行间生草葡萄园土壤微生物量与土壤养分的通径分析

在酿酒葡萄(Vitis vinifera)园行间播种白三叶草(Trifolium repens L.)、紫花苜蓿(Medicago sativa L.)和高羊茅(Festuca arundinacea Schreb),以清耕为对照,研究了土壤微生物量、土壤微生物呼吸强度和土壤微生物熵的变化及其与土壤养分的关系。结果表明:与清耕(对照)相比,白三叶草和紫花苜蓿处理显著提高了土壤有机质、全氮含量,显著降低了速效磷含量;而高羊茅处理土壤有机质和速效钾含量显著低于清耕。白三叶草、紫花苜蓿和高羊茅处理土壤微生物量C含量分别比清耕增加65.2%,61.6%和6.7%;微生物量N含量分别比清耕增加53.6%,52.4%和15.0%。各生草处理土壤微生物熵均显著高于清耕,但土壤微生物呼吸强度与清耕之间无显著差异。微生物学指标总体与土壤有机质、全氮、碱解氮、速效钾呈显著或极显著正相关,与全磷和速效磷呈显著或极显著负相关。通径分析表明,碱解氮、全氮是影响土壤微生物量C、N和微生物呼吸强度、微生物熵重要的直接作用因子。     

柑橘园行间生草对土壤养分的影响

为研究不同生草处理对柑橘园土壤养分的影响,在‘宫川’柑橘园进行行间生草处理,设置自然生草及黑麦草、野豌豆、黄花苜蓿、菊苣、高羊茅和鼠茅草6个人工生草处理,对不同草种的干鲜重及0-20cm土层pH值、有机质、大量元素、中量元素和微量元素含量等养分指标进行测定分析。结果表明：（1）野豌豆和黑麦草的干重占鲜重的比例较其它草种低;（2）行间种植黑麦草和野豌豆对春秋季橘园土壤有机质的促累积作用较好;（3）与其它草种相比,春秋季野豌豆生草处理的土壤水解性氮、有效磷和速效钾含量均较高;（4）行间种植黑麦草和野豌豆对秋季土壤中交换性钙含量的提升效果优于其它草种,而行间种植黑麦草和黄花苜蓿对秋季土壤中交换性镁含量的提升效果较好;（5）野豌豆生草处理的春季土壤有效锰、有效锌、有效铜含量及秋季土壤有效硼含量均高于其他草种,野豌豆和菊苣、黑麦草、自然生草和野豌豆生草处理分别对秋季土壤有效铁、有效锌和有效铜、有效钼含量的提升效果更显著。橘园行间生草可有效调节土壤有机质、大量元素、中量元素和微量元素的供给能力,但不同生草类型的调控效果各异。与其它草种相比,行间种植野豌豆和黑麦草对橘园土壤养分的综合提升效果最佳。     

行间生草种类对苹果园春季土壤蒸发、空气湿度和土壤贮水的影响

为明确行间生草种类对华北平原苹果园春季土壤蒸发、果树冠层空气湿度、土壤贮水的影响特征,揭示果园生草对土壤有效水分的影响规律,于2019-2021年在河北省武邑县武罗农业综合示范园区开展苹果树行间生草试验,采用田间定位观测方法研究了苹果树行间套种越年生牧草（二月兰、毛叶苕子、小黑麦）和多年生牧草（鸭茅、白三叶）后牧草群体叶面积指数（LAI）、光合有效辐射（PAR）透射率、土壤温度、水分蒸发、冠层空气相对湿度、土壤含水量、土壤贮水量的变化特征及相互影响。结果表明,2021年4-5月苹果树行间套种越年生牧草时土壤蒸发量大于多年生牧草,平均增加3.14 mm。越年生牧草切碎覆盖还田前后对土壤蒸发的影响不同。还田前,越年生牧草对土壤蒸发的抑制效果大于多年生牧草,抑制率平均增加20.5%,这与越年生牧草生长速度快,群体LAI大、PAR透射率低,0~25 cm土壤温度低和土壤含水量下降相关。还田之后,对土壤蒸发的抑制效果小于多年生牧草,抑制率平均降低29.0%。越年生牧草对果树冠层1 m高度空气相对湿度的改善效果大于多年生牧草,空气相对湿度平均增加15.5%。冠层空气相对湿度变化与1 m土体内土壤贮水减少量呈显著线性正相关关系。越年生牧草对土壤贮水的消耗量大于多年生牧草,平均多消耗土壤贮水39.20 mm。行间生草后土壤蒸发量平均降低27.80 mm,土壤贮水消耗量平均增加52.50 mm。因此,华北平原苹果园行间生草后春季土壤蒸发减少量难以弥补牧草生长对土壤贮水的消耗量,降低了果园土壤有效水分。越年生牧草比多年生牧草更有利于改善春季果园空气湿度,但对土壤水分消耗较大,生产上应根据不同生草种类对土壤水分的影响特征优化果树春季灌溉制度。     

