玉米秸秆覆盖麦田下的土壤温度和土壤水分动态规律

玉米秸秆覆盖冬小麦田后，冬季和早春季节对土壤温度有明显的增温作用，有利于保护小麦安全越冬，春季则有降温作用，影响春季小麦的分蘖和生长，覆盖处理能有效地抑制土壤无效蒸发，提高麦田的水分利用率；覆盖量为3000kg/hm^2时，有增产作用，覆盖量为6000kg/hm^2，有一定的减产作用。     

不同秸秆覆盖量对盐渍土蒸发、水盐变化的影响

为探究不同秸秆覆盖量对盐渍化土壤蒸发量、含水率及含盐量的动态变化规律,于2009年在陕西省蒲城县卤泊滩试验基地进行了4个水平的秸秆覆盖量(1.05,0.75,0.45,0.15kg/m2)试验,以不覆盖为对照(C0)。试验结果表明:4个处理盐渍化土壤的日平均蒸发量较C0均显著减少,分别减少1.335 8,1.310 3,1.035 7,0.629 0mm/d;随着时间的延长,各土层土壤含水率逐渐增加,10cm土层平均土壤含水率变化幅度最大,较C0分别增加9.280%,9.000%,6.920%,2.450%;随着时间的延长,10,30cm土层土壤含盐量逐渐减少,盐分逐渐压制在50cm土层,10cm土层平均土壤含盐量变化幅度最大,较C0分别减少0.811%,0.802%,0.723%,0.381%;当秸秆覆盖量为0.75kg/m2时,再增加秸秆用量,保水和抑制盐分表聚的作用并无明显增强。研究表明,采用秸秆覆盖地表改良盐渍化土壤,减少了土壤水分蒸发损失,提高了水分利用效率,抑制了盐渍化土壤可溶性盐分的表聚作用,有效地提高了耕地面积的利用,且秸秆覆盖量以0.75kg/m2为宜。     

秸秆纤维网覆盖下纤维用量对土壤蒸发的影响

为研究不同纤维用量下秸秆纤维网覆盖对土壤蒸发过程的影响,以不同的秸秆纤维用量为因子,设100、300、500 g/m2三个用量水平,以裸土为对照,进行了模拟试验。结果表明:用秸秆纤维网覆盖土壤表面能够有效抑制土壤蒸发,在土壤含水量较高的阶段,抑制作用更加明显;秸秆纤维网覆盖对蒸发的抑制作用与秸秆纤维用量密切相关,在相同的秸秆纤维网性状和同一土壤含水量条件下,秸秆纤维用量越大对蒸发的抑制能力越强;秸秆纤维网覆盖能明显改变土壤蒸发过程,覆盖条件下的土壤与裸土相比,蒸发量不仅降低而且更加平稳;在26 d的连续蒸发过程中,覆盖条件下的累计土壤蒸发量与时间呈近似线性关系,而裸土则为对数关系。     

秸秆和作物覆盖对土壤流失的影响

人们普遍认为,由于地面上的作物覆盖和秸秆覆盖减小了雨滴对土壤的打击力,又减少了暴雨径流,因而是影响土壤侵蚀的主要因素.本试验对这两个变量如何影响细沟侵蚀作了研究.     

覆盖方式对土壤温度和春玉米产量的影响

为探讨陇东旱塬不同覆盖方式的土壤温度效应,通过田间试验,研究了秸秆带状覆盖、地膜覆盖和露地种植对土壤温度及春玉米籽粒产量的影响。结果表明,与对照露地平作相比,地膜覆盖处理在玉米各生育时期均表现为增温效应,秸秆带状覆盖处理在玉米各生育时期均表现为降温效应。地膜覆盖处理和秸秆带状覆盖处理均可显著提高春玉米产量,增产幅度分别为25.5%和13.3%。     

砂石覆盖粒径对土壤蒸发的影响

为研究不同粒径砂石覆盖对土壤蒸发过程的影响,进行模拟试验.试验以砂石粒径大小为因子,设3个粒径水平:0.5,2.5,4.5 cm,以裸土为对照.结果表明:地面砂石覆盖能够有效抑制土壤蒸发,在土壤含水率较高的阶段,抑制作用更加明显;砂石覆盖对蒸发的抑制作用与砂石粒径密切相关,在相同的覆盖厚度(5 cm)和同一含水率条件下,砂石覆盖的粒径越大,对蒸发的抑制能力越低;砂石覆盖能明显改变土壤蒸发过程,覆盖条件下的土壤蒸发与裸土相比不仅降低而且更加平稳;在41d的连续蒸发过程中,覆盖条件下的累计土壤蒸发量与时间呈近似线性关系,而裸土为对数关系.     

