水源保护区坡耕地种植不同类型牧草的水土保持效应研究

在水源保护区16.5°坡耕地上,种植豆科、禾本科、菊科等多年生牧草,替代传统的种植模式(玉米-小麦)。两年试验结果表明,种植牧草能有效降低水、土及养分流失,径流量、土壤流失分别比习惯种植减小27.6%～35.8%及41.8%～54.6%,氮磷钾养分流失比传统种植减少30.9%～41.3%,其中氮流失减少31.2%～39.4%,磷流失减少29.1%～39.2%。水土保持效果以种植禾本科牧草最好,菊科牧草稍差,豆科牧草及豆科-禾本科牧草混播效果居中。同时种植牧草还能取得较好的经济效益,纯收益比习惯种植增加9.2%～15.0%,是水源保护区种植结构调整及坡耕地综合治理的较好方式。     

丹江口库区坡耕地不同轮作模式作物生产力及农田养分流失比较

在丹江口库区习惯施肥条件下,比较坡耕地不同轮作系统的作物生产力及农田水土和养分流失的差异。结果表明,在5种轮作模式中,作物生产力水平以＂小麦-玉米＂轮作最高,生产效益以＂油菜-玉米＂轮作最高;农田产流量、土壤侵蚀量和磷钾养分流失量均以＂小麦-玉米＂轮作最小,＂小麦-芝麻＂轮作最大;而氮流失量以＂油菜-玉米＂轮作最小,以＂小麦-芝麻＂轮作最大。因此,＂小麦-玉米＂轮作为丹江口库区坡耕地适宜的环保型作物复种模式。     

天津地区不同冬绿肥培肥土壤的效果

  【目的】  研究天津地区长期冬绿肥–春玉米轮作体系对土壤性质的影响,探讨该模式对土壤综合肥力的贡献。  【方法】  田间定位试验于2012—2019年在天津进行,供试作物为春玉米,冬绿肥处理包括冬绿肥二月兰(Orychophragmus violaceus L.)、毛叶苕子(Vicia villosa Roth L.)、黑麦(Secale cereale L.)、黑麦草(Lolium L.)、毛叶苕子二月兰混播、毛叶苕子黑麦混播及冬闲对照,共7个处理。测定土壤理化性质及酶活性,并通过主成分分析方法分析种植不同冬绿肥及其组合对土壤综合肥力的贡献。  【结果】  冬绿肥–春玉米轮作均显著增加了土壤有机质、全氮、全磷、有效磷、速效钾、微生物量碳、微生物量氮含量,同时增加了土壤饱和持水量,降低了土壤EC值。与冬闲–春玉米处理相比,冬绿肥–春玉米轮作土壤细菌数量、真菌数量、放线菌数量分别提高26.67%～75.89%、61.9%～97.9%和51.4%～92.1%,土壤脲酶活性显著增加6.59%～20.47%。毛叶苕子黑麦混播、毛叶苕子、黑麦处理显著提高土壤磷酸酶活性,黑麦、黑麦草处理显著提高土壤蔗糖酶活性,毛叶苕子二月兰混播、毛叶苕子处理显著提高土壤过氧化氢酶活性,毛叶苕子、黑麦草、二月兰和黑麦处理显著提高土壤多酚氧化酶活性。主成分分析结果表明冬绿肥种植显著提高土壤综合肥力,特别是冬绿肥混播种植,提升效果从高到低排序为毛叶苕子二月兰混播>毛叶苕子黑麦混播>毛叶苕子>二月兰>黑麦草>黑麦。  【结论】  华北春玉米种植区,长期冬绿肥种植显著改善了土壤理化性质和生物学性质,提高了土壤综合肥力水平,冬绿肥混播处理对土壤综合肥力贡献高于冬绿肥单播处理。     

