地面覆盖的保水增产效应及其机理研究

通过两年的夏玉米微区试验(带遮雨棚)分析麦草覆盖和地膜覆盖的保水增产效果及其作用机理。结果表明:在排除降水影响的条件下,地面覆盖均能增加产量。地膜覆盖增产效果明显,水分利用率高;麦草覆盖保水效果显著,但增产效果较低。休闲时,麦草覆盖和地膜覆盖均明显增加了0~60 cm土层土壤的储水量,分别比不覆盖高10.2 mm和7.4 mm;在种植玉米的条件下,覆草处理的土壤储水量增加16.1 mm;而覆膜处理则减少了13.0 mm。对硝态氮而言,休闲状态下覆草处理的硝态氮在土壤表层的聚集较裸地少,而覆膜处理则相反;种植玉米时,覆草和覆膜处理均可减少硝态氮在表层土壤的聚集,且覆膜的效果大于覆草处理。     

玉米秸秆还田对冬小麦产量和不同生育期土壤硝态氮累积量的影响

以田间试验方法研究了玉米秸秆还田配施氮肥对后茬冬小麦产量和小麦生育期土壤硝态氮累积量的影响。试验采用裂区设计,主处理包括玉米秸秆还田(S1)和不还田(S0)2个处理,副处理为5个不同施氮水平,分别为0、84、168、252 kg·hm~(-2)和336 kg·hm~(-2)。结果表明,施氮量较低时(分别低于99 kg·hm~(-2)和79 kg·hm~(-2)时),秸秆还田处理小麦产量低于秸秆不还田处理,施氮量较高时则相反;两条氮肥肥效曲线呈相交规律。施氮252 kg·hm~(-2)时,秸秆还田处理分别增产9.5%和2.1%,施氮336 kg·hm~(-2)时,秸秆还田处理分别增产7.0%和5.6%。冬小麦冬前分蘖期土壤硝态氮主要累积在0~40 cm土层;施氮量高于84 kg·hm~(-2)时,秸秆还田处理硝态氮累积量有高于相同施氮量下不还田处理的趋势,其中0~20 cm土层N336+秸秆还田处理硝态氮累积量比不还田处理提高25%(武功试验地)。冬小麦返青期土壤硝态氮较冬前分蘖期大幅降低,此期秸秆还田处理0~20 cm土层硝态氮累积量有低于秸秆不还田处理的趋势。周至县连续三年田间试验结果表明,秸秆还田处理冬小麦收获期土壤硝态氮累积量有高于秸秆不还田处理的趋势,不施氮肥处理0~1 m土层秸秆还田比不还田处理累积量显著提高43.4%。秸秆还田对冬小麦产量和土壤硝态氮累积量的影响与施氮量有关,施氮量较低时秸秆还田条件下冬小麦返青期土壤硝态氮含量较低,引起作物速效氮供应的短期(返青期追施氮肥前)缺乏,影响小麦生长,进而导致小麦减产。连续秸秆还田处理有利于小麦收获期2 m土壤硝态氮累积,减少向下淋溶。     

渭北旱塬区秸秆覆盖还田对土壤团聚体特征的影响

为了研究不同秸秆覆盖还田量对半湿润易旱区土壤团聚体分布状况和稳定性特征的影响,在渭北旱塬设置三种覆盖还田量(SM1:13 500 kg/hm2、SM2:9 000 kg/hm2、SM3:4 500 kg/hm2),以不覆盖为对照进行定位试验,研究了秸秆覆盖还田对土壤容重、土壤有机碳、土壤团聚体数量、大小及分形维数的影响。结果表明,秸秆覆盖还田后,土壤容重随秸秆覆盖还田量的增加而减小,0~20 cm土层土壤容重较对照降低了2.00%~5.28%(P>0.05);土壤总有机碳含量随着土层深度的增加而递减,在0~20 cm土层,土壤总有机碳含量较对照显著提高10.82%~23.93%。10~30 cm土层,SM2处理下>0.25mm机械稳定性团聚体含量、平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)均高于SM1、SM3,各处理间差异不显著;在0~40 cm土层,各处理>0.25 mm土壤水稳性团聚体、MWD和GMD较CK均有不同程度提高,但差异不显著。各处理均可提高0~30 cm土层土壤团聚体稳定性,其中SM2团聚体分形维数D最小,其次为SM1、SM3。可见,秸秆覆盖还田可促进土壤团聚体的形成,提高团聚体的稳定性,以SM2覆盖还田的效果最佳。     

