西安南郊不同深度土壤CO_2浓度变化研究

利用红外CO2监测仪对西安南郊不同深度条件下的土壤CO2浓度进行了多次昼夜观测。观测结果表明:在一昼夜内土壤CO2浓度具有从低到高再到低的变化规律,这种变化特点与昼夜温度变化基本一致;土壤CO2浓度从总体来看具有白天高,夜间低,夏季高,秋季低的特点;浅层土壤CO2浓度昼夜变化幅度明显大于深层土壤CO2浓度变化幅度;在厚层黄土的150cm深度范围内,土壤CO2浓度随着深度的增加而增加,在150~600cm深度范围内CO2浓度基本恒定,显示出与薄层土CO2浓度变化明显不同。     

地膜覆盖对南疆滴灌枣园土壤温度和腾发特性的影响

通过大型称重式蒸渗仪精确测定地膜覆盖与无覆盖枣树腾发强度日内及逐日变化趋势,采用土壤智能墒情传感器连续监测0～100 cm土层土壤温度,研究了地膜覆盖对枣园土壤温度和腾发强度的影响。结果表明:土壤温度日变幅随土壤深度的增加而逐渐减小,地膜覆盖增加了0～40 cm土层土壤温度日变幅,较无覆盖枣树萌芽期0～10 cm土层土壤温度增加0.89℃、腾发量减少41.72 mm,地膜覆盖仅为无覆盖处理腾发量的50.5%,保温、节水作用在枣树萌芽期效果显著;无覆盖与地膜覆盖枣树日内腾发强度均呈单峰型变化趋势,幼果期腾发强度达到最大值,分别为5.36、4.08 mm·d~(-1);萌芽期和花期腾发强度差值较大,分别为1.33、1.54 mm·d~(-1),说明覆膜能够有效减少枣树生育前期的蒸发量。枣树全生育期逐日腾发量变化趋势呈先增大后减小的趋势,无覆盖与地膜覆盖腾发总量分别为724.74、517.44 mm,地膜覆盖节约水量207.30 mm,其中花期的腾发量差值最大,达到87.39 mm;无覆盖与地膜覆盖枣树花期和果实发育期耗水总量分别占全生育期总腾发量的69.14%和70.83%;无覆盖枣树作物系数在各生育阶段均大于地膜覆盖,差值在0.19～0.40,其中萌芽期和花期差值分别为0.40、0.35。     

棉花秸秆和氮肥对土壤CO_2和N_2O排放及碳氮排放系数的影响

以新疆绿洲棉田土壤为研究对象,通过室内控制试验,针对棉花秸秆结合氮肥等不同处理进行了为期63 d的CO_2和N_2O排放观测,探讨秸秆和氮肥施用对土壤有机碳和全氮含量及碳氮排放系数的影响。结果表明:秸秆显著增加CO_2和N_2O排放量,而氮肥对CO_2排放量无显著影响,但却显著增加了N_2O排放量。在施加秸秆和氮肥处理下,CO_2排放速率在前16 d较快,而N_2O排放速率在前3~5 d较快。施加秸秆均能增加土壤有机碳和全氮含量;而施加氮肥降低了土壤有机碳含量,提高了土壤全氮含量。在不同量秸秆和氮肥的配比下,计算得出:秸秆还田产生的有机碳约有47.67%(均值)以CO_2形式排出,其中在全量秸秆和低氮量水平下最高,约为48.71%和50.72%;秸秆碳的排放系数平均值为35.2%,但不是一个常数;秸秆氮的排放系数随施氮量增加而增大,与秸秆量没有直接关系;尿素氮的排放系数均随秸秆量和氮量的增加而增大。     

不同碳氮施肥组合对新疆滴灌棉田冠层CO_2浓度、光合作用和产量的影响

基于棉田膜下滴灌技术的管网设施,开展了随水滴施高水溶性碳素肥料,以提高棉田冠层CO2浓度及其效应研究。通过设置不同的碳氮施肥组合处理,对棉花冠层CO2浓度、光合速率及产量构成等进行测定分析。结果表明：随水滴施高水溶性碳素肥料（水不溶物〈1%）能有效提高棉田冠层CO2浓度;在不同的碳氮施肥处理中,盛花期冠层CO2浓度随碳...     

