渭北旱塬不同耕作措施对土壤养分分布及作物产量的影响

基于8年(2007—2015)定位试验,在小麦-玉米轮作下研究了免耕-深松(NS)、深松-翻耕(SC)、翻耕-免耕(CN)和连年免耕(NN)、深松(SS)、翻耕(CC)等轮耕措施对土壤养分分布及作物产量的影响。结果表明:深松处理(连年深松、免耕-深松)使表层(0~10 cm)土壤与底层(10~20、20~35、35~50 cm)土壤有机质、全氮、全磷、速效磷、速效钾等养分含量差异更大,翻耕或免耕的相对差异较小;在0~50 cm的土层中,硝态氮含量在20~35 cm土层相对较高,且以翻耕(CC)处理的含量最高;铵态氮含量在10~20 cm土层相对较高,以免耕-深松(NS)处理的含量最高;连年深松(SS)处理使土壤全钾表层含量较高。免耕-深松(NS)措施在6种耕作措施中小麦和玉米产量均为最高,显著高于翻耕(CC)、免耕(NN)措施。     

小麦与秋豆秸秆配施对土壤有机碳固持的影响

为揭示麦秸与豆科秸秆配合还田对黑垆土有机碳固持的影响,尝试引入了自然δ13C技术并结合双指数模型方法,选取常年种植玉米的C4土壤,设不添加秸秆(CK)、添加小麦秸秆(W)、添加秋豆秸秆(L)、小麦秋豆秸秆组合添加(W+L)4个处理,进行了80d的恒温控湿室内培养试验。结果表明:培养结束后,秸秆添加处理(W+L、L、W)显著提高了CO_2累积释放量和有机碳含量,分别比CK高5.63、2.90、2.60倍和22.3%、10.7%和12.5%;W+L处理显著提高了土壤微生物量碳及微生物熵,分别比CK高39.5%和15.6%;同时W+L、L、W处理也提高了土壤惰性碳库及其占总有机碳的比例,分别比CK高2.82、0.756、1.98倍和2.27、0.569、1.64倍。较W处理,W+L处理的CO_2累积释放量、惰性碳库及其在土壤碳库所占比例和微生物量碳及微生物熵均明显增加,增加幅度分别为84.4%、28.1%、23.9%、25.3%和14.5%;同时,W+L处理明显提高了碳库中来自秸秆的新碳含量(Cstraw)及其所占比例(f),分别比W高86.5%和79.8%,且两种秸秆组合的土壤累积矿化量、有机碳含量和微生物量碳氮都表现出"加和效应"。综上,相比于禾本科作物秸秆单独还田,配施豆科绿肥秸秆会大幅提高土壤有机碳矿化量,同时仍能形成更多来自秸秆的新碳和增加土壤碳库稳定性,有利于土壤有机碳固持,且两种秸秆组合的"加和效应"在土壤固碳过程中发挥重要作用。     

磷肥减量结合硫酸铵配施提高西北地区旱地春玉米磷素利用效率

  【目的】  西北旱地春玉米种植区磷肥过量施用，磷肥利用效率偏低。本研究旨在探究春玉米磷肥减施的可行性以及实现磷素高效利用的优化施肥方式，以期为该地区春玉米磷肥高效利用提供参考。  【方法】  在西北典型雨养农业区设置3年的定位田间试验，共设5个处理:对照 (CK，不施磷肥)、农户模式 (FP，磷用量P₂O₅ 120 kg/hm2，撒施)、减磷撒施 (RP，磷用量P₂O₅ 70 kg/hm2，撒施)、减磷条施 (BF，磷用量P₂O₅ 70 kg/hm2，条施)、硫酸铵模式 (SA，采用硫酸铵氮肥替代尿素氮肥，其他同减磷撒施处理)。在玉米四叶期、五叶期以及成熟期采集植物和土壤样品 (根际土和非根际土)，测定玉米根系、地上部生物量及其磷含量，土壤碱性磷酸酶活性、pH、有效磷、丛枝菌根侵染率，并采用WinRHIZO根系扫描系统测定根长、根表面积、根体积等指标。  【结果】  三年试验结果表明，RP、BF、SA处理玉米籽粒产量、生物量与FP处理无显著差异 (P > 0.05)，但磷肥偏生产力显著提高，平均增幅68.0%。RP、BF、SA处理成熟期玉米籽粒磷含量较FP处理降低7.1%～12.9%，磷累积量降低了8.8%～17.0%，其中RP和BF处理降低幅度达到显著水平，但SA处理籽粒磷含量和磷累积量与FP处理相当。与FP处理相比，RP和SA的磷肥回收利用率均有提高，其中SA处理显著提高7.2个百分点；RP、BF、SA处理均有促进春玉米苗期根系生长的趋势，其中SA处理根长、根表面积以及细根长 (直径小于0.50 mm) 分别提高13.9%～37.9%、8.6%～46.1%、12.2%～43.0%。此外，与FP处理相比，RP和SA处理提高了玉米苗期根系丛枝菌根侵染率，增幅在16.2%～21.7%；SA处理非根际土碱性酶活性有增加趋势，五叶期差异达显著水平，BF处理非根际土有效磷含量提高了18.8%～56.3%。  【结论】  在西北旱地春玉米种植区，磷肥施用量由现在的P₂O₅ 120 kg/hm2减少至70～75 kg/hm2仍可保证玉米稳产。在此基础上，用生理酸性肥料硫酸铵代替尿素可促进玉米根系生长以及丛枝菌根侵染，促进玉米对磷素的吸收利用。     

