包气带土壤pH对灌溉施肥响应的变异过程

为了分析灌溉施肥活动引起的包气带土壤pH值变异特征及其对地球化学条件的响应，通过历时3 a的野外原位灌溉施肥试验，应用不同季节灌前、灌后6 m土层中不同深度的测定资料，系统分析了土壤pH对灌溉、施肥的响应过程，结果表明：各深度pH值呈弱变异性（CV=1.01%~2.28%），与灌溉前相比，灌后土壤pH值的均值和变异系数均呈现明显的变化；灌前包气带各层pH具有强烈的空间自相关性，灌后受水分、基质等相互作用影响，pH的空间自相关性有所减弱，C₀/(C₀+C)和变程a分别由7.23 m和3.54 m(灌前0 d)减少到3.26 m和2.76 m(灌后第10天)。土壤基质是决定土壤酸碱性的主要因素，在灌溉施肥活动对pH的响应过程中，地球化学条件（土壤含水量、土壤温度、土壤有机质(SOM)、氧化还原电位（RP）等)、土壤基质组成和氮底物浓度（NH⁺₄-N）等的交互作用影响pH的动态。土壤含水量和温度单独对pH影响不显著，两者交互作用对pH有显著影响。引起土壤pH变化的主要变异源为Cl^-、土壤有机质(SOM)、NO^-₃-N、NH⁺₄-N等营养物质和不同空间深度土壤基质的差异，表明灌溉施肥改变了包气带pH地球化学动力场、营养物质和土壤基质的交互作用，引起各深度的生物地球化学反应，控制pH值的空间变异特性。当包气带介质土壤水分变化时，首先营养物氨态氮以分子态或水合态形式被介质吸附，H⁺得到释放，使得灌后第4天pH值下降。随着氨氧化过程中H⁺的释放，pH在灌前和灌后第10天和第30天有显著差异。氨的氧化引起硝酸盐含量不断增加，使得硝酸盐对pH值的影响在灌后不断增强,相关系数由0.24(0 d，P<0.05)增加到0.41(30 d,P<0.01)，而氨态氮对pH值的影响逐步降低，相关系数由0.43(0 d，P<0.01)降低为0.19(30 d,P>0.05)。     

液态有机肥对滴灌棉花光合特性及产量形成规律的影响

为优化滴灌棉花的施肥技术,探究液态有机肥对滴灌棉花生长发育的影响,笔者采取单因子随机区组试验设计,研究在滴灌棉花不同生育时期施用液态有机肥对棉花光和特性、干物质积累及产量的影响。结果表明:(1)施用液态有机肥能够促进植株生长发育,增大光合速率增加棉花产量,且随着液态有机肥施用量的增大,各处理叶面积指数、SPAD值均呈现先增后减的趋势,均于铃期达最大值,其中苗期与蕾期施液态肥的C处理最大值分别为3.25和62.63;(2)叶片净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)均以C处理最高,并于8月5日花铃期达到极值,而胞间二氧化碳浓度(Ci)表现为C处理最低,为188.67μmol/mol;(3)整个生育期内单株干物质积累量、伏前桃、伏桃、单株铃数及品质均以C处理最好,与其他处理达显著差异水平(P0.05),且增产幅度为27.01%~42.97%。研究表明,液态有机肥适宜的施用时期不仅可提高叶面积指数、叶绿素含量及光合速率,同时为后期干物质积累及产量的形成奠定基础。     

蔬菜高效水肥一体化灌溉技术的实践与发展建议

水肥管理是直接影响蔬菜稳产高产和品质提升的关键因素。总结了我国蔬菜高效灌溉的4种主要模式,介绍了不同种类蔬菜的高效灌溉模式,分析了我国蔬菜高效水肥一体化灌溉技术存在的问题,并提出了发展建议。     

调亏度及调亏历时对苜蓿生物量分配与水分利用效率的影响

本研究的目的在于探讨紫花苜蓿营养生长期调亏滴灌对其节水效果的影响,增加其产量的作用。在北京对分枝期苜蓿品种"皇冠"进行调亏程度和调亏历时对其生长的研究。结果发现,秋播苜蓿进行调亏灌溉应把握适当的调亏度,在调亏度达60%FC、调亏历时为14d时,土壤水分对苜蓿形成干旱胁迫;在调亏度达80%FC时,光合同化物更多向苜蓿地上部分配,同时适当增加调亏历时改变苜蓿根系形态可塑性,有利于其根系伸长生长,提高其水分利用效率。适当的将调亏度与调亏持续时间分别维持在80%FC左右和14~21d,更能实现北京地区苜蓿节水促生长的目的。     

