一膜两年覆盖条件下耕作方法对旱作玉米产量及土壤物理性状的影响

为了优化全膜双垄沟播玉米土壤耕作技术,实现土壤质量保育和增产增效,布设田间定位试验,比较研究了一膜两年全膜双垄覆盖条件下,少免耕对玉米产量、水分利用效率(WUE)、经济效益及土壤物理性状的影响。结果表明:一膜两年用条件下,深松耕—免耕较对照能显著提高玉米的籽粒产量、水分利用效率、收获指数、总产值及产投比,其籽粒产量、水分利用效率、收获指数、总产值及产投比分别较对照提高22.8%,22.0%,15.0%,17.4%,17.4%;深松耕—免耕具有降低表层土壤容重、紧实度,增加土壤总孔度、大团聚体含量及饱和导水率的作用,全膜双垄沟播玉米采用深松耕—免耕具有明显的稳增产增效及土壤结构改善的作用,建议在全膜双垄沟播玉米种植体系中推广应用。     

黄土高原丘陵沟壑区土壤物理性质对苜蓿 种植年限的响应

西部黄土高原丘陵沟壑区是中国乃至世界上水土流失最严重的区域,以禾谷类作物单播为主的传统农业生产系统和过度耕作是引致水土流失的最主要原因。紫花苜蓿作为优良豆科牧草,在区域生态环境建设和产业结构调整中发挥着重要作用。因此,本研究通过设置在陇中黄土高原半干旱区的长期定位试验,以苜蓿草地(3 a、10 a、12 a)和农田(马铃薯地)为主要研究对象,探讨了土壤物理性质对于苜蓿种植年限的响应,为黄土高原雨养农业系统紫花苜蓿适宜种植年限的选择及苜蓿草地的可持续利用提供科学依据。结果表明,随着紫花苜蓿种植年限的加长,土壤表层呈容重降低、孔隙度增加的变化趋势,而下部土层变化不明显。苜蓿种植可以提高耕层0~30 cm土壤0.25 mm水稳性团聚体含量、平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD),同时降低团聚体破坏率(PAD),且随种植年限的延长效果愈加明显。苜蓿种植一定年限后土壤总有机碳(TOC)和易氧化有机碳(ROOC)与农田差异明显,其中种植苜蓿土壤易氧化有机碳占总有机碳的比例为44%~57%,农田土壤易氧化有机碳比例占52%~68%,表明种植苜蓿不仅提高了土壤总有机碳含量,且改变了土壤有机碳的组成比例。与农田相比,苜蓿种植可改善土壤水分入渗性能,表现为随种植年限的延长呈现先增加后降低的趋势。黄土高原沟壑区种植苜蓿可以改善土壤有机质形态和物理结构,提高土壤渗透能力,但苜蓿种植年限以10 a为宜,10 a之后应该进行轮作换茬以维持雨养农业系统的可持续发展。     

不同生物质炭输入水平下旱作农田温室气体排放日变化研究

在陇中黄土高原干旱半干旱区,采用小区定位试验,对不同生物质炭水平(0 t·hm~(-2)、10 t·hm~(-2)、20 t·hm~(-2)、30 t·hm~(-2)、40 t·hm~(-2)、50 t·hm~(-2))下农田土壤温室气体(CO_2、N_2O和CH_4)的日排放通量及其影响因子进行连续观测,并确定1 d中不同生物质炭处理水平下的最佳观测时间。结果表明:6个生物质炭输入水平处理下,春小麦地土壤CH_4、N_2O和CO_2通量变化趋势与气温日变化轨迹大体一致,均表现为白天排放量大于夜间,并在4:00—5:00时,出现对CH_4通量的吸收峰,以及N_2O与CO_2的排放低谷;全天内各处理CH_4平均排放通量依次为:10.14mg·m~(-2)·h~(-1)、7.82mg·m~(-2)·h~(-1)、6.57mg·m~(-2)·h~(-1)、-0.10mg·m~(-2)·h~(-1)、1.05mg·m~(-2)·h~(-1)和2.89mg·m~(-2)·h~(-1),N_2O平均排放通量依次为:288.79mg·m~(-2)·h~(-1)、201.78mg·m~(-2)·h~(-1)、157.14mg·m~(-2)·h~(-1)、112.06mg·m~(-2)·h~(-1)、154.60mg·m~(-2)·h~(-1)和164.02mg·m~(-2)·h~(-1),CO_2平均排放通量依次为:85.44 mg·m~(-2)·h~(-1)、80.91 mg·m~(-2)·h~(-1)、76.49 mg·m~(-2)·h~(-1)、65.29 mg·m~(-2)·h~(-1)、67.19 mg·m~(-2)·h~(-1)和69.10 mg·m~(-2)·h~(-1);当生物质炭输入量小于30 t·hm~(-2)时,土壤CH_4、N_2O、CO_2排放通量随其输入量增加而显著减小,但当其输入量超过30 t·hm~(-2)时,3种温室气体排放通量则呈显著增大趋势;当生物质炭输入水平为30 t·hm~(-2)时,春小麦土壤全天表现为CH_4的吸收汇,其余各水平处理下的土壤表现为CH_4的弱排放源;6种处理水平下,全天春小麦地土壤表现为N_2O、CO_2的排放源。0~5 cm的土壤温度及水分(y)与生物质炭输入量(x)回归方程分别为y=-0.017 6x+16.585(R~2=0.302 6,r=-0.55,P0.05)和y=0.056 5x+13.626(R~2=0.815 1,r=0.903,P0.05),生物质炭输入量与0~5 cm的土壤水分呈显著正相关关系;无生物质炭输入处理下3种温室气体的吸收或排放通量与地表温度及5 cm地温均呈显著正相关关系,其他各处理也表现出不同程度的正相关关系。因此,当生物质炭输入水平为30 t·hm~(-2)时,更有利于CH_4、N_2O和CO_2 3种温室气体的增汇减排;生物质炭输入水平差异引起的土壤温度及水分差异可能是不同生物质炭处理CH_4、N_2O和CO_2日排放通量产生差异的主要原因;由矫正系数及最佳时段温室气体排放量与累积排放量回归分析可得,3种温室气体的最佳同期观测时间为8:00—9:00。     

