Saline water and municipal solid waste compost application on tomato crop: Effects on plant and soil

A field experiment was conducted in Southern Italy to evaluate the effects of different water quality and fertilizers on yield performance of tomato crop. In mineral nitrogen (N) fertilizer and irrigation with fresh water (Electrical Conductivity, EC, = 0.9 dS m^?1) (FWF); mineral N fertilizer and irrigation with saline water (EC = 6.0 dS m^?1) (SWF); municipal solid waste (MSW) compost and irrigation with fresh water (EC = 0.9 dS m^?1) (FWC); MSW compost and irrigation with saline water (EC = 6.0 dS m^?1) (SWC). At harvest, weight and number of fruits and refractometric index (°Brix) were measured, total and marketable yield and dry matter of fruit were calculated. The results indicated that MSW compost, applied as amendment, could substitute the mineral fertilizer. In fact, in the treatments based on compost application, the tomato average marketable yield increased by 9% compared with treatments with mineral fertilizer. The marketable yield in the SWF and SWC treatments (with an average soil EC in two years to about 3.5 dS m^?1) decreased respectively of 20 and 10%, in respect to fresh water treatments. At the end of the experiment, application of compost significantly decreased the sodium absorption rate (SAR) of SWC treatment in respect of SWF (?29.9%). Significant differences were observed among the four treatments both on soil solution cations either exchangeable cations. In particular compost application increased the calcium (Ca) and potassium (K) contents in saturated soil paste respect to the SWF ones (31.4% and 59.5%, respectively). At the same time saturated soil paste sodium (Na) in SWC treatment recorded a decrease of 17.4% compared to SWF.     

微咸水灌溉下土壤水盐动态及对作物产量的影响

华北平原农业灌溉用水非常紧缺,水资源日益缺乏与粮食需求日益增多之间的矛盾尖锐。充分利用微咸水资源是缓解这一矛盾的重要途径之一。该文以中国农业大学曲周试验站1997－2005年冬小麦和夏玉米微咸水灌溉田间长期定位试验为基础,研究了充分淡水、充分淡咸水、关键期淡水、关键期淡咸水和不灌溉等5个处理下土壤饱和电导率和含盐量的动态变化,探讨了微咸水灌溉对冬小麦和夏玉米产量的影响。结果表明：土壤水盐动态呈受灌溉和降雨影响的短期波动和受季节更替影响的长期波动;在正常降雨年份,使用微咸水进行灌溉是可行的,不会导致土壤的次生盐渍化;微咸水灌溉虽然导致冬小麦和夏玉米产量降低10%～15%,但节约淡水资源60%～75%。如果降雨量达到多年平均水平以及微咸水灌溉制度制订合理,微咸水用于冬小麦/玉米田间灌溉前景广阔。     

轮耕对渭北旱塬玉米连作系统土壤水分和作物产量的影响

陕西渭北旱塬属于暖温带半湿润易旱气候区,干旱对旱地农作物生产威胁严重,该地区制约春玉米生长发育和产量低而不稳的主要因素为降水少且季节性差异较大。该研究力求探索渭北旱塬春玉米连作田在不同保护性耕作措施下土壤蓄水保墒效果和作物增产增收效应。于2007-2013年在陕西合阳实施了渭北旱塬春玉米连作田保护性耕作长期定位试验,设置了连续免耕、免耕/深松和连续翻耕等3种不同轮耕处理措施下的田间定位试验,测定春玉米休闲期和生育期土壤水分,分析各耕作处理下春玉米产量及水分利用效率的变化规律。结果表明:1相对于连续翻耕处理,冬闲期免耕/深松和连续免耕处理0~200 cm土层土壤蓄水效率6 a平均值分别提高64.6%(P0.05)和46.1%(P0.05)。平水年免耕/深松较连续免耕处理土壤蓄水效率有提高的趋势,但枯水年差异不显著。2相对于连续翻耕处理,玉米生育期免耕/深松和连续免耕处理0~200 cm土层土壤蓄水量6 a平均分别增加了9.7和2.1 mm,休闲期蓄水效率分别增加了0.7和0.5个百分点(P0.05)。3相对于连续翻耕处理,免耕/深松和连续免耕处理6 a平均玉米籽粒产量分别提高7.6%、0.3%,收获指数分别提高3.6和2.3个百分点,水分利用效率分别提高18.6%、5.8%(P0.05)。在3种耕作处理中,冬闲期和生育期深松/翻耕和连续免耕模式下土壤蓄水量、玉米籽粒产量、收获指数和水分利用效率均优于传统连续翻耕,且免耕/深松处理模式对于提高土壤蓄水保墒能力和作物增产效果最好,可作为渭北旱塬区春玉米连作田较适宜的休闲保护性轮耕模式。     

