施氮量对农田土壤有机氮组分及酶活性的影响

【目的】探讨不同施氮量条件下土壤氮素转化酶活性和有机氮组分含量的变化规律,并分析氮素转化酶活性与各有机氮组分之间的关系,为陇中黄土高原旱作农业区合理制定施肥量和施肥方案提供参考依据。【方法】基于设置在陇中黄土高原定西市李家堡镇麻子川村的不同施氮量（0（CK）、52.5（N1）、105（N2）、157.5（N3）、210（N4）kg N·hm^-2）春小麦长期定位试验,收获后使用Bremner法测定0—40 cm土层中有机氮组分含量,以及4种氮素转化相关酶的活性。【结果】土壤有机氮组分分配比例顺序为氨基酸态氮>酸解铵态氮>酸解未知态氮>氨基糖态氮,同一土层随着施氮量的增加土壤有机碳、全氮、酸解总氮、氨基酸态氮、酸解铵态氮和脲酶活性、蛋白酶活性均呈先增大后降低的趋势,除全氮外其余都在N2处理时最大,全氮含量在N3处理时达到最大;同一处理不同土层间均随土层加深而降低。冗余分析结果表明,全氮含量和蛋白酶活性是影响陇中黄土高原农田有机氮组分分布与转化的关键因子;碳氮比与所有有机氮组分均呈负相关,蛋白酶、有机碳和脲酶与氨基酸态氮呈极显著正相关。【结论】综合而言,N2处理土壤供氮潜力最高,全氮和蛋白酶是影响该区春小麦土壤有机氮组分转化的关键因子。氮肥合理施用能明显提高土壤有机氮含量,不同施氮量条件下土壤有机氮组分变化差异明显,改变了氮素相关转化酶的活性。     

覆膜、沟垄作对旱作农田玉米产量和水分利用的叠加效应

为了揭示黄土高原半干旱区玉米(Zea mays L.)种植中覆膜、沟垄作的增产作用和水分利用特征,布设大田定位试验,包括全覆膜沟垄作、全覆膜平作、半覆膜平作和不覆膜平作4个处理。结果发现,连续3个平水年中,全膜沟垄作集成了全覆膜与沟垄作的优点,产生明显的叠加效应,较半膜平作分别增产2282.9、2460.2和2765.5 kg hm~(–2),增产率为32.3%、49.8%和46.5%。其中,全覆膜的贡献分别为59.3%、90.3%和20.9%,沟垄作的贡献分别为40.7%、9.7%和79.1%。叠加效应中全覆膜与沟垄作对产量的贡献呈此消彼长态势,连作前两年,全覆膜的作用大于沟垄作,连作第3年,沟垄作的作用大于全覆膜。玉米的水分利用效率,全膜沟垄作较半膜平作的增幅为10.6%~25.2%。在同等降水条件下,全覆膜沟垄作、全覆膜平作处理播前土壤贮水量较不覆膜平作增幅分别达6.3%~15.1%和3.5%~11.5%。收获期土壤贮水量明显低于不覆膜平作,降幅达6.0%~12.9%和4.7%~7.5%。随着连作年限的增长,土壤贮水量呈递减趋势,连作第2、第3年收获期全覆膜沟垄作、全覆膜平作较连作开始土壤贮水量分别降低37.1%、44.0%和35.5%、40.9%,连作第2年全覆膜沟垄作在50~200 cm出现干燥化现象,第3年各处理30~200 cm土层均出现干燥化现象。综上所述,全覆膜沟垄作具有明显的增产和提高水分利用效率的作用,但其较高的产量以高耗水为代价,在连续低降水条件下,3年玉米连作会导致土壤干燥化,存在生态安全风险。     

黄土高原不同粮草种植模式土壤碳氮及土壤酶活性

通过在陇中黄土高原半干旱区对苜蓿(Medicago sativa)-作物轮作地进行长期定位试验,探讨不同种植模式对土壤碳氮形态及其相关酶活性的影响。6种种植模式分别为苜蓿-苜蓿、苜蓿-休闲、苜蓿-小麦(Triticum aestivum)、苜蓿-玉米(Zea mays)、苜蓿-马铃薯(Solanum tuberosum)和苜蓿-谷子(Setaria italica)。结果表明,苜蓿-作物种植模式不利于土壤总有机碳的积累,而苜蓿翻耕后保持休闲则可维持较高的有机碳含量;与苜蓿连作相比,苜蓿-作物种植模式的土壤有机碳降低了1.60%~23.11%,全氮含量增加了3.81%~21.83%。不同作物对土壤养分吸收利用状况不同,进而引起土壤酶发生变化。与苜蓿连作相比,苜蓿粮食作物种植模式在降低土壤过氧化氢酶和蛋白酶活性的同时,提高了土壤硝酸还原酶活性;其中土壤过氧化氢酶活性和蛋白酶活性分别降低了5.20%~12.30%和15.03%~43.43%,硝酸还原酶活性提高了1.26%~28.79%。苜蓿连作和苜蓿-粮食作物种植模式间的土壤脲酶活性无显著差异(P0.05),但均高于苜蓿-休闲处理。相关性分析结果表明,土壤脲酶活性与土壤有机碳、全氮含量呈显著正相关(P0.05),可作为衡量土壤肥力的指标。     

