豫北潮土灌区土壤肥力特征与作物产量的关系研究

【目的】了解豫北潮土水浇地土壤肥力特征及其与作物产量的关系,为建立豫北潮土区水浇地合理耕层评价指标提供基础数据支撑。【方法】本研究对豫北潮土区62个样点进行了抽样调查,调查指标包括:耕层深度、犁底层厚度、土壤体积质量、紧实度、土壤p H值、土壤电导率、土壤有机质、速效磷、速效钾以及耕作方式、播种、灌水、施肥。【结果】豫北潮土区田整体耕层深度16.8 cm,犁底层厚度11.2 cm;低产田耕层深度在15.2 cm,犁底层厚度11.9 cm,高产田耕层深度20.0 cm,犁底层厚度9.8 cm;高、中、低3种产田耕层土壤的平均紧实度分别为1 725、1 449、1 831 kPa,土壤的平均土壤体积质量分别为1.46、1.51、1.53 g/cm~3,pH值分别为8.47、8.39、8.39,有机质量分别为12.34、11.81、10.67 g/kg,速效磷量分别为16.05、12.84、10.89 mg/kg,速效钾量分别为156.69、157.20、120.56 mg/kg,养分主要分布于0～40 cm土层土壤;产量与耕层深度及耕层土壤速效钾、有机质、速效磷均呈显著正相关关系,与犁底层厚度、土壤紧实度及耕层土壤体积质量均呈显著负相关关系;产量与深层土壤pH值显著负相关,与深层土壤速效钾、有机质显著正相关。【结论】豫北潮土区影响作物产量的主要因素为耕层深度、犁底层厚度以及耕层土壤速效钾、有机质量,对作物产量的贡献大小为耕层深度>犁底层厚度>速效钾>有机质。     

微生物基覆盖材料对新垦滨海盐土理化性质的影响

微生物菌丝能够固结有机物物料形成的封闭覆盖物,实现对土壤的有效覆盖。【目的】微生物基覆盖材料的应用可降低海涂土壤蒸发、增强土壤水分入渗、促进土壤团粒结构形成和稳定,有利于减少表层土壤盐分累积,加速盐分洗脱。【方法】设置原始匡围滩涂处理(RCS,滩涂匡围完成后不进行人为处理)、常规处理(CVT,淡水洗盐+牛粪堆肥,牛粪堆施用量为4500 kg/hm²)、田菁处理(SES,常规处理+田菁种植,田菁播种量为18 kg/hm2)和微生物基覆盖材料(Microbiological Covering Materials,MCMs)处理(MCT,田菁处理+微生物基覆盖材料,覆盖量7500 kg/hm2),研究了不同农艺措施对滨海重盐土壤理化性状及盐分迁移影响。【结果】相较于SES处理,MCT处理单位面积田菁生物量显著增加,增加了约75.83%。相较于原始匡围滩涂(RCS)处理,MCT处理表层土壤(0~10 cm)田间持水率增加了25.23%;0~10、10~20、20~30 cm土层土壤质量含水率分别增加了37.34%、36.17%、19.67%,体积质量分别降低了9.52%、9.46%、8.67%,毛管孔隙度分别增加了14.55%、13.33%、10.54%;0~30 cm土层土壤有效磷量和速效钾量显著增加,各土层有效磷量分别增加了160.52%、297.58%、280.84%,速效钾量分别增加了186.25%、90.08%、6.00%;0~30 cm土层土壤有机质量显著提升,各土层分别增加了505.88%、594.44%、372.45%,可溶性盐量显著降低,分别降低了87.25%、85.44%、77.12%。【结论】MCMs覆盖显著增加了田菁的生物量、改善了土壤性状、增加了土壤养分、加速了土层盐分垂向迁移和降水入渗。因此,微生物基覆盖材料的使用可以加快滨海滩涂重盐土土壤中盐分的洗脱速率,促进耐盐植物生长,有利于滩涂生态建设。     

