河套盐碱地不同利用方式土壤盐碱化特征差异分析

为研究河套平原盐碱地在不同利用方式对土壤盐碱化特征分布的影响,通过野外调查取样和室内分析相结合的方法,对5种土地利用方式下(林地、农用地、牧草地、改良地、盐荒地)不同深度土壤剖面形态特征、可溶盐含量、盐分离子组成、总碱度、pH、碱化度等指标的变化规律进行了系统研究。结果表明:不同利用方式土壤剖面土体结构、颜色、根系分布、石灰性反应及碱化层分布均有明显差异;土壤剖面的可溶性盐、阴阳离子分布因土地利用方式不同而存在差异,牧草地和林地土壤剖面可溶性盐呈"橄榄"型、盐荒地和改良地呈"表聚"型、农用地呈"底聚"型;土壤pH、碱化度和总碱度在剖面中的分布特征基本一致,呈"S"型;经不同利用方式土壤的盐化程度和碱化程度均有所下降,与盐荒地相比,农用地盐碱化指标下降的最为显著(P0.05),其中0—20 cm土壤全盐量降至0.88 g/kg,pH降至7.83,总碱度、ESP降至0.17 cmol/kg和12.54%,表明苏打盐碱地经农用后更有利于土壤脱盐化过程和脱碱化过程;土壤全盐量、Ca~(2+)、Mg~(2+)、SO_4~(2-)、总碱度、pH可作为控制区域盐碱化的主要因子。研究结果为阐明河套平原盐碱地的盐碱化过程及盐碱化土壤利用模式提供技术参考。     

玉米耐 Na2CO3胁迫的生理响应及耐盐碱性综合评价

为了筛选与玉米耐盐碱密切相关的生理指标,采用室内发芽和室外砂培试验,研究不同浓度Na_2CO_3胁迫对6个玉米品种种子萌发期发芽率、盐害指数、胚生长、苗期株高、生物量以及脯氨酸、丙二醛(MDA)、超氧化物歧化酶(SOD)、可溶性蛋白等生理指标变化规律的影响,并采用主成分分析与隶属函数相结合的方法进行耐盐碱性综合评价。结果表明:随Na_2CO_3胁迫强度增加玉米种子发芽率、胚生长、植株生长、生物量均有明显降低的变化趋势,盐害指数、MDA含量、脯氨酸含量随Na_2CO_3胁迫强度增大逐渐增加;而SOD含量除农夫9号外,其他品种随胁迫强度增大而增大,可溶性蛋白含量除吉单535外,其他品种随胁迫强度增大而降低。主成分分析结果表明,胚生长、株高、生物量、丙二醛、可溶性蛋白等9个指标与耐盐碱密切相关,运用模糊数学隶属函数分析得出,6个玉米品种的耐盐性强弱顺序依次为吉单535玉龍8号东单969南北1号农夫9号玉龍2号。     

内蒙古马铃薯施肥效应特征参数与施肥推荐

马铃薯是内蒙古的主要作物之一,目前生产上由于没有合适的推荐施肥方法,过量施肥现象严重,研究明确马铃薯施用氮磷钾肥的产量反应与农学效率等推荐施肥参数,构建适宜的推荐施肥方法具有重要意义。在内蒙古马铃薯主产区,采用多年多点田间试验方法结合室内分析,研究了马铃薯施用氮磷钾肥的产量反应、农学效率、养分利用率,探索养分吸收与农学效率及产量反应与农学效率的相关关系,构建基于土壤养分丰缺指标、土壤养分含量和相对产量的最佳施肥推荐。结果表明,施用N、P、K肥的产量反应(YRN、YRP和YRK)分别为4.2,3.6和2.7 t/hm~2,农学效率(AEN、AEP和AEK)分别为27.5,46.6和29.3 kg/kg。施用氮磷钾肥的产量反应与缺素区的相对产量、产量反应和农学效率之间均呈显著的相关关系,可以采用基于马铃薯产量反应和农学效率的推荐施肥方法进行马铃薯的氮磷钾肥推荐。生产1 t马铃薯吸收N、P_2O_5和K_2O分别为5.6,1.5和6.1 kg/t,由此参数可确定一定马铃薯产量下的养分吸收量。土壤速效磷、钾含量(x)和缺磷、缺钾区相对产量(y)之间有显著的线性相关关系,依据这一相关关系可以确定内蒙古马铃薯生产的土壤有效磷和土壤交换性钾的养分丰缺指标,可以采用目标产量养分吸收量与养分丰缺指标指导测土推荐施肥。因此研究明确了内蒙古马铃薯主产区施用氮磷钾肥的产量反应和农学效率等推荐施肥的相关参数,建立了基于产量反应与农学效率进行马铃薯氮磷钾养分施肥的推荐方法。     

