农艺措施对黄淮海平原盐碱障碍农田土壤酶活性的影响

以黄淮海平原盐碱障碍农田为研究对象,探究了不同农艺措施下土壤脲酶、过氧化氢酶和蔗糖酶活性的变化,以确定改善盐碱障碍农田土壤微环境的适宜农艺技术措施。结果表明,秸秆覆盖、灌水60mm/次和氮素施用量300kg/hm2条件下土壤脲酶活性较当地常规水肥管理分别提高51.07%、47.75%和63.68%;秸秆覆盖和氮素施用量150kg/hm2条件下土壤蔗糖酶活性较当地常规水肥管理分别提高95.24%和81.04%。在黄淮海平原盐碱障碍农田应当推广应用秸秆覆盖并适度增施氮肥。     

基于MODIS数据的土壤水分空间变异规律

以沧州地区为例,利用MODIS数据计算得到植被供水指数,分析构建植被供水指数与实测土壤含水率之间的相关模型,进而反演得到整个沧州地区的墒情状况,以此为基础运用经典统计学和地统计学理论,研究3种尺度下土壤含水率的空间变异性,确定各尺度下土壤水分监测点的合理采样数目。结果表明,小尺度下(采样间距250m)土壤水分具有较强的空间相关性,而大尺度(采样间距4 000m)和中尺度(采样间距1 000m)的土壤水分均呈中等的空间相关性;随着研究尺度的增大,土壤含水率的空间相关性减弱,由随机因素引起的空间变异性逐渐增强;根据空间变异规律,分别得到置信度为0.10、0.05情况下不同尺度的土壤水分监测点的合理采样数目,并发现采用数目随研究尺度的增大而增加。     

秸秆覆盖对土壤养分和油菜生长发育的影响

通过田间试验,研究了不同秸秆(水稻秸秆和玉米秸秆)不同量覆盖条件下耕层土壤有机质、全氮、碱解氮、全磷、有效磷、全钾和速效钾的效应以及旱地油菜株高、花序数和分枝数的差异,并进行了产量分析.结果表明:秸秆覆盖对耕层土壤有机质的积累没有明显作用,总体上全氮随着秸秆覆盖量的增加而增加.同水平玉米秸秆覆盖处理较水稻秸秆覆盖处理对碱解氮的积累作用较明显;秸秆覆盖处理大部分可以提高耕层土壤全钾;不同秸秆对耕层土壤钾素的影响不同,水稻秸秆覆盖处理对土壤有效磷、全钾和速效钾的效果优于玉米秸秆覆盖;速腐剂的使用对有机质、碱解氮积累没有影响,但可以增加土壤全氮、全磷的累积,无作物的情况下速腐剂可以增加耕层土壤全钾的积累.秸秆覆盖对油菜的营养生长和生殖生长有显著促进作用,秸秆覆盖可以显著提高油菜的株高,增加分枝数和花序数;速腐剂的加施对营养生长的效果明显,但对生殖生长的效果未显现出来.秸秆覆盖可以增加油菜产量,同水平秸秆覆盖速腐剂处理的产量最高.     