水氮用量组合对冻融期土壤相变区硝态氮迁移与累积的影响

为了研究冻融期水氮用量对土壤硝态氮迁移及累积的影响,设置了两个灌水量(375、750 m~3·hm~(-2))、三个施肥水平(100、300 kg·hm~(-2)和500 kg·hm~(-2))组成6种水氮组合,进行田间冬灌试验。结果表明,水氮处理显著增加了相变区(0~60 cm)土壤硝态氮水平,各处理下硝态氮累积量差异显著。未冻期和冻结期0~60 cm土壤硝态氮累积量随水、氮量的增加而增加,消融期硝态氮累积量随肥量的增加而增加。冻结前、后期土壤剖面聚氮区(特指硝态氮)由0~30 cm逐渐下移至30~60 cm。硝态氮向相变区的迁移量随水氮量的增加而呈增加态势,在N500下迁移趋势更明显。封冻前0~30 cm土壤硝态氮的相对累积量随灌水量增加而降低,30~60 cm土层则增加。冻结期,随施氮量的增加,0~30 cm土层硝态氮相对累积量增加,30~60 cm土层则降低。消融期0~30 cm土层硝态氮相对累积量随施氮量的增加而增加,随灌水量的增加而减少,而30~60 cm土层则呈现相反规律。     

蔬菜日光温室栽培条件下土壤养分累积特性研究

测定了陕西杨凌示范区不同日光温室栽培土壤剖面的养分含量及变化。结果表明,日光温室土壤有机质、硝态氮、有效磷和速效钾含量呈现显著累积趋势,其中以0~20 cm土层有机质、0~40 cm土层有效磷和速效钾以及0~200 cm土层硝态氮累积量尤为突出。蔬菜生长过程中温室土壤剖面中铵态氮含量的变化相对较小,而硝态氮含量呈逐渐降低趋势。蔬菜收获后土壤剖面(0~200 cm)硝态氮残留量在707~1 161 kg/hm2之间,平均达954kg/hm2,明显高于农田土壤。温室栽培条件下土壤电导率明显高于农田土壤,以土壤表层尤为突出。土壤硝态氮、有效磷和速效钾与土壤电导率之间的关系均达显著水平,其中硝态氮含量与土壤电导率间的关系最为密切,说明过量施用肥料特别是氮肥,是引起土壤盐分累积的主要原因。     

不同覆盖方式对旱作农田土壤碳氮含量及玉米产量的影响

设置垄膜沟播(R)、平作全覆膜(P)和平作秸秆覆盖(S)3种不同覆盖栽培模式,以传统平作(CK)为对照,通过3 a大田定位试验,研究不同覆盖方式对农田土壤碳氮及其组分变化、玉米干物质积累和籽粒产量的影响。结果表明:连续覆盖3 a后,R和P处理土壤有机碳和全氮含量及储量均呈逐渐下降趋势,而S处理则呈上升趋势且每年的增幅逐渐增大;各处理0～40 cm土层土壤有机碳储量均表现为S>R>P>CK,全氮储量表现为S>CK>R>P,S处理有机碳和全氮储量分别较CK提高3.4%和7.5%;与CK相比,R和P处理可提高土壤碳氮比,在0～20 cm土层平均分别提高7.9%和9.6%(P<0.05),而S处理0～20 cm土层土壤碳氮比平均降低了9.9%(P<0.05);各覆膜处理(R和P)均较CK显著降低了0～40 cm土层土壤可溶性有机碳(DOC)和土壤可溶性有机氮(DON)含量,而S处理较CK处理0～60 cm土层DOC和DON含量2 a平均均提高6.2%;各处理收获期硝态氮含量在0～100 cm剖面中的垂直分布与CK无明显差异;各处理土壤铵态氮含量均...     

