基于去包络线和连续投影算法的枣园土壤电导率光谱检测研究

选取新疆阿拉尔市典型极端干旱区为研究对象,利用土壤高光谱特征对土壤电导率进行反演。为了准确快速检测土壤电导率,通过获取南疆阿拉尔市红枣种植区土壤电导率和高光谱信息,在去包络线处理基础上,分别采用相关性分析法和连续投影算法（SPA）筛选特征波长,并建立特征波长与土壤电导率的偏最小二乘回归模型,使用均方根误差(RMSE)、决定系数（R²）以及相对分析误差（RPD）对不同处理方法的模型效果进行评价。结果表明,基于原始光谱直接使用相关性分析法的预测精度RMSE=0.85566,R²=0.7479,RPD=2.7569;通过去包络线处理使用相关性分析筛选特征波长后,模型的预测精度RMSE=0.44490,R²=0.9500,RPD=6.4510;基于原始光谱使用SPA选择特征波长后,模型的预测精度RMSE=0.31178,R²=0.9707,RPD=8.4445;通过去包络线处理使用SPA选择特征波长后,模型的预测精度RMSE=0.30173,R²=0.9764,RPD=9.3215。综上,说明SPA方法具有较强的特征波长选择能力,基于去包络线处理+SPA的偏最小二乘回归反演模型的预测精度最好,可实现新疆阿拉尔地区土壤电导率的快速检测。     

干旱地区棉田连作对土壤氮素含量及氮转化速率的影响

为研究干旱地区棉田不同连作年限对土壤氮素含量和氮转化速率的影响,选取新疆艾比湖流域内精河县托托乡和农五师91团0、1、5、10、20 a和30 a棉田为研究对象,以棉田连作下土壤理化性质变化为基础,结合土壤氮素含量和氮转化速率,定量研究了连作棉田土壤氮转化速率变化规律及生态驱动因素。结果表明：（1）旱区连作棉田土壤硝态氮为无机氮主要组成,不同连作年限中土壤硝化作用均能将铵态氮转化为硝态氮,年限间差异不显著且硝态氮总量普遍偏低（平均为5.56±0.28 mg·kg^-1）;土壤碱解氮含量均显著低于未开垦土壤,仅为对照样地的16.37%～28.40%（P<0.05）,土壤铵态氮和亚硝态氮含量随着连作年限的增加逐渐达到动态平衡。（2）连作初期会降低土壤硝化和反硝化速率,连作10 a旱区棉田土壤硝化率和反硝化率均降到最低（分别为23.62±1.45 μg·kg^-1·h^-1和5.673±4.632 μg·kg^-1·h^-1）,至连作后期显著增加。（3）土壤pH值对土壤硝化速率和反硝化速率的影响最大（总效应分别为0.5310和0.6516）,土壤硝化率和反硝化率分别在土壤pH值达到阈值范围（8.37和8.01）时达到最大值（91.333 μg·kg^-1·h^-1）和最小值（19.271 μg·kg^-1·h^-1）;土壤水分是影响反硝化作用的第二重要因子。     

不同滴头流量和灌水量下农田土壤湿润体特征及其估算模型

为了准确估算滴灌条件下农田土壤湿润体,利用亮蓝染色剂示踪技术分别在陕西杨凌(粘壤土)、甘肃武威(沙壤土)和宁夏盐池(沙土)3个试验站点开展了农田滴灌试验。试验设不同灌水量和滴头流量,研究不同土壤质地条件下灌水量和滴头流量组合对农田土壤湿润体的影响,进而探求不同土壤质地的土壤湿润体估算模型。结果表明：在相同的土壤条件下灌水后农田土壤形成的湿润体随灌水量的增加而增大,在相同灌水量下增加滴头流量能够显著增加水平方向的湿润距离,相较于小滴头流量(1.38 L·h^-1)而言,大滴头流量(3.0 L·h^-1)形成宽浅形湿润体。在相同的灌水量和滴头流量下,农田土壤湿润体的垂向湿润距离随土壤饱和导水率(K_s)的增加而增加,随灌水前土壤有效持水能力(Δθ)的增加而减小,而水平方向的湿润距离随土壤饱和导水率(K_s)和有效持水能力(Δθ)的增加而减小。在试验的基础上,利用土壤饱和导水率(K_s)、灌水前土壤有效持水能力(Δθ)、灌水量(v)和滴头流量(q)建立了湿润体垂直和水平方向湿润距离的估算模型(幂函数连乘模型),并结合湿润体形状利用椭圆方程描述湿润体的轮廓形状(湿润体估算模型)。经试验数据验证,农田土壤湿润体估算模型能够很好估算湿润体轮廓,模拟值和试验实测值的决定系数(R²)在0.93~0.99之间,均方根误差(RMSE)在1.3~4.1 cm之间。     

