生物质炭与草炭混配基质的养分状况及其对凤仙花生长的影响

为减少无土栽培对草炭等不可再生资源的依赖,促进农业废弃物资源化利用,本研究探讨以生物质炭替代传统栽培基质进行凤仙花栽培,通过盆栽试验研究了生物质炭及草炭不同比例混配作为生长基质对凤仙花生长的影响。试验设置了生物质炭与草炭不同的混配比例,分别是单一草炭基质(B0P5),生物质炭与草炭体积比为1∶4(B1P4)、2∶3(B2P3)、3∶2(B3P2)、4∶1(B4P1)和单一生物质炭基质(B5P0)共6个处理,分析了不同配比基质的化学性质,并对各处理凤仙花生长情况及观赏指标进行了统计分析。结果表明,随着生物质炭添加量的增加基质pH逐步升高,添加生物质炭的基质(B1P4、B2P3、B3P2、B4P1、B5P0)pH分别为7.01、6.90、7.34、7.83和9.05,较单一草炭基质提高了18.76%～55.77%,且差异均达显著水平;B1P4处理和B2P3处理的基质有效磷含量分别为292.10、266.53 mg·kg-1,较单一草炭基质提高28.57%、17.32%,差异达显著水平。适量添加生物质炭可有效调节基质pH、并提高基质有效磷含量,并促进凤仙花生长,其中B1P4处理株高在苗期、生长期、开花期和成熟期分别较单一草炭基质提高42.39%、81.83%、23.66%、24.72%。B2P3处理开花数最多,整个花期分别较单一草炭基质处理增加21.05%～133.33%,且差异显著。研究表明,草炭混配适量生物质炭可有效促进凤仙花生长,增加凤仙花观赏价值。     

设施土壤有机氮组分及番茄产量对水氮调控的响应

【目的】酸解铵态氮和酸解氨基酸氮是土壤有机氮的主要组分,可表征土壤的供氮能力,并在氮素矿化、固定、迁移以及为植物生长供氮过程中起到至关重要的作用。研究水、氮调控下设施土壤有机氮组分和番茄产量的相互关系,为评价设施土壤肥力变化和制定科学合理的水、氮管理措施提供科学依据。【方法】田间定位试验在沈阳农业大学的温室内进行了5年,供试作物为番茄,栽培垄上覆盖薄膜,打孔移栽番茄幼苗,膜下滴灌。定位试验三个氮肥处理为施N75、300、525kg/hm^2,记为N1、N2和N3;三个灌水量为25、35和45kPa灌水下限(灌水始点土壤水吸力),记为W1、W2和W3,共9个肥水处理组合。在试验第五年番茄生长期(2016年4—8月)调查了番茄产量及其构成,在休闲期(2016年9月)测定0—10、10—20和20—30cm土层土壤有机氮组分、有机碳和全氮含量。【结果】9个处理中,土壤全氮、有机碳和除酸解氨基糖氮外的有机氮组分含量均随土层深度的增加而降低,且0—10、10—20和20—30cm土层间含量差异显著(P<0.05)。三个土层中酸解总氮占土壤全氮的66.0%、64.6%和55.2%,是土壤有机氮的主要存在形态。土壤酸解总氮中各组分含量及其所占比例的大小顺序为酸解氨基酸氮、酸解铵态氮>酸解未知态氮>酸解氨基糖氮。灌水下限和施氮量对番茄产量及单果重的影响均达极显著水平(P<0.01),水氮交互效应也达显著水平(P<0.05)。休闲期土壤酸解铵态氮与番茄产量间显著负相关(P<0.05)。番茄产量W1N2(25kPa+N300kg/hm^2)、W2N1(35kPa+N75kg/hm^2)和W1N1(25kPa+75kg/hm^2)处理间差异不显著。【结论】灌水和施氮量及其交互效应对各土层土壤全氮、酸解总氮、酸解铵态氮和酸解氨基酸氮的影响均达到极显著水平(P<0.01),而对土壤有机碳的影响不显著(P>0.05)。相同施氮量下,0—30cm土层酸解铵态氮和0—20cm土层酸解氨基酸氮含量均在土壤水吸力维持在35~6kPa范围内达最高值,此土壤水分含量下的0—20cm土层酸解氨基酸氮含量在施N75kg/hm^2时达到最大值。从节水减氮和番茄产量的角度考虑,控制土壤水吸力不低于35kPa、每季随水施N75kg/hm^2为供试番茄生产条件下最佳的水、氮组合量。     

