生物炭对■土持水能力的影响

通过连续6年定位试验,探究较长时间施用生物炭对土壤保水作用的影响,以期为■土区水土保持和土壤改良提供理论参考。田间试验于2011年开始,设4个生物炭施用梯度:对照,不施生物炭(B0);5 t·hm~(-2)(B5);10 t·hm~(-2)(B10);20 t·hm~(-2)(B20)。在2017年测定了土壤含水量、土壤基础理化性质和水分累积蒸发量等。结果表明:生物炭能够显著减小土壤容重、增加土壤孔隙度、饱和含水量和田间持水量,且随着生物炭施入量的增加,各指标变化幅度也增大,B20与B0处理相比,土壤容重减少了8.28%,毛管孔隙度增加了20.17%,饱和含水量与田间持水量分别增加了22.17%和14.86%;生物炭显著增加了土壤团聚体稳定性,B20与B0处理相比,土壤水稳性团聚体含量增加了19.00%,团聚体破坏率和不稳定团粒指数分别降低了11.34%和9.61%;生物炭还可有效抑制土壤水分的蒸发,B10和B20处理的土壤累积蒸发量分别比B0处理减少了7.45%和10.18%。结合逐步回归分析与通径分析发现,生物炭对土壤结构的改良是其促进土壤持水能力的主要原因。土壤孔隙度和有机碳含量是影响土壤饱和含水量的主要因子,影响土壤毛管持水量的主要因子为有机碳含量和土壤毛管孔隙度,而毛管孔隙度与水稳性团聚体含量则解释了绝大部分土壤田间持水量的变化。研究表明生物炭施用可以显著改良土壤结构,提升■土持水性能,增加干旱半干旱地区土壤的蓄水保墒能力。     

生物炭对塿土持水能力的影响

通过连续6年定位试验，探究较长时间施用生物炭对土壤保水作用的影响，以期为塿土区水土保持和土壤改良提供理论参考。田间试验于2011年开始，设4个生物炭施用梯度：对照，不施生物炭（B0）；5 t·hm^-2（B5）；10 t·hm^-2（B10）；20 t·hm^-2（B20）。在2017年测定了土壤含水量、土壤基础理化性质和水分累积蒸发量等。结果表明：生物炭能够显著减小土壤容重、增加土壤孔隙度、饱和含水量和田间持水量，且随着生物炭施入量的增加，各指标变化幅度也增大，B20与B0处理相比，土壤容重减少了8.28%，毛管孔隙度增加了20.17%，饱和含水量与田间持水量分别增加了22.17%和14.86%；生物炭显著增加了土壤团聚体稳定性，B20与B0处理相比，土壤水稳性团聚体含量增加了19.00%，团聚体破坏率和不稳定团粒指数分别降低了11.34%和9.61%；生物炭还可有效抑制土壤水分的蒸发，B10和B20处理的土壤累积蒸发量分别比B0处理减少了7.45%和10.18%。结合逐步回归分析与通径分析发现，生物炭对土壤结构的改良是其促进土壤持水能力的主要原因。土壤孔隙度和有机碳含量是影响土壤饱和含水量的主要因子，影响土壤毛管持水量的主要因子为有机碳含量和土壤毛管孔隙度，而毛管孔隙度与水稳性团聚体含量则解释了绝大部分土壤田间持水量的变化。研究表明生物炭施用可以显著改良土壤结构，提升塿土持水性能，增加干旱半干旱地区土壤的蓄水保墒能力。     