疏勒河流域2001~2010年水足迹动态特征及评价

随着人口增长、城市化进程的发展和社会经济发展,以及全球气候变化等因素的影响,疏勒河地区生态用水不断被挤占,造成地下水位下降,天然植被也因缺水而退化,水资源供需矛盾突出,为了有效改善水资源利用效率,利用水足迹模型研究了疏勒河流域2001~2010年的水足迹动态特征。结果表明:疏勒河流域2001~2010年总水足迹呈增长趋势,人均水足迹从2001年的772.537m3增加到2010年的1 304.476m3。疏勒河流域水资源集约利用度呈增长趋势,从2001年的6.053增加到2010年的10.875,说明疏勒河流域水资源利用效率提高了。疏勒河流域水资源压力指数从2001年的0.447增加到2010年的0.747,说明疏勒河水资源利用压力虽处于水资源可承载范围内,但其水资源压力不断上升。农田灌溉用水和农田种植面积均与农畜产品虚拟水足迹呈显著正相关关系(P0.05)。未来还需从实施节水农业战略等方面提高流域水资源利用效率,以及通过虚拟水贸易方式优化产业结构,以实现疏勒河流域水资源可持续利用和经济社会可持续发展。     

不同氮素水平下有机物料添加对陇中黄土高原旱作农田N2O排放特征的影响

为了探究不同用量氮肥配施生物质炭或小麦秸秆对旱作农田N₂O排放通量的影响，在陇中黄土高原半干旱区连续进行4年不同氮素水平配施不同有机物料的田间定位试验，试验以3种施氮用量（不施氮肥、50 kg（N）·hm^-2氮肥、100 kg（N）·hm^-2氮肥）配施2种有机物料（小麦秸秆S、生物质炭B）及无有机物料 (C)共组成9个处理，于2016年11月—2017年10月，采用静态箱-气相色谱法，对N₂O通量进行全年内连续观测。研究结果表明：观测期内，各处理N₂O年平均通量大小排序SN100>CN100>SN50>CN50>BN100>SNO>BN50>CN0>BN0，各处理N₂O排放通量变化趋势一致；相较N0处理（CN0、SN0、BN0）的年平均排放通量，N50（CN50、SN50、BN50）和N100（CN100、SN100、BN100）处理分别增加了6.92%和10.03%。相较CN0、CN50和CN100，与其相同氮素水平配施生物质炭后，N₂O年平均排放通量分别降低了0.49%、3.15%和4.67%；配施秸秆后，N₂O年平均排放通量分别增加了6.37%、3.44%和2.73%。单施氮肥或小麦秸秆配施氮肥均增加了N₂O排放的增温潜势，生物质炭配施氮肥减少了N₂O排放的增温潜势。主效应分析表明，氮素、秸秆均对提升N₂O排放通量发挥显著效应，而生物质炭具有降低效应。相关分析表明，土壤温度与N₂O通量表现为显著正相关关系，土壤含水量与N₂O通量表现为显著负相关关系（P<5%）。通径分析表明，土壤温度对N₂O通量的增大作用远大于土壤含水量对N₂O通量的减小作用。秸秆或生物质炭与氮素无交互效应，N₂O排放通量随氮素水平的增加而增大，秸秆还田促进了N₂O排放而生物质炭抑制了N₂O排放。因此，添加生物质炭对旱作农田固氮减排具有较大的潜力。     

不同氮水平下秸秆、生物质炭添加对旱作农田土壤酸解有机氮组分的影响

为探明不同氮水平下秸秆、生物质炭添加对陇中黄土高原旱作农田土壤酸解有机氮组分的影响,2014年在定西市安定区李家堡镇布设的不同氮水平下秸秆、生物质炭添加定位试验(共9个处理),利用Bremner分级法,对该试验2018年收获后的土壤有机氮组分进行测定与分析。结果表明:在0～30 cm土层(0～5、5～10、10～30 cm土层),各处理酸解总有机氮、酸解氨态氮、酸解氨基酸态氮、酸解未知态氮含量均随土层的加深而降低,酸解氨基糖态氮含量随土层的加深而增加;较之无炭处理(CN0、CN50、CN100处理的均值),生物质炭添加(BN0、BN50、BN100处理的均值)处理可提升酸解总有机氮含量10.12%、9.14%、7.61%(土层由上至下),提升酸解氨态氮含量15.02%、16.25%、17.19%(土层由上至下),提升酸解氨基酸态氮含量13.31%、11.84%、8.74%(土层由上至下),其中BN100处理下对其提升效应最显著;较之无炭处理(CN0、CN50、CN100处理的均值),秸秆添加处理(SN0、SN50、SN100处理的均值)可提升酸解氨基糖态氮含量26.46%、26.51%、25.78%(土层由上至下),其中SN100处理下对其提升效应最显著;不同处理下,有机氮各形态的分布趋势为酸解氨基酸态氮酸解氨态氮酸解未知态氮酸解氨基糖态氮。总之,BN100处理对酸解氨基酸态氮、酸解氨态氮提升效应最显著,进而增加土壤供氮潜力,可筛选为该区春小麦栽培的合理施肥方式。     