微咸水灌溉对土壤盐分和作物产量影响研究

黄淮海平原部分地区分布着相当大面积矿化度在2～5g/L之间的浅层微咸水,有很大开发利用潜力。如何对其进行安全有效地开发利用是目前急需研究的重要课题。通过微区定位试验,研究了鲁西北低平原地区小麦玉米两熟制下微咸水灌溉对土壤盐分与作物产量的影响以及麦秸覆盖对微咸水灌溉土壤盐分的调控作用。结果表明,麦季利用3～5g/L矿化度的微咸水补充灌溉,两年后没有发生积盐现象,微咸水灌溉带入土体的盐分通过咸淡水轮灌和雨季自然淋洗,1m土体总盐量达到周年平衡。麦秸覆盖能够改善盐分在土体中的垂直分布,使土壤根系分布密集层保持较低盐分水平,缓解盐分对作物的危害,并有显著的增产效果。两年试验结果表明,与淡水灌溉比较,微咸水灌溉配合麦秸覆盖对作物年产量无显著差异,而不配以覆盖则导致减产。     

Combined application of biochar with compost and fertilizer improves soil properties and grain yield of maize

A pot study was conducted to assess the combined effect of biochar (B) with compost (Com) and inorganic fertilizers (F) for improving nutrient acquisition and productivity of maize. Seven different treatments, including B (1% w/w), F (Recommended nitrogen, phosphorus and potassium (NPK): 60, 30 and 25 mg kg^─1), Com (1.5% w/w), Com+F (1.5% + NPK), B+F (1% + NPK), B+Com (0.5% + 0.75%), B+Com+F (0.5% + 0.75% + NPK) along with a control (C) without B, Com and F were applied in pots with four replications. The results showed that growth and grain yield of maize increased by the application of B, Com and F compared with C, but B+Com+F was more effective than their sole application (i.e. B, Com and F). Highest leaf chlorophyll content, gas exchange attributes and nutrient concentrations: N, P and K in shoot and grains were observed, where B+Com+F was applied followed by Com+F > B+F > B+Com > F > Com > B > C. Soil properties such as soil organic carbon (SOC), N, P, and K were significantly increased, whereas soil pH was decreased by the combination of B with Com and F. Hence, application of B in combination with Com and F (B+Com+F) could be a good management strategy to enhance crop productivity and improve soil properties.     

施用不同配比菇渣、熟牛粪对酸性土壤质量和花生产量的影响

为了研究施用菇渣、菇渣-熟牛粪对酸性土壤质量和花生产量的影响,研发改善旱地酸性土壤质量和利于花生生长的菇渣、熟牛粪配比,设计以下盆栽和田间试验。盆栽试验选用红壤、砖红壤、赤红壤3类酸性土壤,田间试验选用红壤为研究对象。设置常规量化肥处理(CK)、熟牛粪处理(CMC)、两种菇渣处理(SMC1、SMC2)和两种菇渣-熟牛粪配比处理(SMC+CMC1、SMC+CMC2)共计6种施肥处理。结果表明,与常规量化肥处理(CK)、熟牛粪处理(CMC)相比,施用菇渣处理(SMC1、SMC2)、菇渣-熟牛粪处理(SMC+CMC1、SMC+CMC2)能有效提高土壤pH值、有机质和土壤养分含量、土壤可培养细菌数量、土壤微生物生物量碳含量和花生产量;相对于少施菇渣处理(SMC2、SMC+CMC2),多施菇渣处理(SMC1、SMC+CMC1)提升土壤有机质、养分含量及花生产量的效果更好,且配比为菇渣N 40%∶熟牛粪N 20%∶尿素N 40%的处理(SMC+CMC1)效果最佳。     

土壤扩蓄增容肥对春玉米产量及水分利用效率的影响

通过正交试验,研究秸秆配方、绵土配方2种土壤扩蓄增容肥对春玉米的应用效果。结果表明：在春玉米品种、肥料用量及灌水量共同影响下,秸秆配方、绵土配方土壤扩蓄增容肥在减少无机肥料用量28.6%情况下,仍能起到保持产量的作用;同时秸秆配方能有效提高水分利用效率与降水利用效率。与对照相比,秸秆配方在苗期及拔节期能有效减少土壤无效蒸发,提高0～20 cm土壤水分的保蓄能力。该研究为秸秆配方土壤扩蓄增容肥的推广奠定了理论基础。     

Influence of municipal compost on temperature, water, nutrient status and the yield of maize in a temperate soil

Abstract. Composted domestic waste was applied either as a mulch or was incorporated into the topsoil. Mulching reduced the seasonal midday soil temperature ranges from between 14 °C and 27.5 °C to between 14 °C and 26 °C, averaging a 0.6 °C fall. However, at sub-optimal temperatures for maize production under the temperate conditions of South East England, the difference may be critical. Compost mulch also improved soil-water conservation in an average year, but not in a very dry year. Compost application increased soil-available N, but increased K uptake was considered to be more important for crop yield than either N additions or the effect on retained soil water. Overall, compost applied as a surface mulch, or incorporated into medium-textured soils in the south and east of England increased crop yield.     