不同覆盖方式对土壤水肥热状况以及玉米产量影响

【目的】阐明不同覆盖方式对调节土壤水肥热状况以及增加玉米产量的影响。【方法】设置地膜覆盖、玉米秸秆覆盖和不覆盖3种方式,研究了不同覆盖方式对土壤含水率、土壤养分、土壤温度与玉米产量的影响。【结果】在玉米的生长前、中期,秸秆覆盖与地膜覆盖处理的保墒效果均优于不覆盖处理,其中0~60 cm土层土壤含水率差异明显;玉米进入成熟期后,秸秆覆盖处理0~60 cm土层含水率显著高于地膜覆盖和不覆盖处理,平均高8.23%和22.41%。秸秆覆盖能够促进浅层土壤养分量的提高,相较于不覆盖,秸秆覆盖的速效钾与有效磷量分别增加了15.11%、85.13%;相比地膜覆盖和不覆盖,生长前期秸秆覆盖温度更高,生长期和成熟期秸秆覆盖温度更低。地膜覆盖、秸秆覆盖的玉米产量分别比不覆盖高24.02%、24.90%,差异显著(P<0.05)。【结论】玉米秸秆覆盖能够提高土壤养分与水分,调节土壤温度,增加玉米产量。     

水钾耦合对北疆机采棉水钾利用效率及产量的影响

【目的】探索不同土壤含水率区间与钾肥施用量之间的耦合效应,优化机采棉灌水和钾肥施用方案。【方法】以膜下滴灌棉花为研究对象,设计了3个土壤含水率(田间持水率的40%～60%、60%～80%和80%～100%,W1、W2、W3)和3个施钾水平(30、60和90 kg/hm~2,K1、K2、K3),研究了机采棉的株高、叶面积指数、生物量和产量。【结果】土壤含水率为田间持水率的60%～80%时,钾肥对棉花株高的增益效果更加明显;施钾量在30 kg/hm~2和60 kg/hm~2时,土壤含水率能显著提高株高的日增长量。叶面积指数随着施钾量和灌水量的增加而增加。土壤含水率为田间持水率的60%～80%且施钾量为90 kg/hm~2时,最有利于棉花生物量的形成。土壤含水率为田间持水率的60%～80%时,棉花单株有效铃数和籽棉产量最多,且籽棉产量和有效铃数随着施钾量的增加而增加,W2K3处理的籽棉产量最高(7 579.78 kg/hm~2),有效铃数最高(9.03个/株)。钾肥能促进棉花单铃质量的形成,但是单株有效铃数的增加会减缓钾肥对棉花单铃质量的促进作用。当灌水水平一致时,钾肥生产效率随着施钾量的增加而显著降低。在土壤含水率为田间持水率的80%～100%且施钾量为90 kg/hm~2时,棉花的水分利用效率最低。【结论】土壤含水率为田间持水率的60%～80%且施钾量为90 kg/hm~2为适宜的灌水施肥方案,有利于生物量向生殖生长倾斜,获得较高的水钾利用效率以及棉花籽棉产量。     

再生水和清水不同灌水水平对土壤理化性质及病原菌分布的影响

【目的】探讨再生水和清水不同灌水水平对土壤理化性质和指示性病原菌粪大肠菌群数量分布的影响。【方法】采用室内土柱试验,研究了不同水质、不同灌水水平下土壤理化性质和粪大肠菌群的分布规律。【结果】相比清水灌溉,再生水灌溉下土壤有机质量(OM)、总氮量(TN)、总磷量(TP)、电导率(EC)显著提高,土壤p H值略微下降,且再生水充分灌溉处理的表层0~20 cm土壤有机质量(OM)、总氮量(TN)、总磷量(TP)均高于非充分灌溉处理,电导率(EC)则相反;再生水灌溉下,土壤中粪大肠菌群数量显著提高,各土层粪大肠菌群数量均显著高于清水灌溉,再生水充分灌溉下表层0~20 cm土壤粪大肠菌群数量显著高于非充分灌溉;土壤粪大肠菌群数量与OM、TN、TP量和EC均正相关,与土壤p H值、含水率负相关。【结论】再生水灌溉能够在一定程度上提高土壤肥力,合理控制再生水灌水水平可有效阻控土壤病原菌的污染;土壤养分量越高,越有利于粪大肠菌群的生长繁殖。     

