村级农田施肥专家系统设计与应用

[目的]实现田块尺度的施肥决策和精准施肥,达到测土配方施肥成果数字化延伸。[方法]采用GIS组件ArcEngine,将GIS,RS,GPS和农业专家技术进行集成,以遥感影像为索引,建立基于农户田块为基本管理单元的触摸屏村级农田施肥专家系统。并以犍为县定文镇炮房村为案例区进行了实际应用。利用四川省2005—2009年"3414"试验数据,结合区域实际,构建了系统的主要粮油作物推荐施肥模型。[结果]该系统不但实现了田块尺度的施肥决策和养分管理,同时还具备农田基本信息、缺素诊断、病虫害防治、政策法规和安全常识等查询功能。[结论]该系统具有界面友好,操作简单明了的特点,并在村级田块尺度上实现了精确施肥。     

中国设施栽培系统中的养分管理

设施栽培养分管理是设施农业系统的重要组成部分,根据近年来我国设施农业在养分管理方面的研究进展,从设施栽培养分投入和土壤养分累积两个方面阐述了我国设施栽培养分管理现状,指出了由于不合理养分管理导致的设施栽培土壤盐分大量积累、营养元素间比例失调、设施蔬菜品质下降以及造成的环境污染等问题,并针对上述问题提出了加强设施栽培养分管理的一些具体对策及措施。     

烟蒜轮作与套作对土壤农化性状及烤烟产量的影响

为了探讨烟蒜轮作与套作对土壤农化性状及烤烟产量的影响,本试验在烤烟不同生育时期,采取单作烤烟、烟蒜轮作与套作种植方式下的土壤样品分析农化指标和统计烟叶产量,并对其结果进行对比分析.结果表明随生育期的推进,不同种植方式下根际土壤pH值呈增加趋势,烟蒜轮作与套作根际与非根际土壤的pH值均高于单作烤烟.上部叶成熟期,烟蒜轮作与套作根际与非根际土壤有机质含量均高于单作烤烟.下部叶与上部叶成熟期,烟蒜轮作与套作非根际土壤速效氮含量显著高于单作烤烟.而上部叶成熟期,烟蒜轮作与套作处理根际土壤速效磷、速效钾含量高于单作烤烟.烟蒜轮作与套作烟叶产量、上中等烟率较单作烤烟提高了35.04％和17.55％、5.88％和3.88％.烟蒜轮作与烟蒜套作种植方式均有利于缓解烟草连作障碍,改善土壤微生态环境,提高烤烟产量,但烟蒜轮作对其效果更加突出.本研究探讨烟蒜轮作与烟蒜套作种植方式对土壤农化性状及烤烟产量的影响,可为改良植烟土壤、减轻连作障碍及栽培制度的创新提供理论基础和技术支撑.     

暴雨条件下紫色土区玉米季坡耕地氮素流失特征

【目的】研究暴雨条件下,川中丘陵紫色土区坡耕地玉米全生育期土壤侵蚀及氮素流失规律,为研究区氮素流失预测和有效防控提供科学依据。【方法】采用人工模拟降雨与径流小区相结合的方法,在玉米苗期（5月1日）,拔节期（5月26日）,抽雄期（6月27日）和成熟期（8月4日）进行模拟降雨,结合川中丘陵紫色土区夏季暴雨多的特点,开展降雨强度为1.5 mm·min^-1,坡度为15°条件下地表径流、壤中流和侵蚀泥沙中氮素流失特征的研究。【结果】（1）玉米各生育时期地表径流产流率和产沙率总体表现为随降雨时间延长而呈增加的变化趋势,地表径流产流率和产沙率均表现苗期最高,抽雄期最低;壤中流产流率则表现为抽雄期最高,成熟期最低。（2）玉米各生育时期地表径流中总氮流失率随降雨时间延长而呈增加,在降雨36 min后基本趋于稳定,总氮和可溶性总氮流失率均在玉米苗期最大,平均值分别为5.24和4.74 mg·m^-2·min^-1;玉米全生育期地表径流中硝态氮流失率则在降雨30 min后基本稳定,铵态氮流失率呈现波动性,硝态氮和铵态氮流失率均在玉米拔节期最大,平均值分别为3.90和0.14 mg·m^-2·min^-1。在玉米全生育期地表径流中总氮,可溶性总氮和硝态氮流失量与地表径流量呈现极显著线性关系。（3）壤中流中总氮流失率在玉米各生育时期随降雨时间延长缓慢增加,壤中流中可溶性总氮和硝态氮流失率在玉米苗期、拔节期和成熟期变化趋势与总氮一致,而铵态氮流失率在玉米全生育期呈现波动性;总氮,可溶性总氮,硝态氮和铵态氮流失率均在玉米拔节期最大,平均值分别为25.04、20.34、16.20和0.22 mg·m^-2·min^-1。在玉米全生育期壤中流中总氮,可溶性总氮和硝态氮流失量与壤中流量呈现显著线性关系,且均在玉米拔节期表现为斜率最大。（4）玉米各生育时期侵蚀泥沙中氮素流失率均随降雨时间延长而增加,但在玉米苗期表现为增幅最大,平均值为0.92 mg·m^-2·min^-1。在玉米全生育期,侵蚀泥沙中氮素流失量与侵蚀泥沙量呈现极显著线性关系。（5）地表径流中不同形态氮素流失量均在玉米苗期和拔节期最大,壤中流中总氮流失量则在玉米拔节期和抽雄期最大,侵蚀泥沙中氮素流失量在玉米苗期最大。壤中流为研究区坡耕地氮素流失的主要途径,占氮素流失总量的64.07%-83.39%。可溶性总氮为径流中氮素流失主要形态,以硝态氮为主要形态。【结论】1.5 mm·min^-1降雨强度下,地表径流和壤中流中总氮流失量分别在玉米苗期和拔节期最高,可溶性总氮和硝态氮流失量均在拔节期最高,存在水体富营养化潜在风险,控制苗期地表径流量和拔节期壤中流量可减少该区域氮素流失量。     

