玉米季坡耕地地表糙度的变化及其对土壤溅蚀的影响

通过野外人工模拟降雨试验,开展横垄条件下玉米全生育期紫色土坡耕地地表糙度变化及其对土壤溅蚀影响的研究。结果表明:随着玉米生育期的推进,地表糙度逐渐衰退,在抽雄期或成熟期达最小,而地表糙度变幅在玉米拔节期或抽雄期时最大,雨强对地表糙度变幅的影响表现出20°坡面15°坡面。不同坡面的向上、下坡溅蚀量及溅蚀总量,在雨强为2.0mm/min时,玉米苗期最大,1.0mm/min和1.5mm/min雨强下,最大溅蚀量出现在玉米抽雄期;玉米全生育期溅蚀量随雨强的增大而增加。在玉米苗期,各坡面雨强、糙度比率和溅蚀量间呈极显著线性正相关关系;玉米成熟期,仅在20°坡面雨强和糙度比率与溅蚀量呈显著线性关系,可知玉米冠层对各坡面溅蚀影响较大。     

祁连山东段青海云杉林区土壤氮矿化与土壤因子的相关性

以祁连山东段青海云杉(Picea crassifolia)林分布带土壤为研究对象,采用顶盖埋管的野外取样法和室内分析法,对海拔梯度上土壤铵态氮(NH+4-N)、硝态氮(NO-3-N)净矿化速率、氮净矿化量和净矿化速率进行测定分析,旨在探讨土壤净氮矿化量与气温降水和土壤理化性质的相关关系,以期建立环境变量与土壤氮矿化量和矿化速率模型,进而提高祁连山青海云杉林生产力及水源涵养能力。其结果表明:(1)土壤硝态氮、铵态氮净矿化速率、土壤净氮矿化量和矿化速率随海拔的升高差异性均极显著;土壤氮净矿化量和矿化速率随海拔梯度的升高呈"W"形变化,与硝态氮净矿化速率随海拔升高的变化规律一致,与铵态氮净矿化速率变化规律相反;在海拔2 800m处,硝态氮净矿化速率、土壤净氮矿化量和矿化速率均达到最大值,为0.372,160.3,0.44 mg/(kg·d),铵态氮净矿化速率出现最低值0.067 mg/(kg·d);在海拔2 900m处出现最低值,为0.155,94.7,0.26mg/(kg·d),在海拔3 100m处,铵态氮的净矿化速率出现最大值0.13mg/(kg·d);(2)回归分析表明,土壤净氮矿化量与年均气温呈极显著负相关(P0.01),R2=0.717 3;与年降水量呈极显著正相关(P0.01),R2=0.383 5;得出气候变化对土壤净氮矿化量的影响程度为:年均气温年降水量;(3)回归分析表明,土壤氮净矿化量与土壤全氮、有机质、含水量、pH值呈极显著正相关(P0.01),其R2依次为0.910 1,0.906 0,0.842 8,0.797 9;与土壤容重呈极显著负相关(P0.01),其R2为0.222 4;由R2值大小可知土壤养分对土壤净氮矿化量的影响程度为:土壤全氮土壤有机质土壤含水量土壤pH土壤容重。     

