高寒区轮作模式对当归田土壤特性及药材产量的影响

连作重茬造成当归产量逐年下降。采用药用植物秦艽(QJ)、羌活(QH)轮作当归(DG),以当归连作为对照,通过测定土壤和药材产量指标,利用主成分分析确定各指标权重,并结合隶属综合因子分析和聚类分析,旨在揭示不同药用作物轮作当归对土壤环境与药材产量的影响,为筛选适宜当归栽培的轮作模式提供科学依据。结果表明,不同作物轮作对当归田土壤特性和药材产量均具有显著影响,秦艽轮作当归可有效改善土壤特性,使当归成药期土壤磷和钾含量处于较低水平,而有机质维持在较高水平,对土壤水分的季节调控作用更为显著,与当归连作相比较,当归成药率提高94.10%,药材单根鲜重和药材鲜产量分别提高53.46%和125.56%,而羌活轮作当归土壤pH最高,有机质含量最低,当归连作土壤有机质含量虽高,但土壤富集磷和钾,对土壤水分季节性调控作用最小,当归成药率和药材产量均低。不同轮作模式当归成药率和药材产量依次为秦艽-当归当归-当归羌活-当归,综合指数大小依次为秦艽-当归(0.8132)羌活-当归(0.3315)当归连作(0.2051)。聚类分析将3种轮作模式分为三大类,重复小区亚类间距离均小,说明不同作物轮作对土壤的调控作用不同,高寒产区秦艽轮作当归是优化调控土壤环境,提高当归产出性能的有效轮作模式。     

西北灌区薯/豆连续套作对系统产量及土壤肥力的影响

探求马铃薯/大豆连续套作下复合群体产量优势,为实现持续高产的生产目标提供理论和技术依据。2011-2014年,在西北沿黄灌区会宁县郭城镇,选用马铃薯品种克新4号和大豆品种冀豆17作为试验材料,设置马铃薯连作(PM)、大豆连作(SM)、薯-豆轮作(P-S)、薯/豆套作连作(IC)和薯/豆套作轮作(IR)5种种植方式开展大田定位试验,研究不同种植模式连续种植4年对系统产量及产量构成的影响,分析系统生产力及土壤肥力的变化特点,进而揭示薯/豆套作系统的生产价值。结果表明, 1)薯/豆套作具有明显的产量优势,4年间,IC和IR系统产量与连作相比,分别提高了28.54%~254.07%和39.39%~283.98%,与轮作相比,分别提高了57.51%和70.81%。2011和2012年,IC与IR系统产量间差异不显著,但IC和IR与PM、SM、P-S处理间系统产量差异达到显著水平(P<0.05),2013和2014年IR系统产量均最高,分别达到9912.79和9589.90 kg/hm²,较IC处理分别提高了15.38%和8.45%,且与其他处理间均差异达到显著水平(P<0.05)。2)不同种植模式在年际间变化显著,对于PM,2012年(连作1年)与2011年(正茬)产量差异不显著,而2013年(连作2年)和2014年(连作3年)产量较2011年分别下降了22.07%和42.11%;SM和IC变化趋势与PM表现一致,连作2年后,降幅分别为31.15%~53.60%和13.91%~24.17%;对于P-S和IR而言,年际间系统产量无显著变化。3)不同种植模式对耕层土壤肥力性质指标的影响程度是:有效磷>碱解氮>全氮>全磷>速效钾>有机质>全钾>pH。较PM、SM和P-M,IC和IR连续套作4年,耕层土壤全氮、全磷、全钾、碱解氮、有效磷和速效钾呈下降趋势,尤其是有效磷和速效钾,下降幅度分别达到26.24%~42.87%和18.48%~30.22%。马铃薯和大豆连作2年后产量显著下降,薯/豆连续套作4年(IC或IR),相对于连作或轮作具有明显的生产力优势,尤其是薯/豆套作轮作模式,基于养分吸收量的增加和养分利用效率的提高,连续4年系统产量相对稳定。     

