纳米碳添加对土壤速效养分和小油菜产量的影响

纳米碳因其具有独特的理化性质作为新型材料被广泛应用于新能源、生态修复等领域。近年来,随着其功能被不断挖掘,纳米碳开始投入农业领域,成为新的研究热点。但是,纳米碳添加如何影响土壤养分和作物产量,仍不明确,有待进一步研究。将纳米碳作为肥料增效剂与不同肥料配施,研究其在大田条件下对土壤速效养分、小油菜农艺性状和产量的影响,从而为纳米碳在农业中的高效利用提供理论依据。田间试验在北京市房山区窦店乡温室大棚内进行,供试作物为小油菜,品种为‘国夏1号’。试验共设4个处理:化肥(CF),化肥+纳米碳(CF+NC),有机肥(OM),有机肥+纳米碳(OM+NC)。在小油菜不同生育期测定土壤速效养分、油菜株高、叶面积和产量。结果表明,(1)与CF、OM相比,CF+NC和OM+NC处理提高了土壤速效养分含量,分别提高了小油菜生长旺盛期的土壤速效钾含量37.3%、27.4%,土壤铵态氮含量35.5%、35.0%,土壤硝态氮含量52.0%、49.9%。(2)添加纳米碳可促进小油菜生长。与CF、OM相比,CF+NC、OM+NC处理分别提高了收获期小油菜株高9.7%、5.6%,叶面积13.9%、12.9%,干重15.6%、14.7%,产量19.8%、18.0%。与单施肥料比较,纳米碳配施化肥、有机肥均可显著提高土壤速效养分含量,促进小油菜的生长发育,提高产量。     

木醋液土壤灌溉对土壤养分、番茄产量及品质的影响

采用田间小区试验,研究了木醋液不同灌溉量对土壤养分、盐碱和番茄产量及品质的影响。结果表明,土壤灌溉木醋液可提高土壤碱解氮、速效钾、有效磷含量,且使用量越大,效果越明显,其中有效磷含量增加最为显著,与对照相比可提高9.27%~25.51%;木醋液也可提高土壤有机质及全盐含量,但与对照相比差异不显著;木醋液还可降低土壤p H值,与对照相比可降低0.14~0.27个单位。木醋液低[2.25 t/(次·hm~2)]、中[4.50 t/(次·hm~2)]用量能显著提高番茄株高、增加产量,其中低用量效果最好,与对照相比可提高株高10.53%,增加产量11.52%;高用量[7.50 t/(次·hm~2)]对番茄生长具有一定抑制作用。木醋液可提高番茄可溶性糖含量5.27%~10.28%,提高Vc含量3.46%~17.15%,降低硝酸盐含量4.25%~15.33%,对有机酸含量影响不明显。综上所述,建议设施土壤番茄季木醋液灌溉量为2.25~4.50 t/(次·hm~2)为宜。     

不同有机肥对花生营养吸收、土壤酶活性及速效养分的影响

通过盆栽试验,研究等养分投入条件下,施用化肥与不同有机肥(猪粪、牛粪、鸡粪、麸酸有机无机复混肥)对花生营养吸收、土壤酶活性及速效养分的影响。结果表明,与化肥相比,施用有机肥脲酶活性提高6.2%～22.1%,磷酸酶活性提高7.9%～27.9%,过氧化氢酶活性提高45.1%～65.2%,分别以猪粪、鸡粪、麸酸有机无机复混肥最高,而转化酶活性各处理表现不一。施用有机肥较化肥促进了N、P、K养分向花生果仁转移累积,果仁吸N量、吸P量、吸K量、吸S量分别较化肥提高22.7%～78.0%、47.1%～74.5%、65.2%～91.6%、5.6%～61.2%,其NPK养分总吸收量以麸酸有机无机复混肥最高。施肥均提高了种植花生后的土壤N、P、K速效养分含量,施用麸酸有机无机复混肥还明显改善了土壤S素营养。     

