连续14年保护性耕作对土壤总有机碳和轻组有机碳的影响

依托于2001年布设在陇中黄土高原半干旱雨养农业区的保护性耕作定位试验,于2014年测定了5种保护性耕作(免耕+秸秆覆盖NTS、免耕NT、传统耕作+秸秆翻埋TS、传统耕作+地膜覆盖TP和免耕+地膜覆盖NTP)和传统耕作T处理下小麦-豌豆双序列轮作中表层土壤(0~5、5~10、10~30 cm)总有机碳(SOC)和轻组有机碳(LFOC)在作物生育期前后的变化。结果表明:土壤总有机碳和轻组有机碳在土壤剖面上均随着土层深度的增加而降低;相比传统耕作T,NTS和TS处理能显著提高0~30 cm土层中SOC、LFOC的含量,在作物播种前较T分别提高了19.51%、64.58%和13.36%、42.08%,在收获后分别提高了28.00%、85.37%和18.61%、77.82%,而SOC、LFOC含量NT和TP处理与T处理间差异不显著;从作物播种前至收获后,各处理下0~30 cm土层SOC含量均有减小趋势,其中NTS和TS处理变化量最小,NT和TP处理加大了作物生育期间SOC和LFOC的消耗;LFOC可以灵敏地反应出土壤有机碳的变化。因此,在该区推行以免耕、秸秆覆盖为主的保护性耕作措施更有利于碳的积累和土壤质量的改善,促进该区农业的可持续发展。     

长期保护性耕作对黄土高原旱地土壤养分和作物产量的影响

通过长期定位试验,研究了黄土高原西部旱农区传统耕作措施(T)和5种保护性耕作措施免耕+秸秆覆盖(NTS)、免耕(NT)、传统耕作+秸秆还田(TS)、传统耕作+地膜覆盖(TP)和免耕+地膜覆盖(NTP)对土壤有机质、速效养分以及作物产量的影响。结果表明,经过6 a不同耕作措施后,各处理土壤有机C、NO3-N以及速效P含量均有所提高,其中有机C含量比试验初期提高了4.92%~18.05%,NO3-N含量提高了17.98%~31.08%,速效P含量提高143.04%~212.87%。各处理土壤速效钾含量均有所下降,其中以NTS和TS降幅较小,仅为2.75%和6.26%。6 a间小麦和豌豆平均产量均以NTS最高(分别为2 030 kg·hm-2和1 381 kg·hm-2),而NT最低(1 608 kg·hm-2和1 060 kg·hm-2)。传统耕作秸秆还田能促进土壤耕层肥力的提高,但产量效应不明显;地膜覆盖有些年份增产效应明显,但不利于土壤肥力的持续提高。因此,在黄土高原西部旱农区实施免耕秸秆覆盖既有利于作物产量的提高,也可以改善耕层土壤肥力。     

不同保护性耕作措施对黄土高原旱作农田土壤物理结构的影响

选取黄土高原半干旱区连续4年进行保护性耕作的玉米样地,定位试验,研究了不同耕作方式对耕层土壤理化性质的影响。结果表明:免耕秸秆覆盖(NTS)可显著降低0~5 cm表层土壤容重,传统耕作秸秆粉粹还田(TS)和NTS处理可显著降低5~10 cm、10~30 cm土层的土壤容重;NTS处理可显著增大0~5 cm表层土壤孔隙度,TS和NTS处理可显著提高5~10 cm1、0~30 cm土层的土壤孔隙度;NTS处理可显著降低各层土壤的坚实度,其它处理对表层0~5 cm无显著影响,免耕无秸秆覆盖(NT)处理显著增加了5 cm以下的土壤坚实度;NTS处理0~5 cm表层土壤水分入渗率显著加强,而NT处理则显著减弱;土壤水稳性大团聚体含量均为:NTSNTTS传统耕作(T)。本试验中NT处理对土壤结构的改良效应不明显,NTS处理对于黄土高原土壤结构改良效果最佳。     