不同草田轮作方式对土壤肥力、微生物数量及自毒物质含量的影响

为了探究不同草田轮作方式对土壤肥力、微生物及自毒物质的影响,以轮作5年的“甘农3号”紫花苜蓿地为试验材料,研究紫花苜蓿与小麦和玉米在不同轮作处理下对土壤养分含量、微生物数量和自毒物质含量的动态变化及影响。结果表明:1)与CK相比,紫花苜蓿与玉米和小麦轮作后土壤有机质、全氮、碱解氮、速效磷的消耗增加。轮作玉米后有机质、全氮、碱解氮、速效磷的消耗量显著高于轮作小麦(P<0.05)。2)紫花苜蓿轮作玉米、小麦后,土壤细菌和放线菌数量显著增加(P<0.05),且增量大小顺序为5年紫花苜蓿-2年小麦>5年紫花苜蓿-1年小麦>5年紫花苜蓿-2年玉米>5年紫花苜蓿-1年玉米;真菌数量下降,轮作处理较CK显著降低了48.96%、65.19%、66.72%、74.91%(P<0.05)。3)紫花苜蓿轮作玉米和小麦后,土壤主要自毒物质(绿原酸、阿魏酸、咖啡酸、对羟基苯甲酸、香豆素)含量均降低,轮作玉米和小麦后自毒物质总量在第1年较CK显著降低17.90%和27.50%(P<0.05),且轮作小麦第2年比第1年降低24.20%。综上所述,紫花苜蓿与玉米、小麦轮作能显著影响土壤微生物组成,降低自毒物质含量,有效改善土壤环境,而土壤养分缺乏并不是引起紫花苜蓿连作障碍的主要因素。在半干旱地区紫花苜蓿的草田轮作中,以紫花苜蓿-小麦轮作为宜,且轮作2年小麦对土壤的解毒效果更为明显,应避免紫花苜蓿-玉米轮作,以维持农田肥力平衡。通过典型性分析发现,土壤微生物数量和自毒物质含量之间呈显著相关关系,土壤中细菌和真菌数量对自毒物质总含量影响最大,放线菌数量和自毒物质绿原酸、阿魏酸、咖啡酸、对羟基苯甲酸、香豆素显著相关。     

不同轮作序列对旱地胡麻土壤有机碳稳定性的影响

为了探索陇中黄土高原半干旱丘陵沟壑区胡麻轮作序列对土壤碳库的影响,2012-2016年通过4年定位试验,以连作为对照,研究了不同胡麻频率下的轮作序列(F:休闲;PWFW:25%Flax、马铃薯-小麦-胡麻-小麦;WFWP:25%Flax、小麦-胡麻-小麦-马铃薯;FWPF:50%Flax、胡麻-小麦-马铃薯-胡麻;WPFF:50%Flax、小麦-马铃薯-胡麻-胡麻;FFFF:100%Flax、胡麻-胡麻-胡麻-胡麻)对土壤团聚体、总有机碳(TOC)、土壤颗粒有机碳(POC)、土壤微生物碳(MBC)和氮(MBN)的影响。结果表明,休闲、不同轮作序列和低胡麻频率显著增加了030 cm土层<0.25 mm粒级的土壤团聚体含量、TOC和POC含量,而随胡麻频率的增加三者的含量呈下降趋势。其中,25%Flax处理下土壤团聚体含量较播前和休闲处理分别显著增加了2.02%4.04%和9.56%11.73%;土壤有机碳(SOC)较连作显著增加5.95%7.48%。50%Flax处理下胡麻位置对土壤SOC影响显著,且轮作(FWPF)显著高于连作(WPFF)。060 cm土层土壤SOC含量表现为休闲>播前≈25%Flax>50%Flax>100%Flax。与连作相比,轮作显著提高了010 cm土层土壤TOC和POC含量,呈现表层富集现象。土壤POC含量表现为25%Flax≈休闲>50%Flax>100%Flax。此外,轮作换茬显著增加了土壤MBC含量,且随着胡麻频率的增加,030 cm土层土壤MBC含量逐渐降低。与播前、休闲、轮作相比,连作显著降低土壤微生物碳氮比,50%Flax(WPFF)轮作序列和土层深度对土壤有机碳和微生物量的互作效应显著。综合来看,休闲可以显著改善土壤理化性状,25%胡麻频率的轮作序列利于保持土壤团聚体稳定性,增加土壤TOC、SOC和POC含量,而50%Flax轮作序列(WPFF)能够提高土壤微生物量和微生物碳氮比。表明25%胡麻频率的轮作序列均可维持土壤有机碳的稳定性,是旱地胡麻比较理想的轮作序列。     

