滨海盐渍土适宜土壤盐碱改良剂的筛选研究

针对黄河三角洲地区的实际情况和滨海盐渍土特点,进行利用土壤盐碱改良剂改良盐渍土的研究。引进了4种土壤盐碱改良剂,通过在中度和重度盐渍土上的试验,分析化验土壤含盐量和测定作物产量,对所测定结果进行综合分析,筛选出适宜于滨海盐渍土的最佳改良剂。试验分析结果表明,4种土壤盐碱改良剂都能降低土壤含盐量,其中盐碱土壤修复材料效果最好,是滨海盐渍土适宜的土壤盐碱改良剂。     

不同改良剂对滨海盐渍土盐碱指标及作物产量的影响研究

针对江苏滨海盐渍土的特点,采用5种土壤改良剂,通过田间试验分析了不同处理土壤盐碱指标的变化状况,并结合作物产量筛选出适宜的改良剂。结果表明：禾康、康地宝、腐殖酸处理后,土壤盐分含量、pH、总碱度和钠吸附比（(SAR）)较对照都有所降低,其中腐殖酸处理降低量最多,各指标分别为0.53 g/kg、0.16、0.170 cmol/kg和2.61;石膏处理后,土壤盐分含量增加0.16 g/kg,但pH、总碱度和钠吸附比与对照相比分别降低0.08、0.09 cmol/kg、3.33;金满田生物菌剂处理后土壤盐分、pH、总碱度和钠吸附比与对照相比差异不明显。改良剂处理后作物产量都有所提高,其中腐殖酸处理较对照增加最多,油菜和玉米分别增产15.68% 和9.15%。     

咸淡交替灌溉下生物炭对滨海盐渍土及玉米产量的影响

滨海滩涂地区蕴藏着丰富的微咸水资源,该研究提出咸淡交替灌溉和生物炭相结合的方法来促进这类次等水土资源的农业生产。于2017年和2018年进行了遮雨条件下滨海盐渍土玉米种植试验,并设置了不同咸淡交替灌溉(全淡水灌溉,分别在六叶至抽雄、抽雄至吐丝、吐丝至成熟期灌溉3 g/L微咸水而其余时期淡水)和生物炭(0、15、30 t/hm²)处理。结果表明,咸淡交替灌溉下盐渍土电导率和碱化度明显升高,盐渍化程度与微咸水比例和顺序有关。六叶至抽雄期微咸水灌溉可严重抑制叶片生长和干物质累积,并导致籽粒数量和重量下降,造成27.2%～32.8%减产;抽雄至吐丝期微咸水灌溉下作物受损降低,但减少了籽粒数量,造成11.4%～14.0%减产;吐丝至成熟期微咸水灌溉无明显影响。施用生物炭后,咸淡交替灌溉下盐渍土电导率和碱化度降低了3.7%～21.7%和9.2%～45.2%,总孔隙度和水稳性团聚体增加了3.1%～11.9%和40.0%～168.9%,有效氮、磷、钾含量提高了34.9%～104.0%、21.0%～58.1%和13.6%～57.8%。随着土壤条件改良,生物炭有助于增强玉米生长前中期...     