黄土高原水蚀风蚀交错带不同土地利用方式坡面土壤水分特性研究

为分析不同土地利用方式下坡面土壤水分特性的差异和规律,对黄土高原水蚀风蚀交错带典型坡面上农地、林地和草地的土壤水分特性进行了分析.结果表明:(1) 苜蓿地土壤的持水能力和供水能力最强,其次是杏树林和长芒草地,谷子地最差;(2) 通过土壤水分有效性分析发现,水蚀风蚀交错带田间持水量相当于-0.2×105 Pa土壤基质势时的土壤含水量,永久凋萎点则低于-2.0×106 Pa土壤基质势对应的土壤含水量;(3) 苜蓿地有效水含量最高,谷子地有效水含量最低,而且苜蓿地土壤有效水含量的提高主要是提高了迟效水部分;(4) 对不同土地利用方式下的土壤比水容量变化曲线研究表明,土壤比水容量在田间持水量附近随土壤含水量的降低减小的很快,而当土壤水分降低到田间持水量的50%～60%以下时,土壤比水容量基本不变.     

生物炭对和田风沙土水力特性的影响

为探究生物炭的施入量对和田风沙土水力特性的影响,设置了5个生物炭施用量处理,质量比(生物炭质量/干土质量)分别为0%(CK)、4%(T1)、8%(T2)、12%(T3)、16%(T4),利用离心机法获取土壤水分与吸力关系,定水头法获得饱和土壤导水率,通过VG-M组合模型拟合土壤水分特征曲线,探究生物炭对风沙土持水性、土壤水分有效性、释水性和导水规律的影响。结果表明:生物炭显著影响了风沙土的持水特性,改变了其孔隙分布规律,对VG模型参数θ_s、θ_r、α、n均有不同程度的影响。随着生物炭的增加,田间持水量(体积含水量)由19.42%增加到30.64%,全有效水含量由18.15%增加到25.63%,萎蔫系数由1.27%增加到5.01%,饱和导水率平均降低80.93%,各处理的比水容量在PF=1.8～3.8(土壤水吸力对数值)阶段为T3T4T2T1CK,在相同的土壤含水量下各处理的非饱和导水率表现为CKT1T2T3T4,毛管孔隙比例与生物炭用量呈二次函数趋势变化。生物炭能够改善风沙土的孔隙结构,增大其有效水分含量,减小其入渗速率。从土壤水力特性角度出发,利用生物炭改良和田风沙土生物炭适宜的施入量为12%。     

水氮耦合对油菜生长及氮肥利用效率的影响

在油菜种植主产区,定量研究了不同水分管理和氮素施入对油菜生长和氮肥利用的影响,为油菜高产高效生产科学施肥提供理论依据。于2015—2017年度在重庆西南大学日光温室开展油菜水肥耦合效应盆栽试验,比较高水W1(90%田间持水量)、中水W2(70%田间持水量)、低水W3(50%田间持水量)三个水分梯度和高氮N1(150%常规施氮量)、中氮N2(100%常规施氮量)、低氮N3(50%常规施氮量)三个氮肥水平共9个处理对油菜产量、生长性状、氮素吸收和氮肥利用率的影响。结果表明:油菜株高、茎粗、叶片数、有效分枝数对水分因素不敏感,主要受氮素影响。本试验中当土壤含水量达到田间最大持水量的90%,施氮量才对根系形态特征指标、根系干物质量产生影响。水氮因素对土壤的全氮含量影响不显著,主要影响作物的全氮含量,作物氮含量随着施氮量的增加而增加,随着土壤含水量的增加则呈下降趋势;油菜产量在不同施氮水平下差异不显著,随着土壤含水量的增加呈增加趋势。氮肥表观利用率、氮肥偏生产力、氮肥农学效率和氮肥生理利用率均随着施氮量的减少而增加,同一施氮水平下随着土壤含水量的增加而增加。综合考虑,本研究中最优水氮组合为W1N3,即灌水水平控制在田间持水量的90%、施氮量为0.12 g·kg~(-1)。     