基于改进AHP 与GIS 的白银区耕层 土壤重金属污染评价

重金属污染因子权重在土壤重金属污染评价中,是影响环境质量评价结果的关键因素。基于改进层次分析法,根据重金属对人体的危害程度,计算土壤重金属污染物在土壤环境质量评价中的权重,并将其应用于加权平均综合指数法,结合地统计学软件,对白银区耕层土壤重金属污染状况进行了评价。结果表明,白银区耕层土壤中5种重金属污染由高到低排序依次为：As、Zn、Cu、Cr、Pb;耕层土壤综合污染指数平均值为0.48,污染等级总体为安全级;经相关性分析,Pb与Zn、Pb与Cu、Zn与Cu之间具有极显著的正相关性;土壤重金属污染空间分布特征显示,白银区除中部和东南部部分地区处于玷污、污染水平外,其余大部分地区耕地耕层土壤处于安全级;本底级、安全级、玷污级、污染级分别占全区耕地面积的24.83%、70.33%、2.72%、2.12%。     

长期不同耕作措施下陇中黄土高原旱作农田土壤磷的组分特征

【目的】探究黄绵土有机磷各组分在不同耕作措施下的效应关系,了解雨养农业区农业系统磷素利用效率,降低过多的磷素投入,进而减少农业生产对环境的破坏.【方法】本研究通过设置在陇中黄土高原半干旱区的保护性耕作长期定位试验,应用Bowman-Cole法,测定了传统耕作(T)、免耕秸秆覆盖(NTS)、免耕不覆盖(NT)、传统耕作秸秆还田(TS)四种耕作措施实施15年后,0~5,5~10,10~20,20~40cm土层的有机磷组分特征.【结果】4个土层免耕与传统耕作差异不大,在秸秆覆盖方式下免耕处理显著高于传统耕作,并且从NT处理与TS处理下4个土层相比较,TS处理均高于NT处理,秸秆覆盖处理高于免耕处理;同时,0~40cm土层加权平均值表现为NTSTSTNT.活性有机磷在各处理间差异显著,0~5cm土层NTS处理下活性有机磷含量显著高于NT、TS、T处理,分别高出11.21%,19.62%,30.75%;0~5cm中等活性有机磷在处理NTS下含量最高,分别较NT、TS、T处理高4.63%,6.71%,8.69%.有机磷各组分含量以中等活性有机磷为主体含量最大;各处理有机磷组分含量都随土层深度的增加而减小.【结论】通过研究不同处理下有机磷各组分含量来看,总体均表现为NTSTSNTT,说明免耕的基础上进行秸秆覆盖,有利于总有机磷的积累与提高,免耕加秸秆覆盖对本地区的土壤有机磷组分提高明显,增加了土壤磷库的储存量.     

不同生物质炭输入水平下黄绵土N_2O日排放特性

在陇中黄土高原干旱半干旱区,采用小区定位试验与室内盆栽模拟试验相结合的方法,对不同生物质炭输入水平下旱作黄绵土N_2O的日排放通量及其影响因子进行连续观测,并确定1天中不同生物质炭处理水平下的最佳观测时间。结果表明:6个生物质炭输入水平处理下(0、10、20、30、40、50 t·hm~(-2)),旱作黄绵土全天表现为N_2O的排放源;无生物质炭添加处理的N_2O排放通量均显著高于其他各处理,随输入水平增加呈U型变化规律,当生物质炭输入水平为30 t·hm~(-2)时,更有利于N_2O气体的增汇减排;各处理N_2O日总排放通量均在白天所占比例最高;温度是环境因子相对稳定条件下N_2O气体排放的主要影响因子,N_2O的排放与地表温度及10 cm土层地温呈不同程度的正相关关系;10 cm土层地温与生物质炭输入量呈显著正相关关系;N_2O气体的最佳同期观测时间为8∶00—9∶00。     