陇东旱塬果园生草对土壤水分及苹果树生长的影响

陇东旱塬为半干旱区,年降雨量偏小且分布不均,果园生草是否会存在与果树争水的问题尚不清楚。为了探讨陇东旱塬果园生草是否存在与果树争水的问题,2014-2015年本试验以果园清耕和果园覆草为对照,探讨果园种植白三叶（Trifolium repens）和鸭茅（Dactylis glomerata）对果园土壤水分及苹果树（Malus domestica）生长的影响。结果表明：果园种植白三叶和鸭茅降低了0~120 cm土层土壤水分,土壤水分蒸散量较果园清耕分别提高30.20 mm和48.65 mm,较果园覆草分别提高29.54 mm和47.99 mm;果园覆草与果园清耕则基本一致。果园种植白三叶和鸭茅的苹果单果重较果园清耕分别降低7.17%和13.69%,较果园覆草分别降低12.05%和18.22%;苹果产量较果园清耕分别降低14.33%和20.18%,较果园覆草分别降低21.84%和27.17%。果园覆草的苹果单果重较果园清耕提高5.53%,产量提高9.60%。果园种植白三叶和鸭茅的土壤水分利用效率较果园清耕分别降低20.56%和28.99%,较果园覆草分别降低27.39%和35.10%;果园覆草较果园清耕提高9.42%。陇东旱塬苹果园不宜生草,而应覆草。     

黄土高原旱地苹果园生草对果园小气候的影响

研究黄土高原旱地苹果园行间种植白三叶(Trifolium repens L.)和多年生黑麦草(Lolium perenne L.)对果园小气候的影响。采用定位观测的方法,对渭北旱地生草苹果园空气温度、相对湿度、土壤温度等小气候因子进行了测定,同时以清耕果园为对照进行同步观测。结果表明:生草调节了苹果园近地层的大气温度,提高了果园相对湿度,调节土壤温度,降低风速和相对照度;在牧草的不同发育阶段上述调节作用不同,且调节程度与草的种类密切相关,灰色关联度分析结果表明渭北旱地苹果园种植白三叶小气候综合效应优于种植多年生黑麦草。     

生草对果园土壤理化性状的影响研究进展

果园生草栽培模式对土壤理化性状的影响是果园集约、高效、生态、可持续生产的重要基础。生草栽培可降低土壤容重4.7%~13.0%,提高水稳性土壤团聚体含量,进而改善土壤的导水性能和保水性能,也有助于拦截降雨,提高雨水的利用率;干旱少雨的季节可能会出现牧草与果树争水的现象,需要通过选择适宜的草种及加强田间管理等措施来减小争水对果树造成的不利影响;生草有助于土壤有机碳的积累,连续生草6年可使土壤表层有机碳增加19.6%~27.8%,有机碳的累积量会随生草年限的增加而增加;生草覆盖可调节果园土壤温度,增加土壤微生物的多样性和酶活性;生草还可以促进土壤养分的有效性,同时豆科牧草也可通过固氮作用提高氮素利用效率,总体而言,果园多年种植牧草对土壤养分的积累具有正效应。本研究可为有关的研究工作和生草模式的进一步推广应用提供依据。     

