免耕对农田土壤持水特性和有机碳储量影响的区域差异

【目的】分析耕作对土壤碳储量的影响,明确我国东北、华北地区的科学耕作方式,为区域优化耕作模式、改善土壤提供依据。【方法】基于吉林公主岭（GZL）、山西寿阳（SSY）、河北廊坊（HLF）、山西临汾（SLF）4个长期定位试验,选择传统耕作（CT）、免耕（NT）两个耕作处理,分析耕作对有机碳影响的区域差异。【结果】（1）免耕对土壤容重和紧实度影响存在区域性差异,显著提高了东北冷凉区黏质黑土（公主岭）和华北砂质潮土（廊坊）的土壤容重和紧实度,土壤容重分别增加了12.1%、0.7%,但降低了黄土高原东部粉砂壤质黄土（临汾）和砂壤质褐土（寿阳）的土壤容重和紧实度,土壤容重分别降低了1.5%、8.2%。（2）公主岭试验点0、10 kPa土壤体积含水量处理间差异显著,免耕较传统耕作分别提高了40.4%、30.1%;寿阳试验点0、10、500 kPa下免耕较传统耕作土壤体积含水量分别降低了6.4%、4.3%、5.9%,350 kPa下提高了2.1%;廊坊试验点10、350、500 kPa免耕下土壤体积含水量分别提高了0.6%、5.6%、2.6%;临汾试验点0和10 kPa免耕下土壤体积含水量分别降低了7.1%、5.5%,350 和500 kPa土壤体积含水量分别提高了2.9%、8.9%。（3）在4个区域,免耕显著提高了0—10 cm表层土壤有机碳储量,其中公主岭增加最显著,提高了45.4%;但免耕对0—80 cm土层总有机碳储量影响存在区域性差异,公主岭提高了7.2%,寿阳、廊坊、临汾分别降低了26.8%、31.3%、23.5%。（4）土壤有机碳与饱和含水量呈极显著正相关关系,而与年均温、年降水、紧实度具有显著负相关关系,有机碳储量受气候因子、持水能力、紧实度的影响显著。【结论】由于我国东北和华北地区气候、作物类型、土壤性质等不同,免耕对土壤有机碳储量影响存在区域性差异,可以显著提高各区域表层土壤有机碳储量,但仅提高了东北冷凉区黏质黑土（公主岭）土壤总有机碳储量。总体来说,免耕保护性耕作技术是提高表层有机碳储量的有效途径。     

不同碳氮管理措施对春玉米农田土壤呼吸的影响

基于山西省寿阳旱作试验区长期定位试验,以春玉米农田为研究对象,探讨了不同碳氮管理措施对春玉米农田土壤呼吸的影响及土壤呼吸与土壤温度的关系。结果表明:碳氮处理土壤呼吸高于无肥区,其中施用化肥105 kg·hm-2、秸秆3 000 kg·hm-2、有机肥3 000 kg·hm-2时,土壤呼吸速率最低,为2.24μmol·m-2·s-1,与无肥区差异不显著;施用化肥31 kg·hm-2、秸秆5 121 kg·hm-2、有机肥4 500 kg·hm-2时,土壤呼吸速率最高,达3.51μmol·m-2·s-1,高出无肥区72.0%。化肥、秸秆、牛粪编码值与土壤呼吸速率满足关系式y=2.2-0.1 x1+0.2 x2-0.2 x1x3+0.2 x12+0.1 x22+0.1 x32,当化肥、秸秆、牛粪用量分别为131、1 500、3 750 kg·hm-2时,土壤呼吸速率达到最小值2.075μmol·m-2·s-1,该施肥配方可为当地春玉米生产施肥管理提供参考依据。土壤呼吸与土壤温度间存在y=a Tb显著相关关系,可解释两者间变异的46.9%~81.2%,Q10变化范围为1.86~4.71。综上可知,合理的碳氮管理措施可有效控制CO2的排放,并影响土壤呼吸对土壤温度的敏感性。     

纳米碳添加对土壤速效养分和小油菜产量的影响

纳米碳因其具有独特的理化性质作为新型材料被广泛应用于新能源、生态修复等领域。近年来,随着其功能被不断挖掘,纳米碳开始投入农业领域,成为新的研究热点。但是,纳米碳添加如何影响土壤养分和作物产量,仍不明确,有待进一步研究。将纳米碳作为肥料增效剂与不同肥料配施,研究其在大田条件下对土壤速效养分、小油菜农艺性状和产量的影响,从而为纳米碳在农业中的高效利用提供理论依据。田间试验在北京市房山区窦店乡温室大棚内进行,供试作物为小油菜,品种为‘国夏1号’。试验共设4个处理:化肥(CF),化肥+纳米碳(CF+NC),有机肥(OM),有机肥+纳米碳(OM+NC)。在小油菜不同生育期测定土壤速效养分、油菜株高、叶面积和产量。结果表明,(1)与CF、OM相比,CF+NC和OM+NC处理提高了土壤速效养分含量,分别提高了小油菜生长旺盛期的土壤速效钾含量37.3%、27.4%,土壤铵态氮含量35.5%、35.0%,土壤硝态氮含量52.0%、49.9%。(2)添加纳米碳可促进小油菜生长。与CF、OM相比,CF+NC、OM+NC处理分别提高了收获期小油菜株高9.7%、5.6%,叶面积13.9%、12.9%,干重15.6%、14.7%,产量19.8%、18.0%。与单施肥料比较,纳米碳配施化肥、有机肥均可显著提高土壤速效养分含量,促进小油菜的生长发育,提高产量。     