准噶尔盆地东南缘荒漠灌丛盐生假木贼周围土壤理化性质研究

土壤资源异质性是荒漠生态系统的一种普遍现象。【目的】探索荒漠灌丛盐生假木贼(Anabasis salsa)的土壤理化性质空间分布特征。【方法】以准噶尔盆地东南缘沙漠戈壁地带的优势种盐生假木贼灌丛为对象,测定距离灌丛中心5 cm处、距离灌丛中心10 cm处和距离灌丛外缘20 cm处的土壤有机质量、土壤全磷量、土壤全氮量、土壤电导率、土壤pH值和土壤含水率,研究了土壤主要理化性状的水平和垂直分布规律。【结果】水平方向上,0～50 cm土层,距离灌丛中心5 cm处、距离灌丛中心10 cm处和灌丛外缘20 cm处的土壤有机质量、土壤全氮量、土壤全磷量、土壤电导率、土壤pH值及土壤含水率均无显著差异。垂直方向上,盐生假木贼灌丛周围土壤有机质和土壤全磷量随着土层深度的增加呈减小趋势;土壤全氮量随着土层深度的增加呈先增加后减小的趋势;土壤电导率随着土层深度的增加而增加的分布特征;土壤pH值随着土层深度的增加而减小;土壤含水率随着土层深度的增加呈先增加后减小。【结论】盐生假木贼灌丛的土壤主要理化性质在水平方向没有显著变化,但在垂直方向表现出一定分布特征。     

微纳米气泡水地下滴灌对紫花苜蓿根际土壤养分和产量的影响

【目的】提出基于高产条件下适宜紫花苜蓿地下滴灌的微纳米气泡水溶解氧质量浓度。【方法】采用田间试验的方法,在地下滴灌土壤水分控制在25%FC～75%FC(FC为土壤田间持水率)条件下设低(1.8 mg/L)、中(5.0mg/L)、高(8.2 mg/L)3个微纳米气泡水溶氧量质量浓度水平,以不加气处理为对照(CK)研究了紫花苜蓿根际土壤养分和产量状况。【结果】与CK相比,微纳米气泡水地下滴灌提高紫花苜蓿根际土壤速效氮量13.18%～65.49%、提高速效磷量7.02%～31.14%,降低速效钾量3.34%～15.77%。随着生育期的推进,土壤速效氮量呈下降趋势,速效磷、速效钾量呈先升高后降低的趋势。随着微纳米气泡水溶解氧质量浓度的增加,土壤速效氮、速效磷和速效钾量均降低;微纳米气泡水溶解氧质量浓度为5.0 mg/L时,紫花苜蓿干草产量最高可达17 758.95 kg/hm2。【结论】微纳米气泡水地下滴灌能够增强根际土壤湿润体的通透性,促进紫花苜蓿根系的呼吸作用及对营养物质的吸收,增加干草产量,推荐地下滴灌紫花苜蓿适宜的微纳米气泡水溶解氧质量浓度为5.0 mg/L。     

蓄水排水条件下盐碱地pH值分布特征及其与土壤养分的关系

【目的】检验蓄水和排水条件下盐碱地土壤养分的变化和分布特征。【方法】从野外试验田采样,分析了蓄水和排水条件下0~200 cm土层中土壤p H值变化趋势及土壤有机质、全氮、速效钾和有效磷等养分指标的分布规律。【结果】蓄水和排水条件下,土壤p H值均能满足作物生长需求,蓄水试验田土壤p H值小于排水试验田。通过相关分析和逐步回归分析发现,排水试验田p H值与土壤养分线性相关(土壤有机质(r=-0.709**,p0.01)、土壤有效磷(r=-0.400**,p0.01)、土壤速效钾(r=0.628**,p0.01)),蓄水试验田与土壤养分相关性差(p0.05)。【结论】蓄水试验田可以有效降低土壤耕作层的盐分,加速土壤耕作层脱盐,又能将水分和养分固存于土壤非耕作层,提高了盐碱地治理效果和土壤养分量。     

