滴灌条件下秸秆覆盖与施肥对夏玉米土壤水分的影响

设置2种覆盖处理(不覆盖,覆盖5 500kg/hm2)及3种施肥处理(低肥0kg/hm2,中肥200kg/hm2,高肥400kg/hm2),研究了滴灌条件下,秸秆覆盖和不同施肥处理对夏玉米土壤棵间蒸发以及土壤含水率等的影响。试验结果表明,滴灌带两侧干湿区域棵间蒸发量差异显著,各处理全生育期湿润区域比干燥区域多出14.5~34.13mm,增加比例为13.34%~21.08%。秸秆覆盖减少棵间蒸发的作用显著,全生育期3种施肥处理覆盖比不覆盖分别减少36.31 mm,45.19 mm,49.29 mm;减少的比例依次为27.32%,30.47%,32.59%;日均分别减少0.35mm,0.43mm,0.47mm。秸秆覆盖对不同深度土壤的水分分布具有调节作用,在0—20cm土层保水效果明显。生育期内平均的叶面积指数变化趋势为先增后减,变化规律为生育中期生育末期快速生长期生育初期。各处理E/ET与LAI均表现出较好的指数相关关系,不覆盖处理的决定系数大于覆盖处理。可见,秸秆覆盖可以有效减少棵间蒸发量,同时调节不同深度土壤水分含量,提高土壤表层作物可利用水分含量。     

半湿润区秸秆还田对土壤水分、温度及玉米产量的影响

为探索半湿润区玉米高产和水分高效利用的栽培技术模式,采用秸秆还田和土壤耕作相结合的方法,设置秸秆离田旋耕垄作(CK)、秸秆深翻还田(SP)、秸秆覆盖还田免耕(SC)、秸秆覆盖还田深松(SS) 4个处理,研究不同处理对土壤水分、土壤温度、玉米产量和水分利用效率的影响。结果表明:(1)2018年和2019年的土壤贮水量分别呈单、双峰曲线变化,2018年所有处理和2019年SS处理的土壤贮水量均随土层深度增加而显著增加。与CK相比,2018年SC和SS处理各生育时期土壤贮水量分别提高7.58%～18.40%和9.24%～21.94%。(2)耕层0—20 cm土壤温度随玉米生育时期呈先升后降的变化趋势,随着土层深度的增加,土壤温度逐渐降低。秸秆还田具有调节地温的作用,与CK相比,SP使5,6月地温分别提升0.46,0.21℃,SC使5—7月地温降低1.72～2.79℃,提高9月份地温0.22℃。(3)2018年和2019年,SS、SP、SC处理使玉米产量较CK分别增加13.88%和14.82%,7.59%和9.12%,7.42%和8.50%。(4)2018年和2019年,SS、SP和SC处理的水分利用效率分别增加13.79%和9.75%,6.11%和5.93%,5.67%和3.83%。(5)玉米各生育时期(时间上)和土层0—60 cm(空间上)土壤贮水量对玉米产量影响显著,各生育时期(花期除外)和0—60 cm土壤贮水量与水分利用效率呈显著正相关,6,7月及10 cm以下土层,土壤温度对玉米产量影响显著,7月和15 cm以下地温与水分利用效率显著负相关。秸秆覆盖深松技术增加土壤贮水量,改善土壤温度,提高玉米产量和水分利用效率,为雨养农业区提供高效的栽培技术模式。     

旱地不同土壤培肥技术效应研究

研究采用定位研究的方法,研究了化肥及其与有机肥、秸秆还田配施的土壤培肥技术在旱地土壤培肥、作物产量及水分利用等方面的作用效果,5年试验结果表明:单施化肥对提高土壤有机质及水分利用效率作用不明显,增施有机肥+秸秆还田土壤有机质含量增加5.0 g kg-1以上、速效K 73.5 mg kg-1,并也明显提高土壤全N与有效P含量;增施有机肥+秸秆还田较单施化肥小麦可增产高达9.40%,玉米增产10.94%;不同土壤培肥技术的稳增系数小麦大于玉米;增施有机肥+秸秆还田玉米水分利用效率小麦达1.63 kg m-3与1.66 kg m-3,玉米达2.64².80 kg m-3,明显高于不施肥处理及单施化肥处理,降水利用率则较单施化肥提高10%以上,较不施肥提高20%以上;玉米水分利用效率高于小麦40%以上,合理提高玉米产量是提高旱地水分利用效率的重要途径,年降水量600 mm左右且分布合理的情况下,旱地小麦玉米产量可达15 t hm-2。     