种植年限对渭北旱塬苹果园土壤孔隙结构及水力特征的影响

为研究不同种植年限对苹果园土壤孔隙结构及其土壤水力特性的影响,采用时空转换的方法,选取渭北旱塬2 a、13 a及33 a苹果园开展土壤结构与水力特征测定,利用压汞法获取原状土壤孔隙结构特征。以20 cm及40 cm为界将果园0～100 cm土壤划分为耕作表土扰动层、潜在犁底层与心土层。结果表明：渭北旱塬苹果园20～40 cm土壤容重较高、导水能力差且水分对作物有效性较低,有形成犁底层的可能,且随植果年龄增加果园土壤容重呈增加趋势;同一果园中大孔隙（>75 μm）与中孔隙(30～75 μm)土壤百分含量最大值出现在表土层,占比分别为7.63%~10.32%及10.94%~13.14%;微孔隙(5～30 μm)土壤最大百分含量出现在心土层,占比为30.60%~47.85%;极微孔隙(0.1～5 μm)与超微孔隙(<0.1 μm)土壤含量最高值出现在潜在犁底层,占比分别达37.36%~52.55%及13.15%~19.08%。在频繁受到耕作扰动的表土层,2 a、13 a及33 a果园土壤之间各级孔隙占比非常接近;在不易受到耕作扰动的心土层,大孔隙与中孔隙土壤都表现出随耕作种植年限的增加而增加的趋势。土壤容重与其大孔隙含量呈显著负相关,与超微、极微孔隙土壤含量呈正相关,饱和导水率与容重呈显著负相关;5～30 μm微孔在土壤的导水及持水方面均有重要作用,其比表面积与田间持水量呈显著正相关,其孔体积分数与饱和导水率呈显著正相关;VG模型参数n与土壤大孔隙及中孔隙含量呈显著负相关。随耕作种植年限增加,果园土壤有机质含量每5 a降低0.425 g·kg^-1,田间持水量每5 a降低0.8% cm³·cm^-3。研究建立的土壤水力参数回归预测模型可为苹果园高效用水提供参考。     

有机物料组合肥还田对耕地质量及甜菜品质和效益的影响

在甘肃省张掖市甘州区明永乡甜菜种植基地上,采用田间试验方法,连续3a进行了有机物料组合肥还田对耕地质量及甜菜品质和效益影响的研究.结果表明:羊粪+改性糠醛渣+葵花籽饼组合肥有利于提高土壤的总孔隙度、>0.25 mm团聚体、持水量和CEC,降低容重、pH值和全盐含量,与传统化肥比较,土壤总孔隙度和>0.25 mm团聚体分...     

不同土体构型土壤的持水性能

通过GMS软件三维建模功能,将宁夏某葡萄基地土壤划分为4种土体构型:壤砂型、砂型、壤砂粘型和壤粘砂型结构,并对基地土壤的田间持水量、饱和导水率和容重进行了分析,研究了不同土体构型下的土壤持水性能。结果表明,土壤土体构型不同,其容重、田间持水量、土壤饱和导水率也不同。砂型结构的田间持水量和容重最小,分别为13%和1.5 g·cm~(-3),而土壤饱和导水率最大,为3.2 m·d~(-1);壤粘砂型结构田间持水量和容重最大,分别为16.5%和1.63 g·cm~(-3),而土壤饱和导水率最小,为1.02 m·d~(-1);田间持水量与土壤饱和导水率的相关系数为-0.92,呈显著负相关,与容重的相关系数为0.73,呈显著正相关。壤粘砂型土体构型上壤下粘,利于保水保肥,持水性能最好;砂型结构持水性能最差,其他土体构型持水性能一般,需要进行改良以提高土壤的持水性能。     

