干旱区绿洲棉田土壤呼吸日变化特征分析

利用Li- 8100土壤碳通量测量系统对绿洲棉田土壤呼吸进行日变化动态测定,结果表明:土壤呼吸有明显的单峰型日变化特征,棉田(滴灌地、漫灌地)、弃耕地的土壤呼吸速率日均值分别为3.45、3.37、1.63μmol/( m2·s);峰值出现在15:00～20:00,谷值出现在4:00～6:00,6:00后,土壤呼吸速率上...     

冻融期膜下滴灌棉田土壤温度盐分迁移特征

采用大田试验与室内分析相结合的方式研究了冻融期气温、土壤温度及盐分间的相互作用关系。结果表明:外界气温对冻融期土壤温度的影响随深度的增加而减弱;土壤消融前,地温随深度呈现递增趋势,土壤消融后,地温呈现随深度增大而减小的趋势;冻融期相邻两土层间地温在0.01的置信水平下保持极显著相关性,其决定系数均在0.8以上,且随深度的增加,各土层地温的相关性减弱;试验区土壤冻融期长达120 d左右,最大冻土深度约为80 cm,至3月上旬土壤完全解冻;整个冻融期可分为冻结带发育阶段、稳定冻结阶段及消融三个阶段,且此三阶段地温与土层深度间关系均可用公式精确拟合;冻融期土壤剖面盐分呈现随深度增加先增大后减小的趋势;处于冻结带中的土壤盐分保持0.3%以内的较低水平,属于非盐化土;80~120 cm深度存在稳定积盐层,且其盐分值基本表现出中度及重度盐化土的特征。     

库布齐沙地柠条根际土壤微生物生物量及其与土壤因子的关系

对库布齐沙地柠条根际、非根际土壤微生物生物量碳、氮分布状况及其与土壤因子的关系进行了研究。结果表明:柠条土壤生物量碳、氮含量的分布趋势均为根际土壤>非根际土壤>流沙,且以表层(0-10cm)最高,随土层加深,呈下降趋势;柠条土壤中微生物量碳、氮对土壤有机质、全氮的贡献率分别为1.55%-4.73%,5.61%-13.39%,微生物量碳氮比为3.10-7.22;微生物量碳氮间呈显著正相关,土壤全氮、有机质含量与土壤微生物生物量碳、氮相关性最大。     

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。     

不同覆盖方式对新疆棉田土壤温度和水分的影响

土壤温度和水分是棉花生长的重要环境因子,通过测定不同覆盖下土壤温度的变化发现,覆膜对土壤的增温效应主要表现在棉花生长前期,5月份不同程度的覆膜可使土壤温度增加0.9～2.3℃,秸秆覆盖土壤温度比无覆盖情况低3.6～6.5℃.土壤温度最大日变幅与深度可拟合成对数函数关系,且两者间有很好的相关性.在整个观测过程中秸秆和地膜覆盖对土壤都有很好的保水作用,窄膜、宽膜、全膜以及秸秆覆盖条件下土壤含水量较之裸露地可分别提高0.15%～5.01%,0.19%～5.26%,1.34%～7.71%和0.47%～4.55%.但是,覆盖秸秆在棉花的生长过程中对株高几乎没有提高作用,而不同面积的覆膜对棉花株高均有显著的促进作用.     

半干旱区不同施肥量对旱作冬小麦田土壤呼吸的影响

为了探究不同施肥量对半干旱区旱作冬小麦田土壤呼吸的影响,在宁夏回族自治区彭阳县旱地农业试验站设置了不施肥（F_N）、低肥（F_L）、中肥（F_M）和高肥（F_H）大田试验。通过监测不同施肥量下冬小麦田的土壤温度、土壤水分和土壤呼吸速率,分析不同施肥量下冬小麦田土壤呼吸速率的变化特征及其与土壤水热因子的相关性。结果表明：（1）施肥能提升0~5 cm和5~10 cm土层土壤温度,随着施肥量的增加,0~5 cm和5~10 cm土层温度平均增幅分别为1.7%~15.0%和2.0%~21.4%。（2）施肥降低了0~100 cm土层土壤含水量,随着施肥量的增加,F_H、F_M和F_L处理降幅分别为6.5%~7.0%、5.0%~5.8%和3.5%~4.0%。（3）施肥显著提升了冬小麦在拔节期、抽穗期、开花期、灌浆期和成熟期的土壤呼吸速率;2018—2019年和2019—2020年低肥、中肥和高肥处理平均土壤呼吸速率分别提升了40.0%、25.5%和14.5%。（4）施肥提升了冬小麦全生育期CO₂排放量,随着施肥量的增加,全生育期CO₂排放量呈下降趋势,表现为低肥＞中肥＞高肥＞无肥,且各生育阶段土壤CO₂累计排放量存在显著差异。（5）土壤呼吸速率与土壤水热因子相关性分析表明,土壤呼吸与0~5 cm和5~10 cm土层土壤温度相关系数均达到显著水平,且与5~10 cm土层土壤温度相关性显著高于0~5 cm土层;土壤呼吸速率与0~10 cm土层土壤含水率呈现显著相关关系。（6）土壤水热双因素与土壤呼吸分析表明,土壤水热双因素可以解释土壤呼吸变化的81%~89%,高于土壤温度（63%~74%）和土壤水分（46%~75%）单因素。综上可知,土壤呼吸受土壤温度和水分的调控。从改善农田生态,降低土壤呼吸的角度来看,适当提升施肥量可有效减少土壤呼吸的排放。     