混播草带防治坡耕地水土流失效应的研究

为有效防治坡耕地水土流失，提高坡耕地持续利用，于2001～2002年选用非洲狗尾草、高羊茅和红三叶3种优良牧草，在云南昆明王家箐流域的坡耕地上进行了混播草带防治水土流失效应的研究。试验设混播非洲狗尾草与红三叶(A)、混播高羊茅与红三叶(B)、单播高羊茅(C)和无草带种植(D)4个处理，坡度在13.2°～14°之间；每个处理坡耕地上部等高种植9 m×2 m玉米，基部种植0.5 m宽的草带，底部设径流收集池。结果表明：选择适宜草种进行混播，所形成的草带水土保持效果优于单播草带；在雨季(5～10月)4个处理的水土流失量为D＞C＞B＞A，与对照D相比，处理A、B、C的径流量分别减少了79.19%、64.02%和51.53%，侵蚀量分别减少了92.04%、84.49%和78.70%；混播豆科和禾本科牧草，有利于增加草带的总盖度和草层高度，促进根系生长，增强草带的水土保持效果。     

玉米不同间作方式对坡耕地水土流失的影响

针对云南山地种植措施不合理、水土资源流失严重的现状，进行了玉米间作蔬菜和草带等不同种植方式对坡耕地水土流失影响的研究。结果表明：8月份玉米间作马铃薯的径流量比玉米裸地单作减少37．4％；7月、8月份玉米间作白菜的土壤侵蚀量比玉米裸地单作分别减少46．7％和58．2％；7，8，9，10月份玉米间作混播草带（处理G）侵蚀量分别比玉米裸地单作显著减少68．9％，74．6％，84．5％和82．1％（P〈0．01）；玉米间作白菜、间作马铃薯、间作辣椒总侵蚀量分别比玉米裸地单作显著减少47．O％，43．8％和10．2％（P〈O．01）；玉米间作草带（处理D，G）总侵蚀量分别比玉米裸地单作显著减少60．8％和70．0％（P〈0．01），玉米间作马铃薯的总径流量比玉米盖膜单作减少21．0％；在低雨强、中雨强和高雨强下，玉米间作处理的平均侵蚀量分别比玉米裸地单作减少35．7％，61．4％和70．2％。说明玉米间作蔬菜和牧草能有效减轻坡耕地水土流失，在高强度降雨中，其水土保持效果更明显。     

黄土塬区三种豆科牧草的土壤养分剖面分布特征与平衡

为了解豆科牧草短期种植对土壤养分环境影响的进程和规律,通过田间试验对沙打旺、苜蓿和胡枝子等3种豆科牧草以不同密度单播、混播对土壤有机质、全氮、全磷剖面分布和平衡输出的影响进行了定性和定量分析。所有处理土壤全氮和有机质含量在土壤剖面2m深度范围内均呈典型的“S”形分布,全磷呈抛物线形分布。单播牧草固氮能力与播种密度呈正相关;苜蓿固氮能力最强,高密度下表观生物固氮量达507．5kg·hm^-2。沙打旺生长1年可使土壤有机质平均净增3．51％。沙打旺和苜蓿全磷平均输出比率分别为43．14％和40．24％,显著高于胡枝子（23．74％）;胡枝子与沙打旺、苜蓿的两两混播处理和3种牧草混播处理平均全磷输出比率分别为20．73％、26．33％、25．83％。试验结果表明,3种豆科牧草均可显著提高土壤有机质累积,沙打旺和苜蓿对土壤全氮和全磷的消耗显著大于胡枝子,但前两者的固氮能力也强于后者。以适当密度进行的不同牧草混播处理由于种间良性竞争和共生协调作用可优化混播群体对土壤养分的消耗利用。     