秸秆带状覆盖对旱地冬小麦农田土壤特性及产量的影响

2019—2020年在黄土高原雨养条件下以不覆盖露地（CK）和地膜覆盖（PM）为对照,设置3种秸秆带状覆盖处理：SM3（覆盖带50 cm,种植带35 cm,播种3行）,SM4（覆盖带50 cm,种植带50 cm,播种4行）及SM5（覆盖带50 cm,种植带70 cm,播种5行）,研究了不同带幅秸秆带状覆盖对冬小麦农田土壤特性、籽粒产量和水分利用效率的影响。结果表明,秸秆带状覆盖较CK和PM显著降低土壤0~20 cm土层土壤容重4.49%~7.07%,增加土壤孔隙度4.41%~7.28%,且>0.25 mm机械稳定性团聚体含量增加5.30%~5.31%,水稳性团聚体含量增加4.55%~7.21%,平均重量直径(MWD)提高6.45%~60.31%,平均几何直径(GMD)提高8.73%~20.57%,土壤有机碳含量提高6.06%~6.15%。地膜覆盖对土壤各特征指标影响较小。秸秆带状覆盖处理较CK提高小麦籽粒产量5.07%,水分利用效率提高12.04%。3种秸秆带状覆盖处理中,SM3处理对土壤各特征指标影响最大,SM5处理在改善土壤理化性状的基础上,对小麦籽粒产量及水分利用效率的提升表现出较大优势。因此,SM5处理（覆盖带50 cm,种植带70 cm,播种5行）是适宜于西北半干旱区冬小麦种植的“绿色高效”措施。     

秸秆覆盖条件下不同施氮水平冬小麦氮素吸收及土壤硝态氮残留

通过田间定位试验研究秸秆覆盖条件下施氮量对小麦氮素吸收利用及土壤硝态氮残留的影响.试验包括覆盖(不覆盖和秸秆覆盖4500 kg/hm2)和施氮量(0,75,150,225和300 kg N/hm2)两个因素,共10个处理,重复3次.3年结果表明:秸秆覆盖对冬小麦吸氮量没有显著影响,但在偏旱年份,秸秆覆盖有利于提高氮肥利用效率.与不覆盖类似,秸秆覆盖冬小麦吸氮量在3年间呈持续增加趋势.不论秸秆覆盖还是不覆盖,施氮量小于等于150 kg/hm2时,对土壤硝态氮残留量均没有显著影响;施氮量高于150 kg/hm2时,土壤残留硝态氮量则显著增加,0～200 cm剖面出现明显的累积峰,秸秆覆盖土壤残留硝态氮累积峰较不覆盖处理深40 cm左右.     

保护性耕作措施对西南旱地玉米田土壤有机碳、氮组分及玉米产量的影响

针对西南地区季节性干旱多发、土层浅薄、水土流失严重等问题,以"蚕豆/玉米/甘薯"旱三熟种植模式下玉米田为研究对象,设置平作+无秸秆覆盖(FT)、垄作+无秸秆覆盖(RT)、平作+半量秸秆覆盖(FH)、垄作+半量秸秆覆盖(RH)、平作+全量秸秆覆盖(FW)、垄作+全量秸秆覆盖(RW)6个处理开展田间试验,分析了玉米田土壤有机碳、氮组分对不同保护性耕作措施的响应规律。结果表明:土壤有机碳、全氮含量的土层分布特征均表现为0～10 cm10～20 cm。同一生育期内,垄作和适量的秸秆覆盖均能增加土壤有机质含量,且能减少氮组分的流失;全量秸秆覆盖不利于土壤有机碳的增加与氮组分的固定。垄作较平作、秸秆覆盖较无秸秆覆盖更有利于提升土壤有机碳含量和减少土壤氮含量的损失。各处理中,RH处理对总有机碳、易氧化有机碳、颗粒有机碳、水溶性有机碳、全氮含量均能产生明显的促进作用,各组分在成熟期玉米田0～10 cm土层中的含量相较于移栽前分别显著增加5.1%、39.2%、38.5%、18.8%、8.7%。此外,RH能有效减缓水溶性氮的流失,其流失量为FT的45.57%。活性有机碳与总有机碳极显著正相关(P0.01),可以表征总有机碳;玉米产量与土壤有机碳、氮之间存在正相关关系。垄作+半量秸秆覆盖(覆盖3 750 kg·hm~(-2)蚕豆秸秆)在西南旱地能产生显著的增碳固氮效应,且具有一定增产效应,有利于保护农田生态环境、提高农业生态效益。     