不同灌溉方式下棉田土壤盐分变化分析——以玛纳斯河中游典型灌区为例

采用田间取样、土样实验室分析以及统计分析等方法,对新疆玛纳斯河中游灌区漫灌、滴灌2种灌溉方式下棉田土壤含盐量在棉花全生长季的变化进行定量分析。结果表明:从土层角度分析,漫灌棉田0-100cm整个剖面土层以及各土层土壤平均盐分值低于滴灌棉田;漫灌棉花生长期内土壤盐分主要集中在40-60cm土层,而滴灌棉田土壤盐分主要集中在20-40cm土层;滴灌棉花生长期内各土层土壤盐分分布较漫灌棉田土壤盐分更均匀。从时间角度分析,漫灌棉田0-100cm整个剖面土层以及各土层盐分峰值出现的时间早于滴灌棉田;漫灌棉花生长期内各土层盐分峰值出现在5月或6月份,而滴灌棉田各土层盐分峰值出现在6月或7月份,6月或7月是漫灌、滴灌棉田垂直土层盐分分布比较均匀的时间。研究结论对减缓土壤盐渍化、指导灌溉施肥管理以及改善可持续土地利用的可能措施均有积极意义。     

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。     

干旱区退化湿地恢复过程中的土壤呼吸特征研究

精河入湖口湿地是典型干旱区湖泊湿地艾比湖湿地的重要组成部分。本研究采用空间序列代替时间序列的方法分析了艾比湖精河入湖口退化湿地恢复中土壤呼吸的变化特征。结果表明:(1)随着恢复期的延长,土壤CO2通量的日变化有由单峰型向双峰型转变的趋势;(2)恢复期较短的湿地(1 a),季节变化具有单峰型特点,峰值在秋季,恢复期较长的湿地(3~5 a),季节变化呈现双峰型,且春季高于秋季;(3)退化湿地在植被恢复过程中土壤呼吸速率逐渐增强;(4)在退化湿地的不同恢复阶段,近地面10 cm土壤温度与土壤CO2通量的关系最密切。因此,只要水源充足,精河入湖口退化湿地在恢复过程中土壤呼吸速率随恢复时间延长而逐渐提高,经4~5 a即可恢复到未退化状态。     

不同强度放牧对贝加尔针茅草原土壤微生物和土壤呼吸的影响

在一个生长季内,对贝加尔针茅草甸草原不同强度放牧地段(非牧段,轻牧段,中牧段和重牧段,以放牛为主)土壤呼吸作用强度与土壤微生物数量和部分土壤理化性状进行了测定和相关性分析。结果表明,不同强度放牧对土壤呼吸作用和土壤微生物数量均产生不同程度影响,即在非牧段,土壤呼吸作用和土壤微生物数量最强(多);其余各放牧段,随着放牧强度增加,土壤呼吸作用减弱,微生物数量增加,但在各放牧段间均未达到差异显著水平(p(0.05)。土壤呼吸强度与土壤温度和相对含水量间具有显著的相关性(p(0.05),与土壤微生物数量和土壤pH值之间相关性不显著(p(0.05)。说明在该草地放牧较重时首先对土壤物理环境造成不利影响,进而影响土壤微生物的呼吸作用,对微生物数量未产生实质性改变。     

干旱区农田土壤水分地温变化规律及其相互关系

以干旱区农田灌溉后土壤水分、地温实测数据为基础,研究了其土壤水分、地温各自的变化规律及两者的相互关系.结果表明,各层含水量之间具有高相关性,基本达到了极显著的水平.这与土壤水分灌溉时由上而下的逐渐下渗,以及蒸发时由下而上的逐层上升有密切的关系.各层地温间的相关性大,除地面温度外,其余各层地温间的相关水平为显著或极显著水平,且相邻土层地温间均呈极显著相关.土壤水分及地温剖面垂直变化特征明显,并具有动态性.土壤水分含量大时,两者的垂直变异系数小,反之变异系数大.0～20 cm、地面(0 cm)分别为剖面含水量及地温变异强度的最大层,属中等变异强度.土壤水分及温度之间的负相关性明显.地面温度是预测表层、底层土壤水分的良好指标,利用回归分析法建立的土壤水分与地温间的函数关系可为推测土壤水分提供依据.     