秸秆覆盖对盐渍化土壤水盐影响的试验研究

研究了不同秸秆覆盖量处理对盐渍化土壤蒸发量、含水率及含盐量动态变化的影响。结果表明,（1）随着秸秆覆盖量增加,土壤蒸发量逐渐减少,当秸秆覆盖量为7 500 kg/hm2时,日蒸发量减少幅度趋于稳定。（2）秸秆覆盖量为10 500,7 500,4 500,1 500 kg/hm2时,蒸发抑制率依次为80.54%,79.01%,62.45%,37.93%。（3）随着秸秆覆盖量增加,不同土层含水率逐渐增加。当秸秆覆盖量为7 500 kg/hm2时,0—10 cm土层含水率达到最大值,比对照实验增加了9.28%;0—10 cm土层含盐量下降幅度最大,含盐量减少了3.21%。因此,秸秆覆盖盐渍土壤能够减少土壤水分蒸发损失,提高水分利用效率,抑制盐渍化土壤可溶性盐分的表聚作用,对改良盐渍化土壤具有显著效果。     

秸秆覆盖对滨海盐渍土土壤养分的影响

采用小麦秸秆(A)、30cm玉米秸秆(B_1)、50cm玉米秸秆(B_2)、玉米整杆(B_3)、杂草(T)5种不同类型,设计0.3kg/m~2(F_1)、0.6kg/m~2(F_2)、0.9kg/m~2(F_3)、1.2kg/m~2(F_4)4种梯度覆盖量,通过田间试验研究不同秸秆类型与覆盖量组合对滨海盐渍土土壤各养分指标的影响,并进行土壤养分综合评价,筛选较好的处理组合。结果表明:秸秆覆盖1a,A、B_1、B_2、B_3类型处理地块土壤各养分指标在覆盖量为0.6kg/m~2时增加效果较好;T类型处理地块土壤碱解氮含量与有机质含量分别在覆盖量为0.6kg/m~2与0.9kg/m~2时增加效果较好,对土壤速效磷、速效钾含量无显著增加效果。AF_2处理对土壤有机质、碱解氮、速效磷含量的提升效果最明显,B_1F_2处理对土壤速效钾含量的提升效果最明显。不同处理均可增加土壤养分,各类秸秆与覆盖量的最佳组合对滨海盐渍土土壤养分提升效果表现出AF_2B_1F_2B_3F_2B_2F_2TF_4的顺序,AF_2处理对土壤养分有较好的提升效果。     

深沟造林条件下秸秆覆盖对土壤养分和盐分变化的影响

为了综合分析深沟造林条件下秸秆覆盖对土壤养分和盐分的影响,该研究于2008-2012年在新疆塔城盆地老风口生态区新植林地进行了4 a定位试验,设置了3个处理,即深沟70 cm秸秆覆盖、深沟70 cm不覆盖和常规(不深沟不覆盖),分析了这3种处理在2008-2012年间的土壤养分和盐分的变化特征。结果表明:4 a后,深沟秸秆覆盖条件下土壤容重降低9.7%~24.9%,孔隙度提高11.2%~20.2%,饱和持水率增加13.0%~24.6%,土壤有机质质量分数增加24.48%。土壤容重、孔隙度、饱和持水率、养分含量改善情况均为:深沟秸秆覆盖深沟秸秆不覆盖常规。深沟秸秆覆盖条件下土壤表层(0~20 cm)盐分降低35.7%,底层(≥40~70 cm)土壤盐分降低2.9%,而深沟不覆盖盐分降低不显著。该研究表明,深沟秸秆覆盖改善了土壤结构、提高土壤养分、抑制蒸发和盐分表聚,为树木的正常生长提供了有利条件。     

秸秆深层覆盖对水分入渗及蒸发的影响

 为探讨秸秆还田对土壤水分入渗和蒸发造成的影响,通过在土表下20 cm处铺设3cm厚秸秆隔层的土柱试验表明:在灌溉水分入渗时,秸秆隔层阻碍了土壤重力水入渗,降低了土壤重力水由土壤上层向下层入渗的速率;在土壤水分蒸发过程中,秸秆层隔断了土壤的毛细管,使秸秆层以下土壤水很难通过土壤毛细管作用而向地表运移并蒸发。秸秆深层覆盖可以使深层土壤水分的蒸散量减少2%～3%,对深层土壤的蓄水保墒有积极的作用。     

