不同有机肥施用量对宁南旱区土壤养分、酶活性及作物生产力的影响

为了给有机培肥技术体系的建立提供依据,在宁南旱区4年有机培肥定位试验中,以不施有机肥作为对照（CK）,设置了3种有机肥施用量处理（高:90 000 kg/hm2、中:60 000 kg/hm2、低:30 000 kg/hm2）,对不同处理条件下的土壤养分、酶活性、作物产量及水分利用效率进行了研究。结果表明,在2010年冬小麦收获后,各处理060 cm土层土壤养分含量、脲酶、碱性磷酸酶、过氧化氢酶和蔗糖酶活性大小顺序均为:高、中量有机肥＞低量有机肥＞不施有机肥,各施肥处理较CK差异显著（P0.05）。随有机肥施肥量由高到低,产量分别较CK提高35.05%、20.77%和11.51%;作物水分利用效率分别较CK提高38.26%、22.61%和11.88%,差异均极显著。说明在宁南半干旱区长期施用有机肥对提高土壤养分、酶活性、冬小麦的产量和水分利用效率有显著效果。     

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。     

轮耕对宁南旱区土壤理化性状和旱地小麦产量的影响

为了探索免耕/深松隔年轮耕对土壤理化性状及冬小麦产量的影响,2007年至2010年在宁南旱区采用免耕/深松/免耕、深松/免耕/深松与连年翻耕3种耕作模式,对土壤容重、团聚体、养分及小麦产量等进行了研究。结果表明:与传统耕作相比,免耕/深松/免耕和深松/免耕/深松模式显著(p<0.05)降低土壤容重,改善了土壤的孔隙状况;两种轮耕模式可显著(p<0.05)增加0～40 cm各土层2～0.25 mm水稳性团聚体的含量。3种耕作方式比较,深松/免耕/深松模式最能有效增加0～40 cm土壤有机质和0～20 cm土层全氮含量;免耕/深松/免耕和深松/免耕/深松处理较传统耕作显著增加0～40 cm土层碱解氮和有效磷含量、20～40 cm土壤速效钾含量,改善了土壤的养分状况。试验期间,免耕/深松/免耕、深松/免耕/深松模式3年平均小麦籽粒产量较传统耕作显著增加,分别增产9.59%和10.69%(p<0.05),以深松/免耕/深松处理增产效果最佳。     

宁南山区草田轮作研究：Ⅱ.不同轮作制度下的农田水分平衡

通过对宁南山区不同轮作方式的耗水量和水分利用效率的研究评价，结果发现：在当前生产水平下，各种作物收获后０－２ｍ土层内都还存有一定数量的有效水分；粮豆轮作较春小麦连作具有较强的调节土壤水分的能力，对水的利用效率较高，适应于本区降水不均的气候条件。苜蓿耗水量大，能造成土壤深层水分枯竭，但随种植年限加长，耕作层的水分可得到恢复。研究表明，只要安排合理，在半干旱的宁南山区发展以苜蓿为主的草粮轮作制是可行的     

秸秆还田对宁南旱作农田土壤活性有机碳及酶活性的影响

在宁南旱区通过研究秸秆还田对土壤活性有机碳及酶活性的影响,旨在为该区作物生产及土壤培肥制度的建立提供参考。在为期3a秸秆还田定位试验中,设置了不同秸秆还田量处理,谷子秸秆按3000kg·hm-（2低L）、6000kg·hm-（2中M）、9000kg·hm-2（高H）粉碎还田;玉米秸秆按4500kg·hm-（2低L）、9000kg·hm-（2中M）、13500kg·hm-（2高H）粉碎还田,对照为秸秆不还田,对不同处理条件下的土壤有机碳、土壤酶活性及其相关性进行了分析。结果表明,土壤总有机碳、活性有机碳含量和土壤酶活性均随土层的加深而减少;各处理0～60cm土层土壤有机碳含量和酶活性大小为中、高量秸秆还田〉低量秸秆还田〉秸秆不还田;秸秆还田不仅增加了土壤活性有机碳含量,同时提高了活性有机碳占总有机碳含量的比重。相关性分析表明,运用土壤活性有机碳和碳库管理指数表征土壤酶活性及土壤肥力变化,比土壤有机碳更具灵敏性。在宁南半旱区采用秸秆还田能有效提高土壤活性有机碳含量和土壤酶活性。     