秋耕覆盖对土壤水热肥与马铃薯生长的影响分析

为探明秋耕覆盖措施下农田土壤水热肥特性对旱作马铃薯生长及产量的影响，于2013—2016年在宁南旱区秋作物收获后，通过设置不同耕作覆盖措施，研究马铃薯生育期0~200cm层土壤贮水量、0~25cm耕层土壤温度和0~40cm层土壤养分含量的动态变化，以及对马铃薯生长和产量的影响。结果表明，耕作方式、覆盖措施及二者交互作用可显著影响马铃薯播种期土壤贮水量，免耕秸秆覆盖、深松秸秆覆盖处理保水效果最佳，平均土壤贮水量较翻耕不覆盖处理分别提高14.4%和14.7%；耕作方式、覆盖措施及二者交互作用对马铃薯关键生育期土壤贮水量影响显著，深松秸秆覆盖处理改善土壤水分效果最佳，平均土壤贮水量较翻耕不覆盖处理提高20.7%。在马铃薯播种期，耕作方式、覆盖措施及二者交互作用对耕层土壤温度影响显著，但随着生育期的推进其影响程度减小；同一耕作方式下的平均耕层土壤温度，地膜覆盖处理较不覆盖处理显著提高3.6℃，而秸秆覆盖处理显著降低1.4℃。经过3年秋耕覆盖后，耕作与覆盖交互作用对0~40cm层土壤养分各指标影响均呈极显著水平，在所有处理组合中，免耕秸秆覆盖、深松秸秆覆盖处理的土壤有机质、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾含量较高，而翻耕不覆盖处理最低。同一耕作方式下，地膜覆盖的保温效应对马铃薯生育前期生长有促进作用，但后期高温不利于马铃薯生殖生长；秸秆覆盖在整个生育期具有稳温和降温效应，有利于马铃薯中后期生长。所有处理组合中，深松秸秆覆盖、免耕秸秆覆盖处理下马铃薯总产量和净收益较高，分别较翻耕不覆盖显著增产49.4%和38.3%，净收益分别提高129.1%和103.3%；深松地膜覆盖、深松秸秆覆盖处理对提高商品薯率效果较好，分别较翻耕不覆盖处理显著提高18.4%和16.2%。从经济与环境效益角度考虑，免耕、深松结合秸秆覆盖措施可调控农田土壤水、热及养分环境，实现马铃薯增产增效，在宁南半干旱区马铃薯生产中具有应用推广价值。     

基于GF-1卫星遥感的河套灌区土壤含水率反演模型研究

为探究植被覆盖条件下GF-1卫星反演农田土壤含水率的可行性,以河套灌区解放闸灌域沙壕渠为研究区,采用GF-1卫星遥感影像作为数据源,通过全子集筛选法确定不同土壤深度下光谱指数的最优自变量组合,并分别采用多元线性回归(MLR)、BP神经网络(BPNN)、支持向量机(SVM)3种算法,构建不同深度下土壤含水率反演模型。结果表明,全子集筛选后模型反演精度有较大提升,且过拟合现象减弱;植被覆盖条件下各深度土壤含水率敏感程度从大到小依次为0~40cm、0~60cm、20~40cm、0~20cm、40~60cm;植被覆盖条件下各模型对土壤含水率反演能力由强到弱依次为BPNN、SVM、MLR;筛选后BPNN在深度0~40cm下的建模集和验证集R2adj均能达到0.50以上,RMSE在0.02%以内。研究结果可为植被覆盖条件下利用GF-1卫星监测农田土壤含水率提供参考。     

保护性耕作农田耕层土壤养分含量动态变化研究

在西南地区三熟制套作模式下,以常规平作(T)为对照,连续2a进行大田对比试验,研究了垄作(R)、平作+秸秆覆盖(TS)、垄作+秸秆覆盖(RS)、平作+秸秆覆盖+腐熟剂(TSD)和垄作+秸秆覆盖+腐熟剂(RSD)等5种处理对农田耕层土壤养分含量的动态变化的影响.结果表明,与对照T相比,RSD,TSD,RS,TS处理均显著提高了土壤碱解氮、速效磷、速效钾、全氮、全钾含量和pH值.在3-7月份,RSD与TSD处理的土壤碱解氮、速效钾含量比RS与TS处理要高,但在10月份RSD与TSD处理的土壤碱解氮要低于RS和TS.与对照T相比,在不同时期,R处理均在一定程度上提高土壤碱解氮和全氮的含量,其它养分含量无明显差异.试验结果说明了这5种保护性耕作处理均在不同时期很好地调节了土壤养分的供应情况.     

