水肥互作对大豆产量及氮肥利用的影响

【目的】改善呼伦贝尔市阿荣旗地区"雨养农业"及过量施肥造成的单产低、产量不稳、肥料利用率低、氮素残留量过高的现状。【方法】试验设置3种灌水水平,分别为低水(W1:600 m~3/hm~2)、中水(W2:1 000 m3/hm~2)、高水(W3:1 400 m~3/hm~2),并设置3种施肥水平分别为低氮(N1:70 kg/hm~2)、中氮(N2:95 kg/hm~2)、高氮(N3:120 kg/hm~2),同时设置当地常规处理(W0N3)与空白处理(W0N0),研究了水氮互作对大豆产量、肥料利用效率及氮素残留的影响。【结果】水氮互作对产量影响较大,高水中氮(W3N2)处理增产59.2%。施氮量较小时,植株吸氮量表现为协同促进作用,施氮量过多则产生拮抗作用,其中与W0N3处理相比,高水中氮(W3N2)处理植株吸氮量增加3.92 g/kg。大豆氮肥利用效率及氮肥表观利用效率随着施氮量的升高逐渐降低,增加灌水量促进植株对氮素的吸收利用。W1N1处理氮肥贡献率最小,仅为12.23%,W3N2处理氮肥贡献率最大为43.24%。氮肥生理利用率随着灌水量的增加而增大,W3N2处理相对于W0N3处理增加了51.9%。W3N2处理相比W0N3处理减少10.32 kg/hm~2的硝态氮残留。【结论】在呼伦贝尔市阿荣旗地区推荐灌水量为1 400 m3/hm~2,施氮量为95 kg/hm~2。     

秸秆覆盖方式和施氮量对河套灌区夏玉米氮利用及产量影响

为探究夏玉米氮素转运利用规律、产量及土壤NO3－-N含量分布对秸秆覆盖方式和施氮量的响应，在河套灌区开展2a不同秸秆覆盖方式（秸秆表覆B处理、秸秆深埋S处理）和不同施氮水平（不施氮N0、低氮N1、中氮N2、高氮N3）的田间试验，以传统耕作模式为对照（CK处理）。结果表明：在0～100 cm土层，各处理NO3－-N含量随施氮量增加而增大，成熟期B和CK处理随土层加深呈先减后增趋势，而S处理呈先增后减趋势；B处理提高0～20 cm土层NO3－-N含量，而S处理提高20～40 cm土层NO3－-N含量（P<0.05）；秸秆覆盖可减少0～100 cm土层NO3－-N累积损失量，且显著提高氮肥利用率及夏玉米氮素转运量对籽粒产量的贡献率，SN2处理效果较佳。相比CK处理，成熟期的SN2处理2 a平均NO3－-N累积损失量降低39.6%，氮肥利用率较提高28.5%，夏玉米氮素转运量对籽粒产量的贡献率提高32.1%，增产9.3%。综合分析，秸秆深埋配施中氮效果较佳，可实现河套灌区夏玉米提效增产的目标，并减少深层土壤NO3－-N累积损失量，为优化河套灌区夏玉米耕作施氮模式和缓解农业面源污染提供参考。     

耕作方式与秸秆覆盖对夏玉米根系分布及产量的影响

为探究夏玉米根系分布及水分利用效率对不同耕作结合秸秆覆盖模式的动态响应,于2017年和2018年在河套灌区开展不同耕作模式田间试验。试验设置,常规(CK)、秸秆表覆(BF)、深翻结合秸秆深埋(SM)和深翻结合秸秆深埋与表覆(BFSM)4种处理。结果表明,BF处理显著提高水平向根长密度,较CK处理高24.7%,SM、BFSM处理显著提高深层根长密度,较CK处理高23.8%;2017年夏玉米根长密度与标准化根深呈显著的三阶多项式函数关系,用2018年实测值率定效果较好,可较好描述不同耕作模式根长密度分布。BF、SM、BFSM处理较CK处理根冠比显著提高3.8%、20.8%、26.4%(P<0.05),较CK处理夏玉米产量及水分利用效率分别显著提高8.6%、19.5%、19.7%和13.6%、32.3%、34.8%(P<0.05),SM与BFSM处理差异不显著。该研究为河套灌区农业耕作模式提供一定借鉴。     