河西荒漠灌区紫花苜蓿施肥效应及其基于数据包络分析法的经济效益研究

为科学准确地评判河西走廊苜蓿主产区紫花苜蓿饲草生产中施肥措施对其产品质量及生产收益的影响,本研究以“甘农3号”紫花苜蓿为材料,通过2016、2017年2年田间试验,以该区域紫花苜蓿饲草生产的平衡施肥推荐方案(N 103.5 kg·hm^-2、P₂O₅ 105 kg·hm^-2、K₂O 90 kg·hm^-2)为对照,探讨了不施肥及3种不完全施肥(缺氮偏施、缺磷偏施、缺钾偏施)处理下紫花苜蓿的生产性能,并采用数据包络分析法(DEA)对其经济效益进行分析。结果表明:与不施肥相比,施肥措施各处理均显著提高紫花苜蓿产量、蛋白总量,降低其酸性洗涤纤维和中性洗涤纤维,提高了相对饲用价值,从而改善了紫花苜蓿品质,并有效增加了经济效益;与氮、磷、钾平衡施肥相比,各偏肥处理的紫花苜蓿产量和品质均显著低于平衡施肥,尤以缺磷偏施的降幅最大,2016、2017年2年的产量和蛋白总量降幅分别达到25.9%、25.7%和33.4%、33.1%。因此,磷是河西荒漠灌区紫花苜蓿饲草生产的养分限制因子,氮、磷、钾对该地区紫花苜蓿生产性能影响顺序为:磷>氮>钾。运用数据包络分析法(DEA)分析出河西荒漠灌区紫花苜蓿的施肥效应为氮、磷、钾平衡施肥的经济效益最优,为DEA有效;不完全施肥的3个评价单元及不施肥评价单元为DEA无效,其中,不施肥经济效益最低,3个不完全施肥评价单元中的缺磷偏肥的紫花苜蓿经济效益比缺氮偏肥和缺钾偏肥更低;另外还以DEA模型推算出不同施肥措施下紫花苜蓿饲草生产经济效益改进的具体方案,其中,不施肥的紫花苜蓿饲草生产需调整的幅度最大,调整额度达10678.88 CNY·hm^-2,各施肥措施需调整的幅度排序为:不施肥>缺磷偏施>缺氮偏施>缺钾偏施。     

不同沟垄覆盖下土壤水热效应对旱作马铃薯生长及产量的影响

针对宁南山区春季降雨少、低温不利于马铃薯出苗,而作物生育中后期高温胁迫限制马铃薯块茎形成导致减产等问题,于2016年设置垄覆地膜沟内覆盖塑料地膜(DM)、玉米秸秆(JG)、生物降解膜(SM)、麻纤维地膜(MM)、液态地膜(YM)及沟不覆盖(BM),以传统平作为对照(CK),研究沟垄覆盖模式对土壤温度、土壤水分、旱作马铃薯生长及块茎产量的影响.结果表明:处理DM,SM,MM和YM马铃薯生育期耕层土壤温度表现出增温效应,而处理JG和BM表现为降温效应,其中处理DM增温效果和处理JG降温效果最佳.处理YM,JG对马铃薯生长前期保水效果较好,分别较CK显著提高13.3%,27.0%,而处理JG,DM对生育中后期的保墒效果较佳,分别较CK显著提高22.4%,13.2%.处理JG可显著促进马铃薯生长,其增产效果最为显著,DM次之,分别较CK增产47.8%,44.8%,其他处理较CK差异不具有统计学意义.可见,在宁南山区实施垄覆地膜沟覆秸秆模式可调控土壤水热环境,对旱作马铃薯生长及增产效果最佳.     

红壤区肥液浓度对涌泉根灌水氮运移特性的影响

为提高红壤区涌泉根灌水氮利用效率,通过室内肥液入渗试验,研究了不同肥液浓度(0,10,20,35,60 g/L)条件下涌泉根灌土壤的入渗能力、湿润锋运移距离、土壤水分分布以及铵态氮和硝态氮的运移特性,并建立了红壤涌泉根灌土壤累计入渗量及湿润锋在竖直向上、竖直向下和水平方向的运移距离与肥液浓度的关系模型。结果表明:土壤累计入渗量、湿润锋运移距离以及湿润体内水分和氮素的分布均受到肥液浓度的影响。在同一入渗时刻,土壤累计入渗量及湿润锋运移距离随肥液浓度的增大而增大,且与入渗历时均呈幂函数关系;在灌水结束时,相同土层深度内,肥液浓度越大,土壤含水率就越大,土壤中铵态氮和硝态氮的浓度也越大,且与铵态氮相比,硝态氮的分布范围更广。随着肥液再分布的进行,土层内最大含水率位置逐渐下移,且土壤含水率的分布也更加均匀;土壤中铵态氮和硝态氮浓度的变化趋势不同,浅层中铵态氮的浓度逐渐降低,而硝态氮的浓度先降低后增加;深层中铵态氮的浓度先增加后降低,而硝态氮的浓度逐渐增加。该研究成果可为进一步研究红壤区涌泉根灌肥液入渗氮素运移及转化提供理论参考。     