黄土丘陵沟壑区不同年限苜蓿地土壤水稳性团聚体分布特征及稳定性研究

为了探索种植苜蓿对土壤质量的影响，选取黄土高原丘陵沟壑区3、7、12 a和18 a生苜蓿草地0～60 cm土层土壤为研究对象，以农田为对照（CK），采用湿筛法研究了不同种植年限苜蓿草地土壤团聚体分布特征及其稳定性。结果表明：黄土丘陵沟壑区土壤水稳性团聚体组成随着粒径减小呈阶梯式递增态势，增幅为1.22%～61.43%，以＜0.25 mm的微团聚体占据优势级别，其比例达60.83%～79.72%。当农田更替为苜蓿草地后，在0～20 cm土层，随种植年限增加至12 a，土壤团聚化递增趋势明显，＞2 mm、1～2 mm、0.5～1 mm和0.25～0.5 mm粒径的土壤水稳性团聚体分别为农田对照的2.03～2.75倍、1.98～2.72倍、1.31～1.65倍和1.15～1.36倍；平均重量直径（MWD）、几何平均直径（GMD）在0～20 cm土层均表现为12 a＞18 a＞7 a＞3 a＞CK，变化范围分别为0.34～0.70和0.18～0.26；分形维数（D）变化虽然较小，但在0～20 cm土层也呈现出了不同年限苜蓿草地均小于农田的规律性，变化范围为2.31～2.43。相关分析表明，＞0.25 mm粒径水稳性团聚体含量（WSAP_0.25）、MWD、GMD均与土壤总有机碳（TOC）含量呈显著正相关，而土壤黏粒、碳酸钙含量与土壤水稳性团聚体各指标间相关性均不显著。研究结果表明，有机质是黄土丘陵沟壑区土壤团聚的主要胶结物质，种植苜蓿能促进土壤团聚体形成，增强团聚体稳定性。     

土壤含水量对温室樱桃番茄生长发育及果实品质的影响

以樱桃番茄红宝石为研究材料,以5个梯度的土壤含水量(分别为田间持水量的40%~50%、50%~60%、60%~70%、70%~80%和80%~90%)进行处理后,测定并分析植株生长状况、果实品质、产量和水分利用效率的变化规律。结果表明:在土壤含水量为田间持水量的70%~80%时,同化物在樱桃番茄上积累的最多,产量最高,为6.25 kg/m2;在土壤含水量为田间持水量的60%~70%时,樱桃番茄果实品质的各项指标均达到最大值,其中Vc、可溶性糖和干物质的含量分别为652.2 mg/kg,72.8 g/kg,71.8 g/kg,可溶性固形物占总质量的9.8%,水分利用率也最大,为13.9 kg/m3。综合分析水分对植株生长发育、果实品质、水分利用效率和产量的影响,认为土壤含水量为田间持水量的60%~70%,可以作为樱桃番茄生长期间理想的土壤水分控制指标。     

沙区旱作农田作物垄沟种植下土壤水分动态观测——太仆寺旗油菜种植试验结果

在沙区旱作农田设计了4种种植油菜的垄沟种植试验,观测了其与传统平作下的土壤重量含水率。野外对比观测表明:在油菜生长季内,垄沟种植下土壤的水分含量高于传统平作,尤其在地表0~30cm的耕作层;土壤水分在生长季内呈“双峰双谷”型波动特征,可分为“墒情恢复期———缓慢耗墒期———墒情恢复期———迅速耗墒期———墒情恢复期”五个阶段,迅速耗墒期与油菜的旺盛生长期一致,而该时段垄沟种植下土壤重量含水率较高;在同一深度土层,垄沟种植下土壤水分的变异系数小于传统平作,土壤水分季节速变层和活跃层厚度小,稳定层靠近地表,土壤干湿波动较小。该试验研究可以为调整沙区旱地耕作方式,优化土地利用结构及风蚀防治提供参考。     

