不同秸秆还田年限对稻麦轮作土壤团聚体和有机碳的影响

为了揭示稻麦轮作不同秸秆还田年限下土壤团聚体稳定性以及有机碳组分的变化特征及其响应机制,采用大田小区试验,考察不同秸秆还田年限(0,3,4,5,6,7,8,9a)对土壤团聚体分布特征和团聚体稳定性指数(平均重量直径MWD、几何平均直径GMD、分形维数D)的影响,并研究其与土壤有机碳组分的相关性。结果表明,秸秆还田条件下土壤大团聚体数量R_(0.25)、MWD和GMD均显著提升,分形维数D则显著降低,随还田年限越长趋势越明显,但短期秸秆还田(5a以内)对土壤MWD和分形维数D的改善效果不显著;长期秸秆还田显著提升了土壤总有机碳TOC,但短期秸秆还田(5a以内)与不还田处理差异不显著,长期和短期秸秆还田均对活性有机碳AC的提升效果显著;多元回归分析显示,相比AC,土壤团聚体结构稳定更能促进TOC的增长,GWD与土壤有机碳组分的拟合度最高,更适合用于揭示团聚体与有机碳组分之间的关系。     

长期施肥措施下土壤有机碳矿化特征研究

研究长期不同施肥措施下旱作农田土壤有机碳的矿化特征及其温度敏感性可为加深理解土壤碳循环过程提供理论依据。本文以半干旱黄土区粮-豆轮作体系为研究对象,通过两种不同温度(15℃和25℃)的室内培养试验,分析了长期不同施肥措施下土壤有机碳矿化的动力学特征及其温度敏感性。研究结果表明,土壤有机碳矿化速率在培养初期较高,之后缓慢下降。施肥措施和培养温度对土壤有机碳矿化均具有显著影响。与不施肥对照(CK)相比,在15℃培养条件下,长期单施磷肥(P)、氮磷配施(NP)和氮磷有机肥配施(NPM)处理的土壤有机碳累积矿化量(C_(min))分别增加41%、85%和89%,在25℃培养条件下,分别增加7%、46%和77%。另外,与CK处理相比,P、NP和NPM处理土壤有机碳矿化的温度敏感性(Q_(10))分别降低25%、21%和6%。施肥改变了土壤有机碳矿化的动力学参数,其改变程度与施肥种类和培养温度有关。与CK处理相比,在15℃培养条件下,P、NP和NPM处理的土壤潜在矿化有机碳量(C_p)分别增加29%、65%和48%;在25℃培养条件下,NP和NPM处理的C_p分别增加2%和21%,而P处理则减少36%。不同施肥处理土壤有机碳矿化速率常数(k)在15℃培养条件下变化较小,在25℃培养条件下则有较大幅度的增加。在25℃培养条件下,C_(min)和Cp随土壤有机碳和全氮含量的增加而显著增加。可见,长期施肥显著促进了半干旱黄土区粮-豆轮作体系土壤有机碳的矿化,减弱了土壤有机碳矿化的温度敏感性。     

稻田复种轮作模式的生态经济效益综合评价

为了筛选具有可持续性、适合鄱阳湖生态经济区的冬季绿色高效循环复合种植模式,通过2012年—2013年连续2年的田间定位试验,采用AHP法和综合指数法对鄱阳湖生态经济区5种稻田复种轮作模式(冬闲?稻?稻?冬闲?早稻?晚稻,绿肥?早稻?晚稻?油菜?玉米||大豆?晚稻,油菜?玉米||大豆?晚稻,蚕豆?早稻?甘薯||玉米?蔬菜?甘蔗||大豆,蔬菜?甘蔗||大豆?绿肥?早稻?晚稻)的生态经济效益进行了综合评价。结果表明:按照晚稻价格比折算后,两年间各种植模式中蔬菜?甘蔗||大豆种植模式的作物产量最高,其次是绿肥?早稻?晚稻,蚕豆?早稻?甘薯||玉米的作物产量最低。生态经济效益综合评价表明,2012年各系统的综合效益指数大小排序依次为:蔬菜?甘蔗||大豆油菜?玉米||大豆?晚稻蚕豆?早稻?甘薯||玉米绿肥?早稻?晚稻冬闲?早稻?晚稻,说明蔬菜?甘蔗||大豆种植模式"改稻为经",是能够带动稻田高产高效的种植模式,有利于农业生产的可持续发展。2013年经过稻田复种轮作后,各系统的综合效益指数表现为:绿肥?早稻?晚稻蔬菜?甘蔗||大豆油菜?玉米||大豆?晚稻蚕豆?早稻?甘薯||玉米冬闲?早稻?晚稻,表明稻田冬种紫云英模式的绿肥?早稻?晚稻种植模式能兼顾三大效益,有利于农业生产的可持续发展。从两年的综合效益结果来看,蔬菜?甘蔗|大豆→绿肥?早稻?晚稻模式能够带动稻田高产高效,能兼顾经济效益、生态效益和社会效益,可解决粮食安全和农业结构调整及农民增收等社会问题,而且对于冬季农业开发、自然资源的充分利用和农业生产的可持续发展也有极大的促进作用。综合来说,蔬菜?甘蔗||大豆→绿肥?早稻?晚稻模式是适合我国鄱阳湖生态经济区大面积推广应用的稻田冬季农业开发与复种轮作循环模式。     

