氨化秸秆还田对土壤孔隙结构的影响

【目的】土壤孔隙性质是土壤结构性的反映,直接影响着土壤的肥力和水分有效性。定量研究氨化秸秆还田对土壤不同大小等级孔隙数量和孔隙分布的影响,可以为土壤培肥提供科学依据。【方法】采用室内试验方法,设置氨化秸秆加入量为土壤总质量的 0(CK)、 0.384%(S1)、 0.575%(S2)、 0.767%(S3)4个处理,室内培养。在培养0、60、120和180 d,取样测定土壤水分特征曲线(SWRC)数据,利用双指数土壤水分特征曲线模型(DE模型,Double-exponential water retention equation),分析氨化秸秆对土壤剩余孔隙、基质孔隙和结构孔隙的影响; 基于DE模型的微分函数,探究不同氨化秸秆处理对土壤孔隙分布的影响。【结果】不同处理的土壤水分特征曲线SWRC实测值和DE模型模拟值之间的均方根误差介于0.0036和0.0041 cm3/cm3之间,R2介于0.998和0.999之间,土壤含水量模拟值和实测值非常接近1 ∶1,表明DE模型可以准确反映添加氨化秸秆后土壤含水量随吸力的变化规律,较准确地估算土壤不同大小等级孔隙数量变化。培养120 d内,氨化秸秆对土壤剩余孔隙、基质孔隙和结构孔隙影响不显著; 培养180 d时,各处理土壤结构孔隙度表现出随着氨化秸秆添加量的增加而增加的趋势; 此时S3对土壤剩余孔隙影响不显著,显著减小了土壤的基质孔隙度(P0.05),极显著地增加了土壤的结构孔隙度(P 0.01)。在孔隙分布中,氨化秸秆促进了土壤已有孔隙向较大孔隙的发育,显著增加了土壤结构孔隙分布数量; 随着氨化秸秆添加量的增加,土壤结构孔隙的分布数量越大,且峰值出现的越早。氨化秸秆增加了土壤中有机质含量; 土壤结构孔隙和总孔隙均与有机质含量呈显著的正相关关系(P 0.05); 有机质可以黏结团聚土壤的矿物颗粒,有效地促进了土壤结构孔隙的发育; 氨化秸秆对土壤孔隙的影响随着时间的进行越来越明显。【结论】氨化秸秆增加了土壤中有机质含量,促进了土壤孔隙结构的发育,增加了土壤的结构孔隙度和总孔隙度,这对改良和培肥土壤、改善土壤耕性具有重要意义。     

不同覆盖方式对土壤水热与夏玉米生长的影响

为探求西北半湿润地区不同覆盖方式对农田土壤水热和作物生长的定量影响,试验对比研究了平作不覆盖(CK)、秸秆覆盖平作种植(SM)、地膜覆盖平作种植(PM)和垄覆地膜沟覆秸秆(SPM)4种覆盖方式对夏玉米土壤水分、温度、作物生长、产量和水分利用效率的影响。结果表明:覆盖处理在各生育期内0~260 cm土壤贮水量都显著高于对照(P0.05),夏玉米生育期0~30 cm土层内平均温度表现为:PMSPMCKSM(其中15 cm时土壤温度CKSPM),垄覆地膜沟覆秸秆能够有效地聚集降雨。夏玉米地上部生物量随生育进程的动态变化符合Logistic生长模型,SPM处理地上部生物量理论值最大,快速累积期提前,最快累积速率较大,持续时间较长。SM、PM和SPM处理2年夏玉米产量平均值分别较CK处理提高15.4%、23.3%和28.4%(P0.05)。水分利用效率分别较CK处理提高10.2%、31.2%和28.0%(P0.05),各覆盖处理间差异不显著。综合分析,垄覆地膜沟覆秸秆可明显改善农田土壤水热状况,增加干物质积累量,提高夏玉米产量和水分利用效率,是该研究中最适合本地的覆盖栽培方式。     

氨化秸秆还田改善土壤结构增加冬小麦产量

为探索一种能够充分发挥秸秆改良土壤结构和提高作物产量作用的秸秆还田措施,通过2 a小区试验,对比研究了粉碎、氨化秸秆以及与无机土壤改良剂(硫酸钙)混合施用措施对农田土壤结构及冬小麦产量的影响。结果表明,粉碎并氨化秸秆施入土壤后,能显著(P0.05)降低耕层(0~15 cm)土壤的体积质量,增加土壤孔隙度,但对耕层以下(15~30 cm)土壤体积质量及孔隙度改善效果不明显;氨化秸秆施入土壤后较未氨化秸秆能显著(P0.05)增加0~15 cm土壤中0.25 mm土壤团聚体含量,粉碎并氨化秸秆能显著(P0.05)降低土壤团聚体分形维数,提高0~15 cm土壤平均重量直径和几何平均直径各项评价指标。此外,穗粒数、1 m2有效穗数、千粒质量和地上部总干质量与籽粒产量的相关系数分别为0.30(P0.05)、0.76(P0.01)、-0.89(P0.01)和0.88(P0.01),提高冬小麦有效穗数或地上部总干质量可能是增加作物产量的主要途径。粉碎并氨化秸秆还田较秸秆覆盖能显著(P0.05)提高冬小麦有效穗数;粉碎并氨化秸秆与无机土壤改良剂(硫酸钙)混合施用措施提高冬小麦产量效果最为显著,在冬小麦2个生长季较长秸秆覆盖还田分别增产11.12%和17.85%,较长秸秆翻压还田分别增产7.39%和16.59%,是该试验最佳秸秆还田方式。该研究成果可为干旱、半干旱地区改良秸秆还田措施、提高作物产量提供理论依据。     