施氮对关中地区冬小麦农田土壤呼吸的影响及基于植被指数的估算模型

为探寻不同施氮量对农田土壤呼吸（R_S）的影响并快速准确估算R_S,以关中地区冬小麦为研究对象,观测了5种施氮量下冬小麦农田R_S的变化,研究了环境因子（土壤温度、土壤湿度）及作物因素（叶面积指数、地上部生物量、SPAD值）对于R_S的影响,建立了适用于关中地区土壤温度与植被指数下的农田土壤呼吸估算模型。设置秸秆还田下的5种施氮量处理,分别为传统施氮量SN200（200 kg·hm^-2）、优化施氮量SN150（150 kg·hm^-2）、60%优化施氮量SN120（120 kg·hm^-2）、50%优化施氮量SN100（100 kg·hm^-2）以及不施氮肥SN0（0 kg·hm^-2）。结果表明：不同施氮量下R_S随生育期推进均表现为先升高再降低的趋势,同时添加氮肥促进了R_S排放。各处理观测期内R_S的均值为：SN200（3.68 μmol·m^-2·s^-1）>SN150（3.40 μmol·m^-2·s^-1）>SN120（3.06 μmol·m^-2·s^-1）>SN100（2.70 μmol·m^-2·s^-1）>SN0（2.21 μmol·m^-2·s^-1）。不同施氮量下冬小麦冠层近红外波段反射率在拔节期和抽穗期差异明显,反射率从高到低依次为SN200>SN150>SN120>SN100>SN0,而在灌浆期和成熟期差异不大。土壤温度显著影响了R_S（P<0.01）,土壤湿度与R_S没有显著相关关系（P0.05）。叶面积指数、地上部生物量、SPAD值和植被指数均与R_S呈显著相关关系（P<0.05）。通过多种模型评估,建立基于植被指数和土壤温度的最佳农田土壤呼吸估算模型,显著高于基于土壤温度的单因子模型,模型精度可达到0.6以上（n=120）。     

不同种植模式下苹果园土壤氮磷养分的分布特征

为研究不同苹果种植模式下土壤养分变化情况,在陕西省千阳县2种不同种植模式(矮化和乔化种植)的苹果园区采集土样,通过测定0~100 cm土层土壤中的全氮、全磷和有效磷含量,分析和比较其土壤氮磷养分含量差异及剖面分布特征。结果表明：在0~100 cm深度的土层中,除全磷外,矮化苹果园土壤各养分含量显著低于乔化苹果园(P<0.05),矮化富士、嘎啦苹果园和乔化富士苹果园全氮含量分别为0.60、0.63、0.76 g·kg^-1,全磷含量分别为0.58、0.56、0.63 g·kg^-1,有效磷含量分别为6.98、3.48、51.00 mg·kg^-1;矮化苹果园全氮、全磷以及有效磷含量主要在0~10 cm的表层土壤中聚集显著(P<0.05);土壤养分含量与土层深度相关性显著(P<0.05),矮化苹果园和乔化苹果园土壤养分含量与土层深度的变化过程分别符合幂函数和对数函数的变化趋势。     