秸秆还田配施氮肥改善土壤理化性状提高春玉米产量

为了探明秸秆还田配施氮肥耕层构造对春玉米产量及土壤物理性状的影响,2014-2015年在辽宁铁岭设置了秸秆0 kg/hm~2+纯N 0 kg/hm~2(S0F0),秸秆9 000 kg/hm~2+纯N 0 kg/hm~2(SN0),秸秆9 000 kg/hm~2+纯N 112.5 kg/hm~2(SN1),秸秆0 kg/hm~2+纯N 225 kg/hm~2(S0N2)(当地传统种植方式,CK),秸秆9 000 kg/hm~2+纯N 225 kg/hm~2(SN2),秸秆9 000 kg/hm~2+纯N 337.5 kg/hm~2(SN3)6个处理开展了研究。结果表明,秸秆还田配施氮肥耕层构造对春玉米产量、土壤物理性状、根系形态等指标影响显著(P0.05)。全量还田9 000 kg/hm~2和配施纯氮225 kg/hm~2产量最高,比秸秆不还田2 a增产1.10%~11.56%,但产量并未随着施氮量的增加而持续增加;群体生物产量随着施氮量的增加而增加,收获指数在0.46~0.59之间。秸秆还田配施氮肥耕层构造可显著提高土壤含水量,降低土壤容重,调节土壤三相比;秸秆还田配施氮肥耕层构造春玉米根数、根长、根体积、根干质量等根系形态指标均优于秸秆不还田,且随着氮肥施入量的增加,各项指标均表现越好。因此,综合分析认为,秸秆还田量9 000 kg/hm~2和配施氮肥225 kg/hm~2是辽北棕壤区比较理想的耕层构造模式和秸秆还田技术,在该区域农业发展中具有一定的应用价值。     

覆膜抑制土壤呼吸提高旱作春玉米产量

为从农田碳通量角度揭示地膜覆盖种植方式的增产增效机理,于2011年在山西寿阳旱作农业野外试验站对覆膜和露地春玉米田,进行了表层土壤温湿度、土壤呼吸和净碳交换规律及作物生长发育规律的研究和分析。结果表明:与露地处理相比较,覆膜处理全生育期表层土壤含水率提高了18.7%,前期可平均提高表层土壤温度1.67℃。覆膜和露地处理土壤呼吸变化规律总体一致,但前者的温度敏感系数Q10比后者低,且中后期前者排放的碳仅为后者的61.7%,说明采用覆盖地膜种植方式有利于农田土壤碳管理。前期和中期覆膜处理绿叶面积指数比露地处理平均高0.81 m2/m2,后期覆膜处理衰老较快,收获时比露地处理低1.00 m2/m2;露地处理在前期和中期日均净碳通量平均比覆膜处理大0.04 mg/(m2·s),而后期仅小0.02 mg/(m2·s),这是造成2处理最终生物产量和经济产量差异的根本原因。在地上干物质积累和地下干物质积累方面,覆膜处理始终比露地处理高,收获时差值分别为269.7和38.6 g/m2。露地处理每公顷少收春玉米籽粒1 348 kg。由此可见,覆膜种植可提高表层土壤温湿度,促进作物生长发育,抑制土壤呼吸,促进碳积累,增加农民收入的同时更有利于土壤碳管理。     

不同施肥模式对滨海盐碱地土壤性质及玉米产量的影响

为了探明不同施肥模式对滨海轻度盐碱地土壤化学性质、微生物多样性及玉米表型、产量的影响,确定适宜滨海轻度盐碱耕地的改良模式,通过玉米田间试验5种施肥模式:习惯施肥(T1)、优化施肥(T2)、优化施肥+有机肥(T3)、优化施肥+功能肥(T4)、优化施肥+微藻肥(T5)。播种前和施肥后测定土壤化学性质、微生物,成熟期测定玉米干物质积累量和产量。结果表明:T3的全氮含量比TI显著提高了40.80%;T4的pH值比T1显著降低了7.27%,有机质含量比T1显著提高了13.53%;T5的盐离子浓度比T1显著降低了5.61%。在5种施肥模式中,T3和T4的放线菌门(Actinobacteriota)、变形菌门(Proteobacteria)和绿弯菌门(Chloroflexi)等对盐碱地有利的菌群含量较高,其中T3的微生物群落多样性指数最高,T2的微生物群落丰度最高;T3和T4的干物质积累量分别比T1增加9.21%和3.31%,T3和T5的玉米产量与T1相比分别增加20.51%和12.23%。结合产量和土壤改善情况考虑,T3是滦南县轻度滨海盐碱地的最优改良模式,对玉米轻度滨海盐碱土壤有显著的改良效果。     

