轮作及不同施肥措施对春玉米生长、产量及水分利用的影响

依托24 a轮作与施肥长期定位试验,重点对2007年不同轮作方式和施肥条件下春玉米生长、产量及水分利用状况进行了研究.结果表明,不同处理春玉米叶面积,生物量及籽粒产量有相同的变化规律,即在相同施肥条件下.玉米连作(CT)处理的叶面积、生物量以及籽粒产量均高于玉米轮作处理;在轮作(RT)条件下,叶面积、生物量以及籽粒产量均为:RT-NPM>RT-NPK>RT-NP;不同处理间总生物量及籽粒产量均有显著性差异;不同处理0-300 cm土壤平均含水量在整个生育期先降低后升高,灌浆期降至最低,春玉米耗水量顺序为:CT-NPM>RT-NPM>RT-NPK>RT-NP;在相同施肥条件下,轮作处理的水分利用效率大于连作处理的水分利用效率;轮作不同施肥处理,RT-NPM处理的水分利用效率最高,RT-NP和RT-NPK处理的水分利用效率均较低.     

不同土壤容重条件下水分亏缺对作物生长和水分利用的影响

为探究不同土壤容重和不同程度水分亏缺条件下冬小麦-夏玉米生长指标及产量的变化。采用桶栽土培法,分别设置3种土壤容重(1.2,1.4,1.6 g/cm^3)和3个土壤水分控制下限(低水分50%田间持水量、中水分60%田间持水量和高水分70%田间持水量),研究不同土壤容重和水分亏缺对冬小麦—夏玉米根系、生长指标、耗水量、产量和水分利用的影响。结果表明:随水分亏缺程度的加剧,冬小麦和夏玉米生长指标、生物量、耗水量和产量均呈降低趋势。随土壤容重增加,冬小麦生物量和产量呈先升高再降低的趋势,冬小麦耗水量和水分利用效率呈降低趋势;而夏玉米产量、耗水量和水分利用效率均呈降低趋势。试验中,1.4,1.2 g/cm^3分别为冬小麦和夏玉米生长的最适土壤容重。土壤容重与水分处理互作对夏玉米株高、耗水量和水分利用效率有极显著影响,而对冬小麦和夏玉米生物量及产量无显著影响。研究结果可为黄淮海地区作物绿色增产增效及水土资源高效利用提供理论参考。     

干旱风沙区苜蓿后茬不同轮作方式对水分利用效率和产量的影响

为了评价宁夏干旱风沙区苜蓿翻耕不同轮作模式对水分恢复及适宜的轮作模式,研究了10a生紫花苜蓿翻耕后不同轮作方式对水分利用效率、产量和经济效益的影响。结果表明:苜蓿草地翻耕后不同轮作方式对土壤水分的恢复有一定效果,不同轮作方式土壤含水量有差异。轮作第1a玉米和高粱的水分利用效率与苜蓿地(CK)相比分别增加了1.14倍和1.09倍;轮作第2a苜蓿-玉米-玉米(ACC)和苜蓿-玉米-高粱(ACS)方式水分利用效率与苜蓿地相比分别增加了0.94倍和0.85倍;产量与苜蓿地相比分别增加了0.86倍和0.79倍;2a轮作结束后,ACS方式产投比高于其他轮作模式,是宁夏干旱风沙区最佳的草田轮作方式。     

