地膜覆盖对农田N2O排放影响的研究现状

地膜覆盖通过改善土壤环境,进而影响作物产量和农田土壤N_2O的产生与释放。综述了地膜覆盖对农田N_2O排放影响的研究现状。针对目前研究中存在的问题提出建议,并对该领域的研究方向进行展望。     

山西高产氮高效玉米品种的筛选及其干物质氮素累积与分配

通过分析16个玉米品种在施氮(225 kg/hm²)和不施氮条件下的产量及其节氮潜力等筛选高产氮高效品种。结果表明,两年中晋玉18、登海605、先玉335增产潜力在5%以上,节氮潜力为15.48%~18.39%(2018年)和14.26%~29.47%(2019年)。根据供试品种在施氮和不施氮条件下的产量平均值作为分界线,将这16个品种划分为4种类型。通过对其生物量及氮素累积与转运特征的分析,表明高产氮高效品种具有较高的花后干物质累积量,在保证一般水平的花前氮素转运量的基础上有较高的花后氮素吸收量。     

施氮和覆膜对旱作春玉米农田土壤微生物量和土壤酶活性的影响

为研究长期不同施氮水平和覆膜对黄土高原旱作春玉米高产体系土壤微生物活性的影响，设置田间试验包含施氮水平和覆膜2个因子，施氮量分别为0（N0）、100 kg·hm^-2（N100）、250 kg·hm^-2（N250）和400 kg·hm^-2（N400），每个施氮水平下分别有覆膜（F）与不覆膜（B）处理，供试玉米品种为先玉335。2014年采集0~10 cm和10~20 cm土层土壤样品，测定土壤微生物量和酶活性，分析微生物量计量学特征并进行综合评价。结果表明，无论覆膜与否，土壤微生物量碳、氮和磷均随施氮量的增加而增加（除不覆膜时N400处理），施氮量高于250 kg·hm^-2时土壤微生物量增加不显著。覆膜对土壤微生物量碳、氮无显著影响，而显著增加土壤微生物量磷；覆膜在一定程度上降低N0、N100和N400处理土壤微生物量碳氮比，施氮则显著增加微生物量碳氮比和微生物量氮磷比。0~10 cm土层脲酶活性随施氮量的增加而增加，但覆膜对脲酶活性无显著影响。覆膜和施氮均显著增加碱性磷酸酶活性，0~10 cm和10~20 cm土层覆膜N400处理碱性磷酸酶活性在相应土层最大，分别为1.49 mg·g^-1·d^-1和1.61 mg·g^-1·d^-1。主成分分析结果表明施氮量为250 kg·hm^-2时土壤微生物活性最强。研究表明无论覆膜与否，250 kg·hm^-2的施氮量是该地区适宜的施氮量。     