不同覆盖材料对春玉米田间土壤水势状况和生长发育及产量的影响

用目前国内外普遍使用的４种农田覆盖材料和天津轻化所研制的土面覆盖剂６＾＃，６５＾＃于１９９２年在北京进行了春玉米田间应用效果对比试验，结果是增温效应以地草、草纤维膜和６＾＃最好，分别比裸地提高土壤温度０．１７℃和０．１６℃，秸秆覆盖较裸地低０．８９℃，保墒效应则以秸秆最好，较裸地提高土壤水分１．９２％，地膜、６＾＃，沥青乳剂、草膜分别较裸地土壤水分提高１．３４％、０．５６％、０．３７％、０．２３％     

不同施肥措施对春玉米农田土壤酶活性的影响

为研究肥料配比对春玉米农田土壤酶活性的影响,连续4年采用田间定位种植春玉米,分析各生育期各土层酶活性,利用聚类分析和主成分分析揭示酶活性的动态变化差异。结果表明,各种施肥措施显著增加蔗糖酶、脲酶和磷酸酶活性,主要影响10~20 cm土层酶活性。施用有机肥土壤酶活性最大值出现在散粉期,施用无机肥土壤酶活性最大值出现在大喇叭口期。随着土层深度的增加,蔗糖酶、脲酶、磷酸酶活性呈下降趋势;过氧化氢酶活性10~20 cm土层最低。配合施肥中增施氮肥降低过氧化氢酶活性,增加蔗糖酶、脲酶活性;增施磷肥增加脲酶、磷酸酶活性;增施有机肥增加过氧化氢酶活性,降低蔗糖酶、脲酶活性。单施氮肥降低土壤脲酶和磷酸酶活性。有机无机肥配施能够延长春玉米生育期土壤酶活性的高值期。土壤蔗糖酶、脲酶、过氧化氢酶和磷酸酶活性分别受全钾、全氮、有机质和全氮、全磷和有机质含量的影响,施肥通过改变土壤元素含量及供给能力影响土壤酶活性。     

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。     

虚实并存耕层提高春玉米产量和水分利用效率

为了探明耕层构造对春玉米产量及水分利用效率的影响,在农业部阜新农业环境与耕地保育科学观测实验站利用长期定位试验,设置了虚实并存耕层(furrow loose and ridge compaction plough layer,FLRC)、全虚耕层(all loose plough layer,AL)、全实耕层(all compaction plough layer,AC)、以及作为对照(controlled trial,CK)的上虚下实耕层(up loose and down compaction plough layer,ULDC)4种耕层结构,研究了不同耕层构造对春玉米产量及水分利用效率的影响。利用2011和2012年数据分析结果表明,不同耕层构造对春玉米产量影响显著(P0.05),2a平均表现为FLRCALULDCAC,FLRC和AL比CK分别增加16.39%、5.30%,收获指数在0.38~0.44之间。在平水年(2011)和丰水年(2012)虚实并存耕层和全虚耕层均可有效蓄积降水,改善土壤水分状况,明显提高玉米的降水利用效率,2011年FLRC比ULDC提高11.95%(P0.05);2012年FLRC和AL分别比CK提高21.23%(P0.05)和12.43%(P0.05);不同降雨年型和不同耕层结构对作物水分利用效率(water use efficiency,WUE)影响不同,2011年FLRC比CK增加15.68%(P0.05),2012年FLRC比CK增加23.13%(P0.05),2a平均提高18.43%。综合分析认为,虚实并存耕层是提高土地生产力和农田水分利用效率的最优耕层结构。该研究为辽西旱作农业区合理耕层构建、确定适宜的耕作技术和实现作物的高产稳产提供参考。     