添加生物质炭对猪场废水灌溉土壤养分状况及铅有效性的影响

【目的】为养猪废水安全灌溉提供科学依据。【方法】试验选取新乡郊区农田0~20cm表层土壤,采用PVC根箱法种植小麦,试验设置4种水平的生物质炭添加量0%、0.5%、2%、5%(W0、W0.5、W2、W5)和对照CK(无作物和生物质炭)。测定了各处理根际和非根际土壤养分状况与含铅量,探讨了处理间土壤养分状况和铅迁移规律的差异特征。【结果】与CK相比,施加生物质炭改善了土壤理化性状,W2和W5处理显著增加了土壤有机质量、碱解氮量、速效磷量与速效钾量,尤其是非根际土壤的增幅更大。同时,施加生物质炭处理能够降低土壤有效铅量,W2和W5处理土壤有效铅量降幅较大,达20.7%~33.3%,且非根际土壤有效铅量显著低于根际土壤。【结论】对于北方碱性土壤,灌溉养猪废水时添加适量的生物质炭(W2),能够改善土壤理化性质,降低铅的生物有效性,减少向植物体内的迁移。     

黑土区农田尺度田间持水率的空间变异性研究

【目的】探究黑土区农田田间持水率的空间变异性机制。【方法】利用传统统计学和多重分形方法量化了田间持水率的空间变异强度,分析了造成田间持水率空间变异性的局部信息;利用联合多重分形方法确定了田间持水率与土壤基本物理特性在多尺度上的相关性。【结果】研究区域田间持水率具有多重分形特征,随土层深度增加,田间持水率的空间变异程度先降后增;田间持水率的大值数据对0~5 cm和10~15 cm土层田间持水率空间变异性的贡献较大,小值数据对5~10 cm和15~20 cm土层田间持水率空间变异性的贡献较大;单一尺度上,与田间持水率相关程度最高的土壤基本物理特性在0~5 cm土层是黏粒量和土壤体积质量,在5~10 cm和10~15 cm土层是粉粒量和黏粒量,在15~20 cm土层是土壤体积质量和粉粒量;多尺度上,与田间持水率相关程度最高的土壤基本物理特性在0~5、5~10和10~15 cm土层是黏粒量和粉粒量,在15~20 cm土层是土壤体积质量和粉粒量。【结论】黑土区农田田间持水率的空间变异程度为弱变异,田间持水率与土壤基本物理特性的相关程度在单一尺度和多尺度上有所差异。     

基于黏粒量的土壤水分特征曲线预测模型

【目的】建立基于黏粒量的土壤水分特征曲线预测模型。【方法】设计12种不同黏粒量的质量混合比处理,获得一系列合成土样,通过测定合成土样的土壤水分特征曲线,研究了在体积质量一致的条件下,黏粒量对土壤水分特征曲线参数和孔隙分布的影响。【结果】在体积质量为1.55 g/cm³条件下,黏粒量增加1.9倍,土壤中传导孔隙(0.03~1 mm)体积减小28.6%,储存孔隙(200nm~0.03 mm)体积增加6倍,土体的持水性增强。合成土样的土壤水分特征曲线参数θs和α均与黏粒量显著正线性相关,θr与黏粒量显著负线性相关,n和m均与黏粒量呈指数衰减关系。【结论】基于黏粒量确定的土壤水分特征曲线预测模型具有较高的精度,能够快速预测土壤水分特征曲线,预测值与实测值之间相对误差<15%。     