生草对黄土高原旱地苹果园土壤性状的影响

对黄土高原渭北苹果园生草土壤性状测定结果表明,生草能降低0~60 cm土层土壤容重,增加土壤孔隙度,提高田间贮水量,且与生草年限呈正相关;能显著提高0~20 cm土层有机质含量,种植禾本科牧草有机质年积累量为0.10%,种植豆科牧草年积累0.15%;随生草年限的增加,较深土层土壤有机质趋于增加,种植白三叶改善较深土层土壤有机质的效果强于种植黑麦草。对N、P、K营养的影响主要表现在0~40 cm土层,生草的前期(4年)土壤养分消耗大于积累,苹果与牧草在该土层存在养分竞争,在第5年全氮、全磷、全钾呈现恢复性增长,全氮、全磷、全钾的演变呈现“S”型的演变过程,但生草能提高0~40 cm土层水解氮、速效磷及速效钾含量,具有活化有机态N、P、K的功能,有利于果树对N、P、K营养元素的吸收利用;生草类型不同,活化N、P效果不同,黑麦草活化P的作用大于白三叶,而白三叶活化N的作用大于黑麦草;生草后土壤三大微生物类群数量及过氧化氢酶、尿酶、碱性磷酸酶活性都显著提高,并随生草年限的增加趋于增加。     

农牧交错带退耕还草对土壤物理性状的影响

农牧研究交错带地区退耕还草对土壤物理性状的影响。结果表明,与小麦比较牧草对土壤容重、含水量、孔隙度和团聚体等土壤物理性状的改善作用非常明显。0-20cm土层,单播草地以冰草土壤容重最小,孔隙度和>0.25mm团聚体总数最大,而混播草地则以无芒雀草+冰草的土壤容重最小,而孔隙度和含水量最大。     

云南干热河谷葡萄园生草栽培关键技术

根据云南干热河谷地区葡萄生产实际,形成葡萄园生草技术,包括建园整地、品种选择、生草技术、施肥管理、水分管理、病虫害防控等内容,该技术对云南干热河谷地区葡萄绿色生产、提高葡萄产量和品质,增加经济效益和生态效益有较好地指导作用。     

不同降水格局下填闲种植对旱作冬小麦农田夏闲期土壤温室气体排放的影响

田间盆栽试验研究了不同降水格局下填闲种植对冬小麦农田夏闲期土壤温室气体排放的影响。试验采用控制降水格局(自然降水和减半降水)和填闲作物(黑麦草单播、长武怀豆单播、黑麦草和怀豆混播、裸地对照)双因素处理设计, 利用静态箱-气相色谱法对土壤CO₂、N₂O和CH₄排放通量进行观测。结果表明:1)各处理土壤是CO₂、N₂O的排放源, 是CH₄的弱吸收汇。2)降水格局和填闲种植对土壤温室气体排放均具有显著影响。与自然降水相比, 减半降水的土壤CO₂日均排放通量降低了33%, N₂O日均排放通量降低了17.9%, 但对CH₄通量影响不大。3)与裸地对照相比, 单播黑麦草、长武怀豆和二者混播日均CO₂排放通量提高了140.8%、135.6%和137.7%, 不同填闲处理间差异不显著。而日均N₂O排放通量分别降低了8.0%、21.8%和27.4%, 其中单播长武怀豆和混播处理与单播黑麦草处理差异显著。单播长武怀豆处理土壤日均CH₄吸收通量较裸地对照、单播黑麦草和混播处理分别降低了65.8%、63.7%和68.9%。4)与自然降水相比, 减半降水农田综合增温潜势平均下降了26.1%, 温室气体排放强度平均提高了47.2%。而与裸地对照相比, 单播黑麦草、单播长武怀豆和二者混播处理综合增温潜势平均分别提高了67.9%、65.5%和67.8%, 且各填闲作物处理间差异不显著。与单播黑麦草和混播处理相比, 在冬小麦夏闲期单播长武怀豆具有更高的地上生物量和更低的温室气体排放强度, 在自然降水条件下能够兼顾经济效益与生态效益, 适宜在本地区加以推广种植。     