北方典型水稻土有机质及其组分演变特征

【目的】探究我国北方淹育型水稻土在开垦耕种过程中土壤有机质及其组分的演变特征,为提高水稻土有机质的品质、合理利用水稻土及提高其生产潜力、建设高产稳产稻田提供理论依据和数据支撑。【方法】本研究以辽宁省各地棕壤和草甸土上发育的不同开垦年限淹育型水稻土为研究对象,通过野外调查、田间定点试验及室内测试分析等手段,研究了开垦年限对水稻土有机质含量与组成及其腐殖质特性的影响。【结果】水稻土耕层有机质总量 (SOM) 随开垦年限的增加维持在18.60～26.30 g/kg之间,与开垦年限无显著相关关系 (P > 0.05),但易氧化有机质含量占有机质总量的比例 (ROM/SOM) 均在50%以上,并且随水稻土开垦年限增加而下降,降幅为18%～20%;有机质氧化稳定系数 (Kos) 均在1.2以下,随着水稻土开垦年限增加呈上升趋势,增幅为52%～57%,胡富比 (HA/FA) 及胡敏酸相对色度 (RF) 随开垦年限增加而增大,但胡敏酸活化度 (AD) 和土壤腐殖质的松/紧 (LCH/TCH) 明显下降。【结论】北方水稻土随着开垦年限的增加,土壤中的有机质稳定性增加,活性降低,耕层土壤对养分的供、贮能力减弱,土壤肥力水平下降,限制了北方水稻土生产潜力的发挥,应通过耕作管理和有机无机肥料配施来防止或减缓水稻土肥力的下降。     

秸秆还田方式和数量对棕壤有机碳活性的影响

【目的】探讨玉米秸秆还田方式和数量对土壤有机碳组分的影响。【方法】以沈阳农业大学棕壤长期定位试验站为平台,设计大田小区试验,采用玉米秸秆半量和全量还田、直接和腐熟还田处理,研究了春玉米拔节期、抽雄期、灌浆期和成熟期土壤有机碳含量及其活性和惰性指数的动态变化状况。【结果】①在春玉米生长期内,秸秆还田处理均能增加土壤有机碳含量,且腐熟还田比直接还田的增加量更多,更有利于土壤有机碳累积和培肥地力;在不施化肥条件下,无论秸秆直接还田还是腐熟还田,半量还田处理的土壤有机碳增加量比全量还田处理增加的要多,而在配施化肥后,全量秸秆还田处理的土壤有机碳增加量大于半量秸秆还田处理。②秸秆还田处理均可以提高土壤有机碳活性指数。秸秆单独还田处理能提高土壤有机碳活性指数,但只有在成熟期效果明显;而秸秆与化肥配施后,直接还田处理以及半量还田处理对土壤有机碳活性指数的提高最明显。③单施化肥处理会导致土壤有机碳含量及其惰性指数降低,不利于土壤有机碳的保持和提高。【结论】秸秆还田有利于增加土壤有机碳含量,秸秆腐熟还田配施化肥处理更有利于培肥地力,增加土壤有机碳积累;而单施化肥不利于土壤有机碳的保持和提高;秸秆直接还田和单独还田提高了土壤活性有机碳指数。     