纳米碳对设施番茄土壤酶活性、速效养分 及产量品质的影响

探讨纳米碳添加对土壤酶活性、土壤速效养分、番茄产量品质的影响。以“普罗旺斯”品种的番茄为材 料,在河北石家庄温室大棚进行纳米碳培肥试验,设置 4 个施肥处理:化肥(CK)、化肥 + 清水(CKH)、化肥 +0.1% 纳米碳(C1)、化肥 +0.3% 纳米碳(C2),研究添加不同量纳米碳对土壤碳氮转化相关酶活性、硝态氮、 速效钾、番茄产量与品质的影响。结果表明,(1)施加纳米碳可显著提高土壤 β-1,4- 葡萄糖苷酶、β- 纤维二 糖苷酶、β-1,4-N- 乙酰葡糖氨糖苷酶、亮氨酸氨基肽酶的活性。(2)施加纳米碳可提高土壤硝态氮、速效钾含 量。采收旺盛期,C1、C2 处理比 CK 土壤硝态氮含量提高 50.7%、122.8%,比 CKH 土壤硝态氮含量提高 46.1%、 115.9%。收获期,C1 处理的土壤速效钾含量比 CK、CKH 土壤速效钾含量高 32.0%、35.1%,C2 处理下的土壤速 效钾含量比 CK、CKH 的土壤速效钾含量高 52.4%、55.9%,C2 比 C1 处理土壤速效钾含量提高 15.4%。(3)施用 不同量纳米碳均表现出增产的效果,对部分番茄品质指标数值有提升作用。化肥中添加适量纳米碳可提高土壤碳 氮转化相关酶活性,提高土壤对碳和氮的利用、转化,提高土壤硝态氮、速效钾含量,对番茄有增产提质的潜力。     

滴灌氮肥用量对设施菜地硝态氮含量及环境质量的影响

【目的】滴灌施肥较传统施肥更为精准的将肥水输送至作物的根区,减少肥料的用量,降低土壤水分和养分深层渗漏带来的环境风险。本试验研究滴灌管理下不同氮肥(N)用量对设施菜地供氮能力及环境质量的影响,以期获得滴灌水肥一体化管理条件下最佳施氮用量。【方法】采用日光温室冬春茬黄瓜-秋冬茬番茄轮作,共设计4个化肥氮用量梯度(N_0、N_1、N_2、N_3,对应冬春茬黄瓜季施氮0、300、600、900 kg/hm~2;秋冬茬番茄季施氮0、225、450、675 kg/hm2)3年定位研究比较不同氮用量下0-100 cm土体硝态氮、电导率(EC_(5:1))、pH动态变化计算了各施氮水平下设施蔬菜生产的氮素表观平衡、氮肥利用率和经济效益。【结果】随着种植年限的延长,N_2和N_3处理0-100 cm土体硝态氮和盐分积累显著土壤硝态氮含量分别由2008年黄瓜季季平均14.4~31.1和14.9~41.0 mg/kg增至2010年番茄季季均76.4~119.8和129.0~184.5 mg/kg,分别增加了1.9~5.1和3.5~7.7倍;两处理EC。分别由2008年黄瓜季季平均379.6~514.3和407.0~476.7S/cm增至2010年番茄季季平均663.0~1212.4和710.0~1359.6μS/cm分别增加了0.3~1.8和0.5~2.0倍。与N_2和N_3处理相比,N_1处理节氮50%~66.7%,经过三年的种植0-100cm土层季均硝态氮含量和EC_(5:1)分别下降了35.5%~67.4%和6.0%~25.2%,pH增加0.06~0.18,氮肥利用率显著增加9.0~13.8个百分点而种植蔬菜的经济效益未有显著下降。【结论】温室滴灌冬春茬黄瓜一秋冬茬番茄经济施氮量分别为N 300和225kg/hm~2,既能保证3年5季蔬菜根层(0-60 cm)土层硝态氮处于相对适宜水平,具有较好的经济和环境效益。     

海冰水灌溉对不同施肥方式下土壤盐分运移及棉花的影响

为研究海冰水灌溉配套农艺措施,以改良盐碱化耕地和荒地,该文采用海冰水灌溉,结合4种施肥措施：无机肥（传统施肥）、有机肥与无机肥配施、土壤调理剂与无机肥配施和不施肥处理（CK）,研究海冰水灌溉不同施肥措施对土壤盐分及离子运移、棉花产量的影响。结果表明：1）2007－2008年,海冰水灌溉0～100 cm土层内各层次土壤脱盐率可达40.2%,0～40 cm土层Na+和Cl-的离子浓度显著降低;2）2007年,海冰水灌溉施加液膜处理0～100 cm土层土壤洗盐量为11 210 kg/hm2,未作液膜的处理反盐量高达2 610 kg/hm2;3）2007－2008年,海冰水灌溉不同农艺措施棉花籽棉产量高低为：CK（不施肥）＜无机肥＜有机肥与无机肥配施＜土壤调理剂与无机肥配施,2008年海冰水灌溉调理剂与无机肥配施处理籽棉产量较传统施肥处理高568 kg/hm2。连续2 a使用海冰水灌溉配合合理的农艺措施,可以有效淋洗土壤盐分,避免造成土壤次生盐渍化。     