长期保护性耕作对黄土高原旱地土壤养分和作物产量的影响

通过长期定位试验,研究了黄土高原西部旱农区传统耕作措施(T)和5种保护性耕作措施免耕+秸秆覆盖(NTS)、免耕(NT)、传统耕作+秸秆还田(TS)、传统耕作+地膜覆盖(TP)和免耕+地膜覆盖(NTP)对土壤有机质、速效养分以及作物产量的影响。结果表明,经过6 a不同耕作措施后,各处理土壤有机C、NO3-N以及速效P含量均有所提高,其中有机C含量比试验初期提高了4.92%~18.05%,NO3-N含量提高了17.98%~31.08%,速效P含量提高143.04%~212.87%。各处理土壤速效钾含量均有所下降,其中以NTS和TS降幅较小,仅为2.75%和6.26%。6 a间小麦和豌豆平均产量均以NTS最高(分别为2 030 kg·hm-2和1 381 kg·hm-2),而NT最低(1 608 kg·hm-2和1 060 kg·hm-2)。传统耕作秸秆还田能促进土壤耕层肥力的提高,但产量效应不明显;地膜覆盖有些年份增产效应明显,但不利于土壤肥力的持续提高。因此,在黄土高原西部旱农区实施免耕秸秆覆盖既有利于作物产量的提高,也可以改善耕层土壤肥力。     

农民土地价值观的理论构建及问卷的初步编制

农民土地价值观是影响土地利用类型的重要因素。通过文献综述、专家咨询、农户访谈和预测试的统计分析等,提出了农民土地价值观的理论模型。根据修订的正式问卷,编制了农民土地价值观量表。探索性因素分析和验证性因素分析结果表明:1)量表具有较高的信度(α为0.87);2)一阶和二阶探索性因素分析能解释的总变异均在85%以上;3)标准化路径系数范围在[0.64,0.91]之间;4)农民土地价值观是一个两个层次、9个维度的结构体系。该研究所构建的农民土地价值观模型具有较高的模型适配度,开发的含26个题项的量表可以作为继续深入研究农民土地价值观的实用工具。     

农户土地价值观分化对农地非农化意愿的影响研究

研究农户土地价值观对农地非农化意愿的影响,为提高农户征地满意度,制定合理的征地补偿政策提供理论依据,对促进农村社会可持续发展,构建城乡和谐社会具有重要意义。通过构建农户土地价值观的维度与测量指标,运用结构方程模型对农户土地价值观与农地非农化意愿之间的关系进行衡量。结果表明:1)农户土地价值观可以分为土地包袱观、土地保障观、土地致富观、土地为本观4个维度。2)当前征地补偿标准条件下,大部分农户并不愿意流转土地,如果提供非农技能培训或者社会保障,农户农地非农化意愿显著提高。3)持土地包袱观、土地保障观的农户正向影响农地非农化意愿;持土地致富观、土地为本观的农户负向影响农地非农化意愿。研究表明不同土地价值观的农户农地非农化意愿不同,因此在制定合理的征地补偿政策时,应考虑到农户的不同心理需求,注重多元化的补偿方式。     

持续模拟干旱胁迫对胡麻萌发特性影响及品种抗旱性评价研究

采用PEG-6000模拟干旱持续胁迫,研究不同PEG-6000浓度对6个胡麻品种(坝选3号、晋亚11号、定亚23号、天亚9号、陇亚8号、陇亚11号)的种子萌发、幼苗生长和幼苗生理指标的影响,并对6个胡麻品种的萌发期抗旱性进行分析和评价。结果表明:随着PEG-6000浓度的升高,胡麻种子的发芽率、发芽势和发芽指数呈先增加后减小的趋势;地上部分长度、地下部分长度、地上部分鲜重及地下部分鲜重整体呈下降趋势;丙二醛(MDA)含量、过氧化物酶(POD)活性呈先增后减的趋势,超氧化物歧化酶(SOD)活性和过氧化氢酶(CAT)活性呈增加趋势;萌发抗旱指数呈下降趋势。随着胁迫时间的增加,同一浓度下,MDA含量,POD、CAT、SOD活性均随着胁迫时间的增加逐渐增加。采用模糊数学隶属函数法,对6个胡麻品种萌发期抗旱性进行评价,其抗旱性强弱依次为:坝选3号晋亚11号定亚23号天亚9号陇亚8号陇亚11号。本研究为室内早期快速鉴定胡麻育种材料的抗旱性提供了参考依据。