根区水质模型在黄土高原旱区冬小麦氮肥管理中的适用性分析

为利用作物模型模拟寻找田间尺度上合理的氮肥管理措施,该研究利用黄土高原旱区多年冬小麦-春玉米轮作试验(2004-2011)和两年冬小麦施肥试验(2010-2012)对根区水质模型(root zone water quality model-version 2,RZWQM2)进行率定和验证,验证该模型在当地的适用性;并结合当地56 a历史气象数据,利用模型模拟研究旱区冬小麦在不同降水年型下最佳氮肥管理模式。结果表明RZWQM2在不同降水年型下均可以较好地模拟黄土高原旱区作物生长发育、产量指标和土壤水分的动态变化,并且能够较好地模拟不同施肥方式下冬小麦的产量和氮素指标;黄土高原旱区120~150 kg/hm~2(以N计)的底肥基本可以满足不同降雨年型下冬小麦稳产高产的需要;冬小麦单次追肥的最佳追肥时期为返青期至拔节期;在90 kg/hm~2底施氮肥的基础上,丰水年54~72 kg/hm~2的追氮量,平水年36~54 kg/hm~2的追氮量,干旱年18~36 kg/hm~2的追氮量,不但可以满足冬小麦高产的要求,并且维持氮素收获指数在较高水平。     

RZWQM2模型模拟地膜覆盖时间对南疆棉田水分利用效率及产量的影响

为准确预知地膜覆盖与作物的匹配情况,该研究针对南疆棉田,在大田试验基础上应用根区水质模型(Root Zone Water Quality Model-version 2,RZWQM2),对2016-2017年籽棉产量及水分利用效率(Water Use Efficiency,WUE)等数据进行模型参数率定与验证,利用验证后的模型模拟地膜覆盖时间55～105 d下以3 d为间隔的地上部生物量、籽棉产量和水分利用效率,并对2018年和2019年不同地膜覆盖时间下棉花生长状况进行预测。结果表明,各层土壤含水率模拟值和实测值之间的均方根误差和均方误差分别在0.02～0.04cm3/cm3、5.90%～28.66%之间,地上部生物量和籽棉产量的一致性指数分别为0.70～0.93和0.80～0.94。2 a间地上部生物量随地膜覆盖时间的延长而增加,籽棉产量和水分利用效率呈先上升后下降的趋势,其峰值分别出现在91～93 d和97～99 d。因此,在南疆地区选用适宜的地膜覆盖时间为91～99 d,有利于降低残膜污染风险,保持较高的籽棉产量和水分利用效率。     

活性炭对农田土壤孔隙结构的影响

分析了农田土壤中施用不同用量活性炭(活性炭用量分别占土壤质量的0、0.1%、0.3%、0.6%、0.9%和1.2%)对土壤总孔隙的影响,及其随着时间(0、30、60 d和90 d)的变化;利用DE双指数模型计算了土壤毛管度和非毛管孔隙度,定量评价了活性炭对土壤不同大小等级孔隙状况的影响。结果表明:活性炭对土壤的毛管孔隙影响不大,主要增加了土壤的非毛管孔隙,培养90 d时,相比对照处理,活性炭处理(从低到高)的土壤非毛管孔隙度分别增加5.8%、2.5%、8.7%、9.1%和14.7%;活性炭处理减小了土壤容重,增大了土壤总孔隙度,培养90 d时,活性炭处理(从低到高)的总孔隙度比对照处理分别增加1.9%、1.8%、2.3%、2.7%和4.3%;活性炭处理显著减小了土壤毛管孔隙孔径(P0.05),而显著增大了土壤非毛管孔隙孔径(P0.05)。活性炭对土壤孔隙的影响随着时间的延长越来越明显,这可能主要与活性炭自身特性和添加活性炭所引起的有机质和微生物变化有关。     

基于Blaney-Criddle方法估算潜在蒸散量的评价与校准

为提高Blaney-Criddle(BC)方法在陕西关中地区的估算精度,以Penman方法(PE)为标准,利用1960—1999年陕西关中地区6个站点逐日资料对BC方法进行适用性评价和参数修正,并使用2000—2015年资料对修正的BC方法进行验证,得到基于温度的潜在蒸散量估算方法(CBC方法)。结果表明:BC方法计算的月均ETp(潜在蒸散量)在温度较低时低估,在温度较高时高估。通过改进后,CBC与PE方法计算的月均ETp回归曲线的斜率更接近于1(改进前0.685,改进后0.999 7)。与PE方法的计算结果相比,改进后BC(CBC)计算月均ETp相对误差由-18.022%~16.269%变为1.290%~3.630%,均方根误差由0.529~0.921 mm/d降为0.214~0.283 mm/d;平均偏差由-0.063~0.601 mm/d变为-0.001 121~0.000 737 mm/d。修正前后BC方法计算月均ETp值与PE方法计算值拟合的决定系数由0.942提高到0.966。通过年累计ETp和年内月累计ETp的验证,CBC与PE计算的ETp变化趋势和数值更为接近。综合分析表明,CBC方法能够显著提高潜在蒸散量的计算精度(ETp),可以应用于陕西关中地区ETp的计算。