水氮互作对温室黄瓜光合特征与产量的影响

在日光温室内研究了水氮互作对黄瓜叶片不同生育期光合特征与产量的影响,分析了各生育期黄瓜光合速率与产量的关系。结果表明:光合速率、蒸腾速率在盛瓜期最高,而水分利用效率则在初瓜期达最高。习惯灌水条件下,施氮量的增加有助于光合速率和蒸腾速率的提高,其中以灌水7470m3·hm-2、施氮1200kg·hm-2时(W1N1200)最高,但与灌水5190m3·hm-2、施氮600kg·hm-2时(W2N600)无显著差异;叶片水分利用效率以减量灌水、减施氮50%处理(W2N600)为最高,是习惯水氮处理(W1N1200)的1.08倍,对照(W1N0)的1.24倍。水氮互作对黄瓜产量及产量构成因素具有显著影响,其中以减量灌水30%左右、减施氮50%的处理组合(W2N600)最优,黄瓜产量最高可达17.06×104kg·hm-2。黄瓜的光合速率与产量、瓜条数、单果重之间呈二次曲线关系,其中盛瓜期的拟合方程最好。     

不同施氮水平下温室番茄叶片反射光谱特征分析

利用便携式光谱辐射仪测定了温室番茄叶片的光谱反射率,研究了不同施氮水平下特定光谱指数与叶片氮含量、光合速率及产量的关系。结果表明,温室番茄叶片的光谱反射率在可见光波段随供氮水平的升高而降低,在近红外波段随供氮水平的升高而增加。随施氮水平的提高,绿峰的蓝移和红边的红移现象明显,而红谷反射率与光合速率之间的关系可用二次方程拟合,相关系数达0.805。番茄叶片氮含量的敏感光谱波段为580~695 nm,740~900 nm,由695 nm、770 nm两个波段构建的高光谱指数(RVI、NDVI)与叶片氮含量的相关性显著。而基于原始光谱数据对番茄产量的估测也可在温室中得到很好的运用,其中光谱指数RV(I710,680)、VARI700和产量的拟合方程最优。     

不同水氮用量对日光温室黄瓜季硝态氮淋失的影响

于2010年3～7月,在河北省辛集市马庄农场研究了不同水氮用量对黄瓜季硝态氮淋失的影响,结果表明,通过调节不同生育阶段灌水量使黄瓜全生育期土壤含水量保持在18.7%～22.1%,不仅可以满足黄瓜生长发育对土壤水分的要求,而且可以减少用水量30%。不同处理中以节水灌溉、习惯施氮处理（W2N1）土壤硝态氮含量最高,习惯灌水、减量施氮处理（W1N2）最低。全生育期内,土体95cm深度硝态氮淋失量与土壤含水量、土壤硝态氮含量均呈正相关,其中以初瓜期和盛瓜期相关性系数最高。与农民习惯水氮处理（W1N1）相比,节水减氮处理（W2N2）在节水30%减施氮25%的情况下,可以显著降低黄瓜季土壤硝态氮淋失量,整个生育期降低淋失量35.0%。3年连续试验结果表明,节水减氮处理（W2N2）与习惯水氮处理（W1N1）间黄瓜产量结果差异不显著,说明河北省温室大棚蔬菜生产,目前农民习惯施氮和灌水量有很大的节水节肥空间,根据蔬菜不同生育期需肥量和土壤含水量来合理分配水、氮可取得明显的节水节氮效果。     

海冰水不同灌溉量对土壤水分和棉花生物学性状的影响

通过在黄骅中捷农场设置海冰水(盐分浓度为3‰)4个不同灌溉量试验,研究了海冰水灌溉量对土壤含水量、灌溉水利用效率及棉花生物学性状的影响.结果表明,各处理均表现为0～100cm土层随着灌溉量增大,土壤含水量增大;播种前采用海冰水灌溉可以有效缓解环渤海滨海盐碱地土壤旱情,有利于淋洗土壤盐分,是解决当地干旱问题和提高棉花出苗率的一项有效措施.海冰水不同灌溉量处理显著影响棉花的生物学性状和灌溉水利用效率,表现为随着灌水量的增加,棉花的株高、果枝数增加,棉桃数、籽棉产量和灌溉水利用效率显著增加,均在每次灌水量525 m3/hm2、灌溉2次时达到最大值,产量达到3 265.78 kg/hm2,灌溉水利用效率达到1.94kg/m3,之后随着灌溉量增加反而降低.因此,试验区在降雨量正常年份利用3‰海冰水进行棉田灌溉时,建议每次灌水量为525 m3/hm2.