邛海盆地土壤氮素空间变异特征与影响因素研究

以西昌市邛海盆地为研究区域,随机均匀布点采集386个耕作层土壤样点,分析化验土壤理化性质,运用地统计学方法和GIS技术研究邛海盆地表层土壤氮素含量的空间变异特征,利用方差分析、缓冲区分析和回归分析定量分析区域内土壤氮素空间变异的影响因素。研究结果表明,研究区表层土壤全氮和速效氮含量分别为(1.85±0.51)g/kg和(138.5±47.7)mg/kg,属较丰富水平,变异系数分别为27.52%和32.24%,属中等差异强度;土壤全氮和速效氮具有中等程度的空间相关性,空间变异均以随机变异为主,具有各向异性特征,在西北-东南方向上空间变异相对剧烈;研究区土壤全氮和速效氮含量总体上呈条带状或斑块状分布特征,高值区主要位于西昌市的东南郊区,并以此高值中心向南、向东和向北3个方向逐步递减,低值区主要出现在邛海北面近湖岸地带。影响因素分析结果表明,土地利用方式、土壤母质、土壤质地、土壤p H值、城镇、河流、邛海湖对土壤全氮和速效氮空间变异具有显著影响,而道路对土壤氮素空间变异影响不显著。     

渭北台塬区耕地土壤有机质与全氮空间特征

以渭北台塬农业县——蒲城县为研究区,采用2011年耕地地力调查与质量评价项目数据,运用经典统计学、地统计学结合GIS技术,探讨以有机质为辅助变量的协同克里格法在区域土壤全氮及碳氮比估值中的适用性,研究耕地土壤有机质和全氮的空间变异特征、影响因素及其与碳氮比的分布特征。结果表明,当前蒲城县耕地土壤有机质质量比平均值为13.58 g/kg,全氮质量比为0.81 g/kg,均处于偏低水平,空间上整体随地貌自北向南递增;土壤碳氮比平均值为9.84,整体呈南北高中间低格局。土壤有机质与全氮是相关性密切的本征协同区域化变量,均具有极显著性的空间自相关性,表现出中等强度的空间变异性;其空间变异性是地形地貌、土壤性质等自然因素和种植模式、施肥、灌溉等人为因素交互作用的结果,其中人为耕作管理的地理区位导向作用愈发明显。相同采样数量下,以有机质为辅助变量的全氮协同克里格法插值精度优于普通克里格法,适于当下蒲城县土壤全氮的估值研究,能够提供更多局部细节信息,但其不适于进行主辅变量的栅格比值运算来构建土壤碳氮比值图。     

秸秆覆盖对中小型土壤动物动态变化的影响

土壤动物是农田生态系统的重要组成部分,在农田生态系统物质循环和能量流动中发挥着举足轻重的作用。秸秆覆盖作为一项保护性耕作措施已得到广泛应用,它影响着土壤动物的组成和结构。本实验是在日本国际自然农法研究中心和重庆西南大学教学农场进行的。在田间试验条件下,对秸秆覆盖下农田土壤动物的动态变化开展了调查,运用多样性指数等指标分析发现:秸秆覆盖促进土壤动物数量的增多,增加土壤动物种类,土壤动物多样性指数升高。经比较不同农田生态系统发现,秸秆覆盖对果园的土壤动物影响最大;同时,秸秆的粉碎程度也影响土壤动物的群落特征;此外,施用化肥和除草等人类干扰也会大大降低土壤动物的多样性。     

紫色土地区秸秆覆盖耕层土壤养分动态分析

通过田间试验,研究了不同秸秆(水稻秸秆和玉米秸秆)不同量覆盖条件下早地油菜株高、花序数和分枝数的差异,以及0～10cm和10～20cm土层土壤有机质、全氮、碱解氮、全磷、有效磷、全钾、速效钾和pH的动态变化过程,并进行了产量分析.结果表明:秸秆覆盖处理下油菜株高高于对照,有速腐剂处理的株高最高;秸秆覆盖处理花序数多于对照;速腐剂处理下一级分枝数高于不加速腐剂处理;覆盖处理的有机质和碱解氮含量均略高于对照;加速腐剂覆盖处理的产量最高.     