不同前茬对设施黄瓜产量和品质及土壤酶活性的影响

试验研究了在延安日光温室不同前茬作物条件下,黄瓜随着生长季节的变化其产量和品质及土壤呼吸和酶活性的动态变化.结果表明,前茬为豇豆的黄瓜产量和土壤碱性磷酸酶活性较高,前茬为番茄的黄瓜可溶性糖含量和土壤呼吸强度较高,前茬为四季豆的黄瓜维生素C含量较高,前茬为翻青玉米的黄瓜硝酸盐含量和土壤脲酶活性较高,前茬为翻青黑豆的土壤蔗糖酶活性较高.从提高黄瓜产量的角度出发,豇豆-黄瓜是最佳模式,而从改善黄瓜品质的角度出发,番茄-黄瓜和四季豆-黄瓜是最优模式.     

大豆专用肥对轮作、连作大豆土壤酶活性和有效养分的影响

采用盆栽、田间小区控制试验及室内分析相结合的方法，研究了施用大豆专用肥对连作、轮作大豆土壤酶活性和有效养分的影响。结果显示施用大豆专用肥后，土壤酶活性和有效养分总体均能达到或高地轮作土壤常规施肥水平，这表明大豆专用肥能调控大豆连作所引起的土壤酶活性和养分恶化，最终使得大豆专用肥能克服大豆连作所引起的大幅度减产。     

不同轮作方式下大棚草莓产量及土壤生物学特性

试验研究了不同轮作方式下大棚草莓产量、土壤微生物区系和土壤4种酶活性的变化,结果表明:草莓-闷棚、草莓-水稻轮作方式草莓产量及效益明显比草莓-甜瓜旱地轮作方式高,且土壤pH值高,盐分积累少,黄萎病发生率低。草莓-闷棚、草莓-水稻轮作方式的草莓土壤微生物总数比草莓-甜瓜旱地轮作多,其中细菌所占比例达95.92%~96.21%,高于草莓-甜瓜旱地轮作的89.91%,细菌与真菌之比达649~787,为草莓-甜瓜旱地轮作的10倍左右。草莓-闷棚、草莓-水稻轮作明显提高了土壤转化酶的活性。实行草莓-闷棚和草莓-水稻水旱轮作方式,可让大棚草莓的土壤障碍得到缓解或消除,实现可持续生产。     

不同草粮轮作方式对退化苜蓿草地水分恢复的影响

2003－2005年在黄土高原宁南旱区10年生退化苜蓿草地上进行了连续3 a不同作物组合方式的轮作试验,轮作作物为春小麦、马铃薯和谷子,为研究比较不同轮作方式对退化苜蓿土壤水分的恢复状况和作物产量效益,优化出较为合理的草粮轮作模式。试验结果表明,轮作地0～60 cm土层土壤易受降水和地面蒸发影响,60～120 cm土层土壤水分主要被轮作作物利用,而120～200 cm土层土壤水分相对较为稳定,受降水和地面蒸发影响很小,并随轮作年限的增加,基本上表现出不断恢复趋势。通过草粮轮作可以增加苜蓿地120～200 cm土层土壤水分,且显著高于撂荒地和对照苜蓿地,同时可获得一定作物产量。相对于其他轮作方式而言,马铃薯-马铃薯-春小麦（PPW）轮作处理能够充分利用有限的降水资源,对土壤水分具有较好的恢复作用,其作物总产量和水分利用效率均较高,分别为5214.5 kg/hm2和9.38 kg/(hm2·mm-1),与轮作前苜蓿地相比,120～200 cm土层土壤水分净恢复量为24.73 mm。     