干旱地区棉田连作对土壤氮素含量及氮转化速率的影响

为研究干旱地区棉田不同连作年限对土壤氮素含量和氮转化速率的影响,选取新疆艾比湖流域内精河县托托乡和农五师91团0、1、5、10、20 a和30 a棉田为研究对象,以棉田连作下土壤理化性质变化为基础,结合土壤氮素含量和氮转化速率,定量研究了连作棉田土壤氮转化速率变化规律及生态驱动因素。结果表明：（1）旱区连作棉田土壤硝态氮为无机氮主要组成,不同连作年限中土壤硝化作用均能将铵态氮转化为硝态氮,年限间差异不显著且硝态氮总量普遍偏低（平均为5.56±0.28 mg·kg^-1）;土壤碱解氮含量均显著低于未开垦土壤,仅为对照样地的16.37%～28.40%（P<0.05）,土壤铵态氮和亚硝态氮含量随着连作年限的增加逐渐达到动态平衡。（2）连作初期会降低土壤硝化和反硝化速率,连作10 a旱区棉田土壤硝化率和反硝化率均降到最低（分别为23.62±1.45 μg·kg^-1·h^-1和5.673±4.632 μg·kg^-1·h^-1）,至连作后期显著增加。（3）土壤pH值对土壤硝化速率和反硝化速率的影响最大（总效应分别为0.5310和0.6516）,土壤硝化率和反硝化率分别在土壤pH值达到阈值范围（8.37和8.01）时达到最大值（91.333 μg·kg^-1·h^-1）和最小值（19.271 μg·kg^-1·h^-1）;土壤水分是影响反硝化作用的第二重要因子。     

Effects of cotton field management practices on soil CO2 emission and C balance in an arid region of Northwest China

Changes in both soil organic C storage and soil respiration in farmland ecosystems may affect atmospheric CO2 concentration and global C cycle. The objective of this field experiment was to study the effects of three crop field management practices on soil CO2 emission and C balance in a cotton field in an arid region of Northwest China. The three management practices were irrigation methods（drip and flood）, stubble managements（stubble-incorporated and stubble-removed） and fertilizer amendments（no fertilizer（CK）, chicken manure（OM）, inorganic N, P and K fertilizer（NPK）, and inorganic fertilizer plus chicken manure（NPK＋OM））. The results showed that within the C pool range, soil CO2 emission during the whole growing season was higher in the drip irrigation treatment than in the corresponding flood irrigation treatment, while soil organic C concentration was larger in the flood irrigation treatment than in the corresponding drip irrigation treatment. Furthermore, soil CO2 emission and organic C concentration were all higher in the stubble-incorporated treatment than in the corresponding stubble-removed treatment, and larger in the NPK＋OM treatment than in the other three fertilizer amendments within the C pool range. The combination of flood irrigation, stubble incorporation and application of either NPK＋OM or OM increased soil organic C concentration in the 0-60 cm soil depth. Calculation of net ecosystem productivity（NEP） under different management practices indicated that the combination of drip irrigation, stubble incorporation and NPK＋OM increased the size of the C pool most, followed by the combination of drip irrigation, stubble incorporation and NPK. In conclusion, management practices have significant impacts on soil CO2 emission, organic C concentration and C balance in cotton fields. Consequently, appropriate management practices, such as the combination of drip irrigation, stubble incorporation, and either NPK＋OM or NPK could increase soil C storage in cotton fie     