覆膜对长江中游春玉米氮肥利用效率及土壤速效氮素的影响

【目的】研究并明确长江中游覆膜对不同施氮梯度春玉米产量、 氮素积累与利用效率及土壤速效氮素时空动态的影响规律,为长江中游发展覆膜春玉米及氮素养分管理提供理论依据。【方法】采用大田试验,进行两因素裂区试验,主因素为覆膜(F)和不覆膜(NF),副因素为施氮量(5个施氮水平: 0、 135、 202.5、 270、 337.5 kg/hm2,分别用N0、 N135、 N202.5、 N270、 N337.5表示)。于拔节期、 吐丝期及成熟期测定春玉米氮素积累量(TNAA)及利用效率[氮肥农学利用效率(ANUE)和氮素回收率(NRE)],同时取0—20、 20—40和40—60 cm土层土样测定硝态氮和铵态氮含量,成熟期测定产量及其构成因素。【结果】覆膜使春玉米增产23.0%~45.9%,达极显著水平,增产的主要原因是增加穗粒数(7.6%~37.0%, P0.05)和提高百粒重(0.5~2.1 g, P0.05); 增施氮肥主要通过增加穗粒数(60.2%~125.0%, P0.01)来实现产量的提高(102.2%~168.6%, P0.01),而对穗数和百粒重无显著影响; 二因素互作对春玉米产量、 穗数、 穗粒数及百粒重的影响均达极显著水平。分析春玉米对氮素的积累利用可以看出,长江中游春玉米TNAA随生育时期而显著增加,覆膜和增施氮肥显著提高各生育时期TNAA,但二因素互作仅对吐丝期TNAA影响显著。覆膜显著提高春玉米ANUE(45.32%~164.23%),但对NRE无显著影响; 增施氮肥显著降低ANUE(26.21%~43.71%)和NRE(26.75%~47.20%); 二因素互作对春玉米ANUE和NRE影响程度亦未达到显著水平。覆膜增加土壤温度,加快了肥料的养分释放进程,同时覆膜改变春玉米生育进程,减少同期降雨量,提高中低施氮水平(N 135~270 kg/hm2)耕层(0—20 cm)土壤速效氮素的含量; 覆膜显著提高N202.5和N270处理下20—40 cm土层土壤速效氮含量; 覆膜仅对深层土壤(40—60 cm)拔节期速效氮含量的影响达显著水平。【结论】覆膜和施氮二者相互作用有利于提高穗粒数和吐丝期植株氮素积累量,进而促进籽粒灌浆过程,提高百粒重。在本研究条件下,长江中游春玉米适宜的施氮量应控制在202.5~270 kg/hm2,覆膜降低土壤氮素损失,促进玉米对氮素的吸收,实现稳产和肥料的高效协同提高。     

横垄坡面地表糙度的变化特征及其对片蚀的响应

为揭示地表糙度的片蚀效应,采用野外人工模拟降雨,研究了横垄坡面地表糙度在玉米不同生育期的变化特征,并分析了地表糙度的变化对片蚀过程的响应特征。结果表明:1.0mm/min降雨强度条件,随着玉米生育期的推进,地表糙度呈先增加后降低的变化趋势,且在玉米苗期增幅最大,在成熟期降幅最大。1.5,2.0mm/min降雨强度条件,随着玉米生育期的推进,地表糙度呈先降低后增加的变化趋势,且玉米苗期—拔节期地表糙度变幅却最大。降雨强度1.0mm/min条件下,随着玉米生育期的推进,地表糙度的变化与径流量变化同步,均呈先减小、后增加、再减小的变化趋势。降雨强度1.5,2.0mm/min条件下,在玉米苗期—拔节期—抽雄期,地表糙度与径流量呈同步的变化,而在抽雄期—成熟期,地表糙度呈减少的变化趋势,而地表径流量却呈增加的变化。不同降雨强度条件下,在玉米苗期和拔节期,地表糙度的变化与产沙强度呈同步变化;在抽雄期和成熟期,两者间表现出相反的变化趋势。玉米拔节期,地表糙度变幅与径流量呈极显著负相关关系,抽雄期地表糙度变幅却与径流量呈极显著正相关关系;玉米苗期、拔节期和成熟期,地表糙度变幅与侵蚀产沙量呈显著或极显著正相关关系,玉米抽雄期,地表糙度变幅却与侵蚀产沙量呈极显著负相关关系。研究结果为揭示地表糙度在片蚀作用下的本质特征和坡耕地水土流失有效防控提供理论和技术支撑。     

基于无人机遥感影像的育种玉米垄数统计监测

为准确、快速的获取区域范围内的育种玉米垄数信息,该研究充分利用无人机(unmanned aerial vehicle,UAV)超低空遥感监测技术,通过提取UAV影像的超绿特征和Hough变换方法提取育种玉米的垄数。研究区为金色农华种业科技股份有限公司崖城育种基地,基地内存在正处于苗期、拔节期和成熟期的玉米试验地块,使用的数据源为利用固定翼瑞士e Bee Ag精细农业用无人机获取的超低空可见光影像。研究过程中,首先计算UAV影像的超绿特征,并进行二值优化与形态学开启运算处理,以分离玉米植株与土壤背景信息,采用3种尺寸的窗口搜索并检测用于垄数提取的定位点;然后,用影像分割投影法提取玉米垄线的中心点,减小后续处理的计算量;最后,对已经提取的直线特征不明显的无人机影像中垄线中心点进行Hough变换,以提取玉米垄数。精度评价结果为:采用3种搜索窗口,苗期地块内的43垄玉米的提取精度分别为97.67%、95.35%、88.37%;拔节期地块内的74垄玉米的提取精度分别为100.00%、100.00%、58.11%;成熟期地块内的44垄玉米的提取精度分别为95.45%、90.91%、88.64%。该研究所提出的基于影像分割投影法和Hough变换可以正确提取不同生育期的玉米垄数,其中以拔节期的玉米垄数提取精度最高,此时的玉米植株在UAV影像上可以识别且又尚未封垄,是提取种植垄数的最佳时相;对于定位点检测,与玉米种植的垄间间隔相近的窗口尺寸(1?15或者1?25)是垄数监测的最佳尺寸。     