华北地区高产冬小麦氮磷钾养分需求特征

【目的】明确华北地区高产冬小麦氮磷钾养分需求特征及其与籽粒产量的定量关系,为高产冬小麦实时养分管理提供理论依据和技术支撑。【方法】在适宜氮磷钾养分供应条件下,通过华北地区多年多点田间试验数据构建冬小麦氮磷钾养分需求特征大数据,量化该区冬小麦地上部氮磷钾养分吸收量与籽粒产量的关系,定量单位籽粒产量的氮磷钾养分需求量。【结果】在适宜施氮条件下,华北地区生产冬小麦籽粒的氮素需求量平均为24.3 kg·t~(-1),单位籽粒氮素需求量随着籽粒产量的提高而有所降低。当产量水平在4.5 t·hm~(-2)和6.0—7.5t·hm~(-2),籽粒氮素需求量从27.1 kg·t~(-1)降低到24.5 kg·t~(-1),这是由收获指数的升高和籽粒氮浓度的降低造成的;当产量水平在6.0—7.5 t·hm~(-2)和9.0—10.5 t·hm~(-2),籽粒氮素需求量从24.5 kg·t~(-1)降低到22.7 kg·t~(-1),这是由籽粒氮浓度的降低造成的;当产量水平10.5 t·hm~(-2),单位籽粒氮素需求量趋于稳定,不再变化。在适宜施磷条件下,生产冬小麦籽粒的磷素需求量平均为4.5 kg·t~(-1),单位籽粒磷素需求量随着籽粒产量的提高而降低,从产量水平4.5 t·hm~(-2)的4.7 kg·t~(-1)下降到产量水平9.0 t·hm~(-2)的4.2 kg·t~(-1),这是由收获指数的升高和籽粒磷浓度的降低造成的。在适宜施钾条件下,生产冬小麦籽粒的钾素需求量平均为21.1 kg·t~(-1),单位籽粒钾素需求量随着籽粒产量的提高而降低,从产量水平4.5 t·hm~(-2)的23.8 kg·t~(-1)下降到产量水平7.5 t·hm~(-2)的20.2 kg·t~(-1),这是由收获指数的升高和籽粒钾浓度的降低造成的。冬小麦在拔节至扬花阶段呈现最大的干物质累积与养分吸收速率。【结论】华北地区在适宜的氮磷钾养分供应条件下,冬小麦氮磷钾需求量随产量的提高而增加。随着产量的提高,冬小麦单位籽粒产量的氮素、磷素和钾素需求量下降,这种趋势主要是由收获指数的增加和籽粒氮、磷、钾浓度的降低造成的。对于不同产量水平的冬小麦,高产水平下冬小麦在拔节期后具有较高的干物质累积和养分吸收速率。     

土壤有机碳组分化学测定方法及碳指数研究进展

为探究土壤有机碳组分化学测定方法的优缺点和适宜使用范围,基于前人研究,对近年来使用较多的KMnO₄氧化法、改进的Walkley-Black氧化法、酸水解法测定土壤有机碳组分的原理、特点和适用范围进行了全面综述,重点阐述了3种方法测定有机碳组分的优缺点,探讨了有机碳组分测定方法发展对碳库管理指数（CMI）计算方法的完善,以及不同测定方法分类的有机碳活性组分和惰性组分在固碳指数（RI）计算上的差异。利用文献计量分析方法,比较了3种方法在近19年（2001—2019年）的引用量,以及近10年（2010—2019年）利用这3种方法进行CMI和固碳研究的引用趋势。在比较3种方法优缺点和引用趋势的基础上,得出如下结论：KMnO₄氧化法适合用于土壤活性有机碳测定和CMI的计算,且使用20 mmol·L^-1 KMnO₄能够有效规避该方法的多数缺点;改进的Walkley-Black氧化法适合用于土壤固碳研究和CMI的加权计算;酸水解法适合于以探究生化稳定性为目标的有机碳活性组分和稳定组分测定。最后,展望了未来在有机碳组分测定方法的发展方向、提高土壤固碳潜力和建立碳库评估新模型上需要深入研究的重点问题,旨在为揭示土壤质量动态变化提供科学参考。     