地膜秸秆双覆盖对免耕种植玉米田土壤水热效应的影响

针对免耕秸秆覆盖种植在北方旱区导致土壤温度降低,从而造成作物产量下降的问题,该研究依托山西寿阳农业部旱地农业野外科学试验站长期保护性耕作定位试验,在免耕秸秆覆盖(NTSM)的处理上增加了地膜覆盖措施,研究秸秆地膜双覆盖免耕(NTSMP)措施对农田土壤水分、土壤温度、水分利用效率及作物产量的影响。研究结果表明,在玉米生长前期,NTSMP 0~20 cm土层的土壤含水率分别比NTSM和对照处理(CT)高20.2%和21.5%,差异显著(P0.05),但在40~110 cm土层,NTSMP处理土壤含水率却分别比NTSM及CT低8.8%~14.0%和12.7%~18.8%,差异显著(P0.05)。整个生育期结束后,NTSMP处理的土壤储水量出现了负增长,但与CT处理相比差异并不显著(P0.05)。玉米生育期前期(4月~5月)0~10 cm土壤平均温度,NTSMP处理比NTSM和CT分别高3.2℃和1.9℃,差异显著(P0.05)。NTSMP处理的玉米产量分别比NTSM和CT高50.3%、36.8%(P0.05),水分利用效率分别提高了42.5%和30.4%(P0.05)。可见,NTSMP在玉米生育前期可以增加表层土壤温度,提高表层土壤含水率,为玉米生长提供了良好的水热条件,并最终实现了玉米产量和水分利用效率的大幅提高。     

麦秸覆盖条件下土壤蒸发阻力及蒸发模拟

模拟覆盖条件下的土壤蒸发对于农田水管理具有重要的作用。该文分析了留茬和秸秆覆盖模式下影响土面蒸发的因素,提出了留茬覆盖模式下蒸发阻力和土面蒸发模型,基于试验数据确定了公式中的参数。主要结果和结论:当表层2 cm土壤含水率高于0.23 cm3/cm3(约60%田持)时,土面相对蒸发量(土面蒸发量与20 cm蒸发皿蒸发量比值)基本保持稳定;当表层2 cm土壤含水率在0.05~0.23 cm3/cm3之间时,土面相对蒸发量随土壤含水率的降低而线性减小。覆盖会明显降低土壤蒸发,覆盖阻力随秸秆覆盖量增加呈指数增长。当表层2 cm土壤含水率在0.05~0.23 cm3/cm3之间时,土壤表面阻力随土壤体积含水率降低而线性增加。验证结果显示建立的土面蒸发模型及相应阻力参数能较好的模拟覆盖条件下的土面蒸发量。     

秸秆覆盖时间和覆盖量对冬小麦田温度效应及地上地下生长的影响

为探明华北平原灌溉条件下秸秆覆盖的土壤温度效应对冬小麦根系和籽粒产量的影响,利用大田试验研究了不同秸秆覆盖时间和覆盖量处理对冬小麦土壤温度、根系和籽粒产量的影响。试验设冬小麦播种后覆盖和三叶期覆盖,覆盖量设上茬作物(夏玉米)秸秆全量覆盖(HM)、1/2量覆盖(MM)、1/3量覆盖(LM)和不覆盖(CK)。结果表明:1)与不覆盖(CK)相比,播种后覆盖和三叶期覆盖冬小麦产量分别降低8.6%和2.0%,播种后覆盖减产幅度大于三叶期覆盖;播种后减产是由于小麦千粒重比CK降低4.1%、穗粒数降低6.6%和收获指数降低2.4%,三叶期覆盖减产的原因是收获时有效穗数比CK降低5.8%造成。播种后覆盖处理中随着覆盖量的增加千粒重、有效穗数、收获指数显著降低,三叶期覆盖处理的产量构成没有显著差异。2)秸秆覆盖对小麦分蘖期和越冬期(冬季)土壤温度具有提升作用。覆盖处理日均温平均比CK提高0.56℃;小麦返青期后随着气温的升高,秸秆覆盖具有降温作用。冬季秸秆覆盖提升土壤温度的贡献主要是提升了夜间土壤温度,返青后降温的作用是降低白天的土壤温度;冬季随覆盖量增加增温效应增大,返青后随着覆盖量的增加降温效应增加,各覆盖处理间的土壤温度差异不显著。3)秸秆覆盖促进了冬季冬小麦根系生长,秸秆覆盖处理的根长密度大于CK;返青后秸秆覆盖减弱了根系生长,至扬花期随小麦冠层覆盖度增加,秸秆覆盖与CK的根长密度差异减小。由于小麦分蘖期和越冬期土壤温度高于CK,根系生长快于CK,消耗了更多的土壤氮,造成返青—拔节期土壤全氮含量低于CK。因此,华北平原冬小麦-夏玉米一年两熟灌溉区,为了降低秸秆覆盖对冬小麦产量的不利作用,秸秆覆盖应在三叶期后实施,覆盖量采用上茬玉米秸秆产量的1/3~1/2,其余秸秆可以用于畜牧业饲料。     