小麦/玉米轮作旱地长期轮耕的保墒增产效应

保护性耕作能改善土壤物理结构,蓄水保墒,提高作物产量。但长期采用单一的耕作方式不仅不能促进作物增产,反而会对土壤和生态环境带来一些不利影响。土壤轮耕技术通过合理配置土壤耕作技术措施,将翻、旋、免等土壤耕作措施进行合理的组合与配置,对于减少长期单一耕作缺点具有重要的作用。为探寻适宜于黄土旱塬地区旱作麦玉轮作田长期生产的耕作模式,于2007-2017年在陕西省合阳县设置长期定位试验,该试验共设置4种轮耕模式:免耕/深松轮耕(NS)、深松/翻耕轮耕(SC)、翻耕/免耕轮耕(CN)和连续翻耕处理(CT),分析了不同轮耕模式的土壤物理性质变化、土壤水分利用规律、休闲期土壤蓄水保墒效应及农田增产效应。结果表明,1)轮耕能有效改善土壤结构,降低土壤容重,其中以CN轮耕处理土壤容重较低,0~60 cm土壤容重为1.31 g/cm~3。2)轮耕能在休闲期蓄存更多的土壤水分,其中以CN处理的蓄水效果较好。3)轮耕能在作物生育期为作物提供更好的土壤水分条件,其中以CN处理在冬小麦和春玉米生育期土壤水分状况较好。4)相较于传统翻耕模式,CN模式显著提高作物小麦/玉米轮作田作物产量和水分利用效率(WUE);冬小麦和春玉米平均产量分别为5 221和7 433 kg/hm~2,平均水分利用效率分别为15.5和20.7 kg/(hm~2·mm)。5)不同轮耕处理以CN处理经济投入较低,经济收益较高,2007-2017年平均经济收益为6254元/hm~2。综上所述,从长期可持续发展的角度考虑,CN模式是适宜于黄土旱塬小麦/玉米轮作田的最佳轮耕模式。     

黄土高原土壤干层水分恢复与作物产量响应

通过大田试验研究了黄土高原苜蓿草地土壤干层水分恢复状况，及恢复过程中不同作物的产量响应。试验设5个处理，苜蓿→草谷子→春小麦→马铃薯→豌豆（WPPe）；苜蓿→草谷子→玉米→玉米→春小麦（CCW）；苜蓿→草谷子→马铃薯→春小麦→玉米（PWC）；苜蓿→草谷子→休闲→豌豆→马铃薯（FPeP）；常规耕作农田（CS）。结果表明，如用苜蓿翻耕后农田土壤含水量与凋萎湿度时土壤含水量的比值表示土壤干层水分恢复程度，比值在正常降雨情况下增加而在降雨量少时下降，但如用苜蓿翻耕后农田土壤含水量与常规农田土壤含水量的比值表示土壤干层水分恢复程度，比值持续增长不受降雨量的影响。经过4年时间WPPe、CCW、PWC、FPeP的0～5m土层的土壤含水量由2001年4月仅有常规农田的63．66％上升到2004年9月的90．51％、89．83％、92．17％、96．72％。苜蓿翻耕后的农田作物产量与常规农田中的作物产量没有明显差别，而水分利用效率显著高于常规农田中的作物产量。以秋收作物马铃薯和玉米较适合苜蓿一作物轮作。     

华北平原水氮优化条件下不同种植制度的水分效应研究

以华北平原冬小麦夏玉米一年两熟制、冬小麦夏玉米春玉米两年三熟制和春玉米一年一熟制轮作体系为对象,研究了不同种植制度下作物的产量、根层土壤水分动态变化和水分利用效率。结果表明,不同种植制度对产量、耗水和水分利用方面影响显著。一年两熟制下作物的产量、耗水量和水分利用效率均显著高于两年三熟制和一年两熟制,但是降雨量仅能满足总耗水量的72.9%,仍需较多地下水补充灌溉。两年三熟制降雨量能够满足作物耗水量80.4%,产量、耗水量和水分利用效率较一年两熟制分别减少23.1%,12.0%和15.8%。一年一熟制降雨量能够满足作物耗水量的89.2%,产量、耗水量和水分利用效率较一年两熟制分别减少45.2%,27.3%和30.7%。一年两熟制和两年三熟制的各层土壤水分在两年内呈现波浪型变化趋势,一年一熟制各层变化趋势较为平缓。两年三熟制和一年两熟制有利于提高土壤蓄水量,减少灌溉量,进而减少对地下水资源的抽取。两年三熟制降雨量能够较好地满足作物耗水量,产量和水分利用效率介于其它两种种植制度之间,与其它两种种植制度相比;能够兼顾水资源的可持续利用和粮食安全。春玉米高产的适宜栽培措施有待于进一步研究。     