旱地玉米秸秆地膜二元覆盖的土壤水热效应研究

为了研究不同覆盖方式对旱地农田土壤水温变化规律和降水高效利用的影响,以探求旱地玉米最佳覆盖种植方式,于2013—2015年在山西省寿阳县连续定点定位设置秸秆地膜二元覆盖(MS)、宽膜覆盖(FM)、窄膜覆盖(NM))3个不同覆盖种植方式,以传统露地平作为对照(CK),研究不同覆盖种植模式对旱地玉米土壤温度、水分和产量的影响。结果表明:(1)二元覆盖昼夜温差比宽膜覆盖、窄膜覆盖和露地变化幅度小,二元覆盖昼夜相差8.8℃;在播后25~35天,15cm土层的土壤温度由19.1℃上升到26.5℃,呈现微弱的增温效应。(2)玉米整个生育期秸秆地膜二元覆盖处理(MS)0—160cm土壤贮水量较CK增加68mm;3年平均含水量显示,MS、FM和NM比CK分别提高4.5%,0.4%和1.2%。(3)秸秆地膜二元覆盖(MS)处理,比露地增产17.4%,水分利用效率提高24.8%。因此,秸秆地膜二元覆盖能综合改善田间温度、水分因子,提高了玉米产量和水分利用效率,是山西省旱地玉米最佳的覆盖方式。     

耕作与施肥对旱地玉米田土壤耗水量和水分利用效率的影响

为探究保护性耕作与施肥对渭北旱地春玉米田土壤耗水量和水分利用效率的影响,达到高效生产的目的。于2013—2015年在渭北旱塬实施了春玉米耕作与施肥田间试验,共设置6种耕作与施肥处理:翻耕+低肥(A1)、免耕+高肥(A2)、深松+平衡施肥(A3)、翻耕+无肥(B1)、免耕+无肥(B2)和深松+无肥(B3),测定了春玉米休闲期与生育时期0~200 cm土层土壤蓄水量和收获时籽粒产量。结果表明:1)保护性耕作能显著提高旱地玉米田土壤蓄水保墒能力。与传统翻耕处理B1相比,休闲期,B2和B3播前土壤蓄水量分别提高23.39 mm和27.73 mm(P0.05);耕作处理区,B2和B3全生育期土壤蓄水量平均提高13.41 mm和15.70 mm;耕作施肥处理区,A2、A3土壤蓄水量较A1分别提高13.15 mm、19.54 mm。2)平衡施肥能有效提高玉米全生育期平均土壤蓄水量,与不施肥处理相比,全生育期土壤蓄水量平均提高6.79 mm(P0.05)。3)保护性耕作与施肥能提高玉米籽粒产量与水分利用效率。耕作无肥处理区,与B1比较,B3处理产量提高212~576 kg×hm~(-2),水分利用效率提高0.83~2.21 kg×hm~(-2)×mm~(-1);耕作施肥处理区,A3产量与水分利用效率提高最为显著,产量较A1提高659~1 495 kg×hm~(-2),水分利用效率提高0.65~3.82 kg×hm~(-2)×mm~(-1)(P0.05)。3种施肥方式下以氮、磷、钾平衡施肥产量与水分利用效率提高幅度最大。4)对耗水量与产量进行相关性分析发现,抽雄—灌浆生育阶段土壤耗水量与产量呈显著正相关,保护性耕作提高玉米生长初期土壤蓄水保墒能力,提高春玉米抽雄—灌浆期土壤水分,增加作物生长关键时期对水分的利用效率,利于玉米籽粒产量的提高。因此在渭北旱地春玉米田,深松与平衡施肥组合能提高春玉米产量与水分利用效率,是该地区玉米高效生产较为适宜的种植模式。     