基于HYDRUS-1D模型的华北低平原区不同微咸水 利用模式下土壤水盐运移的模拟

华北低平原区深层地下水的不断超采不仅造成淡水资源的枯竭,还引发了地面沉降、土壤盐渍化等一系列生态环境问题。微咸水在农业上的利用已成为缓解水资源危机的研究重点。为了研究不同咸水灌溉模式的可持续性,本文以华北低平原区的河北省南皮县为例,利用Hydrus-1D模型,基于8种不同微咸水灌溉方案,模拟2008—2013年6年冬小麦-夏玉米轮作制度下,2 m土体水盐通量变化。模拟结果表明,土体剖面盐分积盐区主要集中在下层土壤(100~200 cm);上层土壤(0~100 cm)溶液盐分浓度大部分时间保持在2 g·L~(-1)左右,能保证作物正常生长;但土壤剖面盐分浓度在冬小麦灌浆末期出现峰值且随灌水盐分浓度增加而逐渐升高。土体盐分充分淋洗的关键在于降雨强度,7月份降雨强度是土体脱盐与否的主要影响因素;同时,在丰水年型夏玉米播种后结合出苗水适当灌溉洗盐对土体达到有效脱盐起到重要作用。本文通过综合分析水文年型、土壤剖面盐分的动态分布特征以及结合夏玉米出苗水的洗盐淡水用量3方面因素对土壤盐分迁移的影响,提出华北低平原区两种适宜的微咸水灌溉制度:(1)冬前浇灌小于2 g·L~(-1)的冬小麦越冬水,春后在冬小麦拔节期浇灌一次2~4 g·L~(-1)微咸水;(2)冬前不灌越冬水,春后分别在冬小麦拔节期和灌浆期浇灌2 g·L~(-1)微咸水。两种灌溉制度年均结合夏玉米出苗水的洗盐淡水用量和总耗水量分别为60~70 mm和250~260 mm。本文结果旨在为华北低平原区微咸水利用的节水潜力及其可持续性提供理论指导。     

密度修正对冬小麦/夏玉米轮作田潜热、CO2通量及其能量闭合度的影响

本文利用涡度相关技术对青岛农业大学现代农业科技示范园试验站2013—2014年冬小麦/夏玉米轮作田与大气之间CO_2、水汽和能量交换进行测量,分别对潜热和CO_2通量进行两种密度修正(WPL修正和Liu修正)并进行对比,计算了两种密度修正前后冬小麦/夏玉米轮作田的能量闭合度。结果表明:WPL修正与Liu修正可以提高潜热通量,WPL修正后夏玉米田潜热通量约提高6%,冬小麦田约提高2%;Liu修正后夏玉米田提高不足1%,冬小麦田提高约2%。因此WPL修正对于夏玉米田潜热的修正效果明显优于Liu修正,而对冬小麦田潜热修正两种方法效果相同。两种修正方法对于CO_2通量具有降低的修正效果,WPL修正后夏玉米田和冬小麦田CO_2通量分别降低3%和4%;Liu修正后夏玉米田和冬小麦田CO_2分别降低2%和3%。可以看出,WPL修正和Liu修正对CO_2通量修正前后差别非常小(差距均为1%)。通过对青岛地区冬小麦/夏玉米轮作田能量闭合度的分析,发现密度修正可以提高能量闭合度,但不同下垫面有不同的修正效果。裸地情况下,WPL修正可以提高能量闭合度约2.53%~9.76%,夏玉米田为4.05%,冬小麦田为1.35%;而Liu修正对裸地能量闭合度的提高小于2.53%,对夏玉米田和冬小麦田提高约为1.35%。显然WPL修正对于能量闭合度的修正幅度大于Liu修正。能量闭合度大小关系为裸地Ⅰ(夏玉米出苗前)裸地Ⅱ(冬小麦出苗前)夏玉米田冬小麦田。     