耕作和灌水处理对冬小麦-夏玉米水分利用及产量的影响

为探索华北平原冬小麦-夏玉米复种连作合理耕层构建的技术途径和技术指标,于2015―2016年在河南新乡实施了深松(ST)、深松+秸秆还田(ST+RS)和常规旋耕(RT)3种耕作方式,在不同耕作方式中根据土壤湿润层有效含水量各设置3种灌水控制下限,高灌水控制下限为60%(H)、中灌水控制下限为50%(M)和低灌水控制下限为40%(L),通过对土壤和作物生长指标及产量的测定,分析各处理作物产量和水分利用效率的变化规律。结果表明,ST和ST+RS处理均能降低土壤容重,增加土壤孔隙度、田间持水量和饱和含水量,且以深松+秸秆还田处理效果最佳;与RT相比,ST和ST+RS处理0～40 cm平均土壤容重降低5.0%和6.0%,土壤孔隙度增加6.9%和8.0%,田间持水量增加6.2%和12.8%,饱和含水量增加6.2%和5.7%。耕作方式与灌水处理互作显著增加了冬小麦-夏玉米复种连作周年0～100 cm土层的储水量。ST和ST+RS处理0～100 cm土层储水量较RT分别增加11.0%和15.8%,高水分、中水分处理较低水分处理分别增加18.1%和11.1%。耕作方式对冬小麦、夏玉米产量和水分利用效率(WUE)影响显著,其中,ST和ST+RS处理周年产量较RT分别平均增加9.2%和15.5%,WUE平均提高11.2%和15.3%;灌水处理同样对冬小麦、夏玉米的产量和水分利用效率(WUE)影响显著,产量随灌水控制下限的增加而增加,即高水分中水分低水分,而WUE则以中水分处理最高。因此在该地区土壤和气候条件下,深松秸秆还田辅以适宜灌水控制下限是较为理想的栽培措施,有利于土壤耕层合理构建,并提高水分利用效率和作物产量。     

黄土高原区草粮（油）翻耕轮作的土壤水分及作物产量效应

为了评价苜蓿翻耕后进行不同轮作模式的水分适应性和经济效益,提出黄土高原区生态效益和经济效应较好的草田轮作模式。该文测定了6a生苜蓿草地翻耕后轮作农田和休闲地的土壤水分及作物产量,并进行经济效益分析。结果表明,不同草田轮作模式的土壤水分恢复作用存在差异。苜蓿地轮作第2年收获后,以苜蓿-休闲-休闲模式土壤水分状况最好,0～300cm土层土壤水分已接近连作农田水平,且100～340cm土层土壤水分较耕前出现了恢复现象;而苜蓿-冬小麦-冬小麦模式最差,土壤水分恢复层出现在120～320cm土层;6a生苜蓿地翻耕后经过2a轮作,0～500cm土层土壤水分仍未达到连作农田水平。轮作2a冬油菜平均籽粒产量和平均籽粒水分利用效率较连作冬油菜分别增加了34.9%、44.4%(P<0.05),轮作2a冬小麦平均籽粒产量和平均籽粒水分利用效率较连作冬小麦分别提高了45.0%、42.9%(P<0.05);效益分析表明,轮作2a冬小麦的平均产投比是连作2a冬小麦的近1.5倍,是轮作2a冬油菜的2.5倍,是连作2a冬油菜的3.4倍,6a生苜蓿地翻耕后轮作冬小麦比轮作冬油菜具有更高经济效益。该研究结果为黄土高原苜蓿草地可持续利用,建立稳定的旱地农业生态系统提供了理论依据。     