关中灌区有机肥替代化肥的玉米种植效果研究

【目的】研究有机肥与化肥配施对玉米生长和土壤无机氮含量的影响,筛选适合玉米生长的施肥处理,为玉米农田生产力提升和氮肥过量的污染控制提供参考。【方法】试验共设置A、B、C、D、E、F、G、H 8个处理,分别为不施肥(对照)、施用100%化肥(N 0.20 g/kg,P_2O_5 0.10 g/kg,K_2O 0.10 g/kg)、施用80%化肥、施用50%化肥、施用50%化肥+50%猪粪、施用50%化肥+50%蚯蚓粪、施用扩蓄增容肥(N 0.20 g/kg,P_2O_5 0.13 g/kg,K_2O 0.10 g/kg)、施用玉米专用肥(N 0.20 g/kg,P_2O_5 0.04 g/kg,K_2O 0.03 g/kg),其中B、C、D处理为减氮处理,B、E、F、G、H处理为等氮(施氮量均为0.20 g/kg)处理,采用盆栽试验,于拔节期和大喇叭口期采集玉米地上部、根部样品及土样,测定并分析玉米生长性状及土壤无机氮含量,探究减氮及等氮条件下不同施肥处理对玉米生长及土壤养分的影响。【结果】盆栽条件下,施氮量为0.20 g/kg时,减氮50%～80%不会显著影响拔节期和大喇叭口期玉米的生长。在玉米拔节期和大喇叭口期,等氮条件下猪粪、蚯蚓粪与化肥配合施用处理的玉米株高、叶片SPAD值、地上部干质量、根系干质量、根系表面积、根系体积、根系活力、根系长度均较高;而土壤硝态氮和铵态氮含量整体呈波动下降趋势。【结论】盆栽条件下,各减氮处理均未显著影响玉米大部分生长性状及土壤无机氮含量,揭示减氮对玉米生产是可行的,且以猪粪、蚯蚓粪与化肥配施效果较好。     

苹果幼树钙、镁失调诊断及其对生长发育的影响

以一年生"瑞阳"苹果幼树为试材,采用不同浓度的水培试验,研究了不同钙、镁浓度梯度(Mg0-0 mmol·L-1 MgSO4、Mg2-2 mmol·L-1 MgSO4、Mg6-6 mmol·L-1 MgSO4、Ca0-0 mmol·L-1 CaCl2、Ca5-5 mmol·L-1 CaCl2、Ca15-15 mmol·L-1 CaCl2)对苹果幼树生长发育、光合色素、光合特性的影响,以期为今后果园科学施肥提供参考依据.结果表明:1)在缺镁处理下,苹果幼树叶片叶脉保持绿色,脉间失绿;与正常处理相比,幼树的株高显著下降了41.5％,根系活力显著下降46.6％,叶片中叶绿素a、b、类胡萝卜素含量均显著下降,叶绿素含量下降49.9％,净光合速率显著下降51.7％;2)在高镁处理下,幼树叶片叶缘卷曲,叶背隆起;与正常处理相比,株高下降了28.3％,叶片中叶绿素b含量显著下降16.2％;3)在缺钙处理下,苹果幼树叶片出现棕黄色褪绿斑并且早衰;与正常处理相比显著降低了幼树的株高、茎粗,根系活力显著降低了76.6％,叶片中叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素等均显著下降;叶片净光合速率较正常处理显著降低了74.6％,气孔导度和蒸腾速率分别下降47.9％、36.4％;4)在高钙处理下,幼树叶片叶缘呈褐色焦枯状同时叶缘破裂,与正常处理相比,株高显著降低了37.3％,叶片中叶绿素b含量显著下降28.9％.综上所述,钙镁缺乏胁迫下,果树生长发育迟缓,根系吸收养分能力差,叶片失绿黄化,叶绿素合成受阻,光合作用强度降低,而在过量钙镁胁迫下对苹果幼树的影响要小于钙镁缺乏处理.     