生物质炭对旱作农田土壤持水特性的影响

为确定添加生物质炭对旱作农田土壤持水特性的影响,在隆中黄土高原典型旱作农田区设置相关定位试验,对不同生物质炭输入水平的土壤容重、土壤孔隙度、土壤水分常数及土壤水分特征曲线进行测定。结果表明,生物质炭的添加能够减小土壤容重,增加土壤孔隙度。随着生物质炭输入水平的增加,土壤容重的减小及土壤孔隙度的增加幅度加大。生物质炭达到50t/hm~2时土壤结构变化最为明显,0—5,5—10,10—30cm土层中土壤容重相比对照分别减小7.01%,9.91%,16.60%,土壤毛管孔隙度分别增加19.47%,21.02%,29.94%;并且生物质炭的施入可以增加土壤饱和含水量、土壤田间持水量、土壤有效水分含量。随着生物质炭输入水平的不断加大,各水分常数呈现出上升趋势,但当生物质炭输入水平达到40t/hm~2后涨幅空间开始减小。说明生物质炭的添加能够提高旱作农田的持水性能,但输入水平达到40t/hm~2后,土壤持水性能趋于稳定。     

干旱胁迫对不同基因型啤酒大麦品种(系)生长发育的影响

以抗旱基因型品种(系)甘啤5号、甘啤7号和9810-49及敏感基因型品种(系)甘啤4号、甘啤6号和9821-118为供试材料,采用裂区设计,在抗旱棚进行正常灌水(I)和干旱胁迫(D)盆栽试验。结果表明,干旱胁迫后,不同基因型啤酒大麦品种的单株分蘖数和成穗数、株高、穗长、穗粒数、千粒重、生物产量等指标均比灌水处理显著降低,降低幅度品种间差异明显,这主要由品种自身特性决定,与啤酒大麦的抗旱性没有显著相关关系。叶面积、叶片含水量、根体积和根干重也显著降低。抗旱品种叶面积较小,叶片含水量较高,根体积和根干重较大,干旱胁迫后下降幅度较小,与啤酒大麦的抗旱性有比较明显的相关关系,可作为啤酒大麦抗旱性评价的主要形态指标。     

促腐条件下小麦玉米秸秆还田土壤养分变化特征研究

采用盆钵培养法,模拟定西市李家堡镇典型的黄土高原旱作农业区旱作覆膜方式,通过秸秆添加腐解剂还田研究小麦秸秆、玉米秸秆腐解120 d土壤养分含量的动态变化特征。结果表明:在小麦秸秆、玉米秸秆120 d的腐解过程中,各处理土壤有机质、碱解氮、全氮的增加速率一致表现为先增后减,土壤磷素、钾素的增加速率变化趋势为增—减—增—减;添加腐解剂处理的土壤养分增加速率均大于秸秆直接还田(对照),培肥土壤效果明显;小麦、玉米秸秆添加腐解剂F3的处理土壤养分含量高于其他处理,即内含具特殊功能的芽孢杆菌、丝状真菌、放线菌和酵母菌的秸秆腐解剂F3增加土壤养分的效果最好;相同腐解剂下不同种类秸秆处理的土壤养分含量表现为:WF1CF1,WF2≥CF2,WF3CF3,即由好氧性的多个菌种复合培养而成的秸秆腐解剂F1对小麦秸秆促腐优势最大;F3对玉米秸秆的促腐作用优于F1和F2;富含分解纤维素、半纤维素、木质素和其他生物有机物质的微生物菌群的秸秆腐解剂F2对小麦、玉米秸秆的促腐效果基本相似。     

施氮对陇中黄土高原旱作农田土壤颗粒态有机碳的影响

为探明不同施氮水平对陇中黄土高原旱作农田土壤有机碳的影响,以布设于2013年的施氮定位试验为研究对象,利用碘化钠重液分组法,探究了N_0,N_(52.5),N_(105),N_(157.5)4种施氮水平对陇中黄土高原旱作农田土壤总有机碳(STOC)、游离态颗粒有机碳(FPOC)、闭蓄态颗粒有机碳(OPOC)、矿质结合态有机碳(MOC)的影响。结果表明:在0—20 cm土层,不同处理下STOC,FPOC,OPOC,MOC含量及FPOC/STOC,OPOC/STOC均随土层加深而降低,MOC/STOC随土层加深而增大。较N_0处理,N_(52.5),N_(105),N_(157.5)处理均可提升STOC,FPOC,OPOC含量以及FPOC/STOC,OPOC/STOC,且N_(105)处理下提升效应最优;N_(105)和N_(157.5)处理可显著提升0—20 cm各土层MOC含量,且N_(105)处理下提升效应最优。综上所述,N_(105)处理可有效促进土壤固碳能力、节约投入成本,可筛选为该区春小麦栽培的合理施氮量。