滴灌条件下冬小麦田间土壤蒸发的测定和模拟

田间蒸发蒸腾总量(ETa)及其各分量的变化过程是农田水分利用与管理的主要依据。该文采用微型蒸发器(micro-lysimeters,MLS)对不同滴灌制度及覆盖处理下冬小麦田间土壤蒸发(Es)进行测定及评价。研究结果表明,滴灌条件下,采用内径10 cm,高度15 cm的MLS,在无降雨时每5 d换土能满足田间Es测定的精度要求(误差5%);滴灌条件下覆盖处理Es和Es/ETa均显著低于不覆盖处理,各处理的Es均值在0.98~1.30 mm/d之间,Es/ETa在33.0%~44.5%之间。此外,构建了基于灌水后天数(Dai)为自变量的Es简易估算模型,可在不获取表层土壤含水率的情况下,实现对滴灌条件下土壤蒸发较为精准的估算。该研究所建立的Es估算模型提供了滴灌农田Es的一种量化方法,确定的Es占ETa比例及其受覆盖等农艺措施的影响可为相关农业水管理实践提供科学指导。     

秸秆覆盖和滴灌制度对冬小麦光合特性和产量的影响

确定不同滴灌和秸秆覆盖模式下的光合参数是理解其节水增产内因的基础.该研究通过4 a连续试验测定了覆盖和滴灌结合的6种处理(T1~T6分别表示低水覆盖、低水不覆盖、中水覆盖、中水不覆盖、高水覆盖和高水不覆盖处理)冬小麦旗叶的关键光合参数,并分析了光合参数处理间差异来源及其与作物产量的关系.结果表明:提高滴灌水量和覆盖处理能显著提高光合能力和最大羧化速率(P<0.05),而二者交互作用对光合参数影响不显著(P>0.1).多重比较结果显示T5的光合参数最大(P<0.05);除2016年第一次测定外,T6和T3的相应值略低但与T5差异不显著(P>0.1);而T2的相应值则均显著低于T5(P<0.05),即高水处理下,覆盖与否对光合参数的影响不大,中水结合覆盖处理可使光合参数不显著降低,而低水处理下不覆盖则会使光合参数显著降低.处理间光合能力和最大羧化速率的差异能用叶片氮含量来解释,而所有年份的产量又均与光合能力和最大羧化速率分别线性相关(R2>0.80).因此,通过测定叶片氮含量,可以推算光合能力和最大羧化速率,研究结果可为产量估算提供参考.     