不同秸秆还田方式对滨海盐渍土水盐运动的影响

为了探究不同秸秆还田方式对滨海盐渍土水盐调控机制,设置4种处理方式:秸秆覆盖（P）,秸秆深埋（S）,秸秆覆盖+深埋（T）,常规耕作（CK）,以CK为对照,通过大田试验研究不同处理下冬小麦生育期内土壤水盐运动及其对冬小麦产量的影响。结果表明:秸秆还田增加了土壤储水量,P,S和T处理0-70 cm土层生育期储水量均值高于CK处理8.28 mm,6.86 mm和13.76 mm;冬小麦前中期对0-30 cm土层保墒效果明显,随生育期的推移各处理间差异及土壤含水率均逐渐减小。秸秆还田抑制了土壤盐分表聚,T处理可显著降低0-50 cm土层土壤含盐量,生育期含盐量均值低于P,S和CK处理41.24%,32.08%和52.77%,淡化土壤耕层效果明显;S处理对0-30 cm土层脱盐效果优于P处理。秸秆还田改善土壤水盐状况,显著增加了冬小麦产量,产量表现出T > P > S > CK的顺序。T处理改善土壤水盐状况和提高产量表现较优,为试验的最佳处理方式。     

钾肥用量对大蒜—棉花套作体系产量和土壤钾素有效性的影响

为明确钾肥用量对大蒜—棉花套作体系产量和土壤钾素有效性的影响,确定2季作物最佳钾肥施用量,为黄淮海平原大蒜—棉花套作地区合理施用钾肥提供依据。于2013—2016年在山东省金乡县进行连续4年7季的田间定位试验,试验设CK(0kg/hm~2),K90(90kg/hm~2),K180(180kg/hm~2),K270(270kg/hm~2)4个不同施钾量(K_2O)处理。大蒜和棉花单季施钾量相同(K_2O 0,90,180,270kg/hm~2),各处理氮肥和磷肥施用量一致。分析不同施钾量对大蒜、棉花产量及产量构成的影响,明确不同施钾量对棉花收获后0—100cm土层速效钾含量和0—20cm土壤钾素形态的影响。结果表明:与CK相比,不同施钾处理棉花显著增产18.4%~72.7%,皮棉产量随施钾量的增加而增加,但K270与K180处理皮棉产量和经济效益差异不显著;施钾显著提高了棉花单株成铃数和单铃重,对衣分含量无显著影响。与CK相比,不同施钾处理大蒜蒜薹显著增产10.1%~64.2%,鳞茎显著增产8.7%~93.3%。2016年K270处理蒜薹产量较其他处理显著增产6.6%~64.8%,鳞茎显著增产32.5%~93.3%。大蒜经济效益以K270处理最高。增加钾肥施用量显著提高了棉花收获后0—20cm土壤速效钾含量,但各处理60—100cm土层速效钾含量差异不显著。经过4年7季施肥后,K90,K180,K270处理较CK不同程度提高了0—20cm土壤水溶性钾(13.6,20.1,26.1mg/kg)、非特殊吸附钾(10.4,19.6,53.4mg/kg)、非交换性钾(34.3,53.9,140.1mg/kg)和全钾含量,提高了水溶性钾和非特殊吸附钾的比例。综合土壤环境因素、作物产量和经济效益,建议该大蒜—棉花套作区棉花施钾量为K_2O 180kg/hm~2、大蒜施钾量为K_2O 270kg/hm~2。     

生物炭及炭基肥对棕壤持水能力的影响

通过连续6年微区定位试验,以传统的土壤培肥方式作为对照,探究较长时间施用生物炭和炭基肥对土壤保水作用的影响,为生物炭农用提供理论参考。定位试验于2009年开始,连续6年进行了花生微区田间试验（2 m²）。试验设4个处理,分别为秸秆还田+NPK（CS）、施用猪厩肥+NPK（PMC）、生物炭+NPK（BIO）和炭基肥（BF）处理,在2014年花生的生育期间测定了表层土壤含水量、水分累积蒸发量和土壤理化性质。研究表明:土壤水分含量充足时,BIO和BF处理含水量与PMC处理接近,都高于CS处理;土壤含水量较低时,BIO和BF处理含水量低于CS和PMC处理。与秸秆还田和施用猪厩肥相比,生物炭处理可提高土壤供水数量但降低土壤保水能力。炭基肥处理降低了土壤供水数量和保水能力。     