保护性耕作下小麦和豌豆投入产出能值分析

应用能值分析的基本理论和方法,探讨了传统耕作(T)、免耕(NT)、传统耕作+秸秆还田(TS)、免耕+秸秆覆盖(NTS)、传统耕作+地膜覆盖(TP)、免耕+地膜覆盖(NTP)等不同耕作模式下小麦和豌豆的投入产出能值,测算了其净能值产出率、能值投入率、宏观经济价值。结果表明:同一耕作方式下,种植小麦能值投入大于豌豆,豌豆能值产出是小麦的5倍以上,且豌豆宏观经济价值远远大于小麦;不同耕作方式下,两种作物净能值产出率均为免耕处理大于相应的耕作处理;由于传统耕作的三种模式人工和机械费用的投入远高于免耕三种模式,使得耕作处理下能值总投入大于相应的免耕处理;免耕+秸秆覆盖处理下,小麦和豌豆净能值产出率和宏观经济价值均达到最大,分别达到了0.64、3.93和9.26、53.1。说明免耕+秸秆覆盖不仅能够实现节约投入,而且可以增产增收,能够达到生态经济效益的最优。     

保护性耕作对旱地麦田土壤酶活性的影响

通过在陇中黄土高原半干旱区设置的田间定位试验,研究了5种保护性耕作措施与传统耕作方式对旱地麦田土壤酶活性的影响.结果表明:不同耕作处理下过氧化氢酶活性均随耕作层的加深而递减;脲酶、碱性磷酸酶、蔗糖酶活性表现为三种翻耕处理(T,TS,TP)随土层的加深呈先增加后降低的趋势,而三种免耕处理(NT,NTS,NTP)随土层的加深而递减;与传统耕作(T)相比,免耕秸秆覆盖处理(NTS)下过氧化氢酶活性升高11.74%,脲酶活性升高17.60%,碱性磷酸酶活性升高43.99%,蔗糖酶活性升高40.22%;另外,就产量表现而言,免耕秸秆覆盖(NTS)是传统耕作(T)的1.68倍,统计分析差异显著(P＜0.05).可见,在黄土高原西部旱农区实施免耕秸秆覆盖的保护性耕作措施,既有利于作物产量的提高,也可以改善耕层土壤酶活性.     

不同耕作措施下春小麦应对干旱胁迫的生理响应

为了解春小麦在不同耕作措施下应对干旱胁迫的能力强弱,对不同耕作措施下春小麦叶片的光合生理特性、叶绿素含量、脯氨酸含量以及丙二醛(MDA)含量进行了测定分析。结果表明:经过8年的轮作后,与传统耕作(T)相比,免耕+秸秆覆盖(NTS)、免耕无覆盖(NT)和传统耕作+秸秆还田(TS)3种保护性耕作方式均能不同程度地提高拔节期、孕穗期、灌浆期春小麦叶片净光合速率、蒸腾速率、气孔导度以及叶绿素含量。与保护性耕作的3个处理相比,在春小麦生长的各生育期脯氨酸含量和丙二醛(MDA)含量均表现为保护性耕作的3个处理低于传统耕作,其中NTS处理最低。说明保护性耕作措施能有效缓解作物受到的干旱胁迫;而传统耕作措施下情况反之。     

不同耕作措施下旱地春小麦田和豌豆田的蒸发蒸腾特性及产量效应

为探明土壤水对旱地作物产量形成的有效性,通过田间定位试验研究了不同耕作措施下旱地农田蒸发蒸腾特性及产量效应。结果表明:免耕秸秆覆盖(NTS)能够增加作物生长期间总蒸散量(ET),麦-豆和豆-麦两种轮作序列下春小麦田和豌豆田的总蒸散量均表现为免耕秸秆覆盖(NTS)>传统耕作(T)>免耕(NT)>传统耕作加秸秆覆盖(TS)。传统耕作土壤棵间蒸发量(E)均高于保护性耕作,春小麦田的土壤棵间蒸发量表现为TS>T>NT>NTS,棵间蒸发量占总蒸散量的比率(E/ET)依次为53.8%,48.8%,37.2%,34.9%;豌豆田棵间蒸发量表现为T>TS>NTS>NT,棵间蒸发量占总蒸散量的比率依次为44.1%,40.9%,35.1%,33.3%。蒸散量及腾发比与产量和WUE在其主要受影响的月份呈正相关关系,且产量与WUE随蒸散量与腾发比的增加而增加。     