立式深旋松耕对西北半干旱区土壤水分性状及马铃薯产量的影响

合理耕作可增强土壤水分供给能力和促进作物根系发育,进而提高作物抗旱性和生产力,将是进一步挖掘半干旱区马铃薯产量和水分利用效率潜力的有效途径。在西北黄土高原半干旱区于2016-2017年设置定位试验,在全膜覆盖垄作模式下设计立式深旋松耕40 cm(VRT)、深松耕40 cm(DLT)和传统旋耕15 cm(TT)3个处理,测定土壤容重、总孔隙度、毛管孔隙度、饱和含水量、毛管含水量以及田间持水量和萎蔫系数、生育期土壤含水量、马铃薯产量等,计算土壤有效贮水量、耗水量和水分利用效率等指标,研究立式深旋松耕对土壤物理性状、马铃薯产量和水分利用的影响。结果表明,VRT显著降低了040 cm土层的土壤容重,较DLT和TT分别下降了10.8%25.3%和11.2%24.8%;土壤总孔隙度、毛管孔隙度分别提高了12.3%23.7%和29.7%46.6%,饱和含水量和土壤毛管含水量分别增加了26.1%54.4%和38.8%82.9%,萎蔫贮水量下降了11.0%49.0%。与TT相比,DLT降低了2040 cm土层的土壤容重和萎蔫贮水量,显著提高了饱和含水量、毛管含水量、总孔隙度和毛管孔隙度。基于土壤物理性状和水分特性的优化,VRT在040 cm土层的有效贮水量显著高于DLT和TT,分别增加了34.3%136.9%和44.6%75.2%,DLT较TT在2040 cm土层也有显著增加。较高的土壤有效贮水量促进马铃薯生长,并显著提高块茎产量,VRT分别较DLT和TT增产24.8%156.8%和47.8%41.0%,水分利用效率(WUE)分别提高18.9%92.3%和19.2%26.6%,干旱年份(2016)的增加幅度显著高于正常降水年份(2017)。因此,立式深旋松耕显著优化了土壤的水分特性,提高了土壤有效水含量,促进马铃薯发育,提高块茎产量和WUE,这一效果在干旱年份尤为明显,是适合于黄土高原半干旱区抗旱增产、水分高效的耕作方法。     

生草配合施用有机肥对省力高效梨园土壤的培肥效应研究

为了推动果园生草在我国的推广应用,研究生草配合施用有机肥土壤管理方式对省力高效现代梨园土壤养分的作用效应,在冀中平原的“雪青”梨园,以常规清耕梨园为对照,研究省力高效梨园生草4年和生草8年的培肥效应,于2014年梨树萌芽期,在80 cm土层内分10 cm一层取样,分别测定不同土层的有机质、大量元素和微量元素含量,比较不同处理土壤营养元素的变化特征。结果表明,生草梨园0~50 cm土层有效养分含量均达到较高水平;与常规梨园相比较,这种管理模式短期(4年)增加了0~10 cm土层碱解氮、速效磷、有效锌含量和0~20 cm土层速效钾、有效铁含量,长期(8年)显著增加了0~10 cm土层有机质和碱解氮含量、0~20 cm有效铁和有效锰含量、0~30 cm速效磷和有效铜含量、0~40 cm有效锌含量和0~50 cm速效钾含量。显著降低了0~30 cm土层pH值,明显提高了河北省石灰性梨园土壤磷、铁、锌的有效性。长期生草配合施用有机肥能够增加上层土壤有效养分含量,生草8年后,0~50 cm土层速效磷、速效钾和有效锌占0~80 cm土层比重分别达到92%、82%和88%,为梨园提供充足营养的同时降低了环境污染的风险,有利于梨园土壤培肥和果园的可持续发展。     