播期、密度和施氮量对稻茬小麦光明麦1号氮肥表观利用率的调控

提高氮肥利用效率是当前小麦生产中重要的研究方向之一。本研究以光明麦1号为试验品种,利用两年的田间试验结果,采用二次正交旋转组合设计建立回归模型,分析稻茬小麦的氮肥当季表观利用率(utilization rate of nitrogen fertilizer,NUR)受播期、密度、施氮量组合的调控效应。结果表明,对小麦NUR效应表现为氮肥播期密度。在试验条件下,实现高产和高NUR目标,三因素有多种组合模式,其中播期10月28日至11月2日+密度160~180万株hm–2+施氮量200 kg hm–2的组合,其产量为6800~7200 kg hm–2,NUR大于42.0%(最大值为44.8%),可靠度达到95%;播期10月21日至27日+密度120~150万株hm–2+施氮量190~225 kg hm–2组合,其产量为6200~7000 kg hm–2,NUR达41.0%以上;播期11月3日至11日+密度210~240万株hm–2+施氮量190~210 kg hm–2组合,其产量为5900~7250 kg hm–2,NUR达39.0%以上。     

轮作和有机肥对连作小白菜生长及土壤微生物特性的影响

为研究轮作和有机肥处理对连作土壤的修复作用,以小白菜(Brassica campestris L.ssp.chinensis Makino var.communis Tsen et Lee)连作土壤为对照,比较玉米轮作,玉米秸秆还田,玉米秸秆有机肥等对连作土壤酶活性、微生物活性、活性有机碳含量及小白菜光合速率、根系活力、根系生长的影响。结果表明,轮作和有机肥处理不同程度地增加了连作小白菜光合速率、干物重、根系活力和根系ATPase活性,降低了根系MDA含量,同时提高了连作土壤酸性磷酸酶、脲酶、转化酶活性和微生物对碳源的利用能力,其中长期轮作及施用发酵有机肥的促进作用较大。相关分析表明,土壤酶活性、根系活力、活性有机碳含量、碳源利用AWCD值之间存在极显著正相关关系,说明采用合适的有机肥投入方式可以缓解连作对作物生长造成的抑制。     

浏阳烟稻轮作区烤烟适宜施氮量研究

为给浏阳烟区烤烟生产提供施肥技术指导,通过研究施氮量对烤烟经济性状与烟叶化学成分的影响,探讨了浏阳烟稻轮作区烤烟的适宜施氮量。结果表明：（1）施氮120 kg/hm2不能满足烟株生长发育的需要,增大施氮量可显著改善烟株农艺性状,提高烟株物质积累量;（2）各处理经济性状差异显著,施氮150~210 kg/hm2处理产量与产值较施氮120 kg/hm2处理显著提高,其中施氮150 kg/hm2处理上中等烟比例与均价最高,产量与品质协调较好;（3）上部和下部烟叶以施氮150 kg/hm2处理的总氮和烟碱含 量较高,化学成分协调性较好;而中部烟叶以施氮180 kg/hm2处理的总氮和烟碱含量相对较高。综合考虑烤烟生长发育、烟叶产量与品质,浏阳烟稻轮作区烤烟的适宜施氮量为150 kg/hm2。     

小麦-玉米轮作一体化保护栽培期间土壤微生物群落变化

以不同保护栽培方式和不同种植年限间小麦-玉米根际土壤为研究对象,对土壤微生物细菌、真菌、放线菌数量和多样性进行分析。采用微生物平板分离计数,SPSS统计学软件分析小麦玉米不同时期及5年间多样性指数变化。结果表明：小麦玉米轮作根际微生物数量变化与他们生长发育呈正相关,一体化保护栽培结果显示翻耕有利于增加细菌和放线菌数量,旋耕真菌数量显著增加,深松有利于减少真菌数量,覆盖秸秆有助于微生物数量的增加。微生物多样性指数受到小麦玉米长期轮作影响,导致微生物群落不均逐渐减少,但在轮作第5年小麦拔节期和玉米苗期微生物多样性指数升高。     

香型指数在烤烟原料香型分析中的应用

为了考察烟叶原料的香型风格,收集了不同烟叶产区的烟叶样品,采用12个香型特征指标的感官评价结果,对清香型、浓香型和中间香型3类烟叶样品的特征表达方法进行了研究。通过对感官评价指标的主成分分析,绘制主成分得分-载荷图,得到了清甜香、蜜甜香和焦甜香3个决定烟叶样品特征的重要指标,并且样品可分为清香型、中间香型和浓香型3组样品;通过对主成分空间的旋转变换,定义了清香型指数、中间香型指数和浓香型指数,可用于样品特征的定量描述及不同样品香型风格的定量比较;烟叶样品在香型指数三维空间的分布表明,从清香型到中间香型再到浓香型的变化依次为云南、福建、江西、四川、重庆、贵州、山东、黑龙江、湖北、陕西、湖南、安徽、广东、河南。