设施栽培对土壤结构及水分特性的影响

在测定土壤水分特征曲线和土壤结构的基础上,就设施栽培对土壤水分特性及结构的影响进行了研究。结果表明:设施栽培后土壤水分特征曲线均低于同层露地土壤,土壤持水性降低;设施土壤与露地土壤水吸力与土壤含水量之间均存在显著的幂函数关系,具有良好的拟合性。设施栽培后0～40cm土层土壤总孔度和毛管孔度均有所增加,土壤田间持水量、有效水含量等水分常数显著提高,有利于改善耕层土壤结构。设施土壤和露地土壤供水性随土壤吸力增加呈递减变化趋势,上层土壤供水性优于下层土壤,两种土壤比水容量均在0.06MPa时达到10-2数量级,土壤吸力小于0.06MPa时设施土壤0～20cm土层对作物有效水的供给能力强于露地土壤。     

玉米植株对降雨再分配过程的影响

 【目的】明确成熟期玉米冠层截留降雨的能力。【方法】以研究区域实际降雨强度为基础,采用人工模拟降雨法对成熟期玉米冠层截留量、茎秆流量和穿透雨量进行了测定。【结果】冠层截留率平均为7.5%,茎秆流率平均为28.8%,穿透雨率平均为63.7%;冠层截留量、茎秆流量和穿透雨量与雨强呈极显著线性正相关关系,冠层截留量和茎秆流量与叶面积之间呈极显著正相关直线关系,而穿透雨量与叶面积呈极显著线性负相关关系。【结论】不同雨强条件下,玉米冠层截留效应不尽一致;玉米冠层和茎秆可以引导一部分冠上雨量,减少直接到达地表降雨的数量,从而影响径流;本研究中建立的雨强和叶面积与冠层截留量、茎秆流量和穿透雨量之间简洁、实用模型,可为农耕地土壤侵蚀防治提供一定参考依据。     

典型设施栽培土壤重金属含量变化及其风险评价

采用野外调查采样和室内分析相结合的方法,对典型设施栽培地山东寿光的部分土壤重金属含量进行测定,并根据温室蔬菜产地环境质量评价标准,选取单项污染指数法和尼梅罗综合指数法对土壤的重金属污染状况进行了环境质量评价。结果表明,重金属Cu、C r、Pb在设施栽培土壤耕层(0—20 cm)的含量达最大值,显著高于露地土壤;而设施栽培土壤中Zn和Cd的含量分别在20—40 cm和40—60 cm的土层达到最大值,其中Zn含量在0—20 cm和60—80 cm的土层显著高于露地土壤,Cd含量在0—20 cm,40—60 cm,60—80 cm和80—100 cm的土层显著高于露地土壤。从不同使用年限设施栽培土壤中重金属含量变化看出,重金属在设施栽培24~年的土壤中含量最高。对研究区设施栽培土壤重金属含量进行风险评估及分级发现,山东寿光设施土壤耕层主要受到重金属Cd的污染。     

