秸秆深还对黑土耕层根区养分空间分布的影响

针对秸秆深还对黑土养分空间变异影响机理不清的问题,在吉林省榆树市恩育乡黑土耕地,进行了秸秆深还试验,设CK(对照)、CS(秸秆深还CSDI)2种处理。建立根区土壤立体模型和坐标系,采用三维立体取样的方法研究了在垂直方向和水平方向上黑土耕层根区速效N、P、K养分的空间分布。结果表明:(1)垂直方向上,秸秆深还对表层土壤速效N、P、K的含量影响不大,对深层土壤(10~25cm)具有明显的增加作用,且增加幅度随着深度的增加而增加。水平方向上,距离玉米主根越近,秸秆深还对养分的增加作用越明显。(2)用三维立体取样研究根区土壤养分分布是可行的,研究结果为秸秆深还养分运移机理和空间分布提供理论依据,也为进行秸秆深还实践提供支撑。     

添加不同来源生物质炭对暗棕壤腐殖质组成和胡敏酸结构特征的影响

为了研究暗棕壤添加不同来源的生物质炭对腐殖质组成和胡敏酸结构特征的影响,选用玉米秸秆生物质炭(JG-Bc)、杨木生物质炭(YM-Bc)和毛竹生物质炭(MZ-Bc)进行培养试验,生物质炭(Bc)添加量为10.6 g/kg(相当于24 t/hm~2)。采用腐殖质组成修改法测定胡敏酸(HA)、富里酸(FA)和胡敏素(Hu)的含量;用国际腐殖质协会(IHSS)推荐的方法提取和纯化HA样品,并研究了胡敏酸的元素组成、红外光谱和热力学性质。结果表明:培养90 d后,添加生物质炭处理显著提高了土壤有机碳(SOC)和腐殖质各组分含量。SOC的增加主要体现在Hu上,由ck的8.40 g/kg增加到16.45～18.04 g/kg。可提取腐殖质总量虽然变化不大,但HA比例增加,PQ值由ck的54.71%上升到75.24%～82.50%。添加Bc不仅提高了HA的含量和比例,同时也影响到HA的结构特征,表现为HA的Δlog K、H/C摩尔比、O/C摩尔比降低;碳元素含量和分子缩合度增加,脂族链烃比例增加,促进HA结构趋于复杂化;HA的高温/中温放热和失重比值增加,热稳定性提高。不同处理之间作用大小顺序:毛竹Bc杨木Bc玉米秸秆Bc。该研究可为分析不同来源的生物质炭与腐殖质的关系及增加土壤有机质积累提供理论依据。     

添加蒙脱石是否促进白花苜蓿的腐殖化进程？

植物残体和微生物生物量是腐殖物质(Humicsubstance,HS)形成的主要母体材料,同时黏土矿物作为土壤的重要组成部分,在HS的形成中也扮演重要角色,然而目前有关黏土矿物对HS形成过程的具体影响还不清楚。选择将黏土矿物-蒙脱石和微生物-土壤浸提液作为控制条件对白花苜蓿进行模拟培养腐殖化,通过表征培养过程中总有机碳(Total organic carbon,TOC)含量、类腐殖质组成、类胡敏酸(Humic-like acid,HLA)的元素组成和红外光谱特征,探究蒙脱石添加对白花苜蓿腐殖化进程的影响。结果表明,模拟培养腐殖化后,蒙脱石添加虽然加速了TOC的分解,促进HLA的生成,但使HLA的缩合度降低,结构简单化;而土壤浸提液添加则使蒙脱石处理加快了结构更加复杂的HLA积累。培养后,不同处理的HLA均向着接近土壤胡敏酸(Humic acid,HA)O/C和H/C值的方向发展,其中未添加蒙脱石处理(AnM)的HLA复杂化程度与真正的HA最接近,更进一步说明蒙脱石不能促进HLA更接近土壤HA。综上,在模拟培养腐殖化条件下,蒙脱石添加可促进白花苜蓿TOC的分解及其HLA的形成,从而加快白花苜蓿的腐殖化进程,但却使形成的HLA结构更加简单化,与真正的HA仍存在较大的差异,该研究结果为土壤HS的形成机理与起源探索提供了一定的科学借鉴。     