不同栽培模式对氮磷钾养分径流流失的影响

为了寻求提高肥料利用率、降低养分流失、减少环境污染的最佳种植模式,在广西丘陵坡耕地进行定位观测,研究广西主要经济作物、农民常规施肥和主要种植模式下的坡耕地养分径流流失特征,结果表明,木薯+玉米模式径流水中的总磷、总钾、硝态氮流失量最大,其次为总氮、铵态氮;木薯+花生模式径流水中的养分流失量除总磷（245.1 g/hm²）最多外,其他养分流失量均较少,氮素流失以硝态氮为主,占总氮的50%以上。产生径流量最多的模式是木薯+花生为60 974 L/hm²,其次是甘蔗模式为58 583 L/hm²,最少的模式是木薯+玉米为52 676 L/hm²;木薯+玉米种植模式下作物吸收氮、磷、钾的量最多（7月13日）,甘蔗吸收氮、磷、钾的量均是最多的（11月13日）。三种种植模式中施肥量最大的是木薯+玉米,其次是木薯+花生,甘蔗是最少的。养分氮、磷径流率最大的均为甘蔗单种模式,养分钾径流率最大的为木薯+玉米种植模式。     

生草覆盖与植物篱技术防治紫色土坡地土壤侵蚀与养分流失的初步研究

水土流失与农业面源污染是三峡库区农业生态环境的关键问题之一．研究采用生物治理的方法具有投资少、操作容易和见效快等特点。采用连续定位监测的方法，以常规旱作花生-小麦和黑麦草-大豆（紫粒苋）为对照，分别设置紫花苜蓿多年生牧草、花生-小麦附设香椿生物篱、花生-小麦附设紫花苜蓿生物篱3个处理，连续3年监测各雨次径流、泥沙和泥沙氮磷养分流失量。结果表明，4～9月份是库首地区早坡地土壤侵蚀和泥沙氮磷养分流失的高峰期，不同利用管理方式下，由于植被覆盖和耕作、施肥措施的不同，造成的土壤侵蚀和氮磷养分流失量有明显的差异。与种植季节性牧草和旱坡地常规小麦-花生模式相比，种植多年生牧草和常规小麦-玉米模式附设香椿植物篱．可以有效地减少土壤和泥沙态氮、磷流失。发展饲草-养殖模式的早坡地，选种多年生饲草，既能实现物质、能量多级利用，又能保持水土；常规旱坡地等高设置经济植物篱笆．同样具有显著的生态效益。     

长期氮磷化肥配施对不同种植体系土壤水分的影响

利用长期定位实验,在黄土高原旱地研究了22a氮磷化肥配施下不同种植体系土壤水分的变化状况,为合理利用水肥资源提供参考。在小麦连作、豌豆-小麦（2a）＋糜子轮作、红豆草-小麦（2a）轮作、豌豆-小麦（2a）＋玉米轮作、玉米-小麦（2a）＋糜子轮作、小麦（2a）＋糜子-玉米轮作6个不同种植体系中,测定土壤剖面（0-300cm）含水量、储水量。结果表明：不同种植体系土壤含水量在土壤剖面上的分布不同,所有处理在土壤剖面140-300cm土层含水量均低于0-140cm土层含水量。不同种植体系在土壤剖面不同土层的储水量不同,在0-300cm土壤储水量各处理表现为豌豆-小麦（2a）＋玉米轮作（644.8mm）〉小麦（2a）＋糜子-玉米轮作（599.6mm）〉豌豆-小麦（2a）＋糜子轮作（582.3mm）〉红豆草-小麦（2a）轮作（574.0mm）〉玉米-小麦（2a）＋糜子轮作（550.8mm）〉小麦连作（536.9mm）。轮作体系0-300cm土壤储水量均高于小麦连作。粮豆轮作土壤储水量高于小麦连作,是黄土高原地区较好的种植方式。     

绿肥聚垄免耕对土壤耕层养分及玉米生育期性状的影响

绿肥聚垄免耕种植玉米的研究结果表明,绿肥聚垄免耕比绿肥地下部分免耕的１９９７年和１９９８年分别增产１７．８％、１９．８％;绿肥聚垄免耕与未种绿肥免耕的分带种植分别增产６４．７％、４１．７％;绿肥聚垄土壤中有机质增加６．２％和８．８％;其它养分均有增加,并增强抗旱能力,疏松土壤,减少地表径流量２６．６％,减少泥沙流失量８５％,改善了农田生态环境,是一项费省效宏的有机农业耕作措施。     