保护性耕作对黄土高原旱地表土容重和水分入渗的影响

通过在陇中黄土高原半干旱区进行保护性耕作的定位研究,探讨了保护性耕作对土壤容重以及渗透性能的影响。结果表明:与传统耕作(T)、免耕无覆盖(NT)、传统耕作结合秸秆还田(TS)相比,试验的前2～3a免耕覆盖(NTS)使得土壤容重增大,而后保持稳定状态不再持续增加。通过对渗吸率、宏观毛管长度、有效孔径以及饱和导水率等指标的比较发现,免耕覆盖(NTS)对土壤的渗透性能有显著的改善作用。     

耕作方式对土壤活性有机碳和碳库管理指数的影响

基于在黄土高原半干旱地区的典型代表—定西市安定区连续进行6 a的保护性耕作试验,研究了不同耕作方式对土壤总有机碳和活性有机碳的影响,并对各处理的碳库活度(A)、碳库活度指数(AI)、碳库指数(CPI)和土壤碳库管理指数(CMPI)进行了计算。结果表明:与传统耕作不覆盖(T)相比,免耕秸秆覆盖(NTS)、传统耕作结合秸秆还田(TS)和免耕不覆盖(NT)有利于土壤总有机碳含量和活性有机碳含量的提高,并且有随着土层深度的增加而递减的趋势;NT、NTS和TS有助于提高0～5 cm土层土壤活性有机碳占土壤总有机碳的百分率,尤以NTS处理的效果最为明显,说明NTS处理的土壤碳素活性大、易转化;对碳库各项管理指数来说,总体上秸秆覆盖或还田的贡献大于耕作措施,说明对土壤进行秸秆覆盖或还田有利于土壤碳库管理指数提高。     

不同耕作措施下陇中黄土高原旱作农田土壤活性有机碳组分及其与酶活性间的关系

通过设置在陇中黄土高原半干旱雨养农业区15年的不同保护性耕作措施长期定位试验,研究了传统耕作(T)、免耕(NT)、免耕结合秸秆覆盖(NTS)、传统耕作结合秸秆还田(TS)4种不同耕作措施下不同土层的土壤总有机碳、土壤活性有机碳、土壤微生物量、碳库管理指数和土壤蔗糖酶、淀粉酶、纤维素酶和过氧化物酶等4种参与碳循环土壤酶,并分析了土壤有机碳及其活性碳组分与土壤酶之间的相关关系。结果表明:0~30 cm土层,NTS处理可显著提高土壤有机碳、土壤活性有机碳、土壤微生物量碳及碳库管理指数,分别较T处理增加了16.3%、28.26%、41.88%、37.04%,NT、TS处理较T处理各指标也均有不同程度提高;在0~30 cm土层,NTS、TS、NT处理与T处理相比,蔗糖酶分别提高了33.84%、21.59%、25.15%,淀粉酶活性分别提高了20.90%、13.43%、12.69%,纤维素酶活性分别提高了39.13%、17.39%、4.34%,过氧化物酶活性分别提高了7.81%、2.08%、3.65%;土壤蔗糖酶、淀粉酶、纤维素酶、过氧化物酶与各形态有机碳及碳库管理指数均表现为显著或极显著正相关关系;蔗糖酶活性增加对有机碳积累作用最显著,有助于土壤总有机碳、活性有机碳、微生物量碳含量提高,土壤纤维素酶对土壤总有机碳和活性有机碳含量的增加有促进作用,过氧化物酶有利于总有机碳的积累。免耕结合秸秆覆盖是适宜该地区农田生态系统健康稳定发展,减少碳库损失的重要途径。     

The degradation of methazole in soil. I. Effects of soil type,soil temperature and soil moisture content