滴施不同水溶性磷肥对玉米产量形成的影响

明确适合新疆滴灌玉米生产的磷肥品种。在2017～2020年连续进行了4年田间试验方法,设置了6个处理:磷酸脲(UP)、磷酸二氢钾(MKP)、聚磷酸铵溶液(APP)、磷酸二铵(DAP)、磷酸一铵(MAP)、不施磷肥(CK),各处理除CK以外氮、磷、钾投入量相同。试验在玉米开花期和成熟期分别采集植物样品。结果表明:APP、UP、MAP较其他处理可显著促进玉米生长,提高玉米开花期叶面积指数(LAI),其中APP的株高和LAI最高(P<0.05);滴施磷肥能促进玉米地上部生物量增长和干物质转移,玉米在开花期和成熟期地上总生物量表现为APP>UP>MAP>MKP>DAP>CK;在玉米干物质转移量、转移率和对籽粒的贡献率上,APP处理最高,显著高于其他处理(P<0.05);滴施APP、UP、MAP能显著提高玉米产量,滴施APP的玉米增产范围为19.1%～44.4%,UP增产范围为14.7%～39.6%,MAP在2020年相比CK增产率为18.7%;滴施磷肥能提高玉米经济效益,其中APP经济效益最高,较CK增加了4962元/hm²。综上所述,在新疆滴灌玉米的磷肥选择中,优先顺序应该是APP、UP、MAP、MKP、DAP。因此,在新疆滴灌玉米磷肥选择中,聚磷酸铵溶液是最优选择,其次是磷酸脲和磷酸一铵。     

滴施不同水溶性磷肥对石灰性土壤磷分布及玉米磷素吸收利用的影响

  【目的】  磷的形态影响着其施入土壤后的移动分布。研究滴灌施肥中不同水溶性磷肥在石灰性土壤中的分布特征及玉米对磷素的吸收和利用,为滴灌玉米生产中的磷肥选择提供理论依据。  【方法】  于2018—2020年在新疆石河子市实验站开展滴灌玉米田间试验,选用玉米品种‘郑单958’作为试验材料。试验共设磷酸脲(UP)、磷酸二氢钾(MKP)、聚磷酸铵(APP)、磷酸二铵(DAP)、磷酸一铵(MAP)、不施磷肥(CK) 6个处理,除CK不施磷肥外,其余处理灌溉量及氮磷钾投入量均相同。玉米开花期和成熟期,分别在滴头下、根系、宽行3个位点,在垂直方向0—10、10—20、20—40 cm处采集土样,测定pH、速效磷和全磷含量。采集玉米地上部植物样品,测定茎、叶、穗器官磷素含量。在完熟期测产,计算磷肥利用效率等指标。  【结果】  与DAP和CK处理相比,UP处理能显著降低0—40 cm土层土壤pH,开花期UP处理土壤pH较CK和DAP分别降低了0.20和0.32个单位,成熟期分别降低了0.24和0.31个单位,MAP、APP和MKP也不同程度地降低了滴头下0—10 cm土层土壤pH。UP处理土壤有效磷在0—40 cm土层的分布最均匀,APP处理10—20 cm土壤速效磷含量显著高于UP和MAP。玉米开花期APP、UP、MAP处理土壤速效磷含量较DAP分别增加了65.47%、44.18%和23.14%,成熟期分别增加了58.08%、40.13%和127.89%。APP处理的玉米穗、叶和总磷素积累量均最高,开花期较DAP分别显著增加了29.22%、43.97%和22.43%,成熟期较DAP分别增加了65.39%、26.63%和50.60%。APP、UP、MAP处理的玉米产量没有显著差异,较DAP分别增产了18.03%、11.64%和9.46%,磷肥利用率分别较DAP增加了29.62个百分点、13.65个百分点和9.93个百分点。APP处理的磷肥偏生产力和磷肥农学效率分别较DAP增加了18.03%和174.96%。相关分析表明,玉米产量和磷素积累量与0—20 cm土层的土壤有效磷含量正相关,与20—40 cm土层土壤速效磷含量负相关或相关性较弱。  【结论】  速效磷的分布与土壤pH的变化高度一致。酸性水溶性磷肥可不同程度地降低玉米根系周围土壤pH,磷酸脲的影响范围可达滴头周围0—40 cm土层,磷酸二氢钾、聚磷酸铵和磷酸一铵仅在滴头周围0—10 cm土层范围内有影响,而磷酸二铵对土壤pH无显著影响。滴施磷酸脲土壤中速效磷在0—40 cm土层中的分布较均匀,其在10—20 cm土层中的速效磷含量低于聚磷酸铵并高于其他磷肥处理。磷肥利用率与10—20 cm土层速效磷含量极显著相关。因此,滴施聚磷酸铵的玉米产量和磷肥利用率高于其它磷肥处理。综合3年试验结果,在新疆滴灌玉米生产中,水溶性磷肥中以聚磷酸铵最优,其次是磷酸脲和磷酸一铵等酸性磷肥,应减少磷酸二铵等碱性磷肥的施用。     