冬小麦免耕覆盖与有机栽培对土壤微生物群落组成的影响

为揭示农业管理活动对土壤微生物群落结构及AM真菌多样性的影响,以农田土壤生态系统为研究对象,选取免耕覆盖+施有机肥（NF）、免耕覆盖+不施有机肥（NC）、传统耕作不覆盖+施有机肥（TF）和传统耕作不覆盖+不施有机肥（TC）4种处理,采用Illumina Miseq高通量测序及磷脂脂肪酸（phospholipid fatty acids,PLFAs）分析方法,研究持续冬小麦免耕覆盖有机栽培3年后,土壤微生物群落结构组成、AM真菌及其多样性与土壤环境因子间的关系。结果表明,持续免耕覆盖有机栽培能增加以PLFA表征的土壤微生物群落的生物量,传统耕作显著提高了土壤革兰氏阳性菌（G⁺）、阴性菌（G^-）的生物量（P<0.05）。且随免耕栽培管理年限增加,土壤AM真菌生物量呈显著上升趋势;以16：1ω5c中性脂（NLFA）与16：1ω5c磷脂（PLFA）表征的AM真菌生物量比值显著升高（P<0.05）。免耕覆盖措施下,有机肥的施用提高了土壤AM真菌丰富度指数（Chao1指数和ACE指数）,但降低了土壤AM真菌的多样性（香农指数、辛普森指数）。主成分分析结果显示,AM真菌孢子（16：1ω5c中性脂）的生物量与土壤有机质、土壤易提取球囊霉素含量呈正相关关系,AM真菌丰富度指数与土壤有机质含量呈正相关,AM真菌多样性指数与土壤全氮含量、脲酶活性呈正相关。受农业管理措施导致的土壤理化性状及土壤生物学差异等综合因素影响,土壤微生物生物量及AM真菌多样性和丰富度改变。免耕覆盖措施提高了土壤AM真菌多样性指数,有机肥施用显著影响了AM真菌NLFA/PLFA生物量的比例,改变了AM真菌孢子和菌丝间生物量碳的分配关系。     

多年覆膜改善冬小麦/油菜轮作地土壤提高产量

全膜覆盖已成为西北干旱半干旱地区农作物的最佳种植模式,可显著提高降水利用率和作物生产力,但目前对其土壤微生物环境效应缺乏系统研究分析。2012-2016年在甘谷采用田间试验方法,比较了露地穴播(M0)、全膜覆土穴播(M1)和全膜穴播(M2)冬小麦和油菜各生育期土壤含水量、温度、微生物量、酶活以及产量的变化。结果表明:与M0处理相比,M1和M2在冬小麦拔节和油菜开花前的土壤含水量分别提高3.83%~15.85%和2.53%~15.53%;土壤温度分别平均提高0.9~1.7℃和0.8~2.7℃。在冬小麦返青期-拔节期,M1和M2的土壤微生物量碳较M0分别平均增加25.64%和23.55%;在油菜返青期-开花期,M1和M2的土壤微生物量碳较M0分别平均增加24.70%和24.63%,显著差异。在冬小麦返青期-拔节期,M1和M2的土壤微生物量氮较M0分别平均增加20.42%和12.65%;在油菜返青期-苗薹期,M1、M2的土壤微生物量氮较M0显著增加。M1和M2冬小麦和油菜各生育期的脲酶活性显著高于M0(除2013年冬小麦的孕穗期和成熟期)。冬小麦和油菜各生育期的蔗糖酶均表现为M1高于M0,而碱性磷酸酶则表现为M1低于M0(除2013年冬小麦的成熟期)。且在2014-2015和2015-2016年全膜穴播增温保水,提高土壤微生物活性的效果较为明显。土壤微生物量碳、氮含量,脲酶,蔗糖酶与土壤含水量、土壤温度温度呈相关或极显著相关。基于对土壤水热环境和微生物活性的影响,M1和M2分别比M0的冬小麦产量增加,而且干旱年份的增加幅度更高。     

喷灌条件下冬小麦田棵间蒸发的试验研究

利用微型蒸渗仪研究了喷灌条件下冬小麦生长期间的土壤棵间蒸发过程,分析了3个不同灌溉量下的棵间蒸发占蒸散的比例及其随叶面积指数和表层土壤含水量的变化关系、灌溉后土壤蒸发的变化过程。通过对试验过程和实测数据的分析,总结了在喷灌条件下土壤棵间蒸发的规律,为制定喷灌的灌溉制度提供理论依据。     

稻草覆盖对坡地红壤培肥及作物增产的效果

研究了坡地红壤连续5年采用稻草覆盖措施对土壤肥力和作物产量的影响。结果表明,“稻草+化肥氮磷”(“Straw+NP”)处理的土壤有机碳和全氮、磷分别比不施肥(CK)的提高42.9%和17.4%、44.2%,有机碳和全氮的增幅约是纯化肥(NPK)处理的2倍。与CK和NPK处理的相比,“Straw+NP”处理能明显提高微生物生物量碳、氮、磷和溶解性有机碳、氮以及Olsen-P含量,差异达到显著(P<0.05)或极显著(P<0.01)水平。在等养分施用量的条件下,“Straw+NP”处理能显著提高油菜和甘薯的产量。因此,稻草易地覆盖是一种有效培肥坡地红壤和增加作物产量的途径。