基于改进的HYDRUS-2D模型暗管排水过程模拟

为了提高HYDRUS-2D模型在暗管排水中的模拟精度,提出了虚拟土层(VSL)和实际开孔面积(AHA)两种方法来代替HYDRUS-2D在暗管排水中的暗管原有渗透边界(PSB)。研究表明:VSL和AHA模型的模拟值与实测值具有较好的一致性;土壤含盐量平方根误差（RMSE）分别为0.757、0.966 g·kg^-1,决定系数(R²)分别为0.977和0.964;土壤含水率的RMSE分别为0.007、0.008 cm³·cm^-3,R²分别为0.885和0.794。此外,VSL在模拟排水方面(RMSE=9.48L,R²=0.93)和模拟排盐方面(RMSE=0.225 kg,R²=0.922)的模拟精度均高于AHA和PSB,可见,VSL更适用于暗管边界。进一步建立了VSL的环宽（RW）与其饱和导水率（K_s）之间的经验公式(R²=0.99,P<0.01),当模拟区域和暗管布局变化时,该经验公式可用于确定VSL的模型参数,其模拟结果可用于指导相关地区的暗管布局。     

基于随机森林回归的油菜叶片SPAD值遥感估算

以西北地区典型经济作物油菜为研究对象，利用SVC-1024i型便携式光谱仪和SPAD-502型叶绿素仪测定了油菜不同生育期的叶片光谱反射率和SPAD值。通过分析油菜原始光谱及10种光谱指数与SPAD值的相关关系，基于光谱指数构建了不同生育期油菜叶片SPAD值随机森林回归（RF）估算模型，并利用独立样本对所建模型进行验证，同时结合传统的一元线性回归模型和多元逐步回归模型与其进行比较。结果表明：油菜叶片SPAD值在全生育期内呈现出先上升后下降的趋势；各光谱指数在不同生育期及全生育期与SPAD值的相关性均达到0.01水平的显著相关；基于光谱指数构建的随机森林回归模型在油菜各个生育期及全生育期建模和预测结果明显优于同期的传统回归模型，建模R²达0.90以上，验证R2达0.81以上，RMSE在1.571~5.004，RE在2.66%~13.22%，是油菜叶片SPAD值的最优估算模型。     

苜蓿种植年限对土壤硝化潜势和氨氧化微生物丰度的影响

依托布设在黄土高原半干旱区的长期定位试验,通过高通量测序研究不同种植年限（L2003、L2005和L2012）苜蓿土壤氨氧化古菌(AOA)和氨氧化细菌(AOB)丰度,并分析揭示了影响氨氧化微生物丰度的环境因子。研究结果表明,土壤硝化潜势随苜蓿种植年限延长逐渐下降,其中,L2012、L2005和L2003处理的硝化潜势分别为0.05、0.04、0.04 μg·g^-1·h^-1,且处理间差异显著(P<0.05);土壤全氮含量随苜蓿种植年限延长逐渐增加,其中,L2012、L2005和L2003处理的全氮含量分别为1.02、1.14、1.18 g·kg^-1,且处理间差异显著(P<0.05),L2003和L2005处理的全氮含量分别比L2012高15.69%和11.76%;土壤硝态氮含量表现为随种植年限延长显著增加(P<0.05),L2003处理和L2005处理硝态氮含量分别比L2012处理提高59.73%和33.62%。高通量测序发现,AOA amoA基因拷贝数为9.75×10⁶~12.68×10⁶个·g^-1,明显高于AOB的5.01×10⁶~7.70×10⁶<个·g^-1,AOA丰度随苜蓿种植年限延长显著增加(P<0.05),但AOB丰度表现出随种植年限延长先升高后降低的趋势,这表明黄土高原半干旱区苜蓿土壤氨氧化微生物以AOA占主导地位。相关分析表明,AOA丰度与土壤全氮（r=0.853）和硝态氮（r=0.833）均呈极显著正相关,但与硝化潜势（r=-0.802）呈极显著负相关,AOB丰度与土壤氮素含量和硝化潜势没有明显相关性。由此可见,黄土高原半干旱区苜蓿土壤氨氧化微生物以AOA为优势类群,且对苜蓿种植年限有更强烈的响应,但其并未主导土壤硝化过程。     