旱地高产小麦品种籽粒锌含量差异与产量构成和锌吸收利用的关系

【目的】 明确旱地条件下高产小麦品种籽粒锌含量差异与产量构成及锌吸收利用的关系，对通过品种选育和施肥调控提高旱地小麦籽粒产量和锌营养，实现小麦高产优质生产有重要意义。 【方法】 于2013—2016年连续三年在黄土高原典型旱地进行了小麦裂区田间试验。 以我国主要麦区的123个小麦品种为试材，每个品种设置不施肥和施N 150 kg/hm2、P₂O₅ 100 kg/hm2两个处理。分析了高产小麦籽粒锌含量差异及其与干物质累积、产量构成、锌吸收和分配之间的关系。 【结果】 施肥条件下，高产小麦品种籽粒锌含量存在显著差异，小麦籽粒锌含量与籽粒产量间无显著相关性，但与千粒重、锌吸收量、锌收获指数和籽粒锌形成效率呈显著正相关，与穗粒数呈显著负相关。在高产品种中，无论施肥与否高锌品种的籽粒锌含量均显著高于低锌品种；高锌品种的籽粒锌含量因施肥而显著提高，低锌品种却降低。施肥条件下，高锌品种的籽粒产量、生物量和收获指数与低锌品种相比无显著差异，穗数却显著降低；高锌品种的籽粒锌吸收量、地上部锌吸收量、锌收获指数和籽粒锌形成效率均显著高于低锌品种。且高锌品种的产量、生物量、穗数、穗粒数和锌吸收量因施肥引起的提高幅度均亦显著高于低锌品种。 【结论】 在黄土高原旱地低锌土壤上，无论是品种选育还是施肥调控，促进小麦锌的吸收和向籽粒的转移是提高小麦籽粒锌含量的关键。      

日光温室土壤养分含量及比例与种植年限的关系

对陕西省泾阳县的日光温室蔬菜施肥情况与土壤养分状况进行了研究。结果表明,泾阳县日光温室氮磷钾养分的纯投入量平均为N·651 kg hm~(-2)、P2O5·485 kg hm~(-2)和K2O·855 kg hm~(-2),养分投入量明显偏高。温室耕层土壤速效磷、速效钾、水溶性钾和水溶性钙与种植年限之间都存在极显著的线性正相关关系,相关系数分别为0.995、0.973、0.973和0.979。种植7年后,硝态氮、速效磷、速效钾的含量分别是农田土壤的1.8、5.1和3.6倍,水溶性钾、钙、镁分别是农田的12.2、4.5和2.6倍。随种植年限的延长,温室土壤K、Ca、Mg三者的比例严重失衡,由养分不合理施用带来的养分损失及可能引起的环境问题值得关注。     

品质改良剂对中晚熟“富士”苹果果实品质的影响

套袋是提高苹果果实着色的关键技术,但同时也带来了果实内在品质下降,风味变淡等问题。为探索一种更为高效省力,安全环保,逐步替代苹果套袋的新技术,该研究以自主研发的2种苹果专用品质改良剂为试材,测定其对中早熟苹果果实品质各指标的影响,旨在为优质苹果的生产提供一种新方法和新思路。结果表明:2种品质改良剂均能有效促进中晚熟苹果果皮着色,显著提高果实糖、酸度,增加维生素C含量;2种品质改良剂在"玉华早富"上应用单果重、果形指数、可溶性固形物含量、硬度及Ca含量也都有显著增加,同时提高了果实内外在品质;综上所述,2种品质改良剂在中熟品种"玉华早富"上应用效果更好,能够同时改善果实风味、营养及贮藏品质,促进果实着色。     