乌拉特灌域地下水水化学离子特征评价及来源分析

为探究盐渍化种植区农田地下水主要化学组成及来源,保证灌溉用水安全、实现水资源合理利用,选取乌拉特灌域为研究对象,对其地下水进行系统取样及分析,综合运用描述性统计分析、克里金空间插值、Piper三线图、综合危害指数评价、pearson相关系数法、离子比例系数及Gibbs图等方法,对乌拉特灌域地下水化学组分的含量、分布、组成、来源进行综合分析及评价,结果表明:①乌拉特灌域阴、阳离子含量特征分别为Cl~-HCO~-_3SO_4~(2-)、Na~++K~+Ca~(2+)Mg~(2+),SO_4~(2-)、Na~+、Cl~-空间变异最明显,受环境影响较大且含量较高,是决定地下水盐化的主要影响因子。②研究区地下水整体呈弱碱性,部分地区pH出现点状高值区,主要由于人类活动空间差异导致,TDS呈块状分布,空间变异性较大,西南部受深层盐卤水上涌影响,TDS值明显高于其他地区。③灌域地下水主要水化学类型是Na~++Mg~(2+)+HCO~-_3+Cl~-型,且研究区地下水超过70%属于综合危害系数法评价的四级水质,用于灌溉时需适量,否则容易导致土壤盐碱化。Piper三线图结合舒卡列夫分类法使用,能有效弥补其不足之处,在弄清离子组成结构的同时,使化学组成类型清晰明了。④灌域地下水主要受人类活动及蒸发作用的影响;TDS及pH值的大小是影响离子浓度的重要因素,当地下水中pH及TDS满足一定条件时,会产生CaCO_3沉淀及CaMg(CO_3)_2沉淀使离子含量发生变化;当TDS2 000 mg/L时,促使Na~+的水解使其含量增大,反之其变化则相反。     

不同覆盖方式对中度盐渍土壤的改良增产效应研究

地膜与秸秆覆盖是干旱半干旱地区防治土壤次生盐渍化,提高土壤水分利用效率的重要措施。为探索不同地面覆盖方式在盐渍土壤的应用效应及机理,在内蒙古河套灌区中度含盐土壤进行田间试验,试验共设7个处理:玉米粉碎秸秆覆盖量9 000 kg·hm-2(F0.9)、玉米粉碎秸秆覆盖量6 000 kg·hm-2(F0.6)、玉米整秆覆盖(YZ)、葵花整秆覆盖(KZ)、新地膜覆盖(DM)、地膜二次使用免耕(MG)、未覆盖(CK),研究不同地面覆盖方式对中度盐渍化向日葵农田的土壤水盐运动、向日葵产量和种植经济效益等影响,分析不同覆盖措施的改良增产效应。结果表明:在0~5 cm土层,处理F0.9、YZ、DM的含盐量收获后较播前降低,土壤表层脱盐,而MG、F0.6、KZ、CK土壤表层积盐。0~20 cm土层,土壤含盐量收获后与播前相比,处理F0.9、DM土壤耕层脱盐,而F0.6、YZ、MG、KZ、CK在土壤耕层积盐。各覆盖处理主要影响0~20 cm的土壤含盐量,随着土壤深度的增加,覆盖层因素对土壤含盐量的影响趋于一致。耕层土壤含盐量相比较,F0.9的含盐量最低,抑盐效果最好,DM与F0.6抑盐效果相近,不同秸秆覆盖处理间,F0.9、F0.6强于YZ、KZ,地膜覆盖之间,DM强于MG。在0~5 cm土层及0~20 cm土层,DM的生育期平均土壤含水率高于秸秆覆盖处理,粉碎秸秆覆盖(F0.9、F0.6)的生育期平均土壤含水率高于整秆秸秆覆盖(YZ、KZ)。处理DM、F0.9较CK显著提高了向日葵生育期内0~100 cm土壤储水量均值,F0.9、DM处理显著降低了0~100 cm土壤储水量变异系数,在生育期内保持了较稳定的土壤墒情。各覆盖处理均较CK显著增产,各处理产量效应是:DMF0.9YZF0.6MGKZCK。覆盖措施通过改善农田小环境提高了作物水分利用效率,DM、F0.9、YZ处理的作物水分利用效率显著高于其他处理。处理DM、MG、YZ、F0.9、F0.6的产投比显著高于CK,增收效果明显,DM和MG的纯收入及产投比显著高于秸秆覆盖处理。对于中度盐渍化耕地,新地膜覆盖DM是最有效的覆盖方式,秸秆覆盖处理中,F0.9为最优覆盖方式,与其他覆盖处理相比较,KZ处理的保墒、抑盐、增产等效果较差,因此向日葵秸秆不适合用作地面覆盖材料。结果可为覆盖技术在内蒙古河套灌区农业生产中的应用提供理论与技术支持。     