新疆棉田灰漠土氨氧化微生物群落对灌溉水盐度和施氮量的响应

采用灌溉水盐度和施氮量两因素试验,其中灌溉水盐度设置2个水平：0.35 dS·m^-1（淡水,FW）和8.04 dS·m^-1（咸水,SW）,施氮量设2个水平：0（不施氮,N0）和360 kg·hm^-2（施氮,N360）,以咸水滴灌的棉田土壤为材料,测定了土壤理化性质和生物学指标,结果显示：（1）咸水滴灌显著增加土壤EC_1∶5和NH⁺₄-N含量,分别增加了457.74%和73.02%,但显著降低土壤NO^-₃-N含量,降低了35.88%;施氮显著增加土壤EC_1∶5、NO^-₃-N和NH⁺₄-N含量,分别增加了32.09%、668.33%和39.88%。（2）咸水滴灌显著降低了土壤潜在硝化势,较淡水处理降低了28.97%;施氮显著增加了土壤潜在硝化势,较不施氮处理增加了317.27%。（3）咸水滴灌显著降低氨氧化细菌(AOB)和全程氨氧化细菌A分支（amoA-clade-A）和B分支（amoA-clade-B）的基因拷贝数,分别降低了81.27%、73.49%和62.51%,但显著增加氨氧化古菌(AOA)的基因拷贝数,增加了487.94%;氮肥施用均显著增加了氨氧化微生物的基因拷贝数,分别增加了511.20%(AOA)、958.13%(AOB)、72.66%(amoA-clade-A)和31.18%(amoA-clade-B)。（4）氨氧化微生物优势菌属为假单胞菌属、嗜甲基菌属、亚硝化螺菌属、慢生根瘤菌属、链霉菌属、硝化螺菌属、寡养单胞菌属、食甲基菌属、螯台球菌属、囊胞杆菌属、亚硝基单胞菌属、红假单胞菌属、芽孢杆菌属和拉姆利式杆菌。（5）咸水滴灌降低了AOA的多样性和丰富度及amoA-clade-A的多样性,但增加了AOB和amoA-clade-B的多样性和丰富度及amoA-clade-A的丰富度;氮肥施用显著降低了AOA和AOB的丰富度及amoA-clade-A的丰富度和多样性,但增加了amoA-clade-B的丰富度和多样性。综上,盐分是影响氨氧化微生物群落结构的主要驱动因子,氨氧化古菌是土壤氨氧化作用的优势物种,而氨氧化细菌和全程氨氧化细菌A分支是咸水滴灌棉田氨氧化作用的主导微生物种群。     

夏玉米叶片光合色素含量高光谱估算

为了实现夏玉米叶片光合色素含量的快速、无损检测,以陕西省关中地区夏玉米“大丰26号”为研究对象,探究了不同总色素含量水平的玉米叶片反射光谱特征。分别提取与叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素和总色素含量相关性较强的15个光谱参数,通过单变量回归、多元逐步回归和随机森林回归分析,建立光合色素含量估算模型并进行精度比较。结果表明：基于随机森林方法构建的光合色素估算模型精度最高,其中,叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素的建模R²为0.93,总色素的建模R²为0.92;叶绿素a和类胡萝卜素的检验R^{2<、sup>为0.74,叶绿素b和总色素的检验R2为0.71;各模型的均方根误差（RMSE）和相对误差（RE）相差不大;拟合精度由高到低依次为叶绿素a、类胡萝卜素、总色素和叶绿素b的RF模型。证实了随机森林方法在夏玉米叶片光合色素含量估算中的优越性,并构建了高精度的光合色素RF估算模型。}     