不同草田轮作模式对土壤养分动态的影响

在宁南旱区10年生苜蓿草地上进行了为期3a的27种不同草田轮作模式试验,研究了土壤有机质、氮、磷的动态变化特征。结果表明,与保持生长的对照苜蓿草地相比,苜蓿草地实行草田轮作后,有机质持续下降,轮作第1,3a的马铃薯,第2a的春小麦对土壤有机质有明显影响,马铃薯连作模式使土壤有机质降幅最大;不同轮作模式的土壤全氮变化有较大差异,谷子和春小麦等禾本科作物单一连作模式对土壤氮素造成偏耗;不同轮作模式碱解氮总体上呈下降趋势,轮作作物产量水平直接影响土壤碱解氮含量的高低。全磷呈先降后升又降趋势。作物轮作能够提高苜蓿草地土壤氮、磷有效性。为了高效、协调和可持续地利用水肥,应选择合理的草田轮作模式。     

旱地不同覆盖沟垄种植方式对马铃薯土壤水分和产量的影响

马铃薯是西北黄土高原半干旱区的特色作物和主栽作物之一,如何提高其降水利用效率是发展该区域马铃薯产业的重点问题。在大田试验条件下,以不同的覆盖方式和沟垄种植方式为处理,测定马铃薯生育期的土壤水分含量及其分布和产量,计算耗水量和水分利用效率,研究西北黄土高原半干旱区旱地不同覆盖和种植方式对马铃薯产量和水分利用效率的影响。结果表明,马铃薯采用草-膜二元覆盖垄种技术,能够有效地积蓄自然降水,草-膜二元全地面覆盖保墒、垄沟有效地聚集和保持了土壤水分,尤其在伏旱阶段的块茎形成期,0-100cm土层的土壤含水量高于全膜覆盖处理。因此,高垄膜覆盖沟覆草垄播使得产量和水分利用效率较其它种植模式分别提高8.39%～58.38%和8.46%～67.97%,是一项适合于西北黄土高原旱作区马铃薯高产的栽培技术。     

渭北旱塬玉米田保护性轮耕土壤固碳效果与增产增收效应

针对渭北旱塬降水少、季节性差异大及长期采用单一土壤耕作制度等制约作物增产增收的因素,该研究探索有利于提高旱作农田土壤质量及作物生产能力的轮耕模式。2007-2012年在陕西合阳实施了渭北旱塬春玉米连作田6种不同轮耕模式的长期定位试验,设置以免耕(NT,no-tillage)、深松(ST,sub-soiling)和翻耕(CT,continuous tillage)3种耕作处理组合集成的6种轮耕模式(NT?ST、ST?CT、CT?NT、NT?NT、ST?ST和CT?CT),测定各轮耕模式下春玉米田土壤容重和有机碳储量,分析各轮耕模式下春玉米籽粒产量、水分利用效率和经济效益的变化规律。结果表明:1)在疏松土壤、减少耕作机械碾压次数,改善土壤结构和降低容重等方面,6种轮耕模式以NT?ST表现最佳,ST?ST次之,差异显著(P0.05)。2)6种轮耕模式在0~60 cm土层土壤有机碳平均储量较试验前均增加幅度6.6%~17.4%。NT?NT轮耕模式对增加表层土壤有机碳储量具有优势,且与各处理间差异显著(P0.05)。NT?ST轮耕模式可改变耕层土壤有机碳储量分布特征,进而使土壤营养均匀分布。3)6种轮耕模式5年春玉米籽粒产量、水分利用效率和经济效益综合评价分析,NT?ST轮耕模式最高,分别为9 338.8 kg/hm2、22.6 kg/(hm2·mm)和7 600.5元/hm2;其次是ST?CT,其中NT?ST轮耕模式下春玉米籽粒产量、水分利用效率和经济效益较其他处理增加幅度分别为3.7%~15.7%、17.6%~45.8%和10.1%~40.4%,差异显著(P0.05);且5种轮耕模式下作物籽粒产量、水分利用利用效率和经济效益均高于传统CT?CT模式。综上所述,在6种轮耕模式下,以NT?ST(免耕与深松逐年轮换)轮耕模式下土壤容重和有机碳储量最佳,生产能力最强,水分利用率最高,是渭北旱塬地区春玉米连作田最佳适宜轮耕模式,其次是ST?CT(深松与翻耕逐年轮换)轮耕模式。     