川西北高寒沙地红柳灌丛内外有机碳及腐殖质碳组分变化特征

为了解川西北高寒沙地红柳对土壤有机碳及腐殖质碳组分的影响,选取了沙地上修复24 a的红柳灌丛作为研究对象,通过野外调查并结合土壤样品采集和室内分析,研究了川西北沙地红柳灌丛根区(SR)、灌丛中部(SM)、灌丛边缘(SE)、灌丛外部(SO)的0~20,20~40 cm和40~60 cm土层土壤有机碳及腐殖质碳组分变化特征。结果表明:随着距灌丛植株水平距离的增加,土壤有机碳(SOC)、胡敏酸碳(HAC)、富里酸碳(FAC)和胡敏素碳(HMC)含量均呈现下降的特征;0~20 cm表层土壤,灌丛根区、灌丛中部和灌丛边缘土壤有机碳含量分别为灌丛外部的1.86倍、2.35倍和1.63倍,灌丛根区、灌丛中部和灌丛边缘土壤腐殖质碳含量分别为灌丛外部的1.96倍、0.68倍和1.22倍;在距灌丛植株水平距离相同条件下,随土层深度增加,土壤有机碳及腐殖质碳各组分含量呈降低趋势;在灌丛根区,20~40 cm和40~60 cm土层土壤有机碳相对于0~20 cm土层分别降低了32.31%和38.38%,20~40 cm和40~60 cm土层土壤腐殖质碳相对于0~20 cm土层分别降低了49.34%和53.40%。研究得出,红柳灌丛内外土壤有机碳及腐殖质碳组分存在空间异质性分布。     

覆膜和氮肥用量对雨养春玉米农田甲烷吸收的影响

为了研究覆膜与氮肥用量对雨养春玉米农田CH_4吸收的影响,在覆膜(FM)与不覆膜(BP)条件下分别设置了0、100、250、400 kg·hm~(-2)4个氮肥水平,共8个处理,采用静态暗箱-气相色谱法对农田CH_4的吸收通量进行连续观测,同时观测影响通量变化的温度、水分以及硝铵态氮等环境因子。结果表明:旱作春玉米农田是甲烷的汇,休闲期的累积吸收量占年总吸收量48%~60%,在年总吸收量中占了不可忽视的一部分;FM0、FM100、FM250、FM400和BP0、BP100、BP250、BP400在2014—2015年的年总吸收量分别为0.99、1.38、1.3、1.37 CH_4-C kg·hm~(-2)和1.43、1.77、1.68、1.56 CH_4-C kg·hm~(-2),地膜覆盖和施氮量的增加均未显著改变雨养春玉米农田对CH_4的吸收量;雨养春玉米农田土壤CH_4的吸收速率与0、10 cm土层土壤温度呈极显著正相关,与土壤孔隙含水量(WFPS)、NH4+-N之间呈极显著负相关,不覆膜条件下与NO3--N之间呈负相关关系,且达到极显著水平(P0.01)。     

黄土旱塬垄作覆膜栽培土壤水分及温度变化研究

黄土高原雨养农业区水分缺乏是制约农业生产的关键因子。本研究在黄土高原长武塬进行小区试验,通过垄作覆膜(RP)与平作不覆膜(FP)两种处理的对比研究,分析垄作覆膜下玉米生长时期土壤水分与温度的变化,以及降雨事件对于土壤水分的动态影响。结果表明,垄作覆膜在30~60 cm土层土壤水分显著高于平作不覆膜约8%,而平作不覆膜在深层(100~160 cm)土壤水分明显高于垄作覆膜,玉米生长季土体储水量变化垄作覆膜垄与沟在30~60 cm处均高出平作不覆膜20 mm,而在100~160 cm处垄作覆膜比平作不覆膜低25 mm。垄沟覆膜-垄(RPR)土壤表层10 cm处温度较垄沟覆膜-沟(RPF)与平作不覆膜分别高2.01℃和1.91℃。中雨情况下,垄作覆膜降雨土壤入渗深度可达30 cm,平作不覆膜下可以到10 cm,但强降雨事件中垄作覆膜土壤深层入渗受到抑制。降雨强度越大,土壤前期含水量越高,土壤水分峰值产生的时间越短;垄作覆膜由于土壤水分条件的改善使得土壤水分峰值出现时间较平作不覆膜早。垄作覆膜由于垄沟微地形改变使沟内具有集水效应,同时沟内集水对垄上水分存在侧向补充,但时间上存在滞后效应,滞后时间与降雨量和降雨前土壤含水量相关。垄作覆膜能够保水保墒,增加降雨入渗,抑制强降雨事件的深层入渗,抑制"自覆盖"现象的发生,从而对玉米生长具有重要的意义。     