秸秆还田对宁南旱区土壤有机碳含量及土壤碳矿化的影响

为了探明秸秆还田对宁南旱区土壤有机碳及土壤碳矿化的影响,为该区作物生产及土壤培肥制度的建立提供参考,通过4a（2007—2010年）秸秆还田定位试验,设置不同秸秆还田量处理,谷子秸秆按3000kg·hm-（2低L）、6000kg·hm-（2中M）、9000kg·hm-（2高H）粉碎还田,玉米秸秆按4500kg·hm-（2低L）、9000kg·hm-（2中M）、13500kg·hm-（2高H）粉碎还田,对照为秸秆不还田,对不同处理条件下土壤有机碳、土壤碳矿化速率、累积矿化量及其与不同形态碳素之间的相关性进行了分析。结果表明,土壤总有机碳、活性有机碳含量均随土层的加深而减少;各处理0～60cm土层土壤有机碳和活性有机碳含量分别比CK显著提高了24.2%、20.8%、9.5%和50.3%、46.6%、34.8%（P〈0.05）;秸秆还田不仅增加了土壤活性有机碳含量,同时也显著提高了0～20cm土层活性有机碳占总有机碳含量的比重,提高幅度达21.1%～23.1%（P〈0.05）;土壤碳矿化速率和累积矿化量在0～60cm各土层内随着秸秆还田量的增加大小顺序均为高量秸秆还田〉中量秸秆还田〉低量秸秆还田〉秸秆不还田,各秸秆还田处理较CK差异显著（P〈0.05）。相关性分析表明,土壤碳累积矿化量与不同形态碳素之间均存在极显著相关性。因此,在宁南半干旱区采用秸秆还田对提高土壤有机碳含量和碳矿化具有明显作用。     

宁南山区水土保持造林优化培植模式研究

在宁南山区小流域综合治理中,造林按梁峁顶部、陡坡地、沟壑、缓坡滩地等不同立地条件实行不同的优化培植模式,适地适树,混交造林,高标准整地,加强管理,有效提高了成活率和保存率,提高了林木生长量,增加了植被覆盖度。     

基于主成分-聚类分析评价不同轮作模式对土壤肥力的影响

为探明我国西北半干旱区粮经饲不同轮作模式的土壤肥力效应,于2017年在宁夏自治区固原市原州区设置玉米-豌豆(C-Pe)、玉米-玉米(C-C)、2龄苜蓿(2A)、高粱-马铃薯(B-Po)、燕麦-玉米(O-C)、马铃薯-燕麦(Po-O)、豌豆-高粱(Pe-B)7种轮作处理模式,研究了不同粮草轮作模式土壤养分、酶活性及可培养微生物群落特征,并进行土壤肥力综合评价。结果表明:(1)不同轮作处理模式对土壤养分影响显著,与其他轮作模式相比,2A模式更有利于土壤养分的累积,而C-C模式增加了对养分的消耗,C-Pe和Po-O模式的有机质、全氮、速效氮、速效磷和速效钾含量高于B-Po和O-C模式,轮作处理对全钾含量影响较小。(2)不同轮作处理模式对土壤酶活性影响显著,2A模式较其他轮作模式显著增加了土壤脲酶和蔗糖酶活性(P<0.05),C-C模式土壤酶活性最低。O-C和Pe-B模式的蔗糖酶、脲酶和碱性磷酸酶活性高于B-Po模式。(3)不同轮作处理模式对土壤可培养微生物数量影响显著,且各轮作模式下土壤微生物数量以细菌占绝对优势,放线菌次之,真菌数量最少,并有明显的土层垂直分布规律,与其他轮作模式相比,2A、C-C和B-Po模式的细菌数量和微生物总数量显著下降(P<0.05),真菌数量显著增加(P<0.05),O-C模式的细菌数量和微生物总数量明显增加,真菌数量降低。(4)运用主成分分析-数值聚类方法对不同轮作模式下土壤养分、土壤酶活性、土壤微生物数量的15个指标进行土壤肥力综合评价,主成分分析提取的2个主成分累计贡献率达89.38%,第1主成分以土壤有机质、全氮、速效氮、全磷、速效磷、速效钾、蔗糖酶、脲酶和碱性磷酸酶贡献最大,达63.56%,第2主成分以细菌数量、真菌数量和微生物总数贡献最大,达25.82%,且各轮作模式在2个主成分上的综合得分排名为2A>Pe-B>C-Pe>O-C>Po-O>B-Po>C-C。再以2个主成分得分进行聚类,将7个模式共分为3类,第1类(2A)土壤综合肥力最好;第2类(Pe-B、O-C、C-Pe、Po-O、B-Po)土壤综合肥力较好;第3类(C-C)土壤综合肥力较差。研究结果为当地耕作方式改良提供理论依据和实践指导。     