不同水分条件和覆盖处理对夏玉米籽粒灌浆特性和产量的影响

采用二因素完全随机试验设计,研究了3种水分条件(75%、65%、55%田间持水量)下无覆盖(CK)、地膜覆盖(PM)和秸秆覆盖(SM)处理对夏玉米籽粒灌浆特性、产量、耗水量及水分利用效率的影响。结果表明,不同水分条件下,各处理夏玉米籽粒增重进程符合Logistic生长曲线。相对于无覆盖处理,地膜和秸秆覆盖处理提高了夏玉米的灌浆速率、产量和水分利用效率。其中,中水分(65%田间持水量)条件下地膜和秸秆覆盖处理夏玉米产量及水分利用效率(WUE)增幅最大,增产率分别为21.99%和35.86%,水分利用效率增加幅度分别为16.41%和16.79%;其次为低水分(55%田间持水量)处理,高水分(75%田间持水量)处理增幅最小。     

北方夏玉米滴灌施肥一体化技术应用效果

为有效提高夏玉米水肥利用效率,通过田间试验对滴灌施肥一体化高效调控与利用技术进行系统的探究。结果表明,与常规漫灌(T1)相比,采用滴灌施肥一体化技术(T2和T3)可显著提高夏玉米大喇叭口期至灌浆期的叶面积指数;显著促进吐丝期至成熟期的干物质积累;在产量构成因素方面显著增加穗粗和穗粒数,并在一定程度上降低玉米穗的秃顶长度,进而显著提高夏玉米的产量。与T1相比,T2和T3增产5.32%~6.13%;水分利用效率提高36.10%~39.42%;氮、磷、钾肥利用率分别提高37.56%~35.29%、23.09%~30.30%、106.21%~121.51%。此外,采用滴灌施肥一体化技术可显著提高夏玉米生产经济效益。与T1相比,T2和T3可有效降低投产比,收益率平均提高4.71个百分点。在化肥用量较常规灌溉模式减少20%条件下,采用滴灌施肥一体化技术既能显著提高夏玉米产量,又能提高经济效益,是适宜在潮土区推广的一种高效节本增收的灌溉模式。     

秸秆还田替代施钾对旱地玉-麦轮作体系作物生产力和土壤硝态氮的影响

为探明秸秆还田替代施钾对旱地玉—麦轮作体系的影响,2015—2020年,基于中国农业科学院洛阳旱农试验基地始于2007年的长期定位试验,选取不施肥(CK)、施氮磷肥(NP)、施氮磷钾肥(NPK)、施氮磷肥+秸秆还田(NPS)4个处理,研究了夏玉米—冬小麦轮作体系的产量、水肥利用效率,以及2020年小麦成熟期0—60 cm土层的土壤有机质、全氮、速效磷钾含量和0—260 cm土层土壤硝态氮累积量。结果表明：与NP相比,NPK可显著提高0—60 cm各土层的土壤速效钾含量,但对夏玉米和冬小麦的产量和水肥利用效率均无影响,而NPS不仅利于改善土壤养分,而且可显著提高夏玉米和周年的产量、水肥利用效率。与NPK相比,NPS的0—20 cm土层土壤有机质含量显著提高10.68%,夏玉米和周年的产量、水分利用效率、氮(磷)肥农学效率分别显著提高20.91%,33.77%,114.39%和13.60%,13.63%,65.41%,但0—20 cm土层土壤速效磷含量和0—60 cm土层土壤速效钾含量分别显著降低7.43%和14.31%。NPS较NP和NPK,土壤硝态氮累积量在0—100 cm土层分别提高...     

秸秆扩蓄肥对土壤水分和马铃薯产量品质及水分利用的影响

为了增强土壤保水力,改善土壤结构,提高土壤水肥利用效率,该文将玉米、小麦和大豆3种作物秸秆经理化处理并与聚丙烯酰胺(PAM)结合造粒形成的秸秆扩蓄肥应用于马铃薯大田栽培,并与单施钾肥及不施肥处理为对比,研究了3种秸秆扩蓄肥对马铃薯生长发育期间的土壤物理性状、生理特征、产量品质及水分利用效率的影响。结果表明,3种秸秆扩蓄肥具有较强的保水性能,能显著增加0～20cm表层土壤含水率,提高马铃薯苗期、块茎增长期、淀粉累积期的土壤耕层及20～70cm水分;有效降低土壤体积质量,提高非毛管孔隙比例,增加土壤孔隙度;显著提高马铃薯盛花期叶片光合速率、气孔导度和蒸腾速率,增加马铃薯株高、冠幅面积和叶面积。与不施肥处理比较,秸秆扩蓄肥处理的淀粉含量提高12.3%～13.6%,大中薯率提高37.9%～42.8%,产量提高39.3%～50.4%,水分利用效率提高35.6%～45.4%。该研究为秸秆扩蓄肥的推广提供了依据。     