玉米二元覆盖农田水分动态及水分利用效率研究

旱地玉米采用垄面覆膜、垄沟覆不同用量麦草的二元覆盖试验结果表明:随麦草覆盖量的增加土壤保墒效果明显;其中0~100cm土层土壤玉米全生育期累积贮水量5250kg/hm2和9750kg/hm2的麦草覆盖处理比垄面覆膜垄沟未覆麦草处理平均增加146.2mm,水分利用效率提高16.67%~28.65%,降水利用率提高12.39%~18.29%,玉米增产12.10%~18.15%。     

山东省禹城市夏玉米生长期水分利用特征分析

以山东省禹城地区夏玉米农田为例,利用氢氧稳定同位素技术测定2015年夏玉米生长期茎干水、大气降水以及不同深度土壤水的δD和δ18 O组成,利用直接对比法和多元线性混合模型法分析夏玉米对土壤水的利用情况,并分析农田降水—土壤水—作物水之间的转化规律。降水同位素测定结果显示禹城地区大气降水线方程为δD=6.55δ18 O-3.03(R2=0.88),斜率和截距均小于全球大气降水线,表明蒸发是导致同位素富集的主要过程。对夏玉米生长期水分来源特征分析表明,出苗期主要利用表层0—15cm土壤水,贡献率达73.9%;拔节期从土壤不同深处均吸收水分(0—55cm,81.8%),30—55cm处土壤水利用相对较多,也会利用同时期降雨;抽穗期较多利用深层土壤(30—55cm,71%),此时期浅层土壤蒸发强烈,土壤含水量快速减少,植物可利用水分较少。而30—100cm处土壤含水量受温度,土壤蒸发影响较小,为夏玉米生长持续提供稳定水分。灌浆期吸收各层土壤水分的量相近(15—100cm,72%),此时期无降水,温度下降,蒸发减弱,各层土壤含水量较稳定。成熟期主要吸收30—100cm处的土壤水分,贡献率达70%,表明降雨较少时,夏玉米吸收土壤水分依赖于较深层土壤。此外,夏玉米生长期水分来源受土壤体积含水量及土壤蒸发蒸腾的影响较大,同时降雨,大气温度及湿度会影响土壤含水量。通过水量平衡模型计算得出2015年夏玉米在出苗期、拔节期、抽穗期、灌浆期、成熟期的农田蒸散量分别为35.62,34.99,32.4,22.31,16.94mm。研究结果对于夏玉米不同生长期节水灌溉具有指导意义。     