不同土地利用方式下土壤团聚体中养分的分布特征

采用野外调查和室内分析相结合的方法,就不同土地利用方式下土壤团聚体中主要养分的分布特征进行了研究。结果表明,不同土地利用方式下土壤团聚体均以2 mm粒径为主,0.5～0.25 mm粒径团聚体含量最少。不同土地利用方式下土壤有机碳,全氮、全磷、全钾,速效氮、速效钾在团聚体中的分布存在一定差异。土壤团聚体中有机碳、全氮含量均随团聚体粒径的增大而减小,碱解氮、全磷和全钾的含量在团聚体中的分布较均匀,而速效钾含量随粒径的减小呈先增大后略减小的变化趋势。不同土地利用方式下,各粒径团聚体对土壤主要养分分布的影响程度有所不同。土壤团聚体对土壤养分的贡献率中约有40%来自5 mm团聚体,这主要取决于团聚体含量的多少。     

不同土壤和供肥模式对磷在肥际微域中的迁移和转化的影响

采用室内土柱实验研究了单施磷酸二氢铵(MAP)、磷酸二氢铵配施草酸(MAP+OA)和包膜磷酸二氢铵(包膜MAP)3种施肥模式下磷在潮土和水稻土肥际微域中的迁移和形态转化。结果表明,磷在土壤中的迁移距离较短,磷在潮土中的迁移距离较水稻土短,配施草酸处理可增加磷在土壤中的迁移距离,包膜MAP处理磷的迁移距离最短且释放量少。磷在施肥60 d内的迁移量较大,然后只发生少量迁移,迁移进入土壤的磷60.2%~80.3%被吸附固定,15.4%~42.9%仍以有效态存在,配施草酸处理可降低土壤对磷的固定作用,包膜MAP处理缓慢释放磷肥可能会增强土壤对磷的固定作用。     

施氮提高矿山生态型水蓼富集土壤磷能力研究

【目的】 适宜施氮可促进植物对磷的积累。本文探讨了施氮对磷富集植物磷积累能力的促进作用,为有效利用植物修复土壤磷过剩、减少磷的面源污染提供依据。 【方法】 以磷富集植物矿山生态型水蓼（Polygonum hydropiper）为研究对象,非矿山生态型水蓼为对照,进行了土培盆栽试验。供试土壤为灰潮土,每盆（6 L）装土6 kg,基施800 mg/kg磷,陈化4周后分别施入处理的施氮量（0、25、50、100、200 mg/kg土）,陈化后土壤有效磷为457 mg/kg。取2.5 kg土装入直径15 cm、高7.5 cm的尼龙纱网根袋（400目,孔径约38 μm）中,置于盆中央,其余3.5 kg土装入盆中。选取三叶一心的水蓼幼苗移栽至根袋中,每盆种2株,按田间持水量的70%确定灌水量,移栽10周后收获,调查水蓼生物量、分析植株磷含量。去掉表层2 cm土壤,采集根袋内、外土壤作根际、非根际土,用于测定土壤有效磷含量。 【结果】 1) 供试施氮量范围内,矿山生态型水蓼地上部生物量、磷含量、磷积累量均在100 mg/kg土施氮量下达到最大,为不施氮处理的4.57、1.33、6.10倍,地上部磷积累量为228 mg/株;矿山生态型地上部磷含量和磷积累量在50、100、200 mg/kg土施氮量下均显著高于非矿山生态型,分别为非矿山生态型的1.14、1.08、1.03倍和1.25、1.11、1.09倍。2) 随施氮量的增加,矿山生态型地下部生物量、磷含量、磷积累量均逐渐增加,但均低于非矿山生态型,地下部磷积累量仅为非矿山生态型的39.5%～84.2%。3) 施氮处理条件下,矿山生态型磷富集系数及转运系数均大于1,在100 mg/kg土施氮量下达最大值,分别为12.5和1.33,明显高于相同施氮处理下非矿山生态型,为非矿山生态型的1.09、1.53倍,这表明矿山型水蓼向上运转磷的能力更强。4) 施氮增加了矿山生态型水蓼根际土壤有效磷含量,在施氮量为50、100、200 mg/kg土 时增长最为明显,且明显高于非根际土壤,更有利于植株对磷的吸收积累。 【结论】 高磷条件下,施氮提高了根际土壤中的有效磷含量,增加了矿山生态型水蓼地上部积累磷的能力,100 mg/kg土施氮量为盆栽试验适宜用量,实际应用中的用量还需进一步试验。