结合GWRFR和作物物候信息的玉米产量早期预测

及时并准确地估计作物产量,对保障粮食安全、维护世界粮食供应稳定具有重要意义。此前,已有许多研究者使用机器学习方法对作物产量预估进行研究。然而,结合作物的空间分布、使用局部模型进行分析的研究较少;且诸多研究均以年份为时间尺度进行建模,未能精细到作物生长的各个阶段,无法实现作物产量的早期预测。针对以上问题,该研究结合多源遥感数据,利用随机森林（random forest,RF）以及地理加权随机森林（geographically weighted random forest regression,GWRFR）模型对美国县级玉米产量进行建模,探讨全局与局部模型在玉米产量预测方面的性能;并通过将GWRFR模型应用于玉米的各个物候期,获取了玉米产量的最佳提前预测时间。结果表明,GWRFR局部模型的精度（R²=0.87,RMSE=864.21 kg/hm²）高于传统的RF全局模型（R²=0.83,RMSE=994.75 kg/hm²）,并且能够较好地克服空间数据的非平稳性,即使在全局模型中加入经纬度作为变量,RF模型的预测效果（R²=0.85,RMSE=890.88 kg/hm²）仍然低于GWRFR模型。对于玉米产量的预测可以提前至收获前2～3个月,即在乳熟期前后就能得到比较准确的预测结果（R²=0.90,RMSE=748.39 kg/hm²）。该研究结果可为大尺度作物产量预估提供一种新的思路,对区域或全球其他作物的产量预测也具有一定的指导意义。     

Effects of continuous application flue-gas desulfurization gypsum and brackish ice on soil chemical properties and maize growth in a saline soil in coastal area of China

The reclamation potential of applying combined brackish ice and flue-gas desulfurization (FGD) gypsum to a coastal saline soil was evaluated in a raised bed agroecosystem. Experimental plots in the raised bed were exposed to the following six treatments: 0, 4,000, and 8,000 m³ha^?1 brackish ice mulch with and without FGD-gypsum. Although FGD-gypsum incorporation still increased the electrical conductivity of a saturated soil paste extract (EC_e) in the 0–20 cm soil layer after brackish ice melted in the second year (April 2013), they had not increased soil EC_e at harvest especially in the second year. FGD-gypsum incorporation reduced soil pH not only after brackish ice melted in the second year but also at harvest in the first and second years. At harvest in the second year, FGD-gypsum incorporation significantly decreased soil Na adsorption ration (SAR) of the 0–20 cm layer with different volumes of brackish ice compared with the treatments without FGD-gypsum. The incorporation of FGD-gypsum increased the root dry weight per plant compared with the treatment without FGD-gypsum after harvest in the first year. The incorporation of FGD-gypsum increased organic matter in the 0–20 cm soil layer in the raised bed after harvest only in the first year. The application of brackish ice increased the emergence rate of maize in spring. Soil pH in all treatments tended to increase as time increased in the 0–20 and 20–40 cm soil layers in the raised bed. The results of the present study suggest that brackish ice and FGD-gypsum application further improve soil properties and crop growth, which might accelerate the reclamation process of the coastal saline land.     

配方施肥对滨海盐土啤酒大麦产量和品质的影响

江苏有大片滨海盐土,是重要的农业资源,在滨海盐土上开发种植啤酒大麦是沿海资源开发的重要内容。啤酒大麦施用氮、磷、钾肥,其丰缺指标分别为48.1%、87.0%、93.0%,影响粒重的变异系数为6.20%、0.95%和3.16%,影响蛋白质含量的变异系数为14.18%、7.67%和1.49%。肥料效应方程拟合显示,江苏滨海盐土中等肥力地块种植啤酒大麦,氮、磷、钾肥用量分别为N 229.5 kg/hm2、P2O562.5 kg/hm2和K2O 36.2kg/hm2,三者施用比例为1∶0.27∶0.16,将70%的氮肥和全部磷、钾肥作基肥时,选择25∶10∶6或相近的配方时,产量和品质最佳。     