施氮量和土壤含水量对黑麦草还田红壤氮素矿化的影响

目标 氮素矿化是决定土壤供氮能力的重要生态过程,养分添加和水分在调节土壤的氮转化方面起着重要的作用。探讨施氮和土壤水分对黑麦草还田过程中土壤氮素矿化的影响有利于进一步优化红壤旱地作物生产的水肥管理。 【方法】 通过室内培养试验,研究了施氮量 (0、60、120 mg/kg) 和土壤含水量 (15%、30%、45%) 对红壤旱地黑麦草还田过程中土壤净硝化量、氨化量和氮矿化量的影响。 【结果】 土壤含水量15%时,施氮有利于提高黑麦草还田初期土壤净硝化量,施氮量120 mg/kg抑制了黑麦草还田后期土壤硝化作用。在30%土壤含水量时,施氮量120 mg/kg明显抑制了黑麦草还田后期土壤硝化作用。土壤含水量45%抑制了黑麦草还田初期不同施氮水平下土壤净硝化量,但增加了黑麦草还田91 d时土壤净硝化量,且施氮量60 mg/kg下的净硝化量显著高于120 mg/kg水平下的。土壤净氨化量在整个黑麦草还田过程中均为正值,且呈现多次升高-降低的往复动态变化。土壤净氨化量在三种土壤含水量下均表现为施氮条件下的显著高于不施氮处理。土壤含水量的增加有利于提高施氮量120 mg/kg下黑麦草还田初期土壤的氨化作用,但降低了黑麦草还田后期土壤净氨化量。相比不施氮,三个含水量条件下的施氮处理在黑麦草还田过程中的大部分阶段都显著增加了土壤净氮矿化量,土壤含水量30%条件下土壤净氮矿化量的变化最大。相比土壤含水量15%,30%含水量促进了黑麦草还田中期 (13～57 d) 土壤净氮矿化量的增加,45%含水量抑制了黑麦草还田后期 (73～91 d) 土壤净氮矿化量。 【结论】 红壤区旱地黑麦草还田时应合理施入化学氮肥 (60 mg/kg),在黑麦草还田初期保持较高的土壤含水量 (45%) 能够抑制土壤的氮矿化作用,还田中后期适当降低土壤含水量 (30%)有利于增加土壤氮素的矿化。      

玉米季横垄坡面片蚀阶段产流及水动力学参数变化特征

为弄清玉米各生育期片蚀阶段的径流特征,采用人工模拟降雨与微小区试验相结合的方法,研究不同坡度下紫色土横垄坡面片蚀阶段产流及水动力学参数变化特征。结果表明:(1)15°坡面,拔节期和抽雄期片蚀出现时间在8min后,且与苗期和成熟期间达显著差异;20°坡面,拔节期和抽雄期片蚀出现时间在6min后,且与苗期、成熟期片蚀出现时间达显著差异。(2)15°坡面,径流总量和产流率均表现为成熟期苗期抽雄期拔节期,且成熟期径流总量和产流率分别为31.25L和1.04L/min;20°坡面,径流总量和产流率却表现为苗期成熟期抽雄期拔节期,且成熟期径流总量和产流率分别为34.62L和1.44L/min;径流总量和产流率总体表现为20°坡面显著高于15°坡面。(3)15°坡面,水流剪切应力在各生育期无显著差异,其它水动力学参数均表现为抽雄期最小,成熟期和苗期较大。20°坡面,单位水流功率在各生育期无显著差异,其它水动力学参数表现为拔节期或抽雄期最小,成熟期或苗期最大。断面单位能量和水流功率是试验条件下与横垄坡面片蚀产流率关系最密切的水动力学参数,可较好地表征横垄坡面产流特征。研究结果可为紫色土丘陵区坡耕地片蚀的有效防控提供理论依据。     

黄土高原土壤风蚀区玉米起垄覆盖集水效应

为了选择黄土高原土壤风蚀区玉米种植最佳集水技术,采用5种不同处理方法（秸秆覆盖、起垄覆膜膜侧种植、起垄无膜、无垄覆膜和常规耕作）对土壤蓄水量和玉米的生理特性进行分析。结果表明：不同处理间土壤蓄水量、叶片叶绿素含量、净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）、水分利用效率（WUE）以及产量性状等指标均存在差异,以起垄覆膜膜侧种植为最优种植模式,其耕作层土壤蓄水量在抽雄期（8月9日）比对照高72.3%;整个生育期叶片的叶绿素含量、净光合速率和蒸腾速率分别比对照平均高16.95%、9.77%和16.21%,籽粒产量比对照提高27.28%。表明各种起垄覆盖集水模式对黄土高原土壤风蚀区玉米种植均具有增产效果,其中起垄覆膜膜侧种植集水效应最好,增产效果最优,是该区大面积推广的最佳耕作模式。     

玉米生长期坡耕地地表径流及侵蚀产沙特征

为了弄清玉米生长过程中侵蚀动态变化,该文采用人工模拟降雨与微小区相结合的方法,研究了紫色土区不同耕作措施对坡耕地地表径流及侵蚀产沙的影响。结果表明:在雨强1.0 mm/min条件下,平作坡面在种植前径流量最小,横坡垄作坡面在拔节期—抽雄期坡面径流量最小。在雨强1.5 mm/min条件下,横坡垄作坡面在玉米拔节期—抽雄期径流量最小。在雨强2.0 mm/min条件下,横坡垄作坡面在玉米苗期—拔节期坡面径流量最小。在雨强为1 mm/min和1.5 mm/min条件下,不同耕作措施坡面在玉米的抽雄期—成熟期产流时间最短,在雨强为2.0 mm/min条件下,不同耕作措施坡面在苗期—拔节期产流时间最短。这一研究成果可为区域水土流失有效防治提供理论依据。     