[¹⁴C]-Labelled methazole was incubated in six soils at 25°C and with soil moisture at field capacity. Under these conditions, methazole was unstable, the concentration declined following first-order kinetics with half-life values in the soils ranging from 2.3 to 5.0 days. The main degradation product was 1-(3,4-dichlorophenyl)-3-methylurea (DCPMU) which was more stable than the parent compound. After about 160 days, DCPMU accounted for 30 to 45% of the initial methazole concentration. Degradation of methazole and DCPMU was affected by soil temperature and moisture content. With methazole, half-lives in one soil at field capacity moisture content and temperatures of 25, 15 and 5°C were 3.5, 8.7 and 31.1 days respectively. The half-life at 25°C was increased to 5.0 days at 50% of field capacity and 9.6 days at 25% of field capacity. A proportion of the initial radioactivity added to the soil could not be extracted and this proportion increased with time. After 160 days this unextractable radioactivity accounted for up to 70% of the amount applied.     

压实新土体水分动态研究

新土体是资源化利用矿化垃圾和采矿、采石场弃渣石配置而成的工矿企业污染场地植被修复生长基质.为了提高新土体的持水能力,解除弃渣场、尾矿库等困难立地条件下土壤水分对植物存活、生长的制约,本试验对新土体进行不同程度的机械压实,对10 ～ 100cm的土壤含水量进行为期2年的观测,在不同的时间尺度上分析土壤水分动态变化特征.研究结果表明:1)压实显著提高新土体含水量和持水能力.2)由于持水能力增加,重度压实区月平均含水量峰值滞后于月降水量峰值,对照及轻度压实区月平均含水量峰值与月降水量峰值时间一致.3)轻度压实区不同深度的土壤月平均含水量与降水量具有非线性相关关系,重度压实区下层含水量与降水量相关性不显著.4)雨季新土体含水量由雨前含水量和降雨量决定,决定系数为0.657 ～0.861.随着压实度增加,雨前含水量和降雨量的影响增加.5)随着土壤深度增加,土壤含水量的波动幅度下降,60 ～ 100cm土层在观测期间仅接受过1次降雨补给.     

保护性耕作下黑土水热动态研究

通过连续监测东北典型黑土耕作长期定位试验下的土壤含水量和温度,研究了保护性耕作措施下农田黑土水热动态规律。结果表明:免耕秸秆覆盖(NTS)可显著提高0~50 cm土层水分含量,其中免耕在0~20 cm土层平均土壤体积含水量最高值分别比少耕(RT)和传统(CT)高3%~10%,尤其是可提高作物播种期表层土壤含水量。0~10 cm土层深度范围内RT土壤温度均高于NTS和CT,其中5 cm土层土壤温度日平均最高值较NTS和CT分别高3.04℃和5.27℃。三种耕作措施下的水热动态表明,少耕是我国东北旱作黑土区最佳的保护性耕作措施。     

不同湿润比下滴灌土壤入渗特性模拟试验研究

为了研究滴头流量和设计湿润比对土壤水分运移规律及湿润体特性的影响,前期利用粘壤土进行试验研究,然后依据非饱和土壤水动力学理论和滴灌条件下土壤水分运移特征,建立了土壤水分运动模型,利用HYDRUS-3D对不同湿润比下滴灌土壤入渗模型进行求解。通过所建模型,对11个观测点的模拟结果与实测结果进行了对比,得出灌水结束时各观测点模拟与实测含水率的相对误差均小于10%,实测与模拟湿润比的相对误差为4.75%~11.78%。利用所建模型对不同情景下湿润体运移规律进行了模拟,获得了湿润体特征变化规律:滴头流量主要影响水平湿润锋的运移距离,而设计湿润比对垂直湿润锋运移距离的影响较大;滴头流量相同时,设计湿润比越大,湿润体内平均含水率越大,高含水区(含水率0.410 cm~3·cm~(-3))半径也越大;设计湿润比相同时,湿润体内含水率高于0.410 cm~3·cm~(-3)的湿润半径随流量增大而增大。     