不同包膜类型控释氮肥对小麦产量及土壤生化性质的影响

在小麦—玉米轮作条件下,通过6a的连续池栽定位试验,以施用普通尿素(Urea)处理为对照,研究了3种不同包膜类型控释氮肥(CRUs):树脂包膜尿素(PCU)、硫包膜尿素(SCU)、硫加树脂包膜尿素(PSCU)及减氮30%树脂包膜尿素(PCU70%)在田间条件下的氮素释放特征以及其对轮作第12季小麦产量及其产量构成因素、土壤酶活性和土壤养分的影响。结果表明:(1)控释氮肥的田间养分释放特征满足了小麦各生育期对氮素的不同需求,与速效氮肥相比,在等量施氮条件下,3种控释氮肥均显著提高了小麦产量,PCU、SCU和PSCU处理比Urea处理分别增产了13.5%,17.1%和20.2%,但3种控释氮肥处理之间差异不显著。树脂包膜尿素在减氮30%的条件下,与常量速效氮肥相比,作物产量无显著差异;(2)控释氮肥在提高土壤酶活性方面优于普通尿素,其中SCU和PSCU在提高土壤酶活性方面的效果好于PCU;(3)控释氮肥能显著增加冬小麦中后期土壤中无机氮含量,在小麦开花期,PCU、PCU70%、SCU和PSCU处理的无机氮含量比Urea处理分别高出23.7%,17.2%,32.5%和30.1%,一次性基施满足了冬小麦各生育期尤其在生育关键期对土壤氮素的需求。     

生物质炭和秸秆施用对黄褐土生化性质及小麦产量的影响

以位于河南省方城县的黄褐土田间定位试验为平台,监测生物质炭和秸秆连续施用4 a后小麦拔节期和成熟期土壤性质变化及其与成熟期籽粒产量的关系,明确影响小麦产量的主要土壤生化因子。试验包含6个处理,即分别在不施用生物质炭(–B)和施用生物质炭(+B)条件下各设置3个处理:(1)对照(CK),(2)单施化肥(NPK),(3)秸秆还田配施化肥(NPK+S)。结果表明:生物质炭和秸秆施用对土壤生化性质和籽粒产量的影响基本上不存在交互作用。连续4a施用生物质炭后,小麦产量平均降低了17.4%。尽管NPK+S与NPK处理间平均产量没有显著差异,但它们比CK处理产量分别增加了33.8%和37.4%。采用偏最小二乘法路径模型(PLS–PM)分别分析了拔节期和成熟期的土壤速效养分、活性有机质和酶活性对产量的影响,发现小麦拔节期的土壤速效养分含量,特别是氮素的供应是直接影响产量的最为重要因子;而成熟期土壤生化性质对作物产量的影响比较小。因此,为防止黄褐土上施用生物质炭和秸秆后小麦产量降低,需要特别注意小麦拔节期土壤氮素的补充。     