拔节后水分调控对矮抗58氮素吸收利用特性和蛋白质产量的影响

为探讨拔节后不同水分调控下冬小麦氮素利用特性和蛋白质产量的变化规律,2013-2015年,防雨棚下以矮抗58为材料,在保证足墒播种、安全越冬的基础上,研究了拔节至成熟期持续干旱(W1)、拔节至孕穗期供水适宜+开花至成熟期干旱(W2)和拔节至成熟期供水适宜(W3)3个水分处理下冬小麦氮素积累转运特性、利用效率、籽粒产量和蛋白质产量的差异。结果表明,拔节后水分调控显著影响矮抗58氮素积累、转运、利用特性和籽粒氮素的累积,且2个生长季规律相似。在平均值方面,拔节至孕穗期供水适宜能显著提高矮抗58成熟期地上部氮素积累量、花后氮素积累量及其对籽粒氮素的贡献率。W2花前贮藏氮素转运量及其转运率较W1和W3分别提高12.0%和21.9%、2.6%和21.6%,且提高了成熟期籽粒氮素积累量和氮素在籽粒中的分配比例。W2氮素吸收效率、籽粒产量和蛋白质产量分别比W1提高了19.2%、21.9%和16.9%;W2蛋白质产量较W3提高了3.1%。综合考虑蛋白质含量、籽粒产量和蛋白质产量,拔节至孕穗期土壤含水量为田间最大持水量的70%~80%,开花期至成熟期为45%~55%,是矮抗58兼顾节水、高产、高效、优质的最优水分管理模式。本研究结果为以提高小麦籽粒蛋白质产量为目标的水分管理优化提供了理论依据。     

地膜覆盖对黄土高原旱作春玉米田土壤碳氮组分的影响

基于2年田间试验,研究了地膜覆盖对旱作春玉米田土壤有机碳、全氮及其组分的影响,试验包括地膜覆盖玉米田、无覆盖玉米田和裸地休闲3个处理,分层测定了0—40cm土层有机碳、全氮、颗粒有机碳氮、潜在矿化碳氮和微生物量碳氮含量。结果表明:在0—40cm土层,各处理间土壤有机碳和全氮含量均无显著差异。与不覆盖相比,地膜覆盖处理0—40cm土层颗粒有机碳氮及其所占比例分别降低了29.0%,33.3%,29.9%,35.7%;0—10cm土层潜在可矿化碳及其所占比例分别降低了17.8%和16.1%,潜在可矿化氮和微生物量碳及其所占比例无显著差异,但在0—10cm土层地膜覆盖微生物量氮含量及其所占比例分别较不覆盖处理提高了10.6%和10.5%(p0.05)。与裸地休闲相比,无覆盖处理0—40cm土层潜在可矿化碳氮分别提高了12.8%和14.7%,地膜覆盖处理则分别提高了7.8%和6.5%(p0.05),但种植玉米降低了微生物量碳氮含量及其所占比例。在0—40cm土层覆盖与否对潜在可矿化碳氮和微生物量碳氮影响不显著。总体来看,地膜覆盖能够在一定程度上提高表土微生物量氮组分及其所占比例,但显著降低了中活性碳氮组分含量及其比例,不利于长期的土壤碳氮固定。     