小麦/玉米免耕处理对产量及土壤水分和风蚀的影响

通过3年田间定位试验,研究在小麦、玉米间作条件下,免耕高留茬、免耕秸秆覆盖、免耕秸秆覆盖+播前耙地、传统耕作4种耕作处理对小麦/玉米产量、土壤含水率、土壤风蚀的影响.结果表明:1)免耕处理小麦玉米间作混合产量比传统耕作产量增产2.6％～6.6％,其中玉米产量比传统耕作处理增产8.6％ ～ 13.2％,小麦产量比传统耕作降低5.2％～8.8％;2)免耕处理可增加耕作层土壤蓄水量13.4％～15.9％,降低土壤风蚀量55.6％～100.0％.说明小麦秸秆高茬收割覆盖、玉米秸秆立地过冬的间作免耕技术可在甘肃河西、沿黄地区及国内同类型的小麦玉米间作地区进行示范推广.     

Long-Term Effect of Nitrogen and Tillage Management on Soil Carbon Pools in the Semiarid Northern Great Plains

No-tillage and manure application effect on soil organic carbon (SOC) and total nitrogen (N) concentrations were studied under a 27-year-old 4-year rotation consisting corn (Zea mays L.)-soybean (Glycine max L.)-wheat (Triticum aestivum L.)-field pea (Pisum sativum L.). Under each crop, four applied N treatments were control, annual urea-N applications at the rate of 45 and 89 kg N ha^?1, and composted beef cattle feedlot manure-N at the rate 179 kg N ha^?1 applied once every four year. For each fertilizer treatment, no-till (NT) and conventional till (CT) were compared for basic soil properties, SOC, and total N within 0–15 cm soil. Manure application significantly reduced soil bulk density and increased SOC and total N over urea-N. Particulate organic matter, mineralizable N, and permanganate-oxidizable C fractions significantly related with SOC. Long-term manure additions and no-tillage had potential to improve soil compaction and maintain SOC over chemical fertilizer N and CT.     

长期施肥对河西绿洲灌漠土作物产量及土壤养分自然供给能力的影响

为提高甘肃河西绿洲粮食高产、稳产、高效生产能力及土壤养分资源管理水平,通过设置于甘肃河西绿洲长达25年(19822~006年)的长期肥料定位试验,研究长期施肥对作物产量及土壤养分供给能力的影响。结果表明:连续25年不施用任何肥料或单施氮肥,会导致农田土壤生产能力严重衰退;氮、磷或氮、磷、钾肥配合施用能使作物持续高产、稳产;随试验年限的延续,磷肥、有机肥增产效应逐渐积累,并表现出良好的渐进性和持续性;钾肥在试验开始后最初6年(19821~987年)无显著增产效应,中期具有一定的增产作用(19881~992年),后期14年(19932~006年)显著增产。土壤磷素自然供给能力随试验年限的延续逐渐减小,而钾素的自然供给能力相对稳定。     