蔬菜废弃物堆肥对设施蔬菜产量和土壤生物特性的影响

采用盆栽试验研究了蔬菜废弃物堆肥对小白菜的增产效果、土壤养分含量、土壤微生物量和酶活性的影响。结果表明,蔬菜废弃物堆肥能够显著提高盆栽小白菜的产量和品质,其中30 t/hm2的高量蔬菜废弃物堆肥将产量提高了66.26%,将品质指标Vc、可溶性糖和可溶性蛋白含量显著提高了35.64%、183.36%和39.42%。蔬菜废弃物堆肥能够显著提高土壤质量,有机质、总氮、碱解氮、有效磷、速效钾含量和土壤微生物量碳、氮,以及土壤淀粉酶、脲酶、磷酸酶、脱氢酶活性的土壤质量指标。与牛粪相比较,高用量的蔬菜废弃物堆肥处理在小白菜产量、可溶性蛋白含量、土壤碱解氮、有效磷、速效钾含量、磷酸酶活性上显著高于牛粪;而在可溶性糖含量、土壤有机质含量、土壤微生物量、淀粉酶、脱氢酶活性上显著低于牛粪。综合而言,蔬菜废弃物堆肥能够提高土壤质量,增加蔬菜产量和品质;在蔬菜产量方面,蔬菜废弃物堆肥优于牛粪,在蔬菜品质和土壤质量方面,蔬菜废弃物堆肥与牛粪相当。     

咸淡交替灌溉下生物炭对滨海盐渍土及玉米产量的影响

滨海滩涂地区蕴藏着丰富的微咸水资源,该研究提出咸淡交替灌溉和生物炭相结合的方法来促进这类次等水土资源的农业生产。于2017年和2018年进行了遮雨条件下滨海盐渍土玉米种植试验,并设置了不同咸淡交替灌溉(全淡水灌溉,分别在六叶至抽雄、抽雄至吐丝、吐丝至成熟期灌溉3 g/L微咸水而其余时期淡水)和生物炭(0、15、30 t/hm²)处理。结果表明,咸淡交替灌溉下盐渍土电导率和碱化度明显升高,盐渍化程度与微咸水比例和顺序有关。六叶至抽雄期微咸水灌溉可严重抑制叶片生长和干物质累积,并导致籽粒数量和重量下降,造成27.2%～32.8%减产;抽雄至吐丝期微咸水灌溉下作物受损降低,但减少了籽粒数量,造成11.4%～14.0%减产;吐丝至成熟期微咸水灌溉无明显影响。施用生物炭后,咸淡交替灌溉下盐渍土电导率和碱化度降低了3.7%～21.7%和9.2%～45.2%,总孔隙度和水稳性团聚体增加了3.1%～11.9%和40.0%～168.9%,有效氮、磷、钾含量提高了34.9%～104.0%、21.0%～58.1%和13.6%～57.8%。随着土壤条件改良,生物炭有助于增强玉米生长前中期...     

微咸水非充分灌溉对土壤水盐分布与冬小麦产量的影响

为了实现高效用水,缓解北方地区水资源紧缺的状况,根据河北省中科院南皮生态农业试验站2003－2005年的冬小麦微咸水非充分灌溉田间试验资料,研究了微咸水非充分灌溉对土壤含盐量、冬小麦产量和产量构成因素以及水分利用效率的影响。结果表明,从拔节前到麦收后的冬小麦主根区土壤含盐量随着生育期的发展呈明显升高趋势;随着缺水阶段的后移,0～100 cm深度土壤积盐程度逐渐增大;穗粒数对缺拔节水敏感程度最高,缺抽穗水对单位面积穗数的影响最大,缺灌浆水对千粒重的负效应最大;总的来说产量随着缺水阶段的后移,水分胁迫的负效应逐渐减小,水分利用效率随着缺水阶段的后移有所提高,微咸水非充分灌溉的灌水优先顺序应为拔节水、抽穗水和灌浆水。该研究为黄淮海地区冬小麦在微咸水非充分灌溉下的适宜灌溉次数和灌溉水量的确定提供了科学依据,有利于合理开发利用当地微咸水资源。     