内蒙古阴山北麓旱农区马铃薯间作模式的生产力与水分利用

马铃薯是内蒙古阴山北麓的主要农作物之一,优化马铃薯种植模式,可以提高马铃薯产量,遏制土壤肥力退化,促进农业可持续发展。本研究于2009—2014年进行了6 a的大田小区定位试验,研究了马铃薯与苕子或莜麦间作对土地生产力及水分利用效果的影响。结果表明:马铃薯/苕子和马铃薯/莜麦2种间作模式具有较强且程度相当的间作产量优势,土地当量比分别为1.59~2.24和1.56~2.22。间作并不会显著增加或降低作物的耗水量,马铃薯、苕子和莜麦于不同种植年的耗水量有差异,最大降幅分别可达25.1%、23.7%和25.5%。间作可显著提高间作系统的水分利用效率,具有显著的水分利用优势(水分当量比分别为1.59~2.01和1.55~2.24),且主要体现在苕子和莜麦作物上。此外,间作体系的水分利用效果还与当年的降雨量关系密切。综合分析认为,马铃薯间作有利于整个间作系统农田生产力和水分利用效率的提高,且对苕子和莜麦的提升效果更佳。     

沙蒿生物质炭在沙土中的降解特征

为明确不同炭化条件下沙蒿生物质炭的有机组分、炭化过程和降解特性。于不同炭化条件下无氧炭化制备沙蒿生物质炭并进行沙地封存。结果表明:H、O和N元素的质量分数及H/C、O/C和(N+O)/C均随炭化温度的升高和炭化时间的延长呈先降低后稳定的变化趋势,升温速率对其无显著影响。而C则呈相反趋势且均在炭化温度600℃、炭化时间60 min以后基本达定值,上述指标(H、O、N、H/C、O/C、(N+O)/C和C)的稳定值分别约为29.3 g/kg、79.8 g/kg、11.2 g/kg、0.40、0.07、0.08和879.7 g/kg。生物质炭的降解速率随着炭化温度的升高、炭化时间的延长和施用量的增大而降低,其半衰期为2~12年。综上,沙蒿的炭化既是有机组分富碳、去极性官能团的过程,同时也是芳香性增强、亲水性和极性减弱的过程,施用量和炭化温度是影响生物质炭降解的决定性因素。     

盐渍化土壤酶活性及其与微生物、理化因子的关系

为探讨盐渍化土壤酶活性分布特征及其与土壤微生物量、理化性质的关系,选择了土默川平原不同盐渍化程度(轻度、中度和重度盐渍化)土壤为研究对象。运用简单相关、典型相关和主成分分析法,对0~40 cm土层土壤酶活性与土壤微生物量、理化因子两组变量间的相关性进行了分析。结果表明:土壤蔗糖酶、脲酶、碱性磷酸酶活性均随土层深度增加减少,其酶活性变化范围分别为0.65~36.55 mg/g、0.003~0.018mg/g、0.10~0.98 mg/g,土壤过氧化氢酶活性随土层深度增加而增大,其变化范围在2.76~3.35 mg/g之间;随盐渍化程度加重土壤4种酶活性均降低,且不同盐渍化程度土壤4种酶活性月份间差异显著;土默川平原盐渍化土壤酶活性与土壤微生物量、土壤理化性质这两组变量间均有显著的典型相关变量存在,且均能代表变量总体的相关信息;其典型相关主要是土壤p H、有机质、含水量、速效磷、速效钾和4种土壤酶活性引起的。土壤酶活性和土壤微生物量的典型相关主要是由土壤蔗糖酶、脲酶和土壤微生物量中的固氮菌数量、细菌数量、真菌数量引起的;主成分分析认为,土壤有机质、碱性磷酸酶、蔗糖酶、放线菌、纤维素分解菌和土壤含水量等可作为影响土默川平原盐渍化土壤肥力特性的重要因子。     

生物菌剂对玉米秸秆堆沤过程水热状况及酶活性的影响

为解决内蒙古西辽河平原地区还田玉米秸秆腐解困难及腐解周期长等问题,于2020年采用田间秸秆动态堆沤快速腐解试验,分别设置秸秆腐熟剂+秸秆（SRT）、新鲜牛粪+秸秆（SRN）、秸秆腐熟剂+新鲜牛粪+秸秆（SRW）、单一秸秆（CK）4种处理,研究不同外源生物菌剂对堆沤玉米秸秆温度、水分、纤维素酶、脲酶和木质素过氧化氢酶的影响。结果表明,添加秸秆腐熟剂和新鲜牛粪均可提高秸秆腐解速率,并缩短腐解时间。与单一秸秆堆沤相比,添加新鲜牛粪和秸秆腐熟剂均能显著提高堆体秸秆温度和含水率;SRW、SRT和SRN处理纤维素酶活性较CK分别提高15.64%、4.87%和7.96%,脲酶活性分别提高10.29%、3.43%和6.86%,木质素过氧化氢酶活性分别提高71.43%、48.05%和53.25%。因此,添加秸秆腐熟剂和新鲜牛粪可改善堆沤秸秆水热条件和提高秸秆水解酶活性,进而加快秸秆堆沤腐解进程,两者耦合使用效果更佳,可作为一种高效秸秆堆沤方式在内蒙古西辽河平原地区推广应用。     