黄土高原带状植被土壤理化性质空间分异特征

为探究带状格局植被对土壤理化性质的影响及在空间上的差异,选取我国黄土高原柠条和山杏两种典型的带状植物篱为研究对象,并对其0~60 cm土层理化性质空间特征进行对比分析,结果表明,(1)柠条植物篱系统内各部位土壤容重、最大持水量、非毛管孔隙度、总孔隙度差异显著(P<0.05);山杏植物篱系统与梯田土壤毛管孔隙度和非毛管孔隙度差异显著(P<0.05);各部位间土壤水分物理性质因植物篱类型不同而分异明显。(2)两种带状植物篱系统土壤小团聚体(粒径0.25~2.00 mm)和微团聚体(粒径<0.25 mm)各部位分异显著(P<0.05),植物篱对粒径<2.00 mm的水稳性团聚体空间分异产生明显影响。(3)两种带状植物篱土壤砂粒(粒径0.05~2 mm)、粉粒(粒径0.002~0.05 mm)、粘粒(粒径<0.002 mm)含量差异均不显著(P>0.05),但植物篱能改变砂粒、粉粒、粘粒的相对组成。(4)柠条植物篱系统内各部位土壤有机质表现为带内(3.57%、Ⅱ级)>带后(3.09%、Ⅱ级)>带间(2.72%、Ⅲ级)>带前(2.64%、Ⅲ级),且各部位间分异明显;山杏植物篱系统土壤有机质表现为带间(1.47%、Ⅳ级)>带内(1.41%、Ⅳ级),分异不明显;不同植物篱类型间有机质分异不同。(5)植物篱土壤砂粒和水稳性小团聚体与有机质均呈极显著正相关关系(P<0.01);粉粒和粘粒与有机质均呈显著负相关关系(P<0.05);土壤容重、水稳性大团聚体、微团聚体均与土壤有机质无明显相关关系。     

黄土高原丘陵沟壑区轮作休耕模式下5种土地利用方式土壤剖面水分分布特征

为探究黄土高原丘陵沟壑区轮作休耕制度土壤剖面水分分布特征,选取覆膜玉米地(YMD)、休耕2年地(XGA)、休耕4年地(XGB)、荒草地(HCD)、紫花苜蓿地(MXD) 5种土地利用方式,对土壤剖面0~200 cm土层土壤水分进行测定分析。结果表明:1)除HCD与MXD土壤含水量在0~20 cm土层之间差异不显著(P>0.05),YMD、XGA、XGB、HCD、MXD各土层土壤含水量均存在显著差异(P<0.05),其中,YMD土壤含水量(0~200 cm土层平均值为20.28%)最高,分别是XGA的1.38倍、XGB的1.40倍、HCD的1.94倍、MXD的2.91倍。2)YMD土壤水分随土层深度增加呈“双峰型”变化,HCD和MXD呈先减少后基本稳定的变化趋势,XGA、XGB呈先增大后减少再基本稳定的变化趋势。3)XGA和MXD各土层土壤水分变异程度均为中等变异,HCD各土层土壤水分变异程度为弱变异;YMD除了80~100 cm和180~200 cm土层为弱变异,其余各土层均为中等变异;XGB 在0~180 cm土层土壤水分变异程度为中等变异,180~200 cm土层土壤水分变异程度为强变异;土壤剖面(0~200 cm)水分变异系数(平均值)排序为:XGB(40.75)>XGA(38.02)>MXD(30.91)>YMD(27.06)>HCD(4.12)。4)YMD、XGA、XGB、MXD土壤水分利用土层均为0~40 cm土层,而HCD为0~20 cm土层;YMD和MXD土壤水分利用层和调节层完全相同,分别为40~120 cm和120~200 cm土层;XGA、XGB、HCD土壤水分利用层和调节层分别为40~160 cm、40~180 cm、20~40 cm和160~200 cm、180~200 cm、40~200 cm土层。轮作休耕模式对土壤剖面水分差异性、空间分布、变异性和层次划分产生重要影响,覆膜玉米地土壤水分条件最好,研究结论可为黄土高原丘陵沟壑区土地利用方式优化配置和轮作休耕模式结构调整提供理论依据。     