等高反坡台阶整地对不同耕作系统根土微生态的影响

[目的] 为探究坡耕地等高反坡台阶整地对玉米连作和玉米—芸豆轮作系统根土微生态特征的影响。[方法] 以玉米—芸豆轮作为研究对象,玉米连作为对照,采用野外原位监测采样和室内试验分析相结合的方法,通过GC-MS和高通量测序技术分析作物根系分泌物和土壤微生物群落组成、结构特征,揭示坡耕地等高反坡台阶整地对玉米连作和玉米-芸豆轮作根系分泌物种类、含量和土壤微生物群落组成及多样性的影响。[结果] (1)根系分泌物相对含量变化在CRT措施上更为突出,在轮作模式中更为显著。(2) CRT2处理提高土壤微生物群落数量、丰富度和多样性效果更显著。(3)在根系分泌物与土壤微生物互作下,根系分泌物、土壤微生物、土壤环境因子的两两相关性在CRT2处理下更显著。[结论] 坡耕地等高反坡台阶整地通过改变玉米连作和玉米—芸豆轮作的根系分泌物含量,使作物根土微生态环境发生变化,提高土壤微生物数量、多样性及丰富度,且该措施与玉米—芸豆轮作结合的提升效果更佳,对根土微生态的改善作用更显著。研究结果为坡耕地作物种植、耕作方式选择及改善土壤微环境和水土流失综合治理提供理论基础。     

Effect of intercropping on crop yield and chemical and microbiological properties in rhizosphere of wheat (Triticum aestivum L.), maize (Zea mays L.), and faba bean (Vicia faba L.)

In this study, we investigated crop yield and various chemical and microbiological properties in rhizosphere of wheat, maize, and faba bean grown in the field solely and intercropped (wheat/faba bean, wheat/maize, and maize/faba bean) in the second and third year after establishment of the cropping systems. In both years, intercropping increased crop yield, changed N and P availability, and affected the microbiological properties in rhizosphere of the three species compared to sole cropping. Generally, intercropping increased microbial biomass C, N, and P availability, whereas it reduced microbial biomass N in rhizosphere of wheat. The rhizosphere bacterial community composition was studied by denaturing gradient gel electrophoresis of 16S rRNA. In the third year of different cropping systems, intercropping significantly changed bacterial community composition in rhizosphere compared with sole cropping, and the effects were most pronounced in the wheat/faba bean intercropping system. The effects were less pronounced in the second year. The results show that intercropping has significant effects on microbiological and chemical properties in the rhizosphere, which may contribute to the yield enhancement by intercropping.     