滴灌方式对南疆沙区成龄红枣土壤水分的影响

【目的】确定南疆沙区红枣适宜的滴灌制度和滴灌方式。【方法】以7 a生矮化密植骏枣树为材料,设置枣树根部1个滴头灌水和多点滴灌灌水2种滴灌方式,每种方式设置3个灌水量(900、1 050、1 200 mm),进行了田间小区试验。【结果】多点滴灌方式下,不同灌水量土壤剖面水分分布有显著规律,表现为50 cm以上土层同层水平距离20 cm土壤含水率小于水平距离40 cm,50 cm以下土层则相反。110 cm土层以下单点滴灌土壤水分显著高于多点滴灌,110 cm以上土层单点滴灌土壤水分显著低于多点滴灌。受灌水量和滴灌方式的影响,同一处理不同土层土壤水分随时间推移其变化规律并不一致。【结论】单点滴灌与多点滴灌土壤水分分布规律差异显著,但耗水量无显著差异。     

不同施氮条件下再生水灌溉对土壤理化性质及脲酶活性的影响

[目的]探讨不同施氮条件下再生水灌溉对土壤理化性质和脲酶活性的影响.[方法]采用盆栽试验种植上海青,以清水灌溉为对照,上海青出苗后灌水4次,每次1L,研究了不同施氮条件下(0、120、150、180 mg/L)再生水灌溉对土壤氮素分布和脲酶活性的影响.[结果]与清水灌溉相比,再生水灌溉降低了土壤pH值,对有机质量、全氮...     

天然沸石对土壤水分运动特性及水稳性团聚体的影响

【目的】为研究沸石对土壤水分运动及团聚体分布的影响。【方法】向土壤中加入0%、5%、10%、15%、20%的沸石,进行室内土柱试验和水稳性团聚体分析试验,研究了施加沸石对土壤水分运动和土壤水稳性团聚体的影响。【结果】①沸石可以减小土壤累计入渗量和入渗速率,并阻碍湿润锋的推进,与对照组相比,添加沸石试验组的累计入渗量和入渗率不断减小,添加20%沸石,累计入渗量、入渗率、湿润锋减小幅度最大;②利用Kostiakov和Philip入渗模型拟合试验数据,Kostiakov模型和Philip模型拟合后R2均大于0.99,拟合效果较好,拟合参数A、S均小于对照组,进一步验证沸石有减缓入渗的作用。③沸石对水稳性团聚体及分形维数的影响与其添加量有较大关系,沸石施加量由0增加到10%时,≥0.25 mm土壤水稳性团聚体的量、分形维数分别由10.8%增加到18.3%、2.69减小到2.58,沸石施加量继续增加到20%,≥0.25 mm团聚体量减小至6%,分形维数增大至2.72。【结论】沸石能够减缓土壤水分入渗过程,在一定量的施加范围内,沸石能增大土壤中水稳性团聚体量。     

风沙土玉米滴灌氮肥适宜用量试验研究

【目的】确定风沙土地区玉米滴灌适宜氮肥用量。【方法】采用田间试验的方法,在高水(IH)和低水(IL)条件下研究高氮(FH)、中氮(FM)和低氮(FL)3种施氮水平对玉米生长和产量的影响。【结果】在低水条件下,增加施氮量有利于植株生长,植株较高,叶面积指数较大;高水条件下增施氮量对植株生长促进作用小于低水条件。2种灌水条件下,地上物质干质量和鲜质量均随施氮量增加而增大,但地上物质含水率、茎粗和叶片叶绿素量受施氮量影响较小。施氮量增加提高了穗长、穗粗、行粒数等考种指标值,从而提高了产量,低水高肥和高水高肥处理产量分别为13.0和13.7 t/hm2,较低肥处理高出20.4%和17.1%。【结论】在风沙土地区,增加施氮量有利于玉米植株生长和提高产量,尤其灌水量小时,作用更为明显。因此,结合试验结果在辽西北风沙土地区玉米滴灌种植施氮量推荐为300 kg/hm2。     