长期膜下滴灌对根区土壤盐分及棉花生长影响研究

通过比较典型灌区内7个(试验设计两个研究区共14块棉田)不同膜下滴灌年限棉田盐分分布,尝试揭示长期膜下滴灌农田根区土壤中盐分演变趋势。两研究区均表现为,应用膜下滴灌技术棉田根区盐分随着该技术应用年限的延长而逐渐降低;且表现为滴灌<6a为迅速脱盐阶段,6~8a为平稳脱盐阶段,>8a为盐分稳定阶段。头年10月至翌年4月,膜下滴灌棉花根层盐分降低显著。滴灌棉田根层盐分的逐年降低,使得棉花根区生境得到改善,应用膜下滴灌技术5~7a内,其对棉花根层生境改良效果较明显,3~7a棉花成活率年均增幅大于26.75%、产量年均增幅超过19.57%。滴灌7~9a以上,棉花根层生境良好,成活率大于82%,产量超过5200.00kg/hm2。     

磁化水滴灌对棉田土壤脱盐效果及棉花产量的影响

以棉花为对象进行磁化水滴灌试验,通过田间小区试验,设置一次磁化、二次磁化和CK处理,研究不同磁场强度处理水灌溉对棉田土壤脱盐效果以及对棉花生长状况和增产效果的影响,旨在提出一种改良土壤盐渍化的新技术。结果表明:滴灌条件下磁化水可以有效增强对土壤全盐含量、Cl~-和Na~+的淋洗作用,二次磁化和一次磁化处理的脱盐作用显著大于对照处理,且二次磁化中3 600~2 000 m T效果最佳,二次磁化和一次磁化处理全盐含量分别降低了25.5%和19.5%,CK降低了10.46%;磁化水灌溉可以提高棉花的生物量,缓解盐分对棉花的伤害,提高棉花产量,增产率达9.61%~15.32%。     

土壤温度和水分对不同类型沙丘土壤呼吸的影响

通过实验室土壤培养试验,测定了不同土壤温度(8,18,28,38℃)和含水量对科尔沁退化沙质草地不同生境(流动沙丘,半固定沙丘和固定沙丘)土壤呼吸的影响。结果表明,在8~38℃范围内,土壤呼吸速率与温度呈正相关。在含水量为田间持水量(WFC)的5%~65%范围内,3种类型的土壤呼吸速率随含水量的增加而升高,当超过该范围时,流动沙丘的土壤呼吸速率仍呈上升趋势,而38℃培养条件下的半固定沙丘和18~38℃下的固定沙丘的土壤呼吸速率呈下降趋势。土壤温度和水分对土壤呼吸作用存在明显的交互效应,不同类型沙化土壤呼吸作用强弱存在显著差异。温度系数Q10值随含水量的变化为:流动沙丘1.90~2.15,半固定沙丘1.80~2.13,固定沙丘1.82~2.16。     

北疆土壤温度变化对滴灌棉田水盐运移规律的影响研究

以北疆常年膜下滴灌棉田为研究对象,分析棉花整个生育过程中土壤温度变化对棉田水盐运移规律的影响,并对灌溉制度进行优化调整。研究结果表明：土壤温度随着气温的升高而升高,降低而降低,气温影响作用随着土壤深度的增加而减弱,滞后时间随着深度的增加而延长;8月份之前,土壤温度自上而下呈递减分布,随着土壤温度的升高,土壤水分扩散率不断增大,土壤持水能力不断降低,造成5～60 cm处土壤含水率降低,而90～150 cm处土壤含水率增高,导致5 cm和90～150 cm处土壤盐分相对增高;8月份之后,随着土壤温度的降低,土壤温度分布发生变化,土壤水分扩散率不断减小,土壤持水能力不断增强,土壤水分蒸腾降低,渗漏减小,各层土壤含水率相对保持较高,各层土壤含盐率相对保持较低;在灌溉定额不变的条件下,在5、6月份相对减小灌水定额,7月和8月份相对减小灌水周期、增加灌水定额,8月之后相对增加灌水周期、减小灌水定额,在生育期末,通过穿插灌水,加大灌水定额,对土壤洗盐、抑盐有着明显的作用。     

大气CO2浓度升高与氮肥营养对滴灌棉田“棉花-土壤”系统氮分布的影响

通过半开顶式CO2人工气候室,研究了CO2浓度升高（360、540μmol·mol－1和720μmol·mol－1）与不同氮肥营养（0、150、300 kg·hm－2和450 kg·hm－2）相互作用对蕾铃期棉花－土壤氮含量变化及棉花氮素吸收的影响,结果显示：大气CO2浓度增加,高氮肥处理下棉花叶片、蕾铃中氮含量显著降低,茎秆、根系中氮含量增加,棉花整株氮含量表现为下降;相同的CO2浓度下,随着氮素营养的增加棉花各器官氮积累量呈增加趋势,其中蕾铃、叶片氮积累量较高,茎秆、根系氮积累量相对较少,说明CO2浓度增加与增施氮肥促进了土壤氮素向植株叶片和生殖器官运输。通过对土壤无机氮含量的测定分析,CO2浓度升高为540μmol·mol－1,各施氮水平下棉田土壤NO3－-N含量显著降低,NH4＋-N含量在低氮水平下有少量增加,在高氮水平下表现为降低;CO2浓度升高为720μmol·mol－1,土壤NO3－-N含量表现为降低,NH4＋-N含量呈增加趋势。研究表明：大气CO2浓度增加且浓度范围在500～720μmol·mol－1,增加氮肥施用量可有效促进棉花对氮素养分尤其是NO3－-N的吸收利用。     