豆科间作对番茄产量、土壤养分及酶活性的影响

为了解豆科间作对番茄生长的影响,进行了番茄单作、番茄非豆科作物间作、番茄豆科作物间作的田间试验,探讨了番茄与豆科间作对番茄株高和产量、土壤养分含量和土壤酶活性的影响。结果表明:番茄与豆科间作,番茄株高显著增加。番茄与架豆间作使番茄增产15.7%。架豆间作使土壤全氮、碱解氮、有效磷和速效钾分别增加16.9%、14.0%、26.6%和23.4%;地豆间作也有显著增肥效应。架豆或地豆间作还可显著提高土壤脲酶、蔗糖酶和磷酸酶的活性。其中架豆间作使脲酶、蔗糖酶和磷酸酶的活性分别提高64.6%、26.8%和25.5%。相比之下,番茄非豆科作物间作,对土壤增氮、增磷效应不明显,反而使番茄减产。因此,番茄与架豆间作,可以节肥增产,是较优良的栽培模式。     

设施番茄连作对产量、品质和土壤功能的影响

设施内番茄长期连作导致的土壤功能下降是限制我国番茄产业可持续发展的重要因素。在日光温室内进行盆栽试验,研究了不同连作年限（0、5、20年）对番茄产量、品质和土壤化学性质、酶活性、微生物群落结构及数量的影响。结果表明：番茄长期连作导致番茄果实产量（22.33%～29.88%）、果实可溶性糖含量（43.44%～55.12%）、维生素C含量（6.88%～32.39%）、硝酸盐含量（19.40%～24.42%）和糖酸比（61.23%～133.92%）均呈升高的趋势,同时也伴随着总酸度（13.51%～35.14%）的降低。连作使土壤pH和碳氮比显著降低,连作5和20年的土壤p H分别比连作0年的土壤下降了0.20、1.23个单位,碳氮比分别下降了6.46%、8.33%,而电导率和养分含量结果相反,其中连作5和20年的土壤电导率比连作0年的土壤分别提高6.53%、26.75%。连作导致土壤中过氧化氢酶和多酚氧化酶活性下降,脲酶和酸性磷酸酶活性增强。连作改变了土壤中微生物群落的结构和组成。与连作0年相比,连作5年的细菌丰富度和多样性均无显著变化,但连作20年的土壤中二者均显著降低;连作后真菌丰富度降...     

黄顶菊入侵对土壤微生物、土壤酶活性及土壤养分的影响

通过采样分析,研究了外来植物黄顶菊入侵对非耕地和耕地,以及对玉米根系土壤微生物、土壤酶活性、土壤速效养分的影响,旨在揭示黄顶菊入侵农田和贫瘠荒地的机制。本试验比较了距根系不同距离土壤的微生态变化;分析了根系土壤3大微生物类群结构、5种土壤理化性质以及5种土壤酶活性之间的相关性。结果表明,非耕地黄顶菊根表速效氮、速效磷、速效钾的含量分别为对照的4.44、6.88、2.64倍,耕地中分别为对照的5.31、13.78、7.56倍;非耕地黄顶菊根表土壤细菌、真菌、放线菌数量分别为对照的13.23、6.67、21.40倍,耕地中分别为对照的9.27、2.15、2.24倍,可见黄顶菊对非耕地土壤中可培养的细菌、真菌、放线菌数量的影响更为明显;非耕地中黄顶菊根表土壤碱性磷酸酶、酸性磷酸酶、脲酶、脱氢酶、蔗糖酶的活性分别为对照的19.44、5.39、1.64、1.74、4.62倍,说明细菌非常活跃。耕地中分别为对照的2.26、3.45、1.53、0.95、4.89倍。另外在玉米与黄顶菊互作时,其根表土壤速效氮、磷、钾分别为非互作条件下的63.54%、64.70%、80.71%、,黄顶菊入侵明显降低了玉米根表速效养分。综上,黄顶菊入侵增加了其根系周围可培养土壤微生物数量、土壤酶活性及土壤速效养分含量;降低了附近玉米根表土壤中可培养微生物数量、土壤酶活性和速效养分含量。     