浑善达克沙地3种灌木土壤分形特征与养分关系

以浑善达克沙地广泛分布的3种典型荒漠草原灌木柄扁桃、小叶锦鸡儿和狭叶锦鸡儿灌丛下土壤为研究对象,测定分析3种灌丛下0~60 cm土层深度的土壤颗粒机械组成、土壤体积分形维数和土壤养分含量的垂直分布特征,探讨草原灌丛化后土壤分形特征与土壤肥力的关系,揭示灌丛植被在荒漠草原的生存与扩散机制。结果表明,3种典型灌丛形态结构存在差异,拦截风沙流后沉积在灌丛下的土壤粒度特征不同,其中粘粉沙体积含量和分形维数在不同物种间差异显著(P<0.05)。土壤分形维数表现为小叶锦鸡儿(2.346)>狭叶锦鸡儿(2.259)>柄扁桃(2.149)>裸沙地(2.057);土壤分形维数主要由粒径小于0.25 mm的粘粉沙(<0.05 mm)、极细沙(0.05~0.1 mm)和细沙(0.1~0.25 mm)体积百分含量决定,其中0.1 mm粒径是决定研究区灌丛下土壤分形维数的临界粒径,即小于该粒径的粘粉沙、极细沙含量越多,土壤分形维数越高。灌丛下土壤有机质和全氮含量与土壤分形维数存在极显著正相关关系(P<0.01);土壤有机质含量随土层深度增加而递减,全氮和全磷含量随土层波动性较强,不同物种间土壤有机质和全氮含量差异显著(P<0.05),而全磷含量差异不显著。灌丛覆盖的土壤结构和肥力均较裸沙地有明显改善,不同物种改良土壤的效果依次为小叶锦鸡儿>狭叶锦鸡儿>柄扁桃。     

种植模式对土壤酶活性和真菌群落的影响

试验选择黔北具有代表性的灰岩黄壤,在实施秸秆还田的基础上,设置烤烟-小麦(T-W)和烤烟-油菜(T-C)连作,以及烤烟-小麦-玉米(T-W-M)和烤烟-油菜-玉米(T-C-M)轮作处理。利用常规分析和454-高通量测序,连续种植10年后研究了不同种植模式对土壤酶和真菌的影响。结果表明,轮作使土壤有机质比起始时增加11.23%~16.06%,微生物量碳、微生物量氮含量提高,土壤脱氢酶活性增强,有益于保持土壤肥力和生产力。轮作显著提高真菌的18S rDNA序列数、种类(OTUs)和多样性指数,优势度指数和前20种优势菌株的丰富度之和降低,说明轮作改善了土壤生态环境,使之适合多种真菌的繁殖生长,种群数量增加。多种真菌共同存在,互相制约,可防止病原真菌过度繁殖,抑制病害的发生。而在连作土壤中,真菌种群数相对减少,优势种群突出,导致作物真菌病害的发生几率增加。此外,在土壤真菌中,子囊菌超过75%。实施不同种植模式10年之后,前20种优势菌株中仍有8株共同存在于各处理的土壤中;在T-C处理的土壤中,这些优势真菌均可在其他3种种植模式之一的土壤中出现。说明土壤环境与真菌种群结构密切相关,但又因作物种植而变化。     

宁南旱区草粮轮作系统中紫花苜蓿适宜利用年限研究

2002-2004年对宁南旱区不同生长年限紫花苜蓿土壤理化性状和紫花苜蓿-谷子轮作进行了研究。结果表明,随着紫花苜蓿生长年限延长,土壤生态环境得到改善。紫花苜蓿3~22年生期间,0~100 cm土壤容重减少了0.213 g/cm3,孔隙度增加8.03%,饱和持水率增加14.17%,持水能力增强。6~22年生期间,0~60 cm土层有机质和碱解氮平均含量分别增加1.60 g/kg和11.02 mg/kg,pH值降低了0.09,为轮作作物生长创造了良好的土壤环境。紫花苜蓿轮作年份越早,土壤水分恢复效果越好,轮作作物水分利用效率越高;反之,紫花苜蓿生长时间过长,轮作后不利于土壤水分的恢复。6,10和22年生紫花苜蓿地轮作谷子收获后,0~200 cm土壤水分恢复量分别为63.06,55.22和-42.55 mm,轮作谷子产量分别为1 725.95,1 485.80和1 560.75 kg/hm2,水分利用效率分别为12.011 6,8.432 5和5.816 1 kg/mm.hm2。为使旱区农地有限的土壤水分达到合理、高效及可持续利用,取得较大的经济效益、生态效益和社会效益,紫花苜蓿实行草粮轮作的最适宜年限在5~6年生。     