不同覆盖方式对旱作农田土壤碳氮含量及玉米产量的影响

设置垄膜沟播(R)、平作全覆膜(P)和平作秸秆覆盖(S)3种不同覆盖栽培模式,以传统平作(CK)为对照,通过3 a大田定位试验,研究不同覆盖方式对农田土壤碳氮及其组分变化、玉米干物质积累和籽粒产量的影响。结果表明:连续覆盖3 a后,R和P处理土壤有机碳和全氮含量及储量均呈逐渐下降趋势,而S处理则呈上升趋势且每年的增幅逐渐增大;各处理0～40 cm土层土壤有机碳储量均表现为S>R>P>CK,全氮储量表现为S>CK>R>P,S处理有机碳和全氮储量分别较CK提高3.4%和7.5%;与CK相比,R和P处理可提高土壤碳氮比,在0～20 cm土层平均分别提高7.9%和9.6%(P<0.05),而S处理0～20 cm土层土壤碳氮比平均降低了9.9%(P<0.05);各覆膜处理(R和P)均较CK显著降低了0～40 cm土层土壤可溶性有机碳(DOC)和土壤可溶性有机氮(DON)含量,而S处理较CK处理0～60 cm土层DOC和DON含量2 a平均均提高6.2%;各处理收获期硝态氮含量在0～100 cm剖面中的垂直分布与CK无明显差异;各处理土壤铵态氮含量均...     

不同覆膜连作年限对玛纳斯县棉田土壤质量的影响

为研究不同覆膜连作年限对玛纳斯县棉田土壤质量的影响,以新疆玛纳斯县覆膜连作0、5、10、20、30 a的棉田为研究对象,分别采集0~10、10~20、20~30 cm土层土壤,测定其土壤理化性质、土壤酶活性、土壤微生物量碳、氮含量等指标,并对不同覆膜连作年限玛纳斯县棉田的土壤质量进行综合评价。结果表明：（1）随覆膜连作年限的增加,土壤含水率和有机质含量逐渐增加,以覆膜连作30 a时最高,分别为11.52%和21.60 g·kg^-1,土壤速效磷呈先升高后降低趋势,在覆膜连作10 a时含量最高（49.60 mg·kg^-1）,土壤电导率、总盐、速效钾和碱解氮总体呈降低趋势,在覆膜连作年限30 a时含量最低,分别为0.50 mS·cm^-1、0.69 g·kg^-1、148.28 mg·kg^-1和25.27 mg·kg^-1;同一覆膜连作年限下,随着土层深度的增加,土壤含水率、电导率和总盐逐渐增加,pH值、有机质、速效磷、速效钾和碱解氮含量逐渐降低。（2）在不同覆膜连作年限下,土壤蔗糖酶、脲酶、碱性磷酸酶活性随覆膜连作年限的增加呈先升高后降低趋势,在覆膜连作10 a时活性最高,分别为10.57 mg·g^-1·d^-1、0.86 mg·g^-1·d^-1、0.40 mg·g^-1·d^-1,土壤过氧化氢酶活性随不同覆膜连作年限并无显著变化,为1.80~2.20 mL·g^-1;在同一覆膜连作年限下,土壤脲酶、碱性磷酸酶活性均表现为表层>深层,且差异显著。随覆膜连作年限的增加,土壤微生物量碳含量呈现先增加后减少的趋势,最高为205.26 mg·kg^-1,微生物量氮含量逐渐降低,最低在覆膜连作30 a时为11.40 mg·kg^-1,且不同土层土壤微生物量碳、氮表现为表层>深层。（3）土壤速效磷与过氧化氢酶、脲酶、碱性磷酸酶活性和微生物量碳呈极显著正相关关系,与蔗糖酶活性呈显著正相关关系,表明土壤速效磷是影响土壤酶活性和微生物量碳、氮的主要因素。土壤质量综合评价表明,以覆膜连作10 a的土壤质量最佳,0 a和30 a的土壤质量相对较低。     

基于冠层光谱角算法的小麦氮素营养监测

通过田间小区试验,选择3个小麦品种,在不同氮素水平下,在测定小麦冠层反射光谱和叶片氮素含量基础上,提出小麦冠层光谱角算法,分析小麦冠层光谱角与氮素营养水平的定量关系。结果发现:对选择的3个小麦品种,光谱角均随氮素施用量增加而增大,光谱角预测叶片氮素的最佳模型为y=0.3999x0.3989,其决定系数R2为0.6870,其预测的RE、RMSE和R2分别为1.63%、0.1609、0.7515。利用光谱角算法可以监测小麦冠层氮素营养的差异。     