秸秆深埋下灌水量对土壤水盐分布与夏玉米产量的影响

为探究秸秆深埋下土壤水盐分布与夏玉米产量对灌水量的响应,于2017年和2018年在河套灌区进行了秸秆深埋下单次灌水定额60 mm(W1)、90 mm(W2)、120 mm(W3)3个处理及常规135 mm为对照(CK)处理的大田试验。结果表明:秸秆深埋下耕作层含水率随灌水量的增加先增后减,成熟期W1处理的两年平均含水率较CK降低21.3%,而W2和W3较CK提高8.6%和9.4%;秸秆隔层持水量随灌水量的增加先增后降,成熟期W1持水量较CK平均降低10.9%,而W2和W3较CK平均提高16.1%和17.1%;生育期W1、CK处理在隔层积盐,W2、W3处理脱盐,生育末期W1和CK平均积盐率为27.0%和11.1%,而W2和W3平均脱盐率为7.6%和7.1%;W1和W3较CK平均减产20.9%和0.5%,W2较CK平均增产1%,但W1、W2、W3处理的水分利用效率较CK分别提高15.2%、17.3%和5.1%(P<0.05)。当耕层含盐量为1.45~1.48 g/kg,单次灌水定额为82~111 mm时,秸秆深埋耕作模式可实现节水稳产的目标。     

井渠轮灌下秸秆还田对土壤含盐量与玉米产量的影响

为探究井渠轮灌下不同秸秆还田的耕作模式对土壤含盐量及玉米产量的影响,设置“渠井渠”灌溉模式下无秸秆还田的常规耕作（CK）、秸秆表覆旋耕（BF）、秸秆深埋深翻（SM）和秸秆混拌旋耕（HB）4种处理,于2018年和2019年在河套灌区开展了井水与渠水轮灌下不同秸秆还田方式的田间试验。结果表明,井渠轮灌下各处理收获后1m土体均积盐,秸秆还田处理均显著降低土壤积盐率（P<0.05）,BF、SM和HB处理积盐率较CK处理分别下降8.7、12.4、6.9个百分点,SM处理积盐率最小,仅为3.2%,且在20~40cm土层形成脱盐区;收获后CK处理不同土层饱和浸提液的钠吸附比（SAR）较初始值提高10.2%~53.3%,土壤钠质化风险很大;秸秆还田处理有效降低了SAR,SM处理收获后不同土层的SAR最小,较初始值下降了0.4%~73.0%,可有效缓解土壤钠质化。通径分析表明,玉米产量主要决策因子是穗长,限制因子是秃尖长。BF、SM和HB处理分别较CK增产11.2%、19.8%、11.6%,水分利用效率提高18.4%、36.1%、21.2%,SM处理综合效果较好。该研究可为河套灌区地下微咸水安全利用和秸秆资源化利用提供理论依据。     