膜下滴灌与细流沟灌对玉米生长及产量的影响

【目的】明确等灌溉量膜下滴灌与细流沟灌对玉米生长、产量及水分利用效率的影响。【方法】以郑单958为研究对象,于2015—2021年进行田间试验,通过管式水分仪测定窄行、根区和宽行下0—50 cm土层水分含量,研究膜下滴灌与细流沟灌对土壤水分分布状况及其对玉米株高、叶面积指数、叶绿素含量、生物量、产量、水分利用效率等的影响。【结果】膜下滴灌优先补充窄行和根区的土壤水分,而细流沟灌优先补充宽行表层的土壤水分。而玉米耗水主要集中在0—30 cm土层范围内,膜下滴灌的窄行和根区0—30 cm土层水分含量均高于细流沟灌;随着土层深度增加灌溉对土壤含水量的影响减小,40—50 cm土层水分动态受灌溉方式影响较小。膜下滴灌较细流沟灌可显著促进玉米在开花期和成熟期的生长,提高叶面积指数。开花期膜下滴灌玉米的株高和叶面积指数较细流沟灌平均增加4.3%和8.3%,成熟期平均增加4.9%和15.1%。开花期和成熟期玉米总生物量均为膜下滴灌>细流沟灌处理,开花期增加12.2%,成熟期增加11.5%。膜下滴灌处理的玉米干物质转移量、干物质转移率和干物质转移量对籽粒贡献率均显著高于细流沟灌处理,分别增加17...     

玉米秸秆与土壤不同混合方式对腐殖质组成及结构的影响

为了优选不同秸秆还田方式,通过室内模拟试验,采用元素组成、红外光谱和差热分析等方法,研究了玉米秸秆与土壤不同混合方式对土壤腐殖质组成及其分子结构特征差异的影响.设置4个处理,分别为不添加秸秆的对照(ck)、秸秆与土壤充分混合(SI)、秸秆覆盖(SM)、秸秆埋置于土层中间(SE).结果表明:与ck相比,SI、SE和SM处理土壤有机碳含量分别增加12.41％、4.23％和3.05％,其中SI和SE处理与ck处理相比差异显著(P＜0.05),SM处理与ck之间差异不显著;各处理中腐殖质各组分的有机碳含量均有不同程度增加,其中SI处理的胡敏酸和胡敏素含量与ck处理相比差异显著(P＜0.05).秸秆与土壤不同混合方式均使得胡敏酸脂肪链烃的比例增强,热稳定性下降.添加玉米秸秆处理之间相比,秸秆覆盖处理的胡敏酸芳香性和热稳定性最高.