基于不同方法的汉中盆地稻麦轮作土壤供氮能力评价

【目的】比较多种指标评价汉中盆地稻麦轮作土壤供氮能力的可靠性,为当地土壤氮素管理提供参考。【方法】以采集于汉中盆地及周边丘陵区的12个农田耕层土壤为供试土样,以盆栽黑麦草地上部累积吸氮量为参比,以土壤理化性质指标以及矿质氮法、KCl冷凝回流法、酸性高锰酸钾法3种化学方法和淹水培养法、通气培养法2种生物培养方法测定土壤氮素矿化量作为土壤供氮能力指标。【结果】土壤类型是影响土壤供氮能力的重要因素;土壤全氮或有机质可以反映土壤潜在供氮能力;土壤质地、pH、有效磷、CEC、碳酸钙、颗粒组成（砂粒、粉粒、黏粒）均不能反映稻麦轮作土壤供氮能力。矿质氮法测定氮素值与作物吸氮量相关系数为 0.963（P<0.01）,但由于起始矿质氮不能反映有机氮矿化量,故矿质氮法只能反映当前供氮能力,不宜作为土壤供氮能力评价指标;KCl冷凝回流法测得的总矿质氮量与作物吸氮量相关系数为0.912（P<0.01）,而KCl冷凝回流法测得的可矿化氮量与作物吸氮量相关系数为-0.766（P<0.01）,由于KCl冷凝回流法浸取土壤可矿化氮过程中会造成铵态氮的挥发,导致在反映土壤潜在供氮能力和总供氮能力上可能不一致,故KCl冷凝回流法不是反映汉中盆地土壤供氮能力的理想指标;酸性高锰酸钾法测得的总矿质氮量和可矿化氮量与作物吸氮量相关系数分别为0.847和0.833（P<0.01）,既能够反映土壤潜在供氮能力,又能够反映总供氮能力,是最佳化学方法。通气培养条件下,总矿质氮量和可矿化氮与作物吸氮量均不相关,而在淹水培养条件下,总矿质氮量和可矿化氮与作物吸氮量的相关系数分别为0.921和0.890（P<0.01）,表明淹水培养法可以反映汉中盆地稻麦轮作土壤潜在供氮能力和总供氮能力,是良好的生物培养方法。氮素矿化势（N₀）和起始矿质氮+N₀与前4期黑麦草地上部累积吸氮量相关系数分别为0.834和0.845（P<0.01）,与整株累积吸氮量相关系数分别为0.840和0.851（P<0.01）。表明,N₀和起始矿质氮+N₀均可反映土壤潜在供氮能力,但N₀仅能够反映土壤潜在供氮能力,起始矿质氮+N₀可反映土壤潜在供氮能力和总供氮能力,因此,起始矿质氮+N₀是评价汉中盆地稻麦轮作土壤供氮能力的理想指标。【结论】对于汉中盆地稻麦轮作土壤供氮能力的评价,酸性高锰酸钾法是最佳化学方法;淹水培养法是良好的生物培养方法,起始矿质氮+N₀是反映汉中盆地土壤供氮能力的理想指标。     

不同栽培模式旱作春玉米农田土壤水分时空动态和产量效应

于2012年和2013年连续两年进行田间定位试验,研究在全膜双垄沟覆盖条件下不同施肥和开花期揭膜处理对春玉米农田土壤水分时空变化特征、土壤含水量和水分利用效率的影响。试验设农户模式(施N 200kg·hm-2,半膜,CK)、高产栽培(施N 380 kg·hm-2,T1)、高产高效栽培(施N 225 kg·hm-2+有机肥,T2)、再高产高效栽培(施N 225 kg·hm-2+有机肥+开花期揭膜,T3)等4个处理,以先玉335为供试玉米品种,分别在玉米各个关键生育期测定土壤含水量,收获测定实际产量。结果表明,T2、T3处理在生育前期、中期不仅能够高效利用浅层(0~100 cm)土壤水分,而且有利于促使深层(100~200 cm)土壤水分向上迁移,为玉米生育后期雨季充分蓄纳降雨腾出库容;从播前到收获0~200 cm土壤贮水量均降低,收获时各处理贮水量依次为CKT1T2T3,差值均小于5 cm,没有显著差异。土壤含水量在0~60 cm土层变化幅度大,而深层(160~200 cm)比较稳定。四种处理间耗水量、产量和水分利用效率存在不同差异,表现为T3T2T1CK。尤其2013年四个处理产量和水分利用效率均达到显著水平,T1、T2、T3产量分别比CK高27.4%、34.8%、42.4%,CK处理水分利用效率比T1、T2、T3分别低21.7%、29.9%、23.7%。高产高效栽培,特别是开花期揭膜的再高产高效栽培模式,在玉米整个生育期不仅没有导致土壤剖面土壤水分显著降低,而且可显著提高籽粒产量和水分利用效率,是该地区值得推广的旱作春玉米栽培模式。     

黄土高原南部塬区春玉米生产施肥现状评价

采用农户随机抽样调查和统计资料数据相结合的方法,对黄土高原南部塬区典型旱作塬区长武县的农业生产和农户春玉米生产养分资源投入和生产效率进行分析评价。结果表明,近15年来,长武县主要粮食作物总播种面积和总产量基本稳定,化肥施用总量显著降低。春玉米种植面积在2008、2009年增加显著,分别较前一年增加9.4%和17.2%,2009年以后变化较小。春玉米生产以平作覆半膜栽培为主,平均产量水平在6.4～8.4 t/hm~2,不同年际间波动较大,年均最高产量较最低产量增加31.6%,约75%的春玉米产量都处在中等及偏低以下水平。农户春玉米年平均N、P2O5和K2O平均投入量分别为375、150、75 kg/hm~2,存在氮肥施用量过大问题,57.1%春玉米种植户过量施氮,氮肥利用效率总体较低。     