不同耕作施肥方式对夏玉米氮素利用及土壤容重的影响

合理的耕作与施肥方式是实现作物高产高效的重要措施,为研究不同耕作及施肥方式对夏玉米氮素利用、产量和土壤容重的影响,在2016年和2017年夏玉米生长时期分别设置免耕浅施肥(T1)、深松全层施肥(T2)、新型深松两肥异位分层施肥(T3)3种耕作施肥方式。结果表明:与T1比,2种深松处理的成熟期植株干物质积累量、全氮积累量平均分别提高9.68%,13.97%,夏玉米平均增产17.20%;深松耕作处理的氮肥生产效率和农学效率较T1平均分别增加14.74%和59.95%,氮肥表观利用率平均抬升14.15个百分点;0—40 cm土壤容重降低8.54%。深松耕作方式下,与T2比,T3的成熟期植株干物质积累量、全氮积累量平均分别提高9.41%,6.28%,夏玉米平均增产9.70%,氮肥生产效率和农学效率分别增加8.59%和32.32%,氮肥表观利用率抬升14.10个百分点。与T1比,2种深松施肥方式T2和T3均显著降低土壤容重,提高夏玉米产量,促进氮肥利用。控释氮肥与深松两肥异位分层施肥(T3)相结合的方式能够更加有效地降低土壤容重,提高作物产量和氮素利用效率,是黄淮海平原区夏玉米生产中值得推荐的一种新型耕作施肥方式。     

东北黑土区土壤退化及水土流失研究现状

东北黑土区严重的水土流失破坏了宝贵的黑土资源,危及当地群众的生产生活条件,恶化了生态环境,制约了当地经济社会的可持续发展,对我国的粮食安全构成了严重威胁。当前黑土区土壤退化及水土流失研究的领域主要集中在:现状研究、影响因素研究以及土壤侵蚀研究。在概述当前黑土区土壤退化及水土流失研究概况的基础上,指出应该加强研究的领域在于综合性的水土流失研究,融雪侵蚀模拟,先进的土壤侵蚀预报模型应用等方面。     

Soil Erodibility and Physicochemical Properties of Collapsing Gully Alluvial Fans in Southern China

In southern China, collapsing gully erosion produces massive deposits of sediment on the plough layer of alluvial fan farmland, leading to reduced nutrients, increased erodibility, and even desertification. The aim of this study was to investigate soil erodibility (the factor K in the universal Soil Loss Equation, USLE) and physicochemical properties of the alluvial fans of the most severe collapsing gully erosion areas (Hubei, Jiangxi, Fujian, and Guangdong provinces) in southern China. The soils of the collapsing gully alluvial fans had a higher bulk density, but a lower total porosity, saturated water content, and silt and clay fractions than the control (CK) soils from the farmland without desertification. Soil quality gradually decreased from fan edge to fanhead. Significant decreases were found in soil pH, organic matter, cation exchange capacity, and total potassium, nitrogen, and phosphorus, as well as available nitrogen, phosphorus, and potassium, resulting in a gradual decrease in soil nutrients from the fanedge to the fanhead. Soil erodibility was greatest in the fanhead, and soil erodibility K values of the alluvial fans were 53.71%, 66.28%, 67.53%, and 71.68 % greater than that in those of the CK soils of Hubei, Jiangxi, Fujian, and Guangdong, respectively, indicating a significant correlation between the soil erodibility K values and physicochemical properties, particularly sand fraction and organic matter content. The results provide new insights into the relationship between soil physicochemical properties and erodibility of alluvial fans, and suggest that improving soil structure might increase soil fertility in the collapsing gully alluvial fan farmland.     