秸秆覆盖与耕作方式对土壤水分特性的影响

通过分析不同秸秆覆盖量以及耕作方式对0～20 cm、20～40 cm、40～60 cm土层土壤孔隙度、土壤持水性、土壤供水能力以及土壤水分有效性的影响,揭示黑土区秸秆覆盖、耕作方式对土壤水分特性的影响机制。结果表明:土壤持水性、土壤供水能力及土壤水分有效性与土壤孔隙度密切相关。0～20 cm、20～40 cm、40～60 cm土层的土壤总孔隙度、毛管孔隙度、相同土壤水吸力下土壤含水率、比水容量以及有效水含量,在传统耕作条件下,秸秆覆盖均高于无覆盖;在秸秆覆盖条件下,免耕均高于传统耕作。免耕秸秆覆盖处理影响土壤孔隙度、土壤持水性、土壤供水能力及土壤水分有效性,随秸秆覆盖量增加,土壤总孔隙度、毛管孔隙度、相同土壤水吸力下土壤含水率、比水容量以及有效水含量逐渐增大,随土层加深,各处理土壤孔隙度、土壤持水性及土壤供水能力逐渐减小。本研究区最适宜的秸秆覆盖与耕作方式为免耕150%秸秆覆盖处理。     

秸秆与地膜覆盖对农田土壤环境的影响

农田覆盖具有改善土壤理化性状、蓄水保墒和调节土温等积极作用，是农业保护性技术之一。在介绍农田覆盖措施重要性的基础上，根据近年来国内外关于农田覆盖对农田土壤生态环境影响的研究成果，重点阐述秸秆覆盖和地膜覆盖对农田土壤温度、水分、养分、土壤酶活性和土壤微生物的影响，并深入分析秸秆覆盖和地膜覆盖存在的问题及其解决措施，最后对未来农田覆盖研究方向进行展望，旨在为农田覆盖技术的研究提供参考和依据。      

华北玉米秸秆覆盖对砂土、壤土水土保持效应的影响

通过野外径流场模拟降雨试验,研究玉米秸秆覆盖对砂土和壤土产流产沙过程的影响,探索不同土壤质地下水土保持的临界秸秆覆盖条件。处理分为2种土壤质地类型和5个水平的秸秆覆盖度:0、10%、20%、30%和40%。结果表明:壤土抗侵蚀能力优于砂土,但透水性弱于砂土;不同土壤质地条件下秸秆覆盖效益存在差异,相同的秸秆覆盖时,砂土条件下的土壤侵蚀防治效果优于壤土;2种土壤质地条件秸秆覆盖度30%时可显著提高土壤入渗总量(25.7%~33.9%),减少产沙总量(22.2%~46.4%),对水土流失具有良好的防治效果。考虑到过大的秸秆覆盖度(大于80%)会造成播种机堵塞,在华北保护性耕作研究实践中,建议砂土和壤土质地下的农田地表保持1 600~3 000 kg/hm2(30%~60%)的玉米秸秆覆盖,以达到较好的水土保持效果和播种质量。     

秸秆覆盖对玉米播种临界含水率影响的试验研究

通过室内外试验,对秸秆覆盖条件下播种的土壤临界含水率进行了试验研究。结果表明,在试验盆用塑料薄膜覆盖的条件下,测得玉米种子发芽出苗的土壤临界含水率为14%(体积含水率为0.2002cm3/cm3)。由室外试验建立秸秆覆盖条件下耕层土壤水分运动规律的数学模型,经过数值模拟得到田间播种的临界含水率:无覆盖的土壤重量含水率为14.89%(体积含水率为0.2129cm3/cm3),5cm厚麦秸覆盖的土壤重量含水率为14.36%(体积含水率为0.2054cm3/cm3),8cm厚麦秸覆盖的土壤重量含水率为14.57%(体积含水率为0.2083cm3/cm3)。这说明秸秆覆盖条件下播种的土壤临界含水率比裸地的低,秸秆覆盖有利于干旱地区的抗旱播种。     