内蒙古宜耕沙地作物适宜性评价与节水灌溉方式配置

内蒙古自治区拥有大量宜耕沙地,但普遍都面临干旱缺水、土壤漏水漏肥、地表高温、微地形复杂等问题,经营管理不善不仅会进一步加剧水资源危机,而且还会因土地生产力水平低下而导致土地撂荒与沙化。为了在作物种植结构优化与灌溉方式选配方面给当地农户提供参考依据,该研究从内蒙古宜耕沙地可持续利用过程中所遇到的共性问题出发,以内蒙古自治区近5 a产量和种植面积都居前的7种农作物(春玉米、春小麦、谷子、大豆、油菜、水稻、马铃薯)为评价对象,从需水量、有效积温、土壤pH值、增温响应、经济效益、耐旱性能等6方面对其适宜性进行分析与比较。同时,又以该地区近10 a种植面积居前的8种牧草(冰草属牧草、沙蒿、柠条锦鸡儿、批碱草属牧草、羊草、紫花苜蓿、沙打旺、无芒雀麦)和1种近年来得到广泛关注的牧草(青贮玉米)为评价对象,从降水量、气温、土壤pH值、营养价值等四方面对其适宜性进行了分析与比较。然后,针对各种作物的种植模式,结合各种灌溉方式的自身特点以及内蒙古宜耕沙地主要的土壤、气候、地形地貌特征,以提高水分与养分利用效率为主要目标,为各种作物选配了适宜的节水灌溉方式。结果表明适宜在内蒙古宜耕沙地上种植的农作物依次为春玉米、春小麦、谷子、大豆、油菜、水稻、马铃薯,牧草依次为冰草属牧草、沙蒿、青贮玉米、柠条锦鸡儿、批碱草属牧草、羊草、紫花苜蓿/沙打旺、无芒雀麦。在条件许可的情况下建议玉米、水稻、大豆、马铃薯等疏植作物选用滴灌甚至膜下滴灌,其他密植作物(包括牧草)选用喷灌。因该研究在对作物适宜性进行评价时所采纳的数据均来自于公开发表的文献资料,试验条件存在较大差异,并且所采纳的评价指标以及权重因子在一定程度上仍存在主观性,导致评价方法仍有待进一步改进与完善,但相关结果仍可为内蒙古宜耕沙地可持续高效利用提供借鉴。     

保护性耕作与等高草篱防治坡耕地水土及氮磷流失研究

坡耕地是水土流失和农业面源污染物的重要来源,同时也是当前治理的薄弱环节。本文以北京地区坡耕地为研究对象,采用人工模拟降雨方法,研究了保护性耕作和等高草篱措施在不同坡度条件下对水土及氮磷流失的防治效果。结果表明:保护性耕作和等高草篱措施均能有效降低坡耕地水土及氮磷养分流失,4种处理的降低效果由大到小依次为:保护性耕作+草篱>传统耕作+草篱>保护性耕作+无草篱>传统耕作+无草篱。与传统耕作+无草篱相比,传统耕作+草篱、保护性耕作+无草篱、保护性耕作+草篱分别减少56%、44%和68%的径流流失,66%、49%和82%的土壤流失,以及56%、43%和66%的总氮流失和54%、40%和70%的总磷流失。同时,等高草篱和保护性耕作措施的防治效果与坡度呈负相关关系,即随着坡度增加其作用效果逐渐减弱。回归分析结果表明,保护性耕作和等高草篱措施是控制坡耕地水土及氮磷流失的最关键因素。     

北方设施菜地夏季不同填闲作物的吸氮效果比较研究

为筛选出吸氮效果明显的北方设施菜地夏季填闲作物,在北京郊区设施菜地,以甜玉米、高丹草、红叶苋菜、空心菜和小麦等5种不同作物为处理设置试验小区,开展田间监测、土壤和植株样品采集及检测,进行试验数据和资料的统计分析。结果表明,5种作物中,甜玉米生物量大、吸氮量大且速率快,阻控硝酸盐向深层土壤淋溶能力强。本试验条件下,甜玉米生物量和吸氮量分别达到92335kg·hm^-2和330kg·hm^-2;种植甜玉米后,0-120cm土层的硝酸含量减少近140kg·hm^-2,均显著大于同等种植条件下的其他4种作物（P〈0．05）。就减少土壤硝态氮淋失的效果而言,甜玉米是北方设施菜地夏季填闲作物的较好选择。     

自然免耕技术在水土保持中的作用分析

自然免耕技术在理论和实践上都可以应用于任何土壤,但在水土保持中运用不是很广泛.通过对自然免耕的关键技术"小三化"(腐殖化、结构化、细菌化)、"大三化"(林网化、渠网化和复种化)和4个必须遵循的原则(连续垄作、连续浸润、连续植被和连续免耕)的介绍,从水土保持机制角度,有针对性的分析自然免耕技术在水土保持中的作用.     