微咸水膜下滴灌对土壤盐分及棉花产量的影响

合理利用微咸水资源灌溉对于缓解新疆南部地区淡水资源短缺的问题有着至关重要的意义。本文以库尔勒31团棉田为供试对象,淡水作为对照,利用排碱渠咸水与淡水不同比例混合,设置6种梯度配比,研究微咸水及咸水对棉田土壤盐分分布及产量的影响。结果表明:①随着矿化度的增加,各处理土壤盐分呈现不同程度的增加,其中处理5(全咸)增加程度最大,积盐率为131.03%。②在垂直方向上,随着土层深度的增加,各处理土壤盐分在20~40 cm处达到峰值;在水平方向上,盐分累积程度的大小为:膜间>宽行>窄行。③随着矿化度的增加,棉花的产量逐渐下降,棉花产量下降的主要因素是单株结铃数,而单铃重对棉花产量无明显影响。由膜下滴灌土壤盐分对棉花生长和产量的影响得出,当灌溉水的矿化度在淡咸水比为4∶1(矿化度2.36~3.39 g·L^-1)时对棉花生长的抑制作用较小,较对照处理相比,产量减少11.85%。     

大气CO_2浓度升高对花蜜及传粉昆虫的影响

植物依赖昆虫传授花粉,昆虫从植物获得花粉和花蜜作为食物,两者在漫长的进化过程中形成了密切的互惠共生关系。大量研究表明,CO2浓度升高对植物花蜜的产量和组成有显著的影响。CO2浓度增加后,有花植物花蜜的产量和组分在不同物种之间的变化差异很大,即使是种内不同基因型植株的花蜜对CO2浓度增加的反应也有所不同。大部分种类花蜜的产量会增加,也有些种类会减少。花蜜中糖类、氨基酸、次生代谢物质等的含量会有不同的改变,但花蜜的主要组分基本不发生变化。CO2浓度升高对访花昆虫的影响主要通过植物间接作用于昆虫。CO2浓度增加引起物候的改变以及花蜜总量、质量、次生代谢物的改变对传粉昆虫的能量分配、繁殖、寿命和访花行为产生了重要的影响。本文综述了国内外相关研究进展,并分析了未来研究趋势及其存在的问题。     

地下防渗对滴灌棉花产量和水分利用率的影响

过量灌溉导致土壤水分深层渗漏是滴灌农田水分无效损失的重要途径,地下防渗可有效减少土壤水分深层渗漏,提高农田水分利用效率。2015—2016年通过田间试验研究不同灌水量下地下防渗对滴灌棉田水分平衡、棉花产量及水分利用率的影响。采用灌水量和地下防渗2因素3水平(3×3)试验设计,其中,3个灌水量水平为340、440 mm和540 mm;3个地下防渗处理分别为:对照(无防渗)、地下防渗埋深40 cm和60 cm。结果表明:地下防渗处理(埋深40,60 cm)0~60 cm土壤含水量和净贮水量显著高于对照。随灌水量增加,土壤水分深层渗漏损失量显著增加。灌水量340 mm条件下,地下防渗对水分渗漏量影响不显著。灌水量440 mm和540 mm条件下,地下防渗埋深40 cm、60 cm处理水分渗漏损失量较对照分别减少64%、72%和38%、76%。低灌水量下(340 mm),地下防渗处理(埋深40,60 cm)棉田蒸散量显著低于对照;而高灌水量下(540 mm),地下防渗埋深60 cm处理棉田蒸散量显著高于对照。中、低灌水量下(440,340 mm),地下防渗处理棉花干物质重、产量、水分利用率和经济效益均显著高于对照;但地下防渗埋深40 cm和60 cm处理间差异不显著。高灌水量下(540 mm),地下防渗埋深60 cm显著提高棉花干物质重、产量、水分利用率和经济效益,地下防渗埋深40 cm处理与对照无显著差异。因此,中、低灌水量(440,340 mm)地下防渗埋深40 cm或60 cm均较适宜,而高灌水量(540 mm)采用地下防渗埋深60 cm较为适合。     