两种土壤改良剂对3种牧草生长及土壤含水量的影响

在盆栽试验条件下种植雀稗(Paspalum thunbergii)、黑麦草(Lolium perenne)、拉巴豆(Dolichos lablab),研究土壤改良剂对喀斯特不同品种牧草生长及土壤含水量的影响。在相同的土壤条件及水分管理状态下,3种牧草的生物量存在明显的差异,尤其是秸秆炭处理的3种牧草平均值分别为1.57、0.25、7.70 g·株-1,具体表现为拉巴豆>雀稗>黑麦草;但土壤含水量的变化存在显著差异(P<0.05),种植雀稗的平均土壤含水量最高分别比黑麦草和拉巴豆高15.4%和31.1%,雀稗的土壤持水能力明显高于拉巴豆。土壤添加5%秸秆炭后,在连续10 d不降雨的条件下,雀稗、黑麦草和拉巴豆的平均土壤含水量分别比对照高17.9%、17.4%和19.8%。本研究显示,施用秸秆炭对牧草生长具有促进作用,尤其是雀稗在秸秆炭处理下的生物量分别比对照和秸秆提高了9.5%和30.6%,种植雀稗有利于提高喀斯特土壤含水量,秸秆炭添加后其提高效果更显著。     

翻耕对半干旱区高寒草甸地表水热条件的影响

通过对青藏高原东北缘半干旱盆地退化高寒草甸地表观测资料的分析,研究了土壤含水量、地表温度和植被盖度之间的相互关系,分析了翻耕所导致的地表植被破坏和土壤属性的变化对高寒草甸的影响。结果表明:1）较高植被覆盖区域内土壤含水量较高;2）降水后,较低植被覆盖区域内地表温度较低,地表蒸散量较大;3）在长时期缺乏降水的情况下,较低植被盖度区域内地表温度较高,土壤含水量偏低。以上结果说明,翻耕后导致的地表植被破坏和土壤属性变化,会导致翻耕区内地表蒸散偏大,更容易出现土壤水分不足的现象,不适合半干旱区高寒草甸群落的恢复。因此,采取增加灌溉或者免耕补播等不破坏地表植被的补播方式,可能更适合该地区内的植被恢复。     

垄沟集雨覆盖种植对土壤水分特征及红豆草生长特性的影响

为了提高半干旱区土地生产可持续性,选择垄沟集雨覆盖种植红豆草较佳覆盖耕作措施。通过完全随机设计大田试验,以传统平作为对照,研究3种覆盖材料(普通地膜,生物可降解地膜和土壤结皮)和3种沟垄比[(60∶30,60∶45和60∶60(cm∶cm))对土壤水分、红豆草越冬率、株高、分枝数、产量、耗水量和水分利用效率的影响。结果表明:垄沟集雨种植红豆草各处理40~140cm土层深度土壤含水量在红豆草返青前无明显差异,而在红豆草收获后差异较大。红豆草全生育期,与传统平作相比,普通地膜,生物可降解地膜和土壤结皮种植的土壤贮水量(0~200cm)分别提高10.64,9.36和2.09mm,红豆草越冬率分别提高23.6%,18.1%和8.2%,株高分别提高56.6%,47.7%和21.9%;分枝数分别提高30.6%,25.8%和7.8%,净干草产量分别提高184.9%,161.5%和109.3%,作物耗水量分别提高40.5%,30.1%和16.1%,水分利用效率分别提高23.4,22.7和17.8kg/(hm^2·mm)。同一覆盖材料,垄沟集雨种植红豆草的土壤水分、越冬率、株高、分枝数、产量和耗水量均随垄宽增加而增加。由于生物可降解地膜比普通地膜覆盖具有更好的环保效应,生物可降解地膜覆盖垄沟集雨种植可作为半干旱区种植红豆草的最佳途径之一。     

温度和水分对箭筈豌豆幼苗生长的影响

试验研究了温度和土壤水分交互效应对兰箭2号箭筈豌豆(Vicia sativa ‘lanjian No.2’)幼苗生长的影响,确定了其苗期适宜生长温度和需水状况。设定5个土壤含水量(90% FMC、80% FMC、70% FMC、60% FMC、50% FMC,FMC为田间最大持水量),4个生长温度(10、15、20、25 ℃),共20个处理。结果表明,箭筈豌豆在苗期受温度和水分影响作用显著, 80% FMC和90% FMC水分条件均不利于箭筈豌豆幼苗生长,与70% FMC相比,80% FMC和90% FMC时,在10、15、20和25 ℃条件下,箭筈豌豆出苗率和总生物量干质量均显著下降(P0.05)。70% FMC水分条件和20 ℃时箭筈豌豆幼苗生长发育最好,其出苗率最高(96.87%),总生物量干质量最大(3.083 3 g),与其他各处理间差异显著(P0.05)。因此,幼苗出土后,土壤含水量保持在50% FMC～70% FMC,外界环境温度控制在15～20 ℃,对箭筈豌豆幼苗生长最有利。     