河北低平原区春玉米一熟替代麦玉两熟制的 水生态与粮食安全分析

本研究针对河北低平原区水资源日益短缺的现状,于2011—2014年在河北省吴桥县开展田间试验,以小麦?玉米两熟制(WS)为对照,设置零灌溉春玉米一熟制(SMRF)和适水条件下春玉米一熟制(SMSW)2种种植模式,共3个处理,研究该区改传统高耗水的小麦?玉米两熟制为春玉米一熟制的可行性。结果表明:周年耗水量SMSW、SMRF较WS分别降低48.4%和54.2%;冬小麦耗水主要来自灌溉水和土壤储水,试验年间降雨仅能满足冬小麦耗水总量的32.9%,春玉米生育期内耗水主要来自降雨,试验年间SMSW和SMRF生育期内有效降雨总量分别满足春玉米耗水总量的91.9%和94.9%。SMSW和SMRF周年产量平均较WS分别降低24.4%和45.8%。SMSW和SMRF水分利用效率较WS平均分别高24.8%和0.3%。SMSW和SMRF的经济效益较WS平均分别减少5.2%和36.8%。经济水分利用效率SMSW和SMRF较WS平均分别高56.7%和17.5%。当下WS较SMSW仍具有一定的产量和效益优势,但WS对地下水灌溉依赖严重;而SMSW的水分利用效率和经济水分利用效率显著高于WS,未来随着春玉米高产技术体系的成熟,春玉米产量的进一步提高,在我国粮食总产、库存、进口"三增"的"新常态"下,该区改小麦玉米两熟为春玉米一熟具有兼顾水生态和粮食安全的可行性。     

稻田复种轮作模式的生态经济效益综合评价

为了筛选具有可持续性、适合鄱阳湖生态经济区的冬季绿色高效循环复合种植模式,通过2012年—2013年连续2年的田间定位试验,采用AHP法和综合指数法对鄱阳湖生态经济区5种稻田复种轮作模式(冬闲?稻?稻?冬闲?早稻?晚稻,绿肥?早稻?晚稻?油菜?玉米||大豆?晚稻,油菜?玉米||大豆?晚稻,蚕豆?早稻?甘薯||玉米?蔬菜?甘蔗||大豆,蔬菜?甘蔗||大豆?绿肥?早稻?晚稻)的生态经济效益进行了综合评价。结果表明:按照晚稻价格比折算后,两年间各种植模式中蔬菜?甘蔗||大豆种植模式的作物产量最高,其次是绿肥?早稻?晚稻,蚕豆?早稻?甘薯||玉米的作物产量最低。生态经济效益综合评价表明,2012年各系统的综合效益指数大小排序依次为:蔬菜?甘蔗||大豆油菜?玉米||大豆?晚稻蚕豆?早稻?甘薯||玉米绿肥?早稻?晚稻冬闲?早稻?晚稻,说明蔬菜?甘蔗||大豆种植模式"改稻为经",是能够带动稻田高产高效的种植模式,有利于农业生产的可持续发展。2013年经过稻田复种轮作后,各系统的综合效益指数表现为:绿肥?早稻?晚稻蔬菜?甘蔗||大豆油菜?玉米||大豆?晚稻蚕豆?早稻?甘薯||玉米冬闲?早稻?晚稻,表明稻田冬种紫云英模式的绿肥?早稻?晚稻种植模式能兼顾三大效益,有利于农业生产的可持续发展。从两年的综合效益结果来看,蔬菜?甘蔗|大豆→绿肥?早稻?晚稻模式能够带动稻田高产高效,能兼顾经济效益、生态效益和社会效益,可解决粮食安全和农业结构调整及农民增收等社会问题,而且对于冬季农业开发、自然资源的充分利用和农业生产的可持续发展也有极大的促进作用。综合来说,蔬菜?甘蔗||大豆→绿肥?早稻?晚稻模式是适合我国鄱阳湖生态经济区大面积推广应用的稻田冬季农业开发与复种轮作循环模式。     

Taxonomic and functional diversity of the soil microbiome recruited from alternative crops in a rotation system