耕作方式对旱地麦田土壤团聚体及其碳氮组分分布的影响

为明确蓄水保墒耕作方式下旱地麦田土壤团聚体稳定性、有机碳及碳组分和全氮及氮组分在不同粒径团聚体组分中的分布特征,深入了解不同耕作方式下土壤碳氮固持机制,以连续3 a(2017—2020年)实施不同耕作方式(免耕、深松、深翻)后冬小麦收获期0～20 cm土壤为研究对象,采用湿筛法测算土壤团聚体的构成与稳定性(R_0.25,>0.25 mm团聚体含量;MWD,平均重量直径;GMD,几何平均直径),并测定各粒径团聚体有机碳(SOC)和碳组分(重组有机碳,HFOC;轻组有机碳,LFOC;易氧化有机碳,EOC;可溶性有机碳,DOC;颗粒有机碳,POC)含量、全氮(TN)和氮组分(硝态氮,NO^-₃-N;铵态氮,NH⁺₄-N;可溶性有机氮,SON)含量,分析了碳氮组分的相关关系。结果显示：(1)免耕和深松处理>2 mm团聚体土壤比例较深翻处理分别提高8.8%和22.1%,免耕有利于增加<0.053 mm粉黏粒比例,较深松和深翻处理分别提高46.4%和27.7%。深松处理较深翻...     

贝加尔针茅草原土壤原位矿化过程中碳氮转化耦合特征

依托在贝加尔针茅草原建立的长期模拟氮沉降试验平台(始于2010年),运用PVC顶盖埋管法进行原位培养试验,研究不同氮添加下贝加尔针茅草原土壤碳氮组分、净硝化速率、净氨化速率、有机碳转化速率的变化特征及碳氮耦合关系。试验处理包括:对照N0,低氮添加(15、30、50 kg·hm~(-2)·a~(-1))记为N15、N30和N50,高氮添加(100、150、200、300 kg·hm~(-2)·a~(-1))记为N100、N150、N200和N300。结果表明:培养期间,N15、N30、N50和N100处理的净硝化速率显著高于对照N0(P0.05),分别增加了40.80%、110.31%、206.83%和202.04%;N30、N50和N100净氨化速率显著低于对照N0(P0.05),分别降低了16.88%、169.60%和150.67%;N15和N30处理的净矿化速率高于对照N0,分别增加了150%和50%;N50、N100、N150和N200处理的净矿化速率低于对照N0,分别降低了254.52%、161.50%、33.90%和79.85%。土壤有机碳与土壤全氮呈极显著正相关,土壤可溶性有机碳与土壤可溶性有机氮呈极显著正相关,土壤微生物生物量碳与土壤微生物生物量氮呈极显著负相关。有机碳转化速率显著影响微生物生物量氮转化速率,且符合一元线性回归方程。连续高氮沉降会降低土壤净氮矿化速率和有机碳转化速率,对土壤碳氮循环产生负面影响。     

缓释尿素减施对冬小麦产量和氮素利用效率的影响

为优化旱地小麦高效施氮管理，实现高效生产目标，通过2 a（2019—2020年度和2020—2021年度）田间试验，设不施肥（CK）、不施氮（T1）、300 kg·hm^-2尿素N（T2，常规施氮处理）、300 kg·hm^-2缓释尿素N（T3）、195 kg·hm^-2缓释尿素N（T4）和90 kg·hm^-2缓释尿素N（T5）6个处理，分析不同缓释尿素减施量对农田土壤硝态氮分布及累积、氮素吸收与转运、冬小麦产量和氮素利用效率的影响。结果表明，缓释尿素减施处理（T4和T5）显著降低收获期0~200 cm土层的土壤NO^-₃-N累积量，同时提高0~40 cm土层NO^-₃-N占比。施用缓释尿素显著提高冬小麦氮素转运量和花后氮素吸收量，T3处理较当地常规施氮处理分别提高12.9%和13.6%。氮素转运对籽粒的贡献率随缓释尿素减施比例的增加呈先增后降的变化趋势，T4处理最大，较其他施氮处理提高0.2%~50.0%。施用缓释尿素可不同程度地改善冬小麦产量构成因素和提高产量；T4处理两年产量分别为8 434、9 060 kg·hm^-2，2019—2020年度较T2和T3处理分别提高19.7%和13.9%，2020—2021年度分别提高17.3%和10.4%，其经济效益2019—2020年度较T2和T3处理分别提高33.3%和34.0%，2020—2021年度分别提高26.8%和23.2%。缓释尿素减施显著降低氮素表观损失，提高了氮素利用效率和氮肥偏生产力。通过拟合分析发现，缓释尿素施用量为208.7 kg·hm^-2时，两年产量分别为8 054、8 806 kg·hm^-2，净效益分别为6 890、8 475 CNY·hm^-2，NHI分别为78.2%和78.9%，可实现西北旱区冬小麦高产高效。     