连作对花生土壤酶活性、养分含量和植株产量的影响

通过盆栽试验,设置4个不同连作年限处理,研究连作对花生栽培种桂花17和野生种A.correntina土壤酶活性、养分含量和植株干物质产量影响的差异。结果表明:与对照相比,两个花生品种不同连作年限土壤有效养分含量和植株干物质产量均降低,A.correntina相比桂花17下降幅度小。桂花17各连作年限处理土壤的脲酶、转化酶、酸性磷酸酶活性随连作年限的增加有下降的趋势,处理间变幅大。而A.correntina各生育期土壤的脲酶、转化酶、酸性磷酸酶活性总体表现无一致性上升或下降的规律,处理间变幅小。两个花生品种在不同的连作年限间的过氧化氢酶活性的变化无规律性。连作条件下,花生野生种A.correntina的土壤理化和生物学性状的变化幅度更小。     

转 Bt 玉米对土壤酶活性及速效养分的影响

采用三室根箱法研究了转Bt玉米对播种后40、50、60天不同根区(S1、S2、S3)土壤速效养分及酶活性的影响。结果表明,与对照亲本玉米相比,种植Bt玉米对土壤过氧化氢酶活性无显著影响,土壤脲酶活性在播种后50天时S1根区显著增高6.91%,碱性磷酸酶活性在60天时S1根区显著降低8.12%;土壤硝态氮含量无显著变化,土壤铵态氮、速效磷含量不同种植天数各根区表现不同,无明显变化规律。主成分分析结果表明转Bt玉米与非转基因亲本根区土壤速效养分含量和酶活性相似性高,仅3个采样时期之间存在微小差异。     

营林措施对沙地樟子松人工林土壤养分、酶活性及微生物量碳的影响

在科尔沁沙地南缘章古台地区,对采用3种营林措施的樟子松人工林土壤养分、酶活性和微生物量碳进行测定分析,结果表明:2001围封处理区除速效钾外其它测定指标都低于对照区和同龄2007年围封处理区,2001围封+间伐处理区与其它处理相比,除全磷、速效钾和中性磷酸酶外,其它指标显著提高;32年生林分已修枝7年的樟子松人工林,随修枝强度的增大,土壤脲酶活性和微生物量碳增加,土壤过氧化氢酶和中性磷酸酶活性及土壤养分含量下降;40年生左右的樟子松人工林,通过卫生伐改造成疏林处理区与对照区相比,土壤养分含量、酶的活性和微生物量碳显著提高。研究认为沙地樟子松人工林地力衰退可通过营林措施加以控制,关键要合理经营。     

生物有机无机复混肥对番茄产量、品质及土壤的影响

研究了不同肥料对大棚番茄及其土壤的影响。结果表明：生物有机无机复混肥对番茄产量、品质和土壤养分有重要的作用。与NPK无机复混肥、常规施肥相比，生物有机无机复混肥可使番茄产量增加7．34％～13．64％，果实可溶性糖、有机酸、维生素C、糖酸比分别提高18．2％～23．2％、8．3％～15．6％、13．2％～15．1％、9．1％～12．6％，果实中硝酸盐(NO3^-)含量下降22．9％～23．8％。土壤耕层有机质、碱解氮、速效磷、速效钾含量分别增加8．25％～10．48％、9．43％～14．71％、11．29％～15．00％、13．60％～18．34％。根际土壤中细菌、真菌、放线菌的数量依次增加45．45％～60．00％、14．29％～33．33％、44．19％～100．00％，细菌与真菌数量比值提高19．98％～37．27％。     

行间生草对核桃园土壤养分、有机碳组分及酶活性的影响

探讨行间生草对核桃园土壤养分、有机碳组分及酶活性的影响,为核桃园的土壤管理提供理论依据和基本资料。以汾阳核桃园土壤为研究对象,设置大豆、毛苕子、箭筈豌豆、黑麦草、自然生草、清耕6个处理,每个处理重复3次,研究核桃园不同土壤深度(0～60 cm)的土壤养分、有机碳组分、酶活性的变化特征。结果表明,随着土层深度的增加,土壤养分含量、酶活性、有机碳组分含量呈降低的趋势,生草对土壤表层(0～20 cm)的影响最大。在0～20 cm土层,与清耕相比,黑麦草处理显著增加土壤有效磷、速效钾的含量,分别为清耕的1.18、1.15倍;豆科植物(箭筈豌豆、毛苕子、大豆)处理下的土壤全氮、碱解氮含量分别提高了17.0%～19.3%、9.7%～11.7%。种植黑麦草的土壤总有机碳(TOC)、轻质有机碳(LFOC)、可溶性有机碳(DOC)、颗粒有机碳(POC)、易氧化有机碳(ROC)含量分别提高了21.3%、46.0%、40.1%、12.8%、37.0%;在20～40 cm土层,种植黑麦草的TOC、LFOC、DOC、POC、ROC含量分别提高了16.1%、46.0%、22.7%、8.2%、25.3%。豆科植物(大豆)处理显著提高土壤脲酶的活性(P<0.05),提高了16.0%;黑麦草处理显著提高了土壤的蔗糖酶、磷酸酶、过氧化氢酶的活性(P<0.05),分别提高了10.2%、32.5%、121.4%。因此,要根据土壤肥力状况,选择不同的生草进行种植。     