不同氮肥追施量下滴灌水量对苹果产量和品质的影响

为探究不同氮肥追施量下苹果树对滴灌水量的响应机制,选用17 a生富士(长富2号)进行田间试验,果园设2个追氮水平(高氮N_11.03 kg·棵~(-1)、低氮N_20.57 kg·棵-1);采用滴灌灌水方式进行灌溉,设3个灌水量水平(高水W_1:75%θf、中水W_2:70%θf、低水W_3:65%θf,均为灌水上限),设置CK(只施肥/N_1、N_2,不灌水/W0)为对照,果园统一追肥时间为6月上旬。结果表明:在苹果生育期内进行灌水可明显提高果树产量,本试验中在75%θf下苹果取得最高产量75 643.20 kg·hm~(-2)。各品质指标对水氮的响应存在差异,具体如下:在N_1水平下,可溶性糖、可溶性固形物和硬度随灌水量的提高分别先降低13.80%、4.84%和6.33%后提高5.27%、3.92%和6.32%,其中W_1和W_3下的可溶性固形物和硬度均与W_2产生显著性差异;Vc和糖酸比随灌水量的提高而下降,与W_3相比,W_1下的Vc和糖酸比分别降低44.70%和40.83%;可滴定酸随灌水量的提高而上升,与W_3相比,W_1下的可滴定酸提高64.29%。在N_2水平下,可滴定酸和硬度随灌水量的提高而上升,与W_3相比,W_1下的可滴定酸和硬度分别提高50.00%和6.25%;可溶性固形物随灌水量的提高先增加3.44%后降低1.29%;Vc随灌水量的提高显著下降,与W_3相比,W_1下的Vc降低57.72%。在N_1和N_2下可溶性糖、Vc和糖酸比随灌水的变化趋势一致,可滴定酸、可溶性固形物和硬度则有所不同,除Vc外W_1下的各品质指标基本处于中/高水平。在低灌水量下可溶性固形物、硬度和糖酸比以N_1较大,可滴定酸和Vc以N_2较大;在高灌水量下可溶性糖、可溶性固形物、硬度和糖酸比以N_2较大,可滴定酸和Vc以N_1较大。夏季追施高氮无益于果实综合品质的提高,而且会导致产量的下降,本试验中不同灌水量下的产量均表现为:N_1N_2,追氮0.57 kg·棵~(-1)时比较适宜果树产量和综合品质的发展。苹果树冠不同位置的果实部分品质指标存在差异,可溶性糖、可溶性固形物、硬度和Vc基本以外幅较大,树冠外幅平均分别比内幅高15.03%、7.59%、37.18%和9.88%,可滴定酸和糖酸比则基本相当。     

秸秆还田对绿洲棉田土壤CO_2时空分布的影响

基于静态箱法和气井法,测定棉花秸秆还田对绿洲棉田土壤CO_2浓度和通量时空分布的影响。结果表明:棉花秸秆还田后土壤CO_2浓度与通量具有明显的时间变化特征,均表现为7月份出现峰值,10月出现低值;与NS(对照组)相比,秸秆还田处理下的土壤CO_2浓度与通量在5月也出现峰值。土壤CO_2浓度随着土壤深度的增加而增加,但秸秆还田对土壤CO_2浓度的垂直分布影响不大。观测期内,NS、HS(半量)、TS(全量)和DS(加倍)处理下的土壤CO_2浓度均值分别为5 946.2、6 837.3、7 717.3 mg·kg~(-1)和10 437.6 mg·kg~(-1),土壤CO_2通量均值分别为110.22、136.84、140.75 mg·m~(-2)·h~(-1)和169.47 mg·m~(-2)·h~(-1),即棉花秸秆还田增加了土壤CO_2浓度和通量;其中,DS处理下的土壤CO_2浓度和通量均显著高于其他处理(P0.05)。此外,NS、HS、TS和DS处理下土壤CO_2浓度与通量之间的相关系数分别为0.30~0.60、0.68~0.72、0.72~0.77和0.85~0.88,相关系数随秸秆还田量增大而增大,即土壤CO_2通量强烈依赖于土壤CO_2浓度。在当前的农业生产水平下,综合评价不同秸秆量还田的效应,应采用全量秸秆还田。     