滨海盐渍化土壤理化性质与小麦生产间的关系

为促进滨海区域粮食生产,以盐渍化麦田为研究对象,在测定土壤(0~20 cm)基本性质及小麦产量、生物量基础上,分析土壤肥力特征与小麦生产能力间的关系。结果表明,土壤含盐量与小麦产量、地上部生物量(生物量)呈极显著负相关(p0.01),其关系符合三次函数方程。若以4 500 kg hm-2作为最低目标产量,土壤含盐量应在3.1 g kg-1以下。土壤有机质含量与土壤含盐量呈显著负相关(p0.05),与小麦产量、生物量呈极显著正相关(p0.01)。土壤有机质含量增加能够降低盐渍化程度,促进小麦生产。将直接相连的下层(10~20 cm)与上(表)层(0~10 cm)土壤含盐量比值作为抑盐效率(E),来评价有机质的抑盐作用,表层土壤有机质含量与E符合二次函数方程,有机质含量超过19.1 g kg-1时,抑盐效果显著,可以作为土壤肥力培育目标值。此外,提高土壤速效钾含量对小麦生产也具有显著促进作用。研究结果对研究区域及相似地区进行土壤肥力培育和粮食生产具有重要意义。     

微咸水灌溉对土壤盐分和作物产量影响研究

黄淮海平原部分地区分布着相当大面积矿化度在2～5g/L之间的浅层微咸水,有很大开发利用潜力。如何对其进行安全有效地开发利用是目前急需研究的重要课题。通过微区定位试验,研究了鲁西北低平原地区小麦玉米两熟制下微咸水灌溉对土壤盐分与作物产量的影响以及麦秸覆盖对微咸水灌溉土壤盐分的调控作用。结果表明,麦季利用3～5g/L矿化度的微咸水补充灌溉,两年后没有发生积盐现象,微咸水灌溉带入土体的盐分通过咸淡水轮灌和雨季自然淋洗,1m土体总盐量达到周年平衡。麦秸覆盖能够改善盐分在土体中的垂直分布,使土壤根系分布密集层保持较低盐分水平,缓解盐分对作物的危害,并有显著的增产效果。两年试验结果表明,与淡水灌溉比较,微咸水灌溉配合麦秸覆盖对作物年产量无显著差异,而不配以覆盖则导致减产。     

天津滨海盐渍土客土改良后的土壤理化性质与持水特性

为了解天津滨海新区盐渍土采用客土法改良后的土壤理化性质的变化情况,该研究选取滨海新区汉沽区的滨海盐渍土以及采用客土改良后历经5 a的土壤(配制客土)作为研究对象,测定分析这2种土壤0~60 cm不同土层土样的基本理化性质、土壤水分特征曲线,探讨了理化性质和土壤水分参数的差异。结果表明:客土改良后历经5 a的配制客土电导率远低于未改良的滨海盐渍土,降幅约为97%,有效含水量以及田间持水量明显低于滨海盐渍土。有机质质量分数和阳离子交换量分别增加了29.65%和8.36%,pH值和容重变化不大。综合分析后认为,滨海盐渍土经配制的客土改良后,盐渍化程度减弱,有机质增大,但持水特性和物理性质却没有明显的改善。土壤质地黏重是影响该地区土地资源开发利用的主要因素之一。     

全膜双垄沟播改善干旱冷凉区盐渍土水盐状况提高玉米产量

为探明全膜双垄沟播技术在内陆干旱冷凉地区盐渍土的水盐调控机制,在山西省大同市,采用大田试验的方法,以半膜覆盖垄播(LB)、半膜平铺穴播(CK)为对照,研究全膜双垄沟播(QM)技术对盐渍土水盐时空动态变化及其对玉米生长发育的影响。结果表明:在苗期QM处理0~30 cm土壤含水率比LB和CK高3.6%和2.9%,在大喇叭口期比LB和CK高27.8%和7.0%,能大幅优化耕层土壤水盐环境,提高玉米的出苗率和成苗率;QM处理各层土壤含盐量均显著降低(P0.05),在大喇叭口期比LB和CK低28.3%、36.3%,在收获前期比LB和CK低31.2%、30.5%;对比1 m土体脱盐率,QM处理脱盐作用最强,比LB和CK高16.9%、30.7%,能大幅降低耕层土壤含盐量;QM处理比LB、CK玉米提早成熟4 d,增产69.7%和125.3%。总之,采用QM处理可以优化土壤耕层水盐分布,提高出苗率,缩短玉米生育进程,大幅提高产量。研究可为内陆干旱冷凉地区盐碱地的高效利用提供最佳的技术模式。