磷肥对日光温室番茄磷营养和产量及土壤酶活性的影响

采用盆栽方法进行了不同施磷（P2O5）水平下,日光温室番茄产量、不同生育期番茄磷素分配、干物质积累、土壤速效磷含量和酶活性研究,并确定了适宜番茄生长的最佳施磷量与土壤速效磷含量。结果表明,随着磷肥施用量的增加,土壤速效磷含量及番茄各组织含磷量相应增加;当施用P2O5达到0.53 g/kg（处理5）,土壤速效磷含量在60～77 mg/kg时,较适宜番茄生长,番茄产量和单果重达最高,根系和茎叶干物质积累也达到最好水平。当施磷量超过0.53 g/kg时,造成土壤和植株磷累积过高,易引起土壤盐害,降低土壤酶活性,从而降低干物质积累和番茄产量,影响土壤的可持续利用。     

不同解磷菌群对油菜土壤养分与酶活性的影响

利用盆栽油菜的二因素完全随机区组设计,研究了北方石灰性土壤上施用不同解磷菌群对土壤速效养分及土壤磷酸酶、脲酶活性的影响。结果表明:不同解磷菌群施入不同P素水平土壤中,油菜整个生育期内都能不同程度地提高土壤速效养分和土壤酶活性;土壤磷酸酶活性则随P素水平增高而降低,即低P水平下磷酸酶活性较强;施用菌肥土壤磷酸酶活性高于不施用菌肥处理,施与不施菌肥处理间脲酶活性在苗期及低P水平下差异显著。     

基于土壤电导率控制的养分供给对设施番茄生长、产量和品质的影响

我国设施蔬菜生产中缺乏有效决策指标来引导养分的科学投入,过量施肥已成为设施农业可持续发展的主要瓶颈。选用土壤电导率（EC）作为控制养分投入的决策指标,探索不同土壤EC对番茄生长、产量以及品质的影响,为未来智能化设施生产提供科学依据。通过在设施番茄体系实地试验,运用可视化电导率传感器对土壤进行实时监测,并结合水肥一体化设备进行养分投入,通过测定不同土壤EC对应的番茄生长、产量以及品质指标来分析最适合番茄生长的土壤EC。结果表明,番茄的株高、茎粗、叶片SPAD值等指标与土壤EC呈二次曲线关系,通过营养生长末期建立的二次曲线拟合得出株高在EC为4.03 mS/cm时达到最大值,茎粗和叶片SPAD值分别在EC为2.93和2.54 mS/cm时达到最大值;干物质累积量和产量也与土壤EC呈二次曲线关系,通过模型拟合得出番茄干物质累积量在EC为2.97 mS/cm时达到最大值,单果重在EC为3.19 mS/cm时达到最大值;外形品质和营养品质多个指标也与土壤EC呈二次曲线关系,模拟结果显示番茄商品果率在EC为2.77 mS/cm时达到最大值,番茄可溶性糖、有机酸、维生素C分别在EC为2.94、3.1...     