不同覆盖方式对小麦产量和土壤水热状况的影响

[目的]研究不同覆盖方式对土壤水热变化特征及春小麦产量的影响,为该地区选择蓄水保墒的覆盖材料及方法提供理论依据。[方法]试验以传统无覆盖平作为对照(CK),设置秸秆覆盖量SW1(1 500kg/hm2),SW2(3 000kg/hm2),SW3(4 500kg/hm2),全膜覆土穴播(FT),全膜垄作(RT),共6个处理。[结果]与CK相比,RT能提早小麦出苗时间,缩短生育期时间(103d),而SW3推迟小麦出苗,延缓了生殖生长(生育期124d);小麦苗期FT,RT处理对0—5cm土层增温效果显著,以RT处理增温显著,较CK增温3.97℃,拔节至成熟期FT,RT处理增温效果逐渐减弱,SW1,SW2及SW3处理在小麦苗期对0—5cm土层具有降温作用,拔节至成熟期表现为增温效应,SW3增温效果最好;小麦苗期FT,RT处理0—100cm土层土壤水分含量显著高于CK,SW1,SW2及SW3处理,小麦拔节至成熟期SW1,SW2及SW3处理0—100cm土层土壤含水分量高于其他处理,以SW3处理最高;FT,SW3处理增产效果最佳(FT,SW3SW2SW1RTCK),比CK增产46.23%,且SW3可以显著降低小麦生育期耗水量(18.53%),改善水分利用效率(67.67%)。[结论]秸秆覆盖SW3(4 500kg/hm2)可以改善土壤水热状况,减少小麦耗水量,增加水分利用效率,提高小麦产量,与全膜覆土穴播可能造成的白色污染相比,适宜在旱作小麦生产中应用和推广。     

渭北旱塬区不同沟垄覆盖模式对春玉米土壤温度、水分及产量的影响

为提高旱作区降水利用率,改善作物的水分有效性,于2007-2010年在陕西合阳县旱农试验站,设置了垄上覆地膜,沟内分别覆普通地膜、生物降解膜、玉米秸秆、液体地膜和沟不覆盖5个不同沟垄覆盖栽培模式。以传统平作为对照,研究了不同沟垄覆盖栽培模式对春玉米田土壤温度、水分及产量的影响,并对其经济效益进行了比较分析。4a结果表明,沟覆普通地膜和沟覆生物降解膜处理玉米苗期5～25cm平均土壤温度分别较对照增高2.4和2.1℃;沟覆玉米秸秆处理较对照降低1.7℃。不同集雨处理均能显著改善玉米前期土壤水分,而后期沟覆玉米秸秆、沟覆液体地膜和和沟不覆盖处理0～200cm土层土壤贮水量与对照无差异,沟覆普通地膜和沟覆生物降解膜处理下层土壤贮水量低于其他处理。沟覆生物降解膜、沟覆普通地膜和沟覆玉米秸秆处理增产效果显著,4a平均产量分别较对照增产35.2%、34.7%和33.6%,平均水分利用效率提高30.6%、30.2%和28.6%。沟覆玉米秸秆处理净收入最高,生物降解膜次之,4a平均净收入分别较对照增加3299和2752元/hm2。因此,垄覆普通地膜沟覆秸秆和垄覆普通地膜沟覆生物降解膜处理在改善土壤水温效应的同时能显著增产增收,是渭北旱塬区春玉米的高效栽培模式。     

调亏灌溉和施氮对玉米叶片保护系统的影响

通过盆栽试验,研究了不同生育期亏水和氮肥处理对春玉米叶片丙二醛(MDA)含量、可溶性糖(SS)含量、过氧化物酶(POD)和超氧化物歧化酶(SOD)活性的影响.结果表明,调亏灌溉可使玉米叶片MDA和SS含量明显升高,而使POD和SOD活性有所降低.施氮处理能保证叶片在抽雄期前SS含量、SOD和POD活性处于较高水平.MDA含量与灌水和施氮水平呈负相关,拔节后期达最大值,之后减小.从苗期到拔节后期,调亏灌溉施氮处理的可溶性糖含量较高,而高氮持续亏水处理可导致可溶性糖含量降低.POD活性到拔节后期达到最大,抽雄期有所降低.亏水处理明显降低了叶片POD活性,复水后补偿效应明显.施氮可适当提高POD活性,但抽穗亏水和全生育期亏水高氮处理在抽雄期的酶活性降低.SOD活性的变化趋势和POD相似.苗期亏水处理在复水后各生理生化指标补偿效果较好,拔节期亏水处理次之.高氮处理不宜在抽雄期调亏灌溉.调亏灌溉和施氮的最佳处理组合为苗期调亏低氮处理.     