滴灌条件下水土温度对覆砂土壤水热运移影响的数值模拟

为探究滴灌条件下水温与土温对覆砂土壤水热运移规律的影响,基于HYDRUS-2D构建了不同水土温度土壤水热运移数值模型,模拟分析了不同水土温度对覆砂土壤水分、温度动态变化的影响。结果表明:灌溉水温对土壤水热分布影响显著,随着温度升高,土壤湿润体内含水率减小,表现为35℃水温20℃水温5℃水温,灌溉水温对土壤剖面温度分布也有较大影响,表层0—15 cm范围内温度变化了5～10℃。相同水温条件下,随着土壤温度升高,土壤饱和导水率增大,湿润土体内体积含水率减小,表现为30℃土壤温度15℃土壤温度5℃土壤温度。滴灌水平和垂直湿润锋运移距离随温度升高而增大,湿润锋运移距离与时间符合幂函数F=at~b,决定系数R~2介于0.977 4～0.999 6,并建立了水平和垂直湿润锋运移距离与入渗时间和温度的关系模型。以期为西北干旱地区砂石覆盖生态农业的合理补灌提供理论指导。     

内蒙古河套灌区农田土壤中微塑料的赋存特征

为阐明内蒙古河套灌区农田土壤中微塑料的赋存特征及其与覆膜年限、灌溉类型等的响应关系,该文采用田间取样与室内试验相结合的方法进行了系统研究,分析了研究区地膜覆膜现状,并考虑覆膜年限(覆膜5、10、20 a)及灌水方式(滴灌和畦灌)2个因子,探索了河套灌区农田土壤中微塑料的丰度、类型、颜色、粒径等赋存特征,并通过扫描电镜、能谱仪等对微塑料表面特征及表面附着物进行观察与分析。结果表明:内蒙古河套灌区不同覆膜年限下(5、10、20 a)土壤中微塑料平均丰度分别为2526.00、4352.80、6070.00个/kg,单层土的微塑料含量最大值(2133.50 ind/kg)出现在覆膜20 a的0~10 cm土层,最小值(678.00个/kg)出现在覆膜5 a的>20~30 cm土层;不同覆膜年限和灌溉类型影响土壤微塑料丰度,滴灌农田微塑料丰度值略大于畦灌农田,在不同土层深度上微塑料丰度值随土层深度增加逐渐减小;微塑料类型主要有纤维类(23.34%)、碎片类(26.31%)、薄膜类(38.57%)和颗粒类(11.78%)等4种,且薄膜类在不同土层占比都较高,微塑料颜色包括黑色、透明、绿色、红色、蓝色等,比例分别为24.56%、23.83%、19.34%、16.52%和15.75%,其中0~10 cm土层中微塑料以黑色为主,占比30.25%,在>10~20、>20~30 cm土层中微塑料以透明为主,占比30.15%和29.23%,粒径则随覆膜年限增加而呈逐渐减少趋势,粒径小于1 mm的微塑料居多,随着覆膜年限的增加,微塑料粒径在0~10、>10~20、>20~30 cm土层间的差异逐渐减小,且粒径大小与灌溉类型无显著关系(P>0.05);微塑料样品表面特征粗糙,呈现不规则孔隙,纤维类、薄膜类和碎片类微塑料均具有较多规则微小孔隙,而颗粒类微塑料表面孔隙则不规则且呈凹凸状,土壤中微塑料的多孔特性造成微塑料比表面积增大,进而增加对土壤中其他污染物和微生物的吸附;微塑料的表面孔隙附着有机体和污染物,表面存在稳定的铁氧化物、稀土元素等,并容易形成有机-无机复合污染效应。研究对于明晰微塑料在河套灌区土壤中的分布现状及危害具有重要意义。     

滴灌灌水均匀系数与灌水量对土壤水分分布及温室番茄产量的影响

为探索灌水均匀系数与灌水量对温室番茄产量和土壤水分变化的影响,确定合理的滴灌灌水均匀系数,本研究设置65%、75%和85%3个灌水均匀度水平, 190 mm、220 mm和250 mm 3个灌水量水平,测量番茄生育期内土壤含水率及番茄产量,计算土壤含水率均匀系数和番茄灌溉水利用效率。结果表明,当灌水均匀系数为65%～85%时,土壤水分均匀系数均值(82.57%～93.76%)接近或高于设置的滴灌灌水均匀系数的最大值(85%)。滴灌灌水均匀系数对土壤含水率均匀系数影响权重最大,灌水量、灌水均匀系数、土壤初始含水率均值3个影响因素与土壤含水率均匀系数均值之间呈线性关系(P0.05),决定系数为0.918。当土壤初始含水率占田间持水量比重60%,灌水量低于15mm时,灌水均匀系数与灌水量二者的交互作用与土壤含水率均匀系数为显著线性关系(P0.05),其他情况下均无显著性关系。灌水量对产量为显著影响(P0.05),灌水均匀系数及二者的交互作用对番茄产量无显著影响,考虑产量及灌溉水分利用效率,灌水量220 mm、灌水均匀系数75%组合为最优组合。因此在西北地区,综合考虑经济性和系统的可靠性,建议下调现行滴灌灌水均匀系数标准。