不同种植方式对棉田土壤温度、棉花耗水 和生长的影响

通过2010-2011年大田试验,研究了平作、沟播和地膜覆盖(沟播+地膜覆盖)下棉花生长、水分消耗以及棉田地温变化情况.结果表明:地膜覆盖对棉花苗期和现蕾期地温日变化、最高温影响最大,通过提高土壤温度的最高值来影响土壤温度变化,开花结铃期以后种植方式对地温的影响不明显;不同种植方式对土壤水分也产生了一定影响,覆膜处理的土壤含水量高于其他2种处理,2010年覆膜和沟播处理比平作处理下的水分利用效率分别提高62.4％和25.3％,2011年为26.1％和10.3％;覆膜处理下的棉花净光合速率、生物量和籽棉产量都高于平作和沟播处理,而沟播与平作间的差异不明显;与平作相比,2010和2011年覆膜和沟播处理下的棉花水分利用效率分别提高了0.17、0.10 kg·m-3和0.10、0.03 kg·m-3.覆膜处理与沟播和平作处理相比,能够提高棉花生育前期的地温,有效地保持土壤水分,有利于棉花增产,最终提高了水分利用效率.     

氮肥和土壤质地对滴灌棉花氮素利用率及产量的影响

为了探究氮肥和土壤质地对滴灌棉花氮素利用率及产量的影响,采用大田二因素随机区组试验方法,研究了滴灌条件下不同质地土壤棉花全氮含量以及氮素在各器官中的分布积累特征。结果表明:(1)不同施氮处理对各质地土壤棉花平均全氮含量表现为N2(施氮量340 kg·hm~(-2))N1(施氮量240 kg·hm~(-2))N3(施氮量480 kg·hm~(-2))CK(不施氮处理);(2)同种质地下棉花各器官全氮含量在铃期之前表现为叶花蕾茎;铃期之后表现为叶铃茎,不同质地条件下叶、花蕾、花铃、茎中全氮含量均表现为砂土壤土黏土;(3)相同灌水条件时,N2处理下棉花单株铃数壤土与黏土差异不显著;N1处理下棉花单铃重砂土与壤土、N3处理下壤土与黏土差异不显著,其余处理间均达到极显著水平,并且砂土、壤土、黏土分别以256.00 kg·hm~(-2)、287.34 kg·hm~(-2)、369.25 kg·hm~(-2)的施氮量能够达到最高目标产量。建议在新疆干旱区滴灌砂、壤棉田采用以上研究结果,黏土氮肥投入可酌情降低并无机-有机肥料配施,以达到节肥和高产的统一。     

水分胁迫对覆膜滴灌棉花根系活力和叶片生理的影响

采用田间试验法,分析不同程度水分胁迫条件下棉花花铃期根尖根系活力、叶片叶绿素、脯氨酸和丙二醛含量变化,并对叶片脯氨酸、丙二醛含量和根系活力与土壤含水率进行相关性分析。试验以60 cm土层田间持水量的105%、100%、95%、90%、85%、80%为灌溉上限,共设6个灌水梯度,即5 400、4 950、4 500、3 750、2 850 m³/hm²和2 550 m³/hm²。结果表明：单株叶片干重及叶面积、地上部干生物量、株高、叶绿素含量随灌水量的减少而降低,根冠比随灌水量的减少而增加。脯氨酸及丙二醛含量随灌水量的降低而升高,且与土壤含水率呈负相关关系,相关系数（r）分别为-0.704和-0.667;根系活力随灌水量的降低而降低,与土壤含水率呈正相关关系,其相关系数为0.67。当灌水上限为95%,即灌水量为4 500 m³/hm²时,作物表现出轻微的水分胁迫,随灌溉量的继续降低,胁迫加重。植物体内脯氨酸、丙二醛含量及根系活力与土壤含水率的相关关系在一定程度上可以用来表征棉花受干旱程度,可为棉花的灌溉管理提供参考依据。     

施肥对旱作免耕土壤酶活性与CO_2排放量的影响

通过对不同施肥处理的免耕土壤酶活性和CO2排放通量测定分析,研究北方农牧交错区施肥对旱作免耕农田土壤酶活性、CO2排放量的影响及其相互关系,为提高土壤质量、实现固碳减排和可持续利用提供理论依据。结果表明:免耕施肥土壤酶活性和CO2排放通量高于不施肥处理;氮肥对脲酶、碱性磷酸酶、蔗糖酶活性和CO2排放通量的增加影响最大,其次是磷肥,钾肥最小;过氧化氢酶活性的增加受钾肥影响最大,磷肥次之,氮肥最小;氮磷或氮磷钾肥配施更能增加土壤酶活性和CO2排放通量,单施钾肥土壤过氧化氢酶活性高于氮磷肥配施。蔗糖酶和脲酶活性与土壤CO2排放量呈显著正相关,碱性磷酸酶和过氧化氢酶与土壤CO2排放量之间相关性不显著。