旱地长期覆盖下土壤团聚体有机碳及无机碳的变化规律

[目的] 研究不同覆盖方式对黄土高原土壤团聚体内部有机碳、无机碳分布的影响,为研究覆盖条件下土壤团聚体碳固持机制提供理论依据,推动旱地农田土壤的高效管理。[方法] 依据2012年起实施的长期定位试验,以种植“先玉335”春玉米的耕作土壤为研究对象,设置秸秆覆盖(SM)、地膜覆盖(FM)、无覆盖(CK)3个处理,通过湿筛法分析不同粒径团聚体中碳分布特征及其酶活性。[结果] ①与无覆盖相比,秸秆覆盖显著增加了各个粒径团聚体有机碳含量(p<0.05),增加幅度为4.8%~18.2%;而地膜覆盖则显著降低了各粒径有机碳含量(p<0.05),降低幅度为1.2%~7.1%。同一处理下,团聚体有机碳含量随着粒径的减小先上升后降低。各粒径中有机碳储量在秸秆覆盖下高于地膜覆盖和无覆盖处理。②地膜覆盖相较无覆盖显著增加了团聚体中的无机碳含量(p<0.05),增加幅度为4.3%~5.9%;秸秆覆盖降低了无机碳含量,但差异不显著。同一处理下团聚体各粒径中无机碳含量随着粒径的减小先上升后降低。地膜覆盖显著降低了>2 mm团聚体粒径的无机碳储量,但显著提高了2~0.25 mm粒径的储量(p<0.05)。③秸秆覆盖显著增加了团聚体中的总碳含量,增加幅度为7.1%~12.4%;同时地膜覆盖和秸秆覆盖都显著提高了2~0.25 mm粒径的总碳储量(p<0.05)。④秸秆覆盖提高了团聚体中与碳循环相关酶的活性,地膜覆盖则对其产生降低的影响。相关性分析表明有机碳、总碳含量与碳循环相关的酶活性呈显著正相关关系(p<0.05)。[结论] 秸秆覆盖和地膜覆盖显著影响碳库在团聚体中的变化,其中秸秆覆盖在提升土壤地力,增加土壤碳的固定方面优于地膜覆盖,具有较大优势。     

玉米根际和非根际土壤细菌微多样性与土壤有机碳矿化的关系

[目的]运用高级别分类学分辨率揭示玉米根际和非根际土壤中细菌群落微多样性,并探讨微多样性与土壤有机碳矿化的关系,从更精细的分类学分辨率水平上为玉米根际土壤中微生物驱动的碳循环提供理论依据。[方法]以西北农林科技大学曹新庄试验农场为依托,采取田间生长条件下玉米根际和非根际两种土壤类型。利用高通量测序技术,比较OTUs和ASVs两种分类学分辨率水平上玉米根际和非根际土壤中的细菌群落结构,揭示细菌群落的微多样性。同时通过培养试验检测根际和非根际土壤的有机碳矿化特性。[结果]通过比较OTUs和ASVs两种分类学分辨率水平上的细菌群落,OTUs和ASVs两种方式显示出相似的细菌群落结构。在玉米根际和非根际土壤类型中,ASVs在更高分类学分辨率水平上描绘细菌群落组成,同时揭示了普遍存在于OTUs内的不同菌株或生态型。此外,两种不同生长策略(r-策略和K-策略)细菌物种的相对丰度差异是导致根际和非根际土壤细菌群落结构不同的主要因素。培养试验表明,根际土壤有机碳矿化量显著高于非根际土壤。3 a的连续采样分析结果表明,根系是田间成熟玉米根际和非根际土壤理化性质差异的主要因素而受时间(2019—2021年...