不同覆盖方式对小麦产量和土壤水热状况的影响

[目的]研究不同覆盖方式对土壤水热变化特征及春小麦产量的影响,为该地区选择蓄水保墒的覆盖材料及方法提供理论依据。[方法]试验以传统无覆盖平作为对照(CK),设置秸秆覆盖量SW1(1 500kg/hm2),SW2(3 000kg/hm2),SW3(4 500kg/hm2),全膜覆土穴播(FT),全膜垄作(RT),共6个处理。[结果]与CK相比,RT能提早小麦出苗时间,缩短生育期时间(103d),而SW3推迟小麦出苗,延缓了生殖生长(生育期124d);小麦苗期FT,RT处理对0—5cm土层增温效果显著,以RT处理增温显著,较CK增温3.97℃,拔节至成熟期FT,RT处理增温效果逐渐减弱,SW1,SW2及SW3处理在小麦苗期对0—5cm土层具有降温作用,拔节至成熟期表现为增温效应,SW3增温效果最好;小麦苗期FT,RT处理0—100cm土层土壤水分含量显著高于CK,SW1,SW2及SW3处理,小麦拔节至成熟期SW1,SW2及SW3处理0—100cm土层土壤含水分量高于其他处理,以SW3处理最高;FT,SW3处理增产效果最佳(FT,SW3SW2SW1RTCK),比CK增产46.23%,且SW3可以显著降低小麦生育期耗水量(18.53%),改善水分利用效率(67.67%)。[结论]秸秆覆盖SW3(4 500kg/hm2)可以改善土壤水热状况,减少小麦耗水量,增加水分利用效率,提高小麦产量,与全膜覆土穴播可能造成的白色污染相比,适宜在旱作小麦生产中应用和推广。     

水旱轮作条件下长期自然免耕对土壤理化性质的影响

通过实地调查，采集不同免耕年限土壤进行对比分析，研究了水早轮作条件下长期自然免耕对土壤理化性质的影响。结果表明：水早轮作条件下，不进行秸秆覆盖长期双免耕的农耕措施对土壤理化性质有较大的影响。0～15cm土层容重随免耕年限的增加而减小，免耕7～8年后趋于稳定，而15～30cm土层的容重几乎不受影响；土壤团聚度随免耕年限的增加而增加，表层增加更明显；土壤有机质、全氮、速效氮和磷含量均随免耕年限增加而逐年上升，并且有明显表聚现象，但对速效钾的影响则不明显。     

宁南山区植被恢复对土壤团聚体特征及腐殖质分布的影响

在野外调查和室内分析的基础上,研究宁南山区植被恢复对土壤团聚体大小、分布和稳定性的影响,并对土壤团聚体中腐殖质的分布加以研究.结果表明,干筛法测定得到的R0.25在53.2％～71.3％之间,MWD在1.98～2.59之间,GMD在0.96～1.14之间,分形维数在2.70～2.83之间;湿筛法测定的R0.25、MWD、GMD均为天然草地最大,25年柠条、15年柠条次之,坡耕地最小.不同植被恢复措施下土壤的腐殖质碳含量在0.53～2.67 g/kg之间变化,1～0.25 mm大小的团聚体腐殖质碳含量相对高于其他粒级团聚体.逐步回归表明,影响团聚体大小分布和水稳性的因素是1～0.25 mm大小的团聚体中腐殖质含量.     

关于宁南山区实现可持续发展的战略选择

针对宁夏回族自治区党委、政府所做出的“全区封山禁牧”、“三年完成退耕还林草任务,并实现宁南山区由以农为主到以牧为主的产业结构调整”,“发展县域经济”,“少生快富工程”等决定的重大战略举措,分析和提出了宁南山区可持续发展的战略决策,指出水资源的相对不足而又严重流失,是宁南山区经济社会发展的主要制约因素,也是宁南山区长期贫穷落后的主要根源。以水资源的可持续利用支持宁南山区经济社会的可持续发展应是必然的战略选择。