垄作覆膜对川中丘区土壤物理性状和春玉米产量的影响

采用大田试验,设置垄作覆膜(A1B1)、平作覆膜(A1B2)、垄作不覆膜(A2B1)、平作不覆膜(A2B2)4个处理,研究垄作与覆膜对川中丘区春玉米田土壤物理性状和产量的影响。结果表明:地膜覆盖显著提高了丘陵旱地玉米生育前期耕层土壤水分和温度;垄作栽培显著降低耕层土壤容重,增大土壤总孔隙度和毛管孔隙度;垄作与覆膜措施相结合可有效改善土壤水热状况和物理结构。从玉米穗部性状和产量看,覆膜显著提高玉米穗长、穗粗、穗粒数、百粒重,降低秃尖长,产量较不覆膜处理平均增加20.2%。垄作对玉米穗部性状和产量的影响因覆膜与否而异。覆膜下,垄作较平作显著提高了穗粒数,降低了秃尖长,产量较平作增加7.7%;不覆膜下,垄作则显著降低穗粒数、百粒重,产量较平作降低12.6%。相关分析表明玉米产量与生育前期土壤温度和土壤含水量呈显著正相关关系。垄作覆膜通过提高玉米生育前期土壤温度和含水量,改善了耕层土壤物理性状,最终提高了玉米产量。     

地膜-秸秆双重覆盖模式下果园土壤养分含量研究

为了研究地膜-秸秆双重覆盖模式对渭北旱塬果园土壤养分含量的影响,对5个不同处理(地膜压玉米秆双重覆盖、地膜压短麦秆双重覆盖、长麦秆压地膜双重覆盖、地膜压长麦秆双重覆盖和无覆盖清耕对照)下果园0~100 cm土层深度范围内的土壤养分含量进行测定,并统计了苹果产量。结果表明:地膜-秸秆双重覆盖模式能显著提高果园土壤养分平均含量,并提升养分有效性;其中地膜压短麦秆双重覆盖处理综合效果最佳,土壤有机质、全氮、碱解氮、速效磷、速效钾含量均显著高于无覆盖对照(P0.05),提高比例分别为29.72%、8.82%、19.35%、51.87%、22.66%;碱解氮含量提高比例高于全氮,说明该模式能够提高氮肥有效性。与无覆盖对照相比,地膜-秸秆双重覆盖模式对土壤剖面养分垂直变异影响不明显,均呈现出随深度增加先降低后缓慢递增的趋势。从提高土壤养分含量和提升其养分有效性的角度出发,利用地膜压短麦秆双重覆盖模式进行果园土壤管理可以成为实现渭北旱塬果园高产、优产、稳产的有效途径之一。     

不同覆盖模式下土壤返盐及水盐运移规律

干旱地区地表蒸发引起土壤水分的散失是造成盐分表聚的重要原因之一,土壤表层进行覆盖处理可改变地表结构,从而影响土壤水分蒸发和盐分迁移过程,本研究旨在通过野外田间试验,研究不同覆盖模式下土壤返盐及水盐运移规律。结果表明:土壤表层进行不同覆盖处理均可有效抑制土壤水分蒸发,土壤保水效果为:覆砂+覆膜覆秸秆+覆砂覆砂覆秸秆+覆膜无覆盖(CK);随土层深度的增加,土壤含水率减小的趋势逐渐减缓。不同覆盖处理也可有效抑制土壤盐分表聚,缩小盐分在土壤中迁移的范围;覆盖处理的土壤盐分向上迁移主要发生在0~20 cm范围内,无覆盖处理在0~35 cm范围内,覆盖后可较好地抑制土壤返盐。综合考虑认为砂石覆盖模式是较适合该试验区的覆盖模式。     