秸秆与地膜覆盖条件下旱作玉米田土壤氮组分生长季动态

研究不同覆盖措施下农田土壤全氮及其活性和半活性组分在作物生长季的动态变化,有助于深入理解农田土壤氮循环过程。基于黄土高原8年春玉米覆盖定位试验,系统分析了土壤全氮、矿质氮、微生物量氮、潜在可矿化氮以及颗粒有机氮在玉米不同生育期的动态特征。试验包括全生育期9 000kg/hm2秸秆覆盖、全生育期地膜覆盖和不覆盖对照3个处理。结果表明:(1)除硝态氮和铵态氮在苗期上升外,秸秆和地膜覆盖下土壤全氮及其组分含量在春玉米生育期基本呈苗期下降、拔节期上升、大喇叭口—抽雄期下降、灌浆和收获期回升的变化趋势;(2)与对照相比,秸秆覆盖提高了大多数生育时期0—40cm土层全氮和硝态氮含量及0—20cm土层铵态氮含量,提高各生育时期0—40cm土层微生物量氮、潜在可矿化氮以及颗粒有机氮含量;(3)地膜覆盖较对照提高大多数生育时期0—40cm土层硝态氮和0—20cm土层铵态氮含量,降低作物生育后期0—20cm土层全氮和0—40cm土层颗粒有机氮含量,降低大多数时期0—40cm土层微生物量氮和10—20cm土层潜在可矿化氮含量;(4)除了地膜覆盖下20—40cm土层颗粒有机氮相对含量在作物不同生育期差异不显著外,秸秆和地膜覆盖下0—40cm土层微生物量氮、潜在可矿化氮、颗粒有机氮对土壤全氮的动态均有重要贡献。总之,黄土高原的春玉米田秸秆覆盖具有明显的提升土壤全氮及其组分含量的作用,有助于培肥地力和土壤固氮;地膜覆盖则降低了作物生育后期土壤全氮及其组分含量,同时显著提高了土壤硝态氮水平,导致农田土壤氮素淋溶风险提高。     

调亏灌溉对棉花生长、生理及产量的影响

通过盆栽试验在棉花不同生育时期进行不同程度的调亏灌溉试验。结果表明,调亏灌溉对棉花株高、蕾铃脱落、成桃数等影响较显著;苗期和吐絮期重度水分亏缺、蕾铃期中度水分亏缺均有利于棉花产量的形成。棉花的光合速率和气孔阻力随土壤含水量变化的阈值约在14％土壤含水量水平,该阈值相当于田间持水量的60％～65％。合理的棉花调亏灌溉制度是苗期控制水分供应,土壤含水量维持在田间持水量的55％～60％;蕾期和花铃期是棉花的需水关键期,土壤含水量应分别保持在田间持水量的65％和70％左右;吐絮期应控制水分供应,土壤含水量维持在田间持水量的50％～55％。     

土壤中可溶性有机氮含量及其影响因素研究

研究了农田和日光温室2个生态系统土壤中可溶性有机氮(SON)的含量及施肥和栽培模式对其含量的影响。结果表明,农田和日光温室土壤中SON的含量平均分别为39.19 mg kg-1和320.16 mg kg-1,分别占可溶性总氮(TSN)的80%和73%,说明SON是土壤氮素中不可忽视的氮素组分。不同栽培模式对土壤中SON的含量及其占TSN的比例的影响因生育时期的不同而异。覆草显著增加了小麦拔节期0~5 cm土层土壤中SON的含量,覆膜各土层SON含量均较常规模式有所提高;开花期覆草和覆膜模式土壤中TSN和SON含量较拔节期的显著下降。施用无机氮肥对土壤中SON的含量无显著影响。     

调亏灌溉与氮营养对玉米根区土壤水氮有效性的影响

为探索调亏灌溉与氮营养对玉米根区土壤水氮有效性的影响,采用盆栽玉米试验,研究了水分调亏时期和不同施氮量对玉米根区土壤硝态氮迁移动态和水氮利用的影响。结果表明：施氮量决定根区土壤硝态氮含量,各生育阶段的灌水量和养分吸收影响硝态氮的变化动态。调亏灌溉的玉米根区中、下层土壤硝态氮含量介于常规灌溉的高水和低水处理之间。抽穗期结束时根区中、下层土壤硝态氮含量与施氮量呈正相关关系。施氮量、调亏时期对干物质和全氮累积量影响显著。拔节期水分亏缺对干物质累积量影响最大,苗期水分亏缺影响次之,抽穗期水分亏缺影响最小。苗期亏水、高氮处理的水分利用效率最高。高氮处理的植株全氮累积量最大,是无氮处理的2.54～3.23倍。低氮调亏灌溉的氮肥表观利用效率都大于30%,比高氮调亏灌溉的高约6.6%。最佳的水氮组合为抽穗期亏水低氮处理。