长期化肥有机替代对黑土颜色及腐殖物质的影响

基于30年长期定位试验,通过测定黑土光谱反射率和不同腐殖质组分含量,探究了不同施肥对黑土土壤腐殖质含量、土壤颜色及二者之间的关系。试验设置5个处理:(1)休耕(Fallow);(2)不施肥处理(CK);(3)单施化肥(NPK);(4)有机肥部分替代化肥(NPKM);(5)秸秆部分替代化肥处理(NPKS)。结果表明:与NPK处理相比,Fallow、NPKS、NPKM分别显著提高49.7%,74.3%,27.0%的土壤有机碳含量(p<0.05)。NPKM处理中胡敏酸(HA)含量最高为3.9 g/kg,随后依次为CK、NPKS、NPK、Fallow。NPKM、NPKS和Fallow处理中土壤富里酸(FA)含量为2.2~2.3 g/kg,显著高于NPK和CK。NPKM处理中胡敏素(HM)含量为18.6 g/kg,显著高于其他处理(p<0.05)。不同处理间土壤光谱反射率由高到低依次为NPK>Fallow、CK>NPKS>NPKM,与CK处理相比,NPK土壤光谱反射率在平均提高6.5%,NPKS和NPKM则分别降低11.1%和15.1%。根据线性相关分析结果,黑土土壤光谱反射率与土壤HAHM均呈显著负相关关系(p<0.01),相关系数(r)分别为-0.858,-0.681。综合上述结果,长期有机物料投入可以显著提高黑土腐殖物质含量,降低黑土光谱反射率,使黑土颜色加深,而长期化肥施入则使黑土光谱反射率提高,出现"褪色"现象,有机粪肥在黑土中对土壤有机质和腐殖质含量的提升效果优于秸秆。     

土壤培肥过程中氯离子累积与分布规律研究

以陕西杨凌杜寨村为中心,沿南、西、北3条辐射线分别采取耕层和剖面土样,探讨土壤中Cl^-的累积与垂直分布情况,揭示受人类生活影响历史较长的杜寨村农田土壤中Cl^-的累积状况与迁移规律。结果表明,在半干旱偏湿润气候地区,由于受自然环境因素和人为因素的强烈影响,Cl^-在村庄附近的土壤耕层呈现出累积趋势,随着离村庄距离的增加而明显减少;土壤剖面上Cl^-的含量随着土壤深度的增加也逐渐减少;Cl^-在土壤耕层虽然表现出一定的累积趋势,但累积量并不高,暂时不会影响作物的产量和品质。     

土壤可蚀性研究现状及展望

<正> 土壤可蚀性(soil erodibility)是指土壤是否易受侵蚀破坏的性能,也就是土壤对侵蚀介质剥蚀和搬运的敏感性。与侵蚀营力一样,土壤可蚀性是影响土壤侵蚀量大小的又一个重要因子。在水土保持学科中,我国习惯上把“水”和“土”并列使用,而国际上则用“soil loss”、“soil erosion”、“soil conservation”或“soil and water conservation”等术语。显然,土壤是水土保持学科的重点。另一方面,土壤侵蚀营力等是土壤流失过程中的外部因素,而土壤性质才是内在因素,因此,水土保持学科中核心的也是重要的问题,应该是土壤保护。土壤可蚀性研究在水土保持研究工作中具有重要意义,国际上把土壤可蚀性研究一直作为水土保持学科研究的重要内容之一。     

土壤抗蚀抗冲性研究综述

该文是对土壤抗蚀抗冲性与其内在性质研究历史和特点的综述,并提出了今后研究的方向。     

渭北旱塬侵蚀退化土壤生产力的恢复与评价

土壤侵蚀会降低生产力,威胁农业生产,因此,对土壤生产力进行恢复和评价具有重要意义。通过人工剥离熟土层,模拟研究不同侵蚀程度下的土壤生产力,选取施肥和覆盖表土2种恢复措施,对其土壤生产力的恢复情况展开研究并进行评价。结果表明:1)土壤侵蚀能够使土壤的理化性状恶化,施肥和覆土均能很好地改善土壤密度和孔隙度等,并能够增加土壤有机质及其他养分的质量分数。2)土壤侵蚀会降低作物产量,在不施肥下,每侵蚀1cm熟土层,玉米产量平均下降1.27%,施肥下每侵蚀1 cm熟土层,玉米产量比对照平均增加0.87%;而每覆盖1cm熟土层,玉米产量平均增加0.91%,但并不能完全补偿侵蚀造成的产量损失。3)利用土壤生产力指数模型(PI模型)计算出了不同措施下的生产力指数,发现:无肥下侵蚀的生产力指数最低,平均每侵蚀1 cm熟土层,生产力指数下降2.17%,施肥下平均每侵蚀1 cm熟土层,生产力指数比无肥增加1.09%,而平均每覆盖1 cm熟土,生产力指数增加1.29%;表明覆土较施肥更易提高土壤生产力。4)对产量和生产力指数进行相关性分析,得出二者具有很好的正相关关系,说明用生产力指数来衡量土壤生产力的高低是可行的。     