红壤施氮对玉米水分胁迫指数的影响

为了探讨干旱条件下红壤水氮管理措施,在田间遮雨小区设置连续0～32 d不灌水的7个干旱水平和N 0、140、280 kg/hm23个施氮水平的试验,研究了氮肥对夏玉米作物水分胁迫指数(Crop water stress index,CWSI)的影响。结果表明,CWSI可以指示红壤干旱时玉米水分胁迫状况,但增施氮肥后,CWSI与产量的关系发生了偏移。在CWSI低于0.20时,增施氮肥对CWSI无明显影响;在CWSI大于0.20时,增施氮肥使玉米产量下降,高量氮肥还使CWSI上升,作物受旱加剧。说明增施氮肥对CWSI的影响因玉米干旱胁迫程度和施氮量而异。     

柠条秸秆和地膜覆盖对土壤水分和玉米产量的影响

为了探讨北方农牧交错带不同保墒措施下旱地玉米的土壤水分特征及其对产量的影响,以甘农118为试验材料,监测了单膜(SFP)、双膜(DFP)、柠条秸秆沟埋(CPDP)和裸地(CK)4种不同处理下0~100 cm土壤水分季节变化、垂直变化及年际变化,测定了玉米产量和水分利用效率。结果表明:SFP和DFP处理明显改善0~40 cm土层土壤体积含水率,较CK处理保墒效果提高35.65%~47.91%,但随着玉米生育期的推进,由于玉米生长耗水和土壤蒸发作用,建植后土壤体积含水率均接近或低于萎蔫系数(7.20%)。连续2 a种植玉米4种处理土壤贮水量均有不同程度的减少,CPDP和CK处理土壤贮水量分别减少了68.42和68.07 mm,其次为SFP(53.49 mm),DFP减少最小(48.98 mm),说明研究区内玉米生长需要消耗大量土壤水分。SFP和DFP能够增加玉米对降雨和土壤水的利用,不同年份产量水分利用效率较CK处理分别提高12.55%~35.71%和25.11%~54.70%。SFP和DFP耗水量、产量和水分利用效率均无显著差异(P0.05),因此建议在研究区种植玉米时可以采取SFP措施,而CPDP耗水量较高、产量和水分利用效率相对较低,不宜采取此种保墒措施。     

长期施肥对黄壤有机碳平衡及玉米产量的影响

基于长期定位试验,以黔中典型黄壤为研究对象,采用单因素方差分析、可持续性指数、稳定性指数等方法对长期定位试验获取的数据进行分析和比较,以探讨长期不同施肥处理对黄壤有机碳含量、有机碳平衡量、玉米产量稳定性、可持续性及其相互关系的影响。结果表明:(1)与施化肥和对照处理相比,施有机肥处理土壤有机碳含量明显升高,按大小排序依次为:MMNPK1/2M+1/2NPK1/4M+3/4NPK;(2)施有机肥处理黄壤有机碳平衡量为正值,且随有机肥施用量增加而增加,相反,施化肥和对照处理均为负值,大小依次为:MNPK、M1/2M+1/2NPK1/4M+3/4NPKNPKNKNPN、CKPK,各处理差异显著;(3)有机肥与化肥配施、有机肥单施及氮磷钾化肥协调施用更有利于提高玉米产量,排序为:MNPK1/4M+3/4NPK、1/2M+1/2NPKNPK、MNPNK、PK、NCK;(4)适量有机肥与化肥配施可提高玉米产量稳定性和可持续性(可持续性指数0.6,变异系数0.3),其中,1/4M+3/4NPK处理玉米产量稳定性和持续性最好;(5)玉米年产量与黄壤有机碳平衡量相关度较高,而玉米可持续性、稳定性则主要受有机碳含量影响。综上,有机肥与化肥配施有利于黄壤有机碳含量提升、玉米维持高产稳产。按适量"减肥"原则,以25%有机肥配施75%氮磷钾化肥效果最佳。     

氟 对玉米产量品质及土壤性质的影响

适量氟对动物和人类健康有益, 而过量氟对动物和人类健康有害。为研究氟对玉米产量品质及土壤性质的影响, 采用盆栽试验研究了添加0、100 mg·kg^-1、200 mg·kg^-1、500 mg·kg^-1、1 000 mg·kg^-1 和1 500 mg·kg^-1 氟(NaF)对玉米产量、粗蛋白和淀粉含量及土壤pH、水溶性钙和微生物数量的影响。结果表明: 随氟处理浓度的增加玉米产量显著降低, 减产9.9%~85.4%