起垄沟播和常规平播下滴灌棉田土壤水盐的运移

为明确滴灌条件下植棉方式对土壤水盐运移的影响，采用田间调查与室内分析相结合的方法，在滨海重度盐碱地开展了起垄沟播和常规平播植棉方式下的水盐运移试验，调查了滴灌前后两种植棉方式不同点位及不同土壤深度的土壤水分、盐分和土壤溶液电导率等指标，分析不同植棉方式土壤水分、盐分和土壤溶液电导率的时空分布特征。结果表明：滴灌条件下起垄沟播的水分入渗深度和盐分淋洗深度均明显大于常规平播植棉方式，起垄沟播植棉膜下(0~20 cm)土壤溶液电导率明显低于常规平播植棉；滴灌对两种种植方式膜外土壤水分和盐分运移未产生明显影响。起垄沟播联合滴灌技术更有利于为棉花生长的水盐环境。研究结果可为盐碱地植棉提供理论参考和实践依据。     

Film-mulched continuous ridge-furrow planting improves soil temperature,nutrient content and enzymatic activity in a winter oilseed rape field,Northwest China

Film mulching system is a widely employed agricultural practice worldwide. However, the effects of different planting and mulching patterns on soil nutrient content and enzymatic activity have not been well documented. In this study, we examined the impact of four planting and mulching patterns(including control, flat planting without mulching; M1, flat planting with film mulching; M2, ridge-furrow planting with film mulching on both ridges and furrows; and M3, ridge-furrow planting with film mulching on continuous ridges) on the seed yield of winter oilseed rape, soil moisture, soil temperature, soil organic carbon(SOC) content, soil nutrient content, and soil enzymatic activity over three growing seasons from 2012 to 2015 in a winter oilseed rape field in the semi-arid area of Northwest China. Seed yield of winter oilseed rape, soil moisture, soil temperature, enzymatic activities, and contents of nitrate-nitrogen, available phosphorus, and available potassium were all significantly higher in mulching treatments(M1, M2 and M3) than in control treatment over the three growing seasons, whereas SOC content was significantly lower in mulching treatments than in control treatment during 2013–2014 and 2014–2015. Among the three mulching treatments(M1, M2 and M3), the M3 treatment showed consistently higher seed yield, SOC content, nutrient contents, and enzymatic activities than the other two treatments. Seed yield of winter oilseed rape was 41.1% and 15.0% higher in M3 than in M1 and M2, respectively. SOC content and soil enzymatic activities in the top 0–20 cm soil layers and nitrate-nitrogen content in the top 0–30 cm soil layers were all significantly higher in M3 than in M1 and M2. Therefore, we advise the ridge-furrow planting with film mulching on continuous ridges(i.e., M3) as an efficient planting and mulching pattern for sustainably improving the seed yield of winter oilseed rape and preserving soil fertility in the semi-arid area of Northwest China.     

不同种植年限苜蓿地土壤环境效应的研究

随着苜蓿种植年限的延长,土壤质量发生一系列变化。为了揭示不同种植年限苜蓿地土壤质量的变化,以毗邻种植的1～5年生苜蓿为研究对象,对土壤水分、养分及微生物的变化进行研究,分析比较不同种植年限苜蓿地土壤质量的变化。结果表明：在苜蓿生长季节内,不同种植年限苜蓿的土壤含水量的时空变化均呈先增加后降低的变化趋势;随种植年限的延长,土壤有机质、全氮、碱解氮含量呈递增趋势,速效钾的含量呈先增加后降低的趋势;各种植年限苜蓿草地土壤微生物群落以细菌占优势,且细菌和放线菌的数量随种植年限的延长呈递增趋势,真菌变化规律不明显,此外4年生苜蓿地微生物总数最大,是其它各种植年限的1.04～2.60倍。说明种植年限对苜蓿草地土壤质量有一定程度的影响,且因种植年限的长短,影响程度也各异。     