小麦-玉米轮作系统下长期施钾对作物产量、钾素利用率和钾素平衡的影响

Sustainable potassium (K) management at different soil sites requires understanding the relationships between crop productivity and long-term K fertilizations on a regional or national scale.We analyzed responses of grain yield of wheat (Triticum aestivum L.) and maize (Zea mays L.),K efficiency,and partial balance (difference between K input through fertilizer and K output in the aboveground biomass) during 15-(1990-2005) or 18-year (1990-2008) K fertilizations at five distinctive agroecological zones across China.Compared to the inorganic nitrogen (N) and phosphorus (P) fertilization,the inorganic NPK fertilization significantly increased grain yields of wheat (21%) and maize (16%-72%) at Qiyang and Changping,where soils have low exchangeable and non-exchangeable K contents,but not at rmqi,Yangling and Zhengzhou,where soils have a high exchangeable and non-exchangeable K and/or low N/K ratio in crop plants.Compared to the inorganic NPK fertilization,the inorganic NPK (30% N) and organic manure (70% N) fertilization (NPKM) increased grain yields of wheat (14%-40%) and maize (9%-61%) at four sites,but not at Zhengzhou.For a productivity of wheat at 2-5 t ha-1 or maize at 3-6 t ha-1,13-26 or 9-17 kg K ha-1 were required to produce 1.0 t wheat or maize.The NP fertilization resulted in the lowest negative partial K balance and accumulated 52 kg K ha-1 year-1 less than the NPK fertilization,which accumulated 28 kg ha-1 year-1 less K than the NPKM fertilization.A re-evaluation of the site-specific fertilization effects on N/K ratio in crop plants and soil K accumulation under current NPK and NPKM fertilization is urgently needed to increase both crop yield and K use efficiency at different agroecological zones across China.     

长期免耕与施用有机肥对土壤微生物生物量碳、氮、磷的影响

通过设置在江苏省句容农科所的田间定位试验研究长期免耕及施用有机肥料对土壤微生物生物量碳、氮、磷的影响。结果表明 :经过 1 6年 32茬稻—麦水旱轮作后 ,表土层 ( 0～ 5cm)土壤微生物生物量碳、氮、磷含量比亚表层 ( 5～ 1 0cm)分别高 2 7.5 %、43.6%和1 1 %。与常规耕翻相比长期免耕处理表土层土壤微生物生物量碳、氮含量分别增加了2 5 .4%和 45 .4% ,而微生物生物量磷无明显变化规律 ;亚表层的土壤微生物生物量碳、氮、磷免耕与耕翻两种耕作方式间的差异不显著。尽管各施肥处理施用的氮、磷、钾数量完全相等 ,但土壤微生物生物量碳、氮、磷的含量却因肥料种类的不同而异。综合 0～ 5和 5～ 1 0cm土层 ,微生物生物量碳、磷为 :猪粪 化肥 >秸秆 化肥 >绿肥 化肥 >化肥 >不施肥 ,微生物生物量氮则为 :猪粪 化肥 >绿肥 化肥 >秸秆 化肥 >化肥 >不施肥。相关分析结果显示 ,土壤微生物生物量碳、氮与土壤有机碳、土壤全氮和土壤碱解氮之间均呈极显著的正相关 ,表明其与土壤肥力关系密切 ,可作为评价土壤肥力性状的生物学指标     

华北平原灌溉农田的土壤水量平衡和水分利用效率

华北平原农业面临的主要问题是水资源短缺,地下水位持续下降。通过一维土壤水量平衡模型模拟了华北平原不同灌溉方式下农田耗水量和土壤水分深层渗漏的变化,并分析了作物的产量和水分利用效率。结果显示在正常的灌溉条件下,冬小麦季地下水的采补差额超过了200mm,某生育期一定程度的水分亏缺(返青期、拔节期或灌浆期)能明显减少冬小麦的耗水量,但没有明显减少作物的产量。因此,在一定程度上减少灌溉是可行的,但仍不能达到地下水资源的采补平衡。从长远来看,华北平原维持可持续的地下水灌溉开采,应减少冬小麦的种植面积、增加低耗水经济作物的比例。