施肥对烤烟产量、品质及土壤养分、酶活性的影响

田间试验设置不施肥、单施化肥和有机无机配施3种施肥处理,研究了施肥对烤烟产量、质量及土壤养分、酶活性的影响。结果表明,在有机无机配施的处理中,烟叶产量最高,中上等烟比不施肥和单施化肥分别提高了24.6%和13.2%,土壤有效养分的变化与烤烟生理需要相协调。此外,施肥显著增强土壤脲酶活性;有机无机配施显著提高土壤蔗糖酶活性;土壤过氧化氢酶活性有机无机配施最高,单施化肥次之,不施肥最低。在不施肥的处理中,土壤酶活性在烤烟主要生育期无显著差异;但在施肥处理中,土壤酶活性随烤烟生育期的延长而提高,说明肥料养分(或有机质)与土温升高的交互作用可能是土壤酶活性提高的主要原因之一。     

有机肥替代部分化肥对谷子产量、土壤养分及酶活性的影响

减少化肥施用量、提高土壤养分的可持续性,探究有机肥替代部分化肥对谷子生长发育的影响,为谷子减肥增效,稳产、高产提供理论依据。以‘冀谷42’为材料,在总养分一致的条件下进行田间小区试验,设置无肥空白对照(CK)、常规化肥(NPK)、有机肥替代30%化肥(NPKM)、单施有机肥(M)共4个处理,探究较常规化肥减少肥料用量30%的条件下,有机肥替代部分化肥对谷子产量、生物量、根际与非根际土壤养分及土壤酶活性的影响。通过连续2年的定位试验,NPKM处理的产量为6042.3 kg/hm²,较NPK、M和CK处理分别增加了10.8%、12.9%和27.2%。NPKM处理显著提高了单株生物量,比NPK、M和CK处理分别提高了12.8%、5.6%和33.8%。与NPK处理相比,NPKM处理的土壤有机质含量提高了30.1%,达到显著水平,对铵态氮、硝态氮、有效磷和pH值无显著影响。NPKM土壤酶活性高于NPK、M和CK处理。在总养分一致化肥减量30%的情况下,NPKM处理改善了土壤养分并提高了土壤酶活性,增加了生物量和产量,有助于植株营养吸收,利于谷子生长发育,为谷子减肥增效、绿色高效提供理论依据和技术支撑。     

麦秸还田下水氮管理对稻田土壤养分、酶活性及碳库的短期影响

为揭示麦秸还田下,稻麦轮作区水氮耦合关系,通过大田试验,研究了麦秸还田条件下,不同的水分管理(淹水灌溉、浅湿调控灌溉、常规灌溉)和氮肥量(180、225、270 kg·hm~(-2))对稻田土壤养分、土壤酶活性及土壤碳库的短期影响。结果表明,在相同水分管理下,随着施氮量的增加,稻田土壤有机质、全氮、速效钾、易氧化有机碳含量、蔗糖酶、过氧化氢酶活性以及水稻产量均呈先升高后降低趋势。与常规灌溉相比,当施氮量为180 kg·hm~(-2)时,浅湿调控灌溉可以显著提高稻田土壤全氮、铵态氮、硝态氮含量,淹水灌溉显著降低了土壤易氧化、水溶性有机碳含量和蔗糖酶、过氧化氢酶活性;当施氮量为225kg·hm~(-2)和270kg·hm~(-2)时,浅湿调控灌溉可以显著提高土壤全氮含量和水稻产量,淹水灌溉显著降低了水溶性有机碳、过氧化氢酶活性。因此,在麦秸还田条件下,与其他处理相比,浅湿调控灌溉和施氮量为225 kg·hm~(-2)的处理在短期内对提高土壤养分含量、增加土壤酶活性、碳库含量和水稻产量具有显著优势。本研究为该地区制定合理、高效的水肥管理措施提供了科学依据。     

增施CO2对设施土壤栽培番茄的生长、产量和养分吸收特性的影响

在传统土壤栽培模式下,以越冬茬番茄为研究对象,设置自然环境(CK)和增施CO_2气体两个处理,分析比较不同处理区CO_2浓度和番茄干物质积累量、产量和氮磷钾养分吸收量的变化。结果表明,从移栽到定植后100 d (开花座果期),每天7:00～10:00期间,增施CO_2和CK区温室内CO_2浓度均大于设定的最低浓度700μmol/mol。增施CO_2提前了番茄的物候期,第一穗花期、座果期、果实膨大期、转色期和采收期相比CK区分别提前了4、4、6、15和22 d;增加了番茄的花层和果层数,对株高和叶片数无影响;产量比CK区提高了37. 8%;增加了番茄干物质累积量,定植后90、135和180 d,总干物质累积量比CK区分别提高了10. 2%、20. 8%和26. 0%,果实干物质累积量相比CK区分别增加了37. 8%、87. 2%和53. 0%;增施CO_2后番茄对氮、磷、钾累积吸收量相比CK区分别增加了42. 5%、61. 1%和50. 6%。综上所述,从移栽到定植后100 d,每天10:00之前温室内CO_2浓度在700μmol/mol左右,无需对温室内补充CO_2气体。增施CO_2可使番茄各物候期明显提前,花层和果层数量明显增加。增施CO_2后,番茄整个生育期对氮吸收量明显增加,开花座果期番茄对磷、钾吸收量显著增加,实际生产中增施CO_2情况下需适当调整氮、磷、钾肥的投入。     