塔克拉玛干沙漠公路防护林不同咸水滴灌下土壤有机碳与无机碳垂直分布特征

干旱半干旱荒漠区是一个潜力巨大的碳汇,荒漠植被建设则进一步加速了其固碳过程。探究咸水滴灌条件下塔克拉玛干沙漠公路防护林土壤碳垂直分布特征及其影响因素,可为干旱荒漠区人工林碳储量的估算和可持续管理提供科学依据。选择沙漠公路沿线4.82～28.40 g/L的4个高矿化度地下水滴灌的人工防护林,采集并分析了0～5 m各层土壤有机碳(SOC)与无机碳(SIC)含量及碳密度的垂直分布特征及其与含水量、pH和土壤电导率(EC)间的相关关系。结果表明,SOC与SIC随土层深度的增加分别呈现"减-增-减"与"增-减-增"趋势,并最终分别在2 m和3 m以下土层趋于稳定;浅层(0～40 cm)土壤有机碳密度(SOCD)和无机碳密度(SICD)分别比流沙地增加了73%～346%和1.5%～14.0%,5 m深土层SOCD、SICD和总碳密度分别增加了8.3%～28%、5.4%～58%和8.3%～29.9%,其中SICD为SOCD的13.3倍;人工林SOC分布与含水量和EC呈正相关,SIC与含水量同样呈正相关,同时SOC与SIC间相关关系为正相关。总之,荒漠人工防护林建设显著提高了SOC与SIC储量,且灌溉水矿化度、土壤含水量和EC均对SOC和SIC储量及垂直分布产生不同程度的影响。     

秦岭3种天然林细根分布特征及其与土壤理化性质的关系

【目的】研究秦岭3种天然林细根分布特征及其与土壤理化性质的关系,为秦岭地区生态治理和森林恢复提供科学依据。【方法】采用土柱法对秦岭辛家山林区云杉林、红桦林及云杉+红桦混交林3种天然林进行根系取样,分析细根生物量密度、细根根长密度、细根体积、细根比根长与土壤有机质含量、孔隙度、密度、硝态氮含量、铵态氮含量和湿度的关系。【结果】随土壤深度增加,3种天然林土壤的有机质含量、孔隙度、硝态氮含量、铵态氮含量和湿度均降低,但密度升高;随土壤深度增加,3种天然林各细根指标均降低,其中细根生物量主要集中在腐殖质层,各林分在腐殖质层的占比均大于69%;腐殖质层具有最高的细根根长密度、细根体积和细根比根长,分别是淀积层的3.76～4.85、2.63～3.80和1.26～1.67倍,分别是母质层的11.13～14.98、6.32～16.01和1.76～3.28倍;3种天然林中,混交林各土层的细根根长密度最高(平均值为0.45 cm·cm~(-3)),云杉林各土层的细根根长密度、细根体积和细根比根长最低(平均值分别为0.26 cm·cm~(-3)、0.88 mm~(-3)·cm~(-3)和0.60 cm·g~(-1));相关性分析表明,3种天然林分各细根指标与土壤的有机质含量、孔隙度、密度、硝态氮含量、铵态氮含量和湿度均呈极显著或显著相关,其中细根生物量密度、细根根长密度、细根体积与土壤有机质含量的正相关性最高(r值分别为0.813、0.795和0.784),与土壤密度的负相关性最高(r值分别为-0.715、-0.658和-0.683);主成分分析表明,影响细根分布的第一主成分因子包括土壤有机质含量、硝态氮含量、密度、孔隙度、湿度和铵态氮含量;通径分析表明,土壤有机质含量对细根生物量密度的直接正效应最高,土壤湿度的间接效应最高且主要是通过有机质含量的间接效应来实现。【结论】秦岭3种天然林的细根指标均随土壤深度增加而减少,土壤腐殖质层为细根集中分布层;3种天然林分中,混交林的细根发达程度最高,云杉林最低;根系分布受多种土壤因子影响,影响程度表现为有机质硝态氮密度孔隙度湿度铵态氮;土壤有机质含量直接影响细根生物量密度;土壤湿度主要通过土壤有机质的间接作用影响细根生物量密度。在对秦岭地区进行生态治理和森林恢复工作过程中,应综合考虑细根生物学特性,合理配置不同树种,注意森林土壤有机质的积累,从而起到维护森林生产力,增强森林生态系统功能的作用。