河套灌区盐渍化土壤玉米水氮耦合效应

为了探求适用于盐渍化地区的节水、施肥优化模式,采用大田试验,以玉米为研究对象,选取了轻度和中度两种盐分土壤,设置了10种不同水、氮处理,建立不同盐分土壤玉米产量与灌水量及施氮量之间的回归模型并对其进行了分析,研究不同盐分土壤水、氮用量对玉米产量的影响。结果表明：在轻度和中度盐分土壤条件下,灌水和施氮对玉米均有增产效应,水、氮交互作用为正效应,水分的作用大于施氮的作用。通过边际效应分析可知,轻度和中度盐分土壤施氮肥的增产速率没有明显差异,轻度盐分土壤灌水的增产效率明显高于中度盐分土壤。轻度和中度盐分土壤玉米最高产量分别为13 581 kg·hm^-2和11 115 kg·hm^-2,对应的水、氮配比均为灌水编码为0.77（全生育期灌水量2 250 m³·hm^-2）,施氮编码为0.69（总施氮量225 kg·hm^-2）。通过模型寻优,得到轻度和中度盐分土壤种植玉米的最佳水、氮配比方案均为全生育期灌水量为1 900.95~2 389.08m³·hm^-2,总施氮量为174.04~240.7 kg·hm^-2。优化方案的水、氮用量分别比当地灌水量（2 925 m³·hm^-2）节水18.2%~35%, 施氮量（325 kg·hm^-2）节肥26.0%~46.4%。优化范围包含了轻度和中度盐分的最高产量水、氮用量,产量与当地产量基本一致,符合当地灌水施肥要求。但从维持目前玉米产量和长期盐碱地改良的角度看,建议中度盐化土壤应选取水、氮优化范围中中等偏上灌水量和中等偏下的施肥量,以便于从根本上降低土壤盐分背景值,便于长期产量的提高;轻度盐分土壤选取优化范围适中的水、氮用量。     

秸秆还田对东北黑土水分特征及物理性质的影响

为明确秸秆还田对东北黑土水分特征及物理性质的影响,设置秸秆覆盖还田（FG）、秸秆翻埋还田（FM）和秸秆不还田翻耕(FD)3个处理,测定土壤含水量、水分特征曲线、容重、硬度、土壤三相比及结构稳定性等参数。结果表明：（1）秸秆覆盖还田可显著提高春季耕层（0~30 cm）土壤含水量,较秸秆不还田翻耕处理增幅为11.17%~150.84%;不同处理耕层土壤在水吸力中吸力段土壤含水量变化曲线平滑,秸秆覆盖还田处理具有较高的土壤持水性。（2）秸秆还田能显著提高土壤水分有效性,与秸秆不还田翻耕处理相比,秸秆覆盖还田处理0~10 cm土层土壤田间持水量提高4.85%~11.03%,土壤凋萎系数提高10.85%~18.00%;秸秆翻埋还田处理0~10 cm土层土壤重力水增加9.65%~80.73%。秸秆翻埋还田提升了土壤供水能力,土壤比水容量较秸秆不还田翻耕处理增加4.8%~10.0%。（3）与秸秆不还田翻耕处理相比,秸秆还田降低了收获后土壤紧实度,降低幅度为0.18~0.31 MPa;秸秆覆盖还田增加表层土壤容重,降低土壤孔隙度,促进三相结构趋于合理,显著增加土壤结构稳定性。（4）皮尔森相关分析表明,三相比R值与结构距离（r=0.73^*）、土壤容重（r=0.70^*）相关性显著,在一定范围内三相比R值的增加有利于改善并促进土壤结构稳定。综上可知,东北黑土农田实施秸秆还田是提高春季土壤含水量、增强土壤持水性、提升土壤供水能力、调节土壤紧实性、调控土壤三相比、改善土壤结构和提高土壤宜耕性的有效措施。     