不同培肥措施对河套灌区盐碱地改良效果

为了研究不同培肥措施对盐碱化土壤改良效果,以内蒙古河套灌区盐碱地为对象,通过3年田间试验,研究了等氮素条件下不同培肥措施对土壤pH值、全盐、脱盐率、有机质、全氮、碱解氮、有效磷等指标的影响。结果表明:不同培肥措施土壤剖面盐分变化趋势基本一致,即0～20 cm降低,20～60 cm升高,60～100 cm稳定,其中CK、化肥处理表层土壤(0～20 cm)盐分含量最高,收获期土壤盐分分别为5.33和5.24 g·kg~(-1);秸秆还田、秸秆还田+有机肥、秸秆还田+有机肥+化肥配施处理盐分含量最低,收获期土壤盐分分别为5.0、4.58、4.73 g·kg~(-1)。不同培肥措施0～10、10～20 cm土壤脱盐率分别为7.81%～20.70%、4.48%～16.96%,其中有机肥、秸秆还田与有机肥、秸秆还田+有机肥+化肥配施对促进盐分淋洗、抑制反盐的效果较好,土壤脱盐率分别为11.99%、18.83%、15.65%,以CK和单施化肥处理效果最差,分别为5.74%、6.37%。作物生育期内,不同培肥措施的土壤pH值变化差异不显著,但连续施用有机肥、有机肥+秸秆以及有机肥+秸秆还田+化肥配施耕层土壤pH值较CK处理降幅较大。与CK相比,不同培肥措施均显著提高耕层土壤碱解氮、有效磷的含量(P 0.05),其含量分别提高29.43%～93.14%、17.45%～161.84%;有机肥、有机肥与化肥配施显著提高了土壤有机质和全氮的含量,分别为14.66%、13.36%和13.36%、17.35%。有机肥、秸秆还田、化肥三者配施均能显著提高向日葵产量,其中有机肥+秸秆还田+化肥处理对向日葵产量提高的最为显著,较CK增产44.41%。因此,在等氮素条件下,河套灌区应重视有机肥与化肥、有机肥与秸秆还田、有机肥与秸秆还田+化肥的配合施用,不仅可以培肥土壤、提高脱盐率,还可获得一定的高产。     

基于产量及环境友好的玉米氮肥投入阈值确定

为了寻求河套灌区玉米高产与环境友好双赢的氮肥投入阈值,该文采用田间试验和室内分析化验相结合的方法,在内蒙古五原县连续三年定位研究了不同施氮水平对河套灌区玉米产量、土壤N素残留量及氮平衡的影响。结果表明:随着施氮量的增加,籽实产量呈先增加后下降的趋势,2 m土壤矿质氮质量分数呈指数增加趋势。随着施氮量及施氮年限的增加,土壤剖面N素含量呈增加趋势。随着土壤深度的增加,在0~80 cm土层间土壤N素含量呈下降趋势。盈余率为0时,施氮量为237 kg/hm2,籽实产量为13.7 t/hm2,2 m土壤矿质氮为478 kg/hm2,土壤氮素回收率为24%,植株氮素回收率为41%,土壤-玉米系统总回收率为65%;95%最高产量到最高产量为13.2~13.9 t/hm2,对应施氮量为193~291 kg/hm2,2 m土壤矿质氮为419~563 kg/hm2,氮素盈余率为-19%~23%,土壤氮素回收率为21%~26%,植株氮素回收率为41%,土壤-玉米系统总回收率为62%~67%。施氮量193~291 kg/hm2是既保证玉米产量又满足土壤氮素盈余较少、土壤-玉米系统氮素回收较高的合理施氮阈值。该研究为河套灌区玉米合理施用氮肥提供了科学依据。     

土默川平原盐渍化土地不同利用方式的土壤质量评价

为评价盐渍化土地经不同利用方式后对土壤质量的影响,以土默川平原盐渍化土壤为研究对象,针对区域内的5种土地利用方式(盐荒地、改良地、牧草地、农田地、林地),采用主成分分析法从32项土壤物理、化学、生物学指标中选取关键指标,计算土壤质量综合指数以评价土壤质量,为该地区建立可持续的土地利用模式和区域生态恢复提供理论依据。结果表明:不同土地利用方式下的土壤物理、化学、生物性状存在一定差异。总体来看,林地、牧草地、农田地和改良地均能有效降低土壤盐渍化程度,改善土壤物理性状,增加土壤养分和微生物数量;表征土默川平原土壤质量的关键指标包括2～5 mm团聚体的有机碳、全盐量、饱和含水量、细菌、铵态氮和氯离子,其权重分别为0.35、0.23、0.17、0.10、0.08和0.06;4个土壤质量指数的结果表明,农田地、林地和牧草地的土壤质量指数均高于盐荒地、改良地。