黄土高原撂荒地植物群落共存种光合特性对土壤水分变化的响应

植物群落共存种的环境适应性和相对竞争能力差异是植物群落动态和演替的两个决定性因素,其中光合特性与二者都有紧密关联,因此研究群落共存种光合特性的差异对理解群落演替机理具有重要意义。以黄土丘陵区10种主要的撂荒地植物群落共存种为研究对象,测定其在不同的生长月份(8-10月)和不同水分条件下(适宜水分及中度、重度干旱胁迫)光合速率、蒸腾速率和水分利用效率等的变化,分析植物群落共存种光合特性对土壤水分变化的响应。结果表明:1)3种水分条件下,无芒隐子草、白羊草、小花棘豆和达乌里胡枝子的净光合速率日变化均呈单峰曲线,而冰草和阿尔泰狗娃花的则呈双峰曲线,有光合“午休”现象,10种群落共存种以无芒隐子草的日光合能力峰值最大,冰草的最小;2)除中华隐子草和阿尔泰狗娃花外,多数种的蒸腾速率日变化在3种水分条件下均呈单峰曲线,其中,无芒隐子草的日蒸腾能力峰值最大,小花棘豆的最小;3)日均净光合速率和日均蒸腾速率存在显著种间差异和生长月份差异(P<0.05),其中,无芒隐子草的日均净光合速率和日均蒸腾速率最大,而日均水分利用效率在不同物种和生长月份之间则无显著差异(P>0.05);4)在演替生态位置上,10种群落共存种以演替前期种的日均蒸腾速率和日均水分利用效率相对较低,而演替后期种相对较高,表明演替后期的植物水分利用性能较高。在干旱半干旱的黄土高原丘陵区,伴随演替进程的土壤环境旱化,演替后期序列种凭借其较高的水分利用能力,将在撂荒地群落中占据优势地位,从而逐渐代替演替前期种。     

不同土壤田间含水量对紫云英生长及生理代谢的影响

 通过设置５个不同的田间含水量（２５％～３０％,５０％～５５％,７５％～８０％,９５％～１００％田间持水量和浸水）研究紫云英生长及生理对土壤含水量的响应。结果表明,７５％ ～８０％ 田间持水量下植株生长最好,株高、茎粗、叶面积、生物量等都优于其他处理,且植株的养分含量及其积累量也最高,是适合紫云英幼苗生长的最佳土壤田间含水量;与７５％～８０％田间持水量处理相比,２５％～３０％田间持水量和浸水处理下,ＳＯＤ、ＰＯＤ、ＣＡＴ 和ＭＤＡ 含量均明显上升,叶绿素荧光参数最小荧光产量（Ｆｏ）上升,最大荧光产量（Ｆｍ）、可变荧光产量（Ｆｖ）、Ｆｖ／Ｆｍ 和Ｆｖ／Ｆｏ均下降,表明植株受到逆境胁迫,生物量和养分含量显著下降,养分积累量明显减少,不利于紫云英幼苗生长;而５０％～５５％,７５％～８０％和９５％～１００％田间持水量３个处理的植株叶片ＳＯＤ、ＰＯＤ、ＣＡＴ、ＭＤＡ 分别为１２．０,１１．０,１５．６Ｕ／（ｍｇ蛋白·ｍｉｎ）,６７３,６６８,７２５Ｕ／（ｍｇ蛋白·ｍｉｎ）,２．０８,１．７７,２．０７Ｕ／（ｍｇ蛋白·ｍｉｎ）和１４．２１,１２．４１,１５．３２ｍｍｏｌ／ｇ,处理间未出现明显的差异,最大光化学效率（Ｆｖ／Ｆｍ）分别为０．８２８,０．８３７,０．８２６,也未出现明显的差异,说明在５０％～１００％的田间持水量条件下,紫云英幼苗能够正常生长。