冬灌制度对膜下滴灌棉田土壤理化性质、酶活性和微生物群落的影响

为明确不同冬灌制度的应用效果，以南疆膜下滴灌棉田为研究对象，选取每年冬灌处理（CK）、不冬灌处理（H1）及隔年冬灌处理（H2）3种冬灌制度，结合高通量测序技术对冬灌后土壤的理化性质、生物学性质以及微生物群落组成进行测定与分析。结果表明：（1）各处理间0~20 cm土层土壤总盐含量无显著差异，与CK相比，H1和H2处理显著降低了脲酶（0.96%~1.35%）和转化酶活性（1.17%）以及微生物量氮含量（4.21%~7.03%），但H2处理显著提高了土壤有机质（14.30%）、全氮（14.29%）、全磷（4.55%）和全钾（7.40%）含量；H1处理显著降低了土壤有机质（6.03%）、全磷（12.5%）和水分（23.08%）含量，提高了微生物量碳氮比（7.37%）。（2）不同处理下细菌群落的丰度和多样性以及真菌群落的丰度无显著差异，但与CK相比，H1和H2处理显著提高了真菌的辛普森指数（4.12%~ 4.55%）。此外，H1较CK处理提高了细菌放线菌门（Actinobacteria）、酸杆菌门（Acidobacteria）、绿弯菌门（Chloroflexi）和真菌担子菌门（Basidiomycota）的相对丰度，H2较CK处理提高了细菌变形菌门（Proteobacteria）、芽单胞菌门（Gemmatimonadetes）和真菌被孢霉门（Mortierellomycota）的相对丰度。（3）相关性分析结果表明细菌的群落结构主要受微生物量碳含量的影响，真菌的群落结构和多样性分别受转化酶和脲酶活性的影响。在无法保证每年冬灌用水的情况下，隔年冬灌更有利于保障膜下滴灌棉田的土壤耕地质量。     

Low soil temperature reducing the yield of drip irrigated rice in arid area by influencing anther development and pollination

Drip irrigation can produce high rice yields with significant water savings; therefore, it is widely used in arid area water-scarce northern China. However, high-frequency irrigation of drip irrigation with low temperature well water leads to low root zone temperature and significantly reduce the rice yield compared to normal temperature water irrigated rice, for example, reservoir water. The main purpose of this paper is to investigate the effects of low soil temperature on the yield reduction of drip irrigated rice in the spike differentiation stage. The experiment set the soil temperatures at 18°C, 24°C and 30°C under two irrigation methods(flood and drip irrigation), respectively. The results showed that, at the 30°C soil temperature, drip irrigation increased total root length by 53% but reduced root water conductivity by 9% compared with flood irrigation. Drip irrigation also increased leaf abscisic acid and proline concentrations by 13% and 5%, respectively. These results indicated that drip irrigated rice was under mild water stress. In the 18°C soil temperature, drip irrigation reduced hydraulic conductivity by 58%, leaf water potential by 40% and leaf net photosynthesis by 25% compared with flood irrigation. The starch concentration in male gametes was also 30% less in the drip irrigation treatment than in the flood irrigation treatment at soil temperature 18°C. Therefore, the main reason for the yield reduction of drip irrigated rice was that the low temperature aggravates the physiological drought of rice and leads to the decrease of starch content in male gametes and low pollination fertilization rate. Low temperature aggravates physiological water deficit in drip irrigated rice and leads to lower starch content in male gametes and low pollination fertilization rate, which is the main reason for the reduced yield of drip irrigated rice. Overall, the results indicated that the low soil temperatures aggravated the water stress that rice was under in the drip irrigated environment, causing declines both in the starch content of male gametes and in pollination rate. Low temperature will ultimately affect the rice yield under drip irrigation.     

不同灌水量对阿拉尔垦区棉田土壤硝态氮淋失量的影响

以阿拉尔垦区棉田为试验地点,在棉花全生育期分别设8 100、6 600、5 100、3 600 m3/hm2 4个灌水水平,5次灌水,测定棉田0～100 cm土壤NO3--N含量变化和灌水后105 cm处渗漏液NO3--N浓度.结果表明,灌水对硝态氮淋失有明显的影响,在4～9月整个种植周期内,土壤浅层硝态氮浓度都呈下降趋势,深层硝态氮浓度缓慢上升;灌水量越大,深层土壤硝态氮浓度越高.在种植期间渗漏水硝态氮浓度变化趋势为:NO3--N基本上呈现低-高-低的变化趋势,且变化幅度较大;NO3--N淋失量为2.18～21.23 kg/hm2,与灌水量呈对数相关.     

干旱沙区春小麦水肥优化管理试验研究

在春小麦大田种植裂区分布正交试验中,通过调控农田耕作层土壤水分,矿质营养元素氮、磷、钾和有机肥的施用量及施配方式,确定适合于干旱沙漠环境的最佳农田水肥管理模式。结果表明,干旱沙区淤灌沙壤土春小麦农田的最佳水肥施配方案是：春小麦全生育期灌水量为5397m^3／hm^2,底肥施用无机肥总量(N P2O5 K2O)为272kg／hm^2,配施比例为N：P2O5：K2O-99：173：0(kg／hm^2),有机肥14993kg／hm^2(其中,有机质;K2O-4708kg／hm^2;35kg／hm^2),2次追施氮肥70kg/hm^2。在试验条件下获得最高籽粒产量为3250kg/hm^2,收获指数达到40％,作物水分利用效率为1．5g／kg,单位水收获量为0．6kg／m^3。