Responses of Soil Microbial Community Structure and Activity to Incorporation of Straws and Straw Biochars and Their Effects on Soil Respiration and Soil Organic Carbon Turnover

Like straw, biochar incorporation can influence soil microorganisms and enzyme activities and soil carbon(C) responses; however,few studies have compared the various effects of straw and biochar and the underlying mechanisms. An experiment was performed to study the changes in soil respiration(SR) and soil organic C(SOC) fluxes in response to the incorporation of three kinds of straw(reed, smooth cordgrass, and rice) and their pyrolyzed products(biochars) at Chongming Island, China. In addition, the microbial activity and community structure of some amended soils were also analyzed to clarify the mechanisms of these responses. The results showed that all biochar incorporation(BC) induced lower SR than the corresponding unpyrolyzed straw incorporation(ST), and the average SR in the soils following BC and ST during the experimental periods was 21.69 and 65.32 μmol CO_2 m~(-2)s~(-1), respectively.Furthermore, the average SOC content was 16.97 g kg~(-1) following BC, which was higher than that(13.71 g kg~(-1)) following ST,indicating that compared to ST, BC was a low-C strategy, even after accounting for the C loss during biochar production. Among the BC treatments, reed-BC induced the lowest SR(17.04 μmol CO_2 m~(-2)s~(-1)), whereas smooth cordgrass-BC induced the highest SR(27.02 μmol CO_2 m~(-2)s~(-1)). Furthermore, in contrast with ST, BC significantly increased the abundance of some bacteria with poorer mineralization or better humification ability, which led to lower SR. The lower easily oxidizable C(EOC) and higher total C contents of biochars induced lower SR and higher SOC in the soil following BC compared to that following ST. Among the BC treatments,the higher total nitrogen content of rice biochar led to significantly higher soil microbial biomass, and the lower EOC content of reed biochar led to lower soil microbial activity and SR.     

植被恢复下土壤结构与功能的关系

通过查阅有关土壤结构和土壤功能的国内外文献,对土壤结构和土壤功能的研究进展、土壤结构稳定性指标以及土壤结构的研究方法进行了阐述;讨论了土壤结构与土壤的作物生产功能、土壤水库功能、土壤碳库功能、土壤基因库功能等的关系;并对激光共聚焦扫描技术在土壤结构与孔隙特征分析中的应用及数字图像处理技术的应用如何反映土壤孔隙的真实状况,加强对土壤结构及其功能的定量关系研究等方面提出了展望。     

土壤孔隙结构与土壤微环境和有机碳周转关系的研究进展

土壤结构是土壤功能的基础,不仅影响土壤养分的供应、水分的保持及渗透、气体的交换等过程,还为土壤微生物提供了物理生境,并调控土壤有机碳的周转这一关键过程。土壤的孔隙特征能够直接、真实地反映土壤结构的好坏;用土壤的孔隙特征作为试验指标能更好地反映土壤结构对这些过程的调节作用。在此基础上,将高度异质性的土壤孔隙结构同土壤微环境的变化和土壤有机碳的周转过程进行定量分析,对深入了解土壤结构在土壤生态系统中的功能至关重要。因此,着重从土壤孔隙结构对土壤微环境的影响及其与有机碳的关系两方面展开,剖析土壤孔隙结构调控作用下的土壤微环境响应过程,阐述土壤孔隙结构对土壤有机碳周转产生的直接、间接影响,强调土壤孔隙结构在调节土壤有机碳周转进程中的重要作用,并对土壤孔隙结构在调节土壤有机碳周转、植物残体分解及其与微生物协调作用机制等方面研究提出展望。