黄土旱塬长期秸秆还田对土壤养分、酶活性及玉米产量的影响

研究黄土旱塬区玉米生产中长期秸秆还田对土壤性质及玉米产量的影响,可为农田土壤可持续利用及质量提升提供科学依据。本研究基于连续24年(1992—2016年)秸秆还田长期定位试验,设置秸秆过腹还田、秸秆直接还田、秸秆覆盖还田以及不还田处理,研究长期不同秸秆还田方式对土壤化学性质、酶活性以及玉米产量的影响。研究表明,秸秆不还田处理累积玉米产量为1.695×105 kg·hm?2,覆盖还田、直接还田和过腹还田处理累积玉米产量分别为1.885×105 kg·hm?2、1.854×105 kg·hm?2、2.001×105 kg·hm?2,其增产率分别为10.1%、8.6%、15.3%。3种秸秆还田均可以显著提高0～20 cm土层土壤有机碳含量6%～14%,对20～40 cm土层土壤有机碳含量无显著影响。与秸秆不还田相比,长期过腹还田可显著增加土壤全氮、全磷、全钾、有效氮、有效磷和有效钾含量,秸秆直接还田可显著增加土壤全氮、全钾、有效氮和有效钾含量,长期覆盖还田仅提高土壤有效氮和有效钾含量。土壤蔗糖酶活性表现为过腹还田最高,直接还田和覆盖还田次之,不还田处理最低。秸秆直接还田0～20 cm纤维素酶活性最高,是不还田处理的2.2倍。过腹还田使土壤脲酶活性和碱性磷酸酶活性分别显著提高13.0%和20.5%,直接还田和秸秆覆盖对脲酶和碱性磷酸酶活性无显著影响。玉米生产中长期连续秸秆过腹还田和直接还田对土壤养分含量及酶活性产生了深远的影响,尤其是土壤蔗糖酶活性的提高与玉米产量稳定和提升有非常紧密联系。     

不同施肥模式对稻田土壤速效养分含量及水稻产量的影响

为了综合评价中国南方稻田不同施肥模式对土壤速效养分及水稻产量的影响,并找到最佳施肥模式,本试验在浏阳市北盛镇、荷花镇和达浒镇3个不同基础地力水稻田块从2013年起进行田间定位试验,比较不施肥、常规施肥、60%化肥+40%有机肥(秸秆+紫云英)和单纯施用化肥处理的水稻产量和土壤速效养分含量变化。3年定位试验表明:不同施肥模式相比无肥处理均能显著提高水稻生物产量,以60%化肥+40%有机肥处理最为显著,且生物产量表现出逐年递增的趋势。通过提高水稻有效穗数和穗粒数使水稻产量显著高于其他处理,60%化肥+40%有机肥处理相比不施肥、纯化肥、常规施肥处理分别增产38.3%~62.4%、1.7%~9.6%、8.4%~12.0%。土壤中速效养分含量表现出60%化肥+40%有机肥处理显著高于其他处理的规律,且速效养分含量逐年递增,而纯化肥处理速效养分逐年递减。从当季作物产量而言,低肥区应加大化肥在有机无机配施中的比例,但从长远培肥地力方面,应适当加大有机肥在配施中所占比例,对于中高肥区则可逐步增加有机肥施用比例。不施肥会降低土壤肥力,而施肥具有明显培肥地力的效果,60%化肥+40%有机肥的施肥模式培肥地力效果最为显著,有利于增加水稻有效穗数和穗粒数,产量显著高于其他处理。