不同栽培模式及施氮量对土壤团聚体的影响

通过长期定位试验研究了不同栽培模式(休闲,常规,覆草,垄沟覆盖)和施氮量(N0,N120,N240)条件下西北旱地土壤团聚体组成、稳定性及其与土壤有机碳、土壤水分、产量等的相关关系,结果表明:干筛法0.25~10mm团聚体含量垄沟覆盖显著低于常规和覆草栽培模式,而>10mm的大团聚体显著高于常规和覆草模式,垄沟覆盖栽培促进0.5~5 mm团聚体向更大级别进一步团聚;干筛法0.25~10mm团聚体总量N240处理显著高于N0。湿筛法>0.25 mm水稳性团聚体含量覆草和垄沟覆盖栽培显著高于常规,不同施氮量间无显著差异。干筛法团聚体平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)垄沟覆盖显著大于覆草和常规模式;水稳性团聚体MWD覆草模式显著大于常规,覆草模式GMD显著大于垄沟覆盖模式;不同施氮量下水稳性团聚体MWD差异不显著,N0处理的GMD显著大于N120、N240。覆盖栽培可以提高土壤团聚体的稳定性,不同施氮量间团聚体稳定性差异不显著。历年2m土层土壤贮水量平均值与水稳性团聚体GMD呈显著正相关,不同栽培模式主要通过影响土壤水分来影响土壤团聚体状况;历年平均产量与水稳性团聚体GMD呈显著负相关,说明干旱半干旱地区土壤水稳性团聚体直径应较小,利于提高土壤保水和水分有效性,进而促进作物产量的提高。     

不同质地土壤玉米出苗适宜墒情研究

通过室内盆栽试验,研究不同质地土壤、不同底墒(即初始含水量,下同)、不同底墒增加量下玉米的出苗率,分别就砂土、壤土和黏土三种质地给出了底墒、底墒增加量和出苗率之间的回归方程,并通过方程计算得出三种质地土壤在不同底墒的条件下,达到80%的出苗率所需的底墒增加量。     

压砂地土壤导水特性空间格局及影响因子

采用10 m×10 m网格布点的方式对宁夏压砂田0~10 cm和10~20 cm深度下土壤饱和导水率(Ks)及其相关因素的空间变异规律进行研究。经典统计结果表明:2个采样深度下土壤容重、总孔隙度和毛管孔隙度表现为弱变异,饱和含水量和土壤有机质含量表现为中等变异;0~10 cm深度下K_s表现为中等变异,10~20 cm深度下K_s表现为强变异;10~20 cm深度下土壤各种性质的平均值均大于0~10 cm深度。Pearson相关性分析可知,影响K_s的主要因素是毛管孔隙度,其次为容重、总孔隙度、饱和含水量和有机质含量。地统计结果表明,0~10 cm深度下K_s表现为纯块金效应,主要受随机性因素的影响,10~20 cm深度下K_s主要受结构性因素的影响;在2个采样深度下容重主要受随机因素的影响。从空间分布图可以看出,2个采样深度下K_s和容重存在高度的负相关关系,与饱和含水量、总孔隙度和毛管孔隙度存在高度的正相关关系。     

岷江上游干旱河谷山杏幼林地绿肥种植研究

在岷江上游干旱河谷山杏幼林地连续4 a利用雨季种植绿肥压青,增加土壤肥力,提高水分利用率,促进幼树生长研究,结果表明:(1)种植红豆草的土壤0-40 cm含水量旱季增加0.39 g·kg-1,0-20 cm土壤容重降低0.01 g·cm-3;种植草木樨土壤0-40 cm含水量旱季增加0.55 g·kg-1,0-20 cm土壤容重降低0.04 g·cm-3;种植沙打旺土壤0-40cm含水量增加0.30 g·kg-1,0-20 cm土壤容重降低0.03 g·cm-3;(2)种植绿肥压青,土壤有机质增加0.10-0.46 g·kg-1,土壤CaCO3含量下降0.93-1.04 g·kg-1,有效氮增加5.9-19.3 mg·kg-1,有效磷含量增加1.26-2.46 mg·kg-1,CEC比对照增加0.68-1.00 mg·100 g-1;(3)种植红豆草、草木樨、沙打旺绿肥压青对山杏树高、径生长有显著作用,尤其种植红豆草的山杏幼树生长最好,高、径生长为对照的2.1和2.2倍。