苜蓿轮作玉米\小麦土壤浸提液对苜蓿种子萌发和幼苗生理及生长的影响

探讨苜蓿轮作玉米和小麦田的土壤浸提液对苜蓿种子萌发、幼苗生长及生理参数的影响,为苜蓿-玉米和苜蓿-小麦轮作体系研究提供参考。以5年紫花苜蓿根区土壤浸提液作为对照(CK),4种轮作模式(5年苜蓿-玉米记作AC、5年苜蓿-小麦记作AW;5年苜蓿-玉米-玉米记作ACC、5年苜蓿-小麦-小麦记作AWW)处理下,从玉米、小麦根区采集土壤提取浸提液,均制成10、50、160 g·L^-1浓度的土壤浸提液,分别处理“甘农3号”紫花苜蓿种子及幼苗,研究不同轮作模式下的土壤浸提液对苜蓿其种子萌发和幼苗生理及生长的影响。结果表明:1)不同轮作模式下各土壤浸提液浓度处理的苜蓿种子发芽率均显著高于CK(P<0.05),化感指数(RI)均大于0;每个处理浓度下AWW的种子发芽率均达最高值,较CK分别提高了29.22%,68.09%,54.24%(P<0.05),且显著高于AC、ACC、AW的种子发芽率。除ACC外,各轮作处理的土壤浸提液均对苜蓿幼苗胚芽、胚根的促进作用随土壤浸提液浓度的增加而增加,且各轮作模式的胚芽长和胚根长均显著高于CK(P<0.05);相同土壤浸提液浓度处理下,AWW的胚芽长显著高于AC、ACC、AW,胚根长显著高于AC、AW(P<0.05),而AWW与ACC的胚根长差异不显著(P>0.05)。2)随着土壤浸提液浓度的提高,各轮作模式下苜蓿幼苗的SS含量均显著提高、SOD活性显著增强(P<0.05),但AC和ACC的土壤浸提液使苜蓿幼苗的MDA含量快速提高、CAT活性增强,而AW和AWW的土壤浸提液使苜蓿幼苗中CAT活性显著减弱(P<0.05),MDA含量呈先下降后上升的变化趋势。     

江淮地区不同轮茬作物对苜蓿产量及根际土壤质量的影响

为阐明江淮地区不同轮茬作物对苜蓿产量及根际土壤质量的影响,以苜蓿生长4年翻耕灭茬重新种植1年为对照(CK),研究了不同轮茬处理(3年苜蓿-玉米-苜蓿记作T 1,3年苜蓿-高粱-苜蓿记作T 2),利用传统法测定苜蓿产量及不同土层土壤理化性质,使用试剂盒测定根际土壤酶活性,通过高通量测序法对根际土壤细菌群落多样性进行了分析。结果表明:轮茬玉米(T 1)及轮茬高粱(T 2)后苜蓿产量分别是苜蓿连种(CK)的1.27和1.13倍;轮茬高粱使土壤pH、有机质含量显著增加(P<0.05),轮茬玉米土壤总氮含量显著增加(P<0.05),轮茬玉米及轮茬高粱显著提高了土壤速效钾含量(P<0.05);不同轮茬均能减轻土壤容重,且轮茬高粱更为显著;与苜蓿连种相比,轮茬玉米与轮茬高粱土壤过氧化氢酶及土壤脲酶活性均显著高于苜蓿连种土壤(P<0.05);借助高通量测序法对根际土壤细菌群落结构多样性分析表明,各处理土壤前3位高丰度表达优势细菌门均为变形菌、拟杆菌和厚壁菌;轮茬玉米与轮茬高粱处理根际土壤细菌种群数量显著高于CK,OTU数量分别是苜蓿连种土壤的1.25和1.39倍,且轮茬高粱处理的土壤细菌Shannon、Chao、Sobs多样性指数显著高于苜蓿连作土壤(P<0.05);而在细菌相对丰度上,苜蓿连作土壤中变形菌及厚壁菌相对丰度显著高于轮茬处理(P<0.05),而轮茬土壤中绿湾菌及浮霉菌要显著高于连作土壤(P<0.05)。综上表明,江淮地区轮茬较苜蓿连作更有助于提高土壤肥力及土壤酶活性,稳定细菌群落结构,改良土壤,提高土地生产力进而提高产量。     