Intensive cropping is considered to contribute to negative effects both on soil physiochemical properties and on long-term grain yield, which can be alleviated by appropriate crop rotations. The soil microbial community can vary with different crop rotations, which in turn affect soil quality and grain yield. Therefore, it is of great significance to elucidate the response of the soil microbial community to crop rotation. In this study, the structural and functional changes of microbial community in different crop rotations were analyzed using high-throughput sequencing and metagenomics analysis in a field experiment. The continuous winter wheat-summer maize cropping system was the control, and three crop rotations were established in October 2016 as follows: (1) spring peanut→winter wheat-summer maize, (2) winter wheat-summer peanut→winter wheat-summer maize and (3) spring sweet potato→winter wheat-summer maize. Soil samples were collected in September 2021 for soil microbial assessment. The results showed that the relative abundance of Actinobacteriota in the soil of spring sweet potato→winter wheat-summer maize was significantly higher (15.2%) than that in the control. The relative abundance of Ascomycota was significantly higher (19.8%–23.2%) in the soil following crop rotation compared with the control. Compared with the control, spring peanut→winter wheat-summer maize enriched energy metabolism genes, and spring sweet potato→winter wheat-summer maize reduced the genes related to plant–pathogen interaction. Compared with the control, crop rotation significantly decreased the relative abundance of the inorganic phosphorus solubilization gene (gcd) and the phosphorus transport gene (upgE) and increased the abundance of organic phosphorus mineralization genes (phoA and phyA). Based on these results, we concluded that the composition of the soil microbial community and functional genes can be altered by crop rotation, and spring peanut→winter wheat-summer maize and spring sweet potato→winter wheat-summer maize had more significant effects. This study provided a reference for the selection of crop rotations in the North China Plain based on the soil microbial community and its function.     

灌漠土上连续间作对作物生产力和土壤化学肥力的影响

间套作是我国传统农业的精髓,是发展生态农业的重要措施之一,在我国乃至世界的现代农业中仍然占有一定的地位。然而,长期间套作条件下的土壤肥力变化研究较为缺乏。在甘肃武威连续6年(2009—2014年)进行定位试验,采用两因素试验设计,主因素为三个施磷水平(0、40和80 kg hm-2),副因素为9种种植模式(蚕豆/玉米、大豆/玉米、鹰嘴豆/玉米和油菜/玉米间作,蚕豆、大豆、鹰嘴豆、油菜和玉米单作),分别在第5年(2013年)和第6年(2014年)测定体系生产力和土壤肥力的主要化学指标,旨在明确连续间作条件下土壤肥力的变化。结果表明:1)三个施磷水平平均下,间作显著提高体系籽粒产量,鹰嘴豆、蚕豆、大豆和油菜与玉米间作体系平均产量比对应单作分别高出38.2%、32.6%、34.0%和38.4%;2)与单作相比,间作种植显著提高了土壤有机质含量;3)施磷及种植方式对土壤全氮含量均无显著影响;4)间作种植与单作相比在2013年分别显著降低土壤Olsen P含量5.2%、6.9%、15.9%和11.3%,2014年间作相对于单作土壤Olsen P无显著变化;5)间作显著降低土壤速效钾含量,2年平均下降10.3%、14.1%、8.5%和13.2%;6)施磷和作物组合以及间作均未显著改变土壤p H。总之,连续种植5—6年,间作相对于单作仍能提高体系作物籽粒产量,施磷也能提高体系籽粒产量,80 kg hm-2施磷量时产量达到最高;间作有增加土壤有机质,降低土壤Olsen P和速效钾含量趋势,土壤全氮和p H未受到施磷和间作的影响。表明在合理的施肥条件下,间套作不仅相对于单作提高了作物产量,还能够增强农田生态系统的可持续性。     