聚合氨基酸对北方水稻土中氧化铁存在形态的影响

为了解不同类型水稻土中氧化铁含量特征,探明添加外源聚合氨基酸对水稻土中氧化铁形态变化的影响,本研究以中国北方不同类型水稻土(棕壤型、草甸土型和滨海盐渍型)为研究对象,设置添加占供试土壤干重0.05%的γ-聚谷氨酸和聚天冬氨酸处理,以不添加氨基酸作为对照。通过室内恒温厌氧培养30 d后,测定各水稻土全铁、游离氧化铁、无定形氧化铁和络合态铁含量及氧化铁的活化和络合程度。结果表明:供试的北方3种典型水稻土中,游离氧化铁含量为滨海盐渍型草甸土型≥棕壤型,络合态铁含量为棕壤型滨海盐渍型≥草甸土型,而无定形氧化铁含量为棕壤型滨海盐渍型草甸土型。两种外源聚合氨基酸对不同类型水稻土氧化铁形态转化能力影响存在差异,与不添加氨基酸的对照相比,添加γ-聚谷氨酸的棕壤型水稻土无定形氧化铁和络合态铁含量分别增加27.72%和32.25%,聚天冬氨酸对无定形氧化铁和络合态铁含量无显著促进作用;在草甸土型水稻土中,γ-聚谷氨酸和聚天冬氨酸均能显著增加无定形氧化铁含量,且与对照相比,络合态铁含量分别增加136.24%和12.00%;γ-聚谷氨酸能有效促进滨海盐渍型水稻土中无定形氧化铁和络合态铁的生成。总之,添加γ-聚谷氨酸和聚天冬氨酸对水稻土游离氧化铁的含量没有明显影响;而添加γ-聚谷氨酸能有效增加水稻土中无定形氧化铁和络合态铁含量,降低晶胶率,有利于提高土壤中有效铁含量,显著活化铁氧化物,抑制各类型水稻土中铁的结晶老化;而聚天冬氨酸对水稻土无定形氧化铁和络合态铁没有明显的激发效应。     

基于低频GPR的土壤累积入渗量的探测方法研究

农田尺度上土壤累积入渗量的准确获取是目前土壤入渗研究中的难题.通过土工模拟和灌水实验,探讨利用低频探地雷达(GPR)技术探测土壤累积入渗量的方法.在分析灌水前后GPR剖面特征的基础上,分别构建和对比了基于波速法和振幅法的土壤累积入渗量计算模型.结果表明,基于振幅的探测模型在精度和稳定性方面均优于波速法,反射波振幅模型精度高于地面波模型,利用反射波波谷1构建的累积入渗量的GPR探测模型的决定系数达到0.96.因此,使用低频探地雷达可以实现对土壤累积入渗量的准确探测.研究结果为农田尺度上土壤累积入渗量的探测方法提供了一种新思路,同时,也为GPR在土壤学领域中的进一步应用提供了科学依据.     

新农药哌虫啶在三种典型土壤中的吸附与淋溶研究

应用振荡平衡法和柱淋洗法研究了哌虫啶在红壤、棕壤和黑土3种典型土壤中的吸附和淋溶特性,并探讨了3种土壤改良剂对其淋溶的影响。结果表明:哌虫啶在黑土、红壤和棕壤中的吸附平衡时间分别为12、12和9 h,分配系数Kd分别为23.16、11.24和4.68,吸附常数Kf分别为22.03、11.69和5.05,KOC值分别为1 619、2 094和495,吸附自由能值分别为-16.96、-17.59和-14.02 k J mol-1,Freundlich和线性等温吸附模型均能较好地描述哌虫啶在土壤中的吸附过程,其吸附能力顺序分别为黑龙江黑土福建红壤山东棕壤。哌虫啶在3种供试土壤中淋溶性存在差异,在棕壤中迁移性最强,随着施药量的增加,其淋出率也略有提高,但3个不同水平施药量差异不显著。在黑土中迁移性最弱,红壤和黑土中的哌虫啶残留量随着土壤深度的增加逐渐降低。土壤中添加0.5%的活性炭、腐殖酸和草炭能显著地降低农药哌虫啶在土壤中的淋溶性,减少对地下水的污染风险。