轮作与连作当归光合特性和挥发油的比较

为了探索当归连作后产量和品质降低的影响因素,研究比较了轮连作当归光合特性及挥发油收率以及化学成分,为深入探讨连作对当归生长发育障碍提供理论依据。用CI-310系统光合测定仪,田间活体测定当归净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)、胞间CO₂浓度(Ci)等光合生理生态因子;用水蒸气蒸馏法提取当归药材挥发油,并用 GC-MS法鉴定化学成分,归一化法测定相对含量。结果表明,连作当归叶绿素a和b含量比轮作下显著降低,分别为轮作下的26.5%和57.0%;连作当归的日平均光合速率为1.73 μmol/(m²·s),比轮作当归降低50.9% (2.61 μmol/m²·s) (P<0.05);一天中连作和轮作当归的蒸腾速率下午显著低于上午,连作低于轮作;气孔导度(Gs)12:00前的平均值连作当归(10.6 mmol/m²·s)与轮作(11.4 mmol/m²·s)差异不显著,而14:00后连作(1.3 mmol/m²·s)极显著的低于轮作(4.4 mmol/m²·s);胞间CO₂浓度(Ci)的变化和气孔导度一致;轮作和连作当归挥发油收率分别为 0.95%和0.70%,挥发油中藁本内酯的相对含量分别为 71.62%和29.49%,但挥发油组分基本一致。当归连作显著降低叶片的光合色素含量、光合特性和药材挥发油含量,进而导致产量和品质下降,因此在栽培中应注重合理的轮作倒茬。     

减量施肥对金花菜-水稻轮作系统中产量和土壤养分的影响

为探究轮作与减量施肥对轮作系统作物产量及土壤养分影响，优化金花菜(Medicago polymorpha)-水稻(Oryza sativa)轮作体系下施肥量，本研究采用双因素完全随机试验设计，设置“水稻连作(高肥)”“金花菜(不施肥)+水稻(中肥)”“金花菜(施肥)+水稻(中肥)”“金花菜(不施肥)+水稻(低肥)”和“金花菜(施肥)+水稻(低肥)”5种处理。结果表明减量施肥处理轮作系统产量及土壤养分差异较大，金花菜(施肥)+水稻(低肥)处理水稻产量较同年其他处理最高，有机质较其他处理整体显著增加14.81%～38.13%,土壤pH较其他处理降低2.34%～5.03%,土壤氮素含量较其他处理也显著增加0.80%～35.66%(P<0.05)。因此，轮作减量施肥可有效提高轮作系统产量与土壤养分。     

黄土高原不同粮草种植模式土壤碳氮及土壤酶活性

通过在陇中黄土高原半干旱区对苜蓿(Medicago sativa)-作物轮作地进行长期定位试验,探讨不同种植模式对土壤碳氮形态及其相关酶活性的影响。6种种植模式分别为苜蓿-苜蓿、苜蓿-休闲、苜蓿-小麦(Triticum aestivum)、苜蓿-玉米(Zea mays)、苜蓿-马铃薯(Solanum tuberosum)和苜蓿-谷子(Setaria italica)。结果表明,苜蓿-作物种植模式不利于土壤总有机碳的积累,而苜蓿翻耕后保持休闲则可维持较高的有机碳含量;与苜蓿连作相比,苜蓿-作物种植模式的土壤有机碳降低了1.60%~23.11%,全氮含量增加了3.81%~21.83%。不同作物对土壤养分吸收利用状况不同,进而引起土壤酶发生变化。与苜蓿连作相比,苜蓿粮食作物种植模式在降低土壤过氧化氢酶和蛋白酶活性的同时,提高了土壤硝酸还原酶活性;其中土壤过氧化氢酶活性和蛋白酶活性分别降低了5.20%~12.30%和15.03%~43.43%,硝酸还原酶活性提高了1.26%~28.79%。苜蓿连作和苜蓿-粮食作物种植模式间的土壤脲酶活性无显著差异(P0.05),但均高于苜蓿-休闲处理。相关性分析结果表明,土壤脲酶活性与土壤有机碳、全氮含量呈显著正相关(P0.05),可作为衡量土壤肥力的指标。     

红壤旱地绿肥牧草周年茬口优化和利用探讨

根据我省畜牧业生产中存在青饲料不能均衡供应问题而设计本试验。经3年小区定位试验和大田示范结果表明,无论从牧草的产量和品质抑或改土效应和经济效益等方面来综合衡量,均以墨西哥玉米-箭舌碗豆茬口形式较好,达到和超过农业部下达的下列主要技术经济指标:(1)年周期亩产青草1万公斤以上;(2)粗蛋白含量18-20％。象草具有高产优势和抗旱性强的特性,故象草-黑麦草茬口形式适宜红壤无灌溉条件地区采用。     