连续施用不同氮量对半干旱地区马铃薯根际真菌群落结构的影响

针对马铃薯生产中因氮肥过量施用导致的土壤微生物群落结构失衡和多样性下降等问题,在始于2013年的不同氮肥用量(N0:不施氮,对照;N75:施氮量75 kg·hm~(-2);N150:施氮量150 kg·hm~(-2);N225:施氮量225 kg·hm~(-2);N300:施氮量300 kg·hm~(-2);N375:施氮量375 kg·hm~(-2))田间定位试验中,于2017年马铃薯成熟期采集根际土壤,应用Illumina PE250测序等分子生物学手段,研究连续5 a施用不同氮量对半干旱地区马铃薯根际真菌群落结构的影响。结果表明:不同施氮量对马铃薯根际真菌群落物种组成造成了显著影响,子囊菌门、Mucoromycota和担子菌门是3个优势门类真菌(相对丰度1.0%),以子囊菌门的相对丰度最大,占总序列的75.48%～83.95%,其优势属是Plectosphaerella(29.92%)和镰刀菌属(13.54%);马铃薯干腐病和枯萎病的病原菌——镰刀菌属的相对丰度随施氮量增加呈增大的趋势。马铃薯根际真菌Alpha多样性随施氮量的增加而降低。连续5 a超量施氮导致了0～20 cm表层土壤中NO~-_3-N含量显著增加,N375处理的NO~-_3-N含量是N0处理的3.76倍。连续5 a超量施氮也显著降低了根际pH值和速效磷含量,N375处理比N0处理pH值和速效磷含量分别降低了0.17个单位和32.10%。RDA及相关性分析结果表明,土壤硝态氮含量是影响马铃薯根际真菌群落结构变化的主要因素(F=1.571,P=0.043~*)。连续大量施用氮肥显著降低了马铃薯块茎产量,连续施氮5 a后,由于土壤剖面中NO~-_3-N的积累,最高产量施肥量由2013—2014年的N225减低为N75,其它施氮处理较N75分别减产了3.46%、22.81%、26.05%和25.32%。长期过量施用氮肥使马铃薯根际硝态氮大量累积,导致pH值降低,进而使根际真菌多样性降低;同时过量氮肥施用会使根际中土壤真菌病原菌相对丰度增加,不利于土壤的健康和马铃薯的高产。     

氮肥深施对旱作覆膜农田土壤养分含量及春玉米产量的影响

以春玉米为供试作物,于2021—2022年在甘肃省定西市进行不同深度施肥田间试验,以双垄沟覆膜种植为基础,设置3个氮肥施用深度：5 cm(D5)、15 cm(D15)和25 cm(D25),以不施氮(N0)处理为对照,共4个处理,分析不同氮肥施用深度对农田土壤养分含量、干物质积累、水分利用及玉米产量的影响,为优化施肥模式和进一步提升其节水增产效能提供理论依据。结果表明,随施肥深度的增加,农田0～40 cm土层土壤养分含量逐渐增大,D25处理较D15和D5处理的土壤有机碳、全氮、速效磷和速效钾含量分别平均提高8.67%、2.23%、22.11%和15.18%;氮肥深施可提高生育后期养分供给能力,玉米干物质积累量显著提高,D25处理播后105 d～收获期干物质积累量分别较D15和D5提高6.53%和25.30%;2个试验年份农田耗水量和水分利用效率均随着施肥深度的增加逐渐增大,D25处理分别较D15和D5平均提高10.09%和10.08%;D25处理玉米生物产量和经济产量较D5处理分别平均提高27.20%和34.93%。在西北旱作区,氮肥25 cm深施模式能为玉米提供更好的养分供给,是提高...