新开垦土壤上构建玉米/蚕豆-根瘤菌高效固氮模式

为了在新开垦土壤上构建高效种植模式,本文采用温室盆栽和大田试验相结合的方法,选用4种根瘤菌接种方式(保水剂拌种、清水拌种、三叶期灌根和种子丸衣化)接种4种不同蚕豆根瘤菌(NM353、CCBAU、G254和QH258),分析接菌后新开垦土壤上玉米/蚕豆间作体系的生产潜力、地上部氮素吸收和结瘤特性以及生物固氮等方面的优势,拟为该体系筛选出高效的根瘤菌及其接种技术。结果表明:接种NM353后,玉米/蚕豆间作体系中蚕豆籽粒产量比单作平均增加152.84%,而玉米保持相对稳产;以保水剂拌种的方式接种NM353的间作蚕豆地上部氮素积累量最高,蚕豆结瘤数、瘤重、固氮比例和固氮量均高于本试验中其他3种方式接种的根瘤菌。在盛花期和盛花鼓粒期,接种NM353蚕豆的固氮比例比接种CCBAU的分别高19.1%和11.1%,在各个生育时期两者固氮量之间差异均达显著水平;接种NM353与接种其他菌种间固氮量和固氮比例差异更显著。因此,在新开垦土壤上,用保水剂拌种的方式对间作蚕豆接种NM353根瘤菌,构建玉米/蚕豆-根瘤菌高效固氮体系,为新开垦土壤合理开发利用的可持续发展模式。     

华北平原不同种植制度对粮食作物氮素利用和土壤氮库的影响

冬小麦-夏玉米一年两熟是华北平原粮食作物的主要种植制度,存在氮肥利用率低、土壤氮素过量累积问题。为探索华北平原氮素高效利用的适宜种植制度,采用15N示踪技术,基于3 a田间定位试验,对一年两熟冬小麦-夏玉米的常规水氮和优化水氮、两年三熟冬小麦-夏玉米-春玉米与冬小麦-夏大豆-春玉米及一年一熟春玉米3种种植制度的作物产量、15N利用率、氮素去向和土壤氮库表观平衡进行研究。结果表明,两年三熟的冬小麦-夏玉米-春玉米产量为32 248.52 kg/hm2,分别比一年两熟和一年一熟提高22.16%和52.88%;15N利用率为33.36%,比一年一熟提高26.12%。3种种植制度的氮肥去向最高为土壤残留,其次为作物吸收和损失,两年三熟冬小麦-夏玉米-春玉米的作物吸氮量最高为151.82 kg/hm2,土壤氮库表观盈余量为21.22 kg/hm2,显著低于其他种植制度。综合分析,冬小麦-夏玉米-春玉米两年三熟在稳产高产和提高氮素利用率上具有可持续的潜力,是华北平原未来较为理想的种植制度。     

施氮量和蚕豆/玉米间作对土壤无机氮时空分布的影响

在田间条件下于2006—2007年研究了不同氮水平下（N 0、75、150、225、300 kg/hm2）蚕豆/玉米间作体系与其相应单作体系土壤无机氮的时空分布规律,旨在为河西走廊灌区蚕豆/玉米间作体系的氮素管理提供理论依据。用土钻法采集土壤剖面样品,CaCl2浸提,流动分析仪测定土壤无机氮的方法研究了施氮量和蚕豆/玉米种间相互作用对土壤无机氮时间和空间变化特点。结果表明:灌漠土无机氮以NO3--N为主。蚕豆和玉米无机氮含量在蚕豆收获前种植方式间均无显著性差异,蚕豆收获后至玉米收获,间作显著降低了两种作物各层无机氮含量;无机氮含量随着施氮量增加而显著增加。蚕豆收获后间作体系0—100 cm土层无机氮累积量略高于单作体系,且0—100 cm 土层无机氮累积量高于100—160 cm土层;玉米收获后,间作蚕豆和玉米土壤无机氮累积量在0—100 cm土层分别平均降低了51.7%和16.6%,在100—160 cm土层平均降低了42.1%和6.1%;与不施氮相比,施氮蚕豆和玉米无机氮累积量在0—100 cm土层分别平均增加了40.1%和81.5%,在100—160 cm土层分别增加了69.6%和40.6%;与单作体系相比,间作体系0—100 和100—160 cm土层土壤无机氮分别降低43.4%和34.1%。因此,施氮肥显著增加土壤无机氮的累积,而豆科/禾本科间作减少了土壤无机氮的残留。