直插式地下滴灌土壤湿润体特征值变化规律及灌溉效果分析

【目的】了解2种典型干旱区土壤(砂土、砂黏土)中直插式地下滴灌的灌水效果。【方法】以实测的土壤湿润锋在垂直向上、向下和水平3个方向的运移距离为基础,建立了土壤湿润锋运移距离与直插式地下滴灌滴头流速和灌水时间之间的函数关系,依据此量化关系结合土壤含水率求得了直插式地下滴灌的微灌技术参数,并评价了直插式地下滴灌在干旱区砂土、砂黏土中的灌水效果。【结果】在2种土质条件下,湿润锋不同方向上的运移距离与滴头流速和灌水时间之间的量化关系式R2>0.95,验证方程R2>0.95,表明模型可行;在砂土中,灌溉水储存系数、灌水均匀系数及土壤湿润比均小于0.6,而在砂黏土中均高于0.8,表明直插式地下滴灌在砂土中灌水效果比砂黏土差。【结论】幂函数可准确描述砂土、砂黏土中直插式地下滴灌湿润峰运移距离、滴头出流速度和灌水时间之间的关系;垂直向上湿润距离与滴头流速负相关,与灌水时间正相关,水平与向下湿润距离与流速、灌水时间均正相关;在本试验条件下,流速为1.25 L/h灌水效果最好。     

不同灌溉量对土壤理化性质及水稻生长发育的影响

水分是水稻正常生长发育的关键因素之一,【目的】研究不同灌溉量对黄河滩重构土体理化性质及水稻生长发育的影响。【方法】2017年以"吉宏6号"为试验材料,设计4个灌溉量处理,即:高水W1(120%ET0)、适水W2(100%ET0)、节水W3(80%ET0),低水W4处理(60%ET0),分析了不同灌溉量对土壤理化性质,水稻生长发育、产量的影响。【结果】土壤理化性质,水稻生长发育及产量受不同灌溉量影响显著,随着灌溉量的增加,水稻收获后土壤pH值、电导率以及土壤养分残留量也逐渐减降低。当灌溉量降低到80%ET0,水稻单株株高、分蘖数及产量都有明显降低,水稻生长发育受到一定影响,另外从高水W1处理(120%ET0)到低水W4处理(60%ET0)的水稻产量看出,随着灌溉量的增大,水稻产量呈现出先升高后降低的趋势。【结论】韩城下峪口土地整治项目区水稻种植适宜参考试验W2处理的灌溉量。     

夏闲覆盖和种植方式对黄土旱塬小麦产量及土壤水分的影响

【目的】充分利用夏闲期降水,提高旱地麦田土壤蓄水保墒能力,增产增收。【方法】通过3 a田间试验,研究了夏闲期秸秆残膜二元覆盖+垄膜沟播(JCLG)、夏闲期黑网膜覆盖+露地条播(HWLT)与夏闲期秸秆覆盖+露地条播(JLT)3种栽培措施对黄土旱塬冬小麦土壤水分及产量的影响。【结果】JCLG处理可显著提高小麦产量、生物量、降水生产效率,较JLT处理分别提高9.5%～35.1%,13.2%～42.2%,8.8%～35.6%。同时JCLG处理具有良好的休闲期蓄水效率,较JLT处理平均提高29.5%,平水年二者差异显著。HWLT处理也具有良好的水分休闲效率和增产效果,较JLT处理平均提高22.5%和18%。播前2 m土壤贮水量和耗水量、产量、生物量均呈极显著相关关系,一定程度上根据播前土壤贮水量来预测当地冬小麦产量。【结论】JCLG处理和HWLT处理2种覆盖种植方式均适宜在黄土旱塬乃至我国旱地麦区推广应用,且以夏闲期秸秆残膜二元覆盖+垄膜沟播(JCLG)方式效果更佳。