土壤+棉秆炭+生物有机肥(T3)共4个处理。采用常规方法、Biolog微平板和高通量测序技术,分析不同处理对连作棉花根际土壤养分、微生物数量、功能多样性和病原真菌数量、棉花长势和与抗病性相关的叶片防御性保护酶活性的影响。结果表明:棉秆炭、生物有机肥以及二者配施可显著提高连作棉花根际土壤养分含量和可培养微生物数量,以二者配施(T3处理)的提升效果最好。与CK处理相比,T3处理土壤有机质、速效磷和速效钾含量分别显著提高46.09%、19.71%和144.75%;细菌、放线菌和真菌数量分别显著提高62.32%、63.46%和11.74%。Biolog微生物碳源利用试验表明,T3处理并没有显著增加Biolog微平板上碳源的利用,但提高了土壤微生物多样性,且不同处理间有较明显差异,糖类和氨基酸类是决定主成分分异的主要碳源。高通量测序结果表明,T3处理显著降低了Fusarium病原真菌的数量。棉秆炭、生物有机肥以及二者配施对棉花生长均起促进作用,以T3处理的效果最好,棉花的株高、茎粗、根长分别比CK处理显著增加18.24%、13.89%和14.53%,叶片多酚氧化酶(polyphenol oxidase,PPO)和苯丙氨酸解氨酶(phenylalanine ammonialyase,PAL)活性分别显著提高116.28%和182.55%。综上,与对照、单施棉秆炭或生物有机肥相比,棉秆炭与生物有机肥配合施用改善了连作棉花根际土壤微生态环境,促进棉花生长,同时提高棉花的防御酶活性,能更好防控棉花连作障碍。结果为棉秆科学高效利用和棉花产业健康可持续发展提供理论依据。     

不同还田方式下有机物料有机碳分解规律研究

利用网袋法和砂滤管法模拟田间还田方式,研究不同处理下各有机物料有机碳的腐解特征。结果表明,网袋法玉米、大豆秸秆经过150 d后,其秸秆生物量有38.9%～46.6%被分解。秸秆还田分解趋势为:土埋处理露天处理;土埋玉米秸秆土埋大豆秸秆;露天大豆秸秆和玉米秸秆分解规律一致。从组织结构上看,玉米秸秆随着还田时间的增加,组织结构模糊、松散,基本组织和维管束遭到破坏,大豆秸秆组织结构变化不明显。不同还田方式下秸秆有机碳的分解规律为:玉米秸秆大豆秸秆。在砂滤管模拟条件下玉米、大豆秸秆和根茬有机碳分解趋势基本相似,均表现为埋管初期分解较快,后期分解较慢,其有机碳分解率趋势为:玉米秸秆大豆秸秆;降低C/N后,各有机物料有机碳分解率均高于不调节C/N。