半干旱区不同秋覆膜方式对土壤水分及春玉米光合特性的影响

为了提高旱作农区降雨利用效率,并解决春旱问题,在西北半干旱地区设置了秋季地膜全覆盖(PA)和秋季沟垄集雨半膜覆盖(RH)两种覆膜方式,以裸地不覆盖(CK)为对照,对土壤水分、春玉米功能叶片的光合参数、荧光参数和籽粒产量进行了研究。结果表明:与对照(CK)相比,不同秋覆膜方式显著增加了春玉米播前0~100 cm土壤储水量,2013年春旱严重,PA和RH处理分别提高了26.15%和13.40%;2014年春季有雨雪,两种覆膜方式分别提高了10.44%和11.20%。不同秋覆膜处理的春玉米净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)、最大荧光(Fm)、最大光化学量子产量(Fv/Fm)、PSII的潜在活性(Fv/F_0)和光化学猝灭系数(q P)较对照有不同程度提高,且2014年增幅高于2013年。2013年PA和RH处理的籽粒产量较CK分别提高了40.98%和25.83%,水分利用效率增加了29.70%和22.87%;2014年两个处理春玉米籽粒产量分别提高了74.60%和48.64%,水分利用效率增加了64.87%和47.08%。试验表明,不同秋覆膜方式在西北半干旱地区均可提高春玉米叶片的光合性能,并显著提高春玉米籽粒产量及水分利用效率,在偏旱的年份效果尤为明显,且秋季地膜全覆盖优于秋季沟垄集雨半膜覆盖,是西北半干旱区春玉米一种高效的栽培模式。     

长期秸秆和地膜覆盖对旱作冬小麦农田土壤碳组分的影响

地表覆盖秸秆和地膜是我国西北旱作农田土壤固碳的重要田间管理措施，但其对土壤碳组分的长期影响尚不明确。基于田间定位试验，设生育期高量秸秆覆盖(9 000 kg·hm^-2,HSM)、生育期低量秸秆覆盖(4 500 kg·hm^-2,LSM)、夏闲期秸秆覆盖(9 000 kg·hm^-2,FSM)、生育期地膜覆盖(PM)和无覆盖对照(CK)共5个处理，研究了秸秆覆盖和地膜覆盖12 a和13 a后旱作冬小麦农田土壤总有机碳(SOC)、颗粒有机碳(POC)、潜在矿化碳(PCM)和微生物量碳(MBC)含量的变化规律。2 a平均结果表明：与CK相比，HSM和LSM处理均显著提高了0～10 cm土层各碳组分含量以及10～20 cm土层SOC、POC、MBC含量，同时还显著提高了0～20 cm土层POC和MBC占SOC的比例；而FSM和PM处理对各土层土壤碳组分含量及其占SOC的比例均无显著影响。土壤碳组分含量相互之间均存在极显著正相关关系。综上可知，长期生育期秸秆覆盖能有效提高旱作冬小麦农田耕层土壤有机碳及其组分含量，且提高覆盖量有助于促进...     

华北平原冬小麦麦田覆盖对土壤温度和生育进程的影响

通过秸秆和薄膜覆盖田间试验,研究了不同覆盖材料对冬小麦田土壤温度(5 cm)以及冬小麦生长发育、穗分化、干物质积累和分配、营养生长期间的N转移、产量和水分利用效率的影响.结果表明,秸秆覆盖平缓了冬小麦整个生育期土壤温度的变化,使冬季土壤温度提高0.63℃,越冬后降低0.35℃;春季降温效应延长了冬小麦穗分化的时间,平均缩短了灌浆持续时间2 d;低温增加了冬小麦穗期干物质和N含量向收获期非籽粒转移的效率,最终造成产量和水分利用效率降低了1.98%和0.14 kg/m3.薄膜覆盖提高了冬小麦灌浆前土壤温度0.44℃,增温效应促进了作物生长,整个生育期的生物量提高116.0 kg/m2;穗分化时期的增温效应使得该处理冬小麦不易形成大穗,同时灌浆期的低温效应影响了籽粒的饱满度,最终产量和水分利用效率分别降低了3.24%和0.17 kg/m3.研究认为,秸秆覆盖和薄膜覆盖具有保墒效应,但其产生的温度效应对冬季作物生长发育造成不利影响,使得最终产量和水分利用效率并没有提高.