保护性耕作下土壤水分变化特征模拟研究

为了对陇中黄土高原沟壑区不同保护性耕作措施下的土壤含水率进行差异性分析,利用长期定位试验,设置春小麦/豌豆、豌豆/春小麦轮作序列下传统耕作、免耕、传统耕作秸秆覆盖和免耕覆盖4种耕作措施,以当地月平均气温、月降水量、月平均辐射量、月平均蒸发量、月作物耗水量作为输入,以0~200 cm土层土壤含水率作为输出,建立基于长短期记忆(Long short-term memory,LSTM)神经网络的土壤含水率预测模型,并对模型的有效性进行评估,然后利用该模型模拟4种耕作措施下0~200 cm土层土壤含水率的动态变化过程。结果表明,基于LSTM神经网络建立的土壤含水率模型对陇中黄土高原沟壑区保护性耕作下土壤含水率预测具有较好的适用性,其模拟值与实测值的平均均方根误差为2.29%、平均相对误差为6.79%、平均决定系数为0.82。豌豆/春小麦轮作序列中4种耕作措施下的土壤含水率比春小麦/豌豆轮作序列的土壤含水率增加1.49%、1.61%、1.69%和1.76%,4种耕作措施下0~200 cm土层的土壤含水率由大到小依次为:免耕覆盖、免耕、传统耕作秸秆覆盖、传统耕作,免耕覆盖下的土壤含水率分别比免耕、传统耕作秸秆覆盖和传统耕作增加1.27%、1.75%和2.81%。免耕覆盖对0~30 cm土层土壤含水率的影响最为显著,其土壤含水率分别比免耕、传统耕作秸秆覆盖和传统耕作平均增加1.60%、2.63%和4.18%。4种耕作措施下的土壤含水率随季节发生变化,免耕覆盖下的土壤含水率整体高于其他3种耕作措施,且在作物生长前期的蓄水保墒效果更加显著。研究区豌豆/春小麦轮作序列中4种耕作措施的土壤含水率相对较高,而不同耕作措施下免耕覆盖更有利于提高该地区农田土壤水分,为陇中黄土高原沟壑区最适宜的耕作方式。     

新疆焉耆盆地土壤盐分空间变异特征分析研究

以新疆焉耆盆地土壤盐分为研究对象,探讨流域尺度下土壤盐分空间变异特征。在焉耆盆地大规模的土壤取样、试验分析盐分数据的基础上,采用地统计学的方法对研究区的土壤盐分进行了空间特征变异分析,并采用普通克里格插值法制作出焉耆盆地的土壤盐分空间数字地图,结果表明:研究区各层土壤盐分变异系数均大于100%,具有强空间变异性;对土壤盐分进行半方差函数计算分析,发现拟合的理论模型均为球状模型,各层土壤盐分表现出强烈的空间相关性;土壤盐渍化程度在水平方向的分布与地形地势的关系密切,在垂直方向则表现出强烈的表聚特性。制作的土壤盐分空间数字地图可以为焉耆盆地的盐碱土改良与农业生产提供可靠的数字土壤信息。     

新疆于田县绿洲区土壤重金属空间分布特征与影响因素

以新疆于田县绿洲区为研究区,对1 165组表层土壤样品的重金属元素含量进行测定。通过综合运用多元统计分析、地统计学、空间自相关理论、空间分析和GIS技术相结合的方法,对研究区土壤重金属含量和空间分布特征及影响因素进行分析。结果表明:1 165组土壤采样点中,有3个取样点超过风险筛选值,非农用地土壤重金属元素含量均值均低于新疆土壤背景值,农用地中Cd、Hg、Cr含量均值大于新疆土壤背景值; Cd、Pb的变异函数理论模型为指数模型,Hg、As、Cr、Cu、Ni、Zn的变异函数理论模型为球状模型,Cd块金系数小于25%,说明Cd有较强的空间相关性,其他元素块金系数介于25%～50%之间,有明显的空间相关性;土壤重金属空间自相关莫兰指数均大于0。县域尺度内,土壤重金属具有一定的空间正相关分布,其空间分布格局总体呈从研究区中心向四周含量逐渐减小的趋势。土壤重金属元素含量在不同成土母质、土壤类型和土地利用类型下呈现的分布特征不同。Hg、As、Pb、Cr、Cu、Ni、Zn具有相同的来源,其含量还受土壤质地的影响。     