秸秆深埋配施硫酸铝对西辽河平原地区 苏打盐碱土水盐运移的影响

为探索秸秆深埋和硫酸铝改良剂配施交互作用对苏打盐碱地水盐运移的影响,在通辽市科尔沁左翼中旗开展覆膜滴灌下不同硫酸铝用量与秸秆深埋的田间试验,以甜菜为指示作物,常规处理为对照(CK),在有无秸秆深埋(A、B)的条件下分别设置4 水平硫酸铝添加量(30、60、90、120 g/m2),揭示硫酸铝用量、秸秆深埋与土壤含水率、盐分的相关关系,提出覆膜滴灌及秸秆深埋下适宜的硫酸铝用量。结果显示,未添加秸秆处理中B3 处理0 ～ 50 cm 土体平均含水率最高(23.8%),比CK 高8.2%,且平均含盐量最低(1.69 g/kg),比CK 低12.6%;添加秸秆处理中A3 处理0 ～ 50 cm 土体平均含水率最高(26.6%),比B3 处理高2.8%,平均含盐量也最低(1.57 g/kg),比B3 处理低19%,且平均积盐率最低,比B3 处理降低7.6%;A3 处理在10 ～ 20 和20 ～ 30 cm 处土壤含水率均显著高于B3 处理(P<0.05),在0 ～ 10 和20 ～ 30 cm 处土壤含盐量较B3 处理显著降低(P<0.05);A3 处理0 ～ 30 cm 各土层均有脱盐趋势,达到显著水平(P<0.05),平均脱盐率11.5%;硫酸铝和秸秆深埋交互作用与土壤含水率呈极显著正相关(0.808),与土壤含盐量呈显著负相关(-0.564)。秸秆深埋和硫酸铝改良剂综合作用可有效降低土壤pH 值0.53 ～ 0.94,缓解土壤碱化度20.5% ～ 21.9%。覆膜滴灌及秸秆深埋下硫酸铝用量在72 ～ 104 g/m2 为适宜当地的推荐用量。研究结果可为西辽河平原地区盐碱土壤改良提供理论依据。     

基于土壤水盐阈值的河套灌区玉米灌水制度

在引黄水量大幅减少且大范围实施节水工程的条件下,为使农田水土环境仍能保持良性健康发展,该文以内蒙古河套灌区隆胜试验区为研究对象,开展引黄灌区玉米生育期适宜灌水决策模拟研究。在田间试验的基础上,对土壤含水率和土壤含盐量的观测数据进行了统计分析,土壤含水率与含盐量观测值均呈中度变异性。利用克里格插值方法按土壤表层盐分空间变异将研究区分为南北2个区,分别在2个区域内建立了土壤水盐数值模型SWAP,分别对2个区域的土壤水盐模型进行了率定与检验。根据相关研究结果和研究区多年实测值综合得到不同生育期的农田生态安全阈值,即土壤含水率的适宜值与作物耐盐阈值(以土壤含盐量阈值表示)。以土壤含水率与土壤含盐量阈值为限制因子,以节水控盐为目的,利用率定与检验后的SWAP模型模拟了不同灌水量条件下玉米不同生育阶段的土壤含水率、含盐量变化,预测了不同水文年满足玉米生长的土壤水盐安全阈值的用水方案,从精细微观的角度提出相应水文年农田水土环境安全用水范围值。基于SWAP模型的决策结果:枯水年(降雨量90 mm)安全用水量为263~311 mm;平水年(降雨量140 mm)198~227 mm;丰水年(降雨量200 mm)106~138 mm;各水文年的用水量较基准年(枯水年)的节水指数分别为:0.01~0.17、0.04~0.16和0.06~0.27。成果可为当地及相近地区农田水土环境可持续发展提供科学依据,对于河套灌区农业生产和水资源的开发利用具有重要的意义。     

外包滤料对暗管排水与土壤脱盐效果的影响

为了探究不同外包滤料条件下的暗管排水性能和土壤脱盐效果,基于室内试验研究成果,在田间设置4种暗管排水系统(各系统中暗管埋深均为80 cm,间距均为20 m),所用外包滤料分别为68 g/m²土工布(L)、砂滤料(S)、68 g/m²土工布+砂滤料(LS)和无外包滤料(W),以当地常规明沟排水(CK)作为对照,通过田间试验分析了春灌过程中各暗管系统的排水性能指标及土壤脱盐效率.结果表明:相比处理W,处理L,S和LS平均排水速率提升了7.44%,12.55%和15.75%,平均流量衰减度降低4.07%;处理S和LS累积排水量提高了5.11%和8.31%(P<0.05).各暗管处理春灌后平均土壤脱盐率均达47%以上,较CK提升显著,其中处理LS效果最优,为50.94%.综上,应优先选择处理LS作为河套灌区暗管排水系统外包滤料布设方案.该研究结果可为河套灌区暗管排盐技术的推广应用提供理论支撑和科学指导.