滑带土与原状土的显微结构对比分析

滑带土的显微结构分析对揭示滑面演化具有重要意义。文中对原状土与滑带土中的黄土及红黏土进行了SEM和CT试验,探讨了原状土与滑带土的微观结构特征,对比分析了原状土与滑带土之间的差异。结果表明:滑带黄土颗粒的平均体积小于原状黄土,而滑带黄土的孔隙比大于原状黄土,并且占主导比例的粒径和孔隙直径的范围比原状黄土更广;滑带黄土相较于原状黄土,其颗粒和孔隙均表现出占主导比例的中间颗粒和孔隙减少,占非主导地位的颗粒和孔隙比例增大;在滑带土交界面附近黄土一侧孔隙发育更高,而红黏土一侧裂隙发育程度更高。     

棉粕腐植酸肥对土壤团聚体、酶及养分的影响

采用田间试验方法,以小麦新春38号作为供试品种,设置3个处理:空白对照、等养分复合肥和等养分棉粕腐植酸复合肥,研究了棉粕开发的腐植酸水溶性肥料对土壤团聚体、酶和养分的影响。结果表明:与不施肥处理相比较,腐植酸肥处理使土壤团聚体含量向2~0.25 mm和2 mm粒级有显著转移;土壤脲酶活性、过氧化氢酶和碱性磷酸酶活性显著提高,对蔗糖酶活性差异不明显;可显著提高碱解氮、速效钾和有效磷含量,腐植酸肥处理能平均提高全生育期0~20 cm土层碱解氮37.27%、速效磷42.24%、速效钾37.02%,20~40 cm土层碱解氮提高15.55%、速效磷提高61.52%、速效钾提高57.36%。与等养分复合肥处理相比,腐植酸肥处理使不同土层土壤团聚体百分含量向2~0.25 mm和2 mm粒级均有转移;前期抑制土壤脲酶活性,后期提高壤脲酶活性,提高过氧化氢酶和碱性磷酸酶活性,蔗糖酶活性差异不明显;可提高土壤中碱解氮含量,显著提高速效钾和速效磷含量,腐植酸肥处理可平均提高全生育期0~20 cm土层碱解氮5.92%、速效磷8.8%、速效钾4.29%,20~40 cm土层碱解氮提高1.9%、速效磷提高15.39%、速效钾提高8%。     

Residual phytotoxic activity of pethoxamid in soil and its concentration in soil water under different soil moisture conditions

The relationship between the residual phytotoxic activity of pethoxamid (2-chloro- N -[2-ethoxyethyl]- N- [2-methyl-1-phenyl-1-propenyl] acetamide) on rice ( Oryza sativa cv. Kiyohatamochi) seedlings and its behavior in soil was investigated under different moisture conditions. The phytotoxic activity of pethoxamid on the shoot growth of rice seedlings in soil was higher in 80% soil moisture content than in 70% and 60% soil moisture contents. The phytotoxic activity in soil in 70% and 80% soil moisture conditions decreased with the increasing time after application, but the phytotoxic activity was slight in 50% soil moisture conditions at any given time after application. The residues of pethoxamid in soil water, the amount adsorbed on soil solid, and the amount in total soil was reduced with the time after application in a similar manner among these soil moisture conditions. The residual phytotoxic activity of pethoxamid on the shoot growth of rice seedlings in soil was more highly correlated with the concentration in soil water than with the amounts adsorbed on soil solid and in total soil. The partition coefficients between the amounts of pethoxamid adsorbed on soil solid and its concentration in soil water were similar among the soils with different moisture conditions at each day, and the partition coefficient increased with the time after application. These results suggested that the residual phytotoxic activity of pethoxamid in soil depends on the decreasing concentration of pethoxamid in soil water with time, except in low soil-moisture conditions, which were insufficient for seedling growth.     

施肥对西红柿土壤微生物和土壤呼吸的影响

以不施肥为对照,研究了化肥、有机肥、沼肥对西红柿土壤微生物数量和土壤呼吸的影响.结果表明:施用化肥土壤的细菌数量比对照减少0.6％～57.2％,真菌数量呈现先增加后减少的趋势,放线菌数量比对照增加7.4％ ～65.0％;化肥用量减少一半,土壤的真菌数量增加,放线菌数量减少.施用有机肥土壤的细菌、真菌、放线菌数量比对照分...