秸秆覆盖对夏玉米土壤温度和硝态氮的影响

为了探明秸秆量对垄沟二元覆盖下农田土壤温度动态变化及硝态氮分布的影响,对夏玉米进行了田间试验研究。秸秆量设置为2 500(MG1)、5 000(MG2)、7 500(MG3)和10 000(MG4)kg/hm2,以平作无覆盖为对照(CK),共5个处理。试验结果表明,秸秆覆盖可显著调节土壤温度。各处理生育期内0~20 cm土壤温度较CK降低0.5、1.6、2.5和3.0℃,前期降温作用大于后期,且覆盖量越大,降温效果越明显。覆盖处理能平抑极端温度,最大极端温差较CK降低1.59、3.64、4.95和5.18℃。覆盖对土壤温度的影响主要表现在0~10 cm处,其中5 cm处温差最大,该处生育期内土壤温度较CK降低0.54、2.08、3.04和3.51℃。土壤硝态氮含量浅层较对照分别降低5.55%、12.18%、18.71%和19.89%,深层较对照分别增加4.81%、9.58%、13.22%和13.80%,且土壤剖面中硝态氮含量峰值较对照下移20、30、40和40 cm。     

保护性耕作对水土保持的影响

水土流失已成为制约我国农业可持续发展的主要因素，严重降低了土壤生产力。为解决这一问题，自20世纪90年代起，保护性耕作被引入中国，并相继建立了长期保护性耕作试验基地。该文综述了不同保护性耕作措施对水土保持影响的研究结果，通过平均值方法对黄土高原、东北黑土区和北方沙土区的试验数据进行对比，分析免耕秸秆覆盖、深松和传统耕作对土壤含水率、土壤水蚀、土壤风蚀及土壤肥力的影响规律。结果表明，与传统耕作相比，在黄土高原地区，免耕秸秆覆盖和深松的土壤含水量分别提高了13.6%和31.7%，水分利用效率分别提高了2.26和3.82 kg/（hm2·mm）。在东北黑土区，免耕秸秆覆盖和深松的土壤有机质、速效氮和速效磷的含量分别提高了14.8%和7.1%、10.8%和8.4%及10.8%和8.4%，免耕秸秆覆盖和深松的土壤平均径流量分别减少了32.8%和23.5%。在西北沙土区，免耕秸秆覆盖和深松保护性耕作措施能显著降低土壤风蚀速率，当风速为10 m/s时，土壤风蚀速率分别降低了90.2%和85.0%。      

耕作方式对稻麦轮作区土壤碳氮储量与层化率的影响

为研究不同耕作方式对稻麦轮作农田土壤碳氮固持和层化情况的影响,于2013年开始在江苏省泰州市姜堰区河横生态农业科技示范园进行试验,设置了少耕秸秆还田(MT)、旋耕秸秆还田(RT)、翻耕秸秆还田(CT)、翻耕秸秆不还田(CT0)4种处理。分层采集各处理0～20cm土壤,测定土壤容重、有机碳和全氮含量,计算碳氮比、层化率、土壤有机碳和全氮储量(等质量法)。结果表明,MT、RT、CT分别提高0～5cm、5～10cm和10～20cm有机碳和全氮含量。10～20cm土壤碳氮比随着耕作强度提高而减小。MT显著提高有机碳和全氮含量层化率,0～5cm土层:10～20cm土层碳氮比层化率随着耕作强度增加而增加。MT提高了0～20cm土壤有机碳储量和0～10 cm土壤全氮储量,但是0～20 cm土壤氮储量不及RT和CT。秸秆还田提高0～20cm土壤有机碳、全氮含量、碳氮比,显著增加了有机碳和全氮储量,具有良好的碳氮固持效应,但是对土壤有机碳和全氮含量层化率影响不显著。结果可为探寻有利于农田土壤碳氮库构建、提高土壤肥力的耕作方式提供理论依据。