基于APSIM模型的黄土旱塬区苜蓿——小麦轮作系统深层土壤水分及水分利用效率研究

黄土高原地区降水较少且季节性分配不均,苜蓿连续种植所导致的深层土壤干燥化问题已经引起普遍关注,苜蓿与粮食作物轮作是恢复苜蓿草地土壤水分、提高粮草种植系统可持续性的有效方式。但是长期轮作对土壤水分环境和水分利用效率的影响仍然缺乏研究,农业生产系统模拟模型（APSIM）具有广泛的适应性,可准确模拟耕作管理对作物系统资源利用的影响。首先根据黄土旱塬区庆阳、长武、镇原3个试验区试验数据验证APSIM模型模拟苜蓿长期连作和苜蓿-小麦轮作系统深层土壤水分和苜蓿产量的可行性,然后设置历时38年的81组轮作情景,评估不同轮作模式对农田深层土壤水分、系统干物质产量、氮素吸收和水分利用效率的影响。结果表明：APSIM模型模拟苜蓿产量的精度较高,模拟结果的决定系数（R²）为0.65,均方误差（RMSE）和平均绝对误差（MAE）分别为0.23 t·hm^-2和0.17 t·hm^-2,归一化均方误差（NRMSE）为29.2%;模型能够精确模拟长期苜蓿连作和苜蓿轮作小麦农田0~1000 cm的土壤含水量,长期连作模拟结果的R²为0.73,RMSE、MAE及NRMSE分别为0.021 t·hm^-2、0.017 t·hm^-2和11.7%,轮作系统模拟结果的决定系数为0.83,RMSE、MAE及NRMSE分别为0.024 t·hm^-2、0.018 t·hm^-2和11.8%。情景模拟结果表明,随着苜蓿在系统中轮作年限的增加,0~1000 cm土壤剖面水分极度缺乏（含水量在0.10~0.15）的区域以400~600 cm土层为起点不断扩大,当苜蓿轮作年限大于12年时,所有轮作周期的处理土壤都出现了大范围水分缺乏。81个情景中12年苜蓿轮作14年小麦（L12W14）、L12W16和L8W16这3个处理的总产量最大;系统吸氮量随着苜蓿加入年限的增加而增加,小麦轮作年限大于10年以后系统吸氮量急剧下降;苜蓿轮作大于8年以后系统水分利用效率随着苜蓿年限的增加而降低。综合考虑土壤水分环境和水分利用效率,建议研究区苜蓿-小麦轮作系统中苜蓿轮作年限为4~6年,小麦轮作年限大于4年。研究结果可为黄土旱塬区苜蓿草地管理及草田轮作实践提供一定的参考。     

不同种植模式下豆科绿肥对土壤改良效果的影响

为探明豆科绿肥还田对土壤改良效果和作物生物产量的影响,本研究选取玉米(Zea mays)、油菜(Brassica campestris)、大麦(Hordeum vulgare)、燕麦(Avena sativa)为间混作/轮作对象,将花生(Arachis hypogaea)、鹰嘴豆(Cicer arietinum)、白花草木樨(Melilotus albus)作为主要豆科绿肥进行田间试验,利用土壤浅层有机质、氮、磷、钾等养分含量的变化及田间作物地上生物产量的表现,比较不同种植模式下豆科绿肥对土壤改良效果的影响。结果表明:1)与作物单作相比,豆科绿肥与玉米、油菜间混作以及轮作均可提高土壤表层有机质、全氮及碱解氮质量分数,混作对土壤表层全钾质量分数影响较小,轮作还可提高土壤表层全磷、有效磷质量分数;另一方面,间混作群体结构在土壤肥力的改善效果方面也起到一定的作用。2)与试验前土壤养分质量分数相比,白花草木樨+大麦混作并翻压还田模式土壤有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、有效磷分别提高了40.43%、50.00%、10.00%、27.93%、76.75%、45.13%;玉米+花生间作模式土壤养分改善效果次之。3)玉米、油菜和白花草木樨地上生物产量较其单作分别提高了23.19%、16.68%和27.31%。因此,采用豆科绿肥+禾本科牧草混作并翻压还田、玉米+花生间作的种植模式可有效改善乌尔禾地区农田的土壤质量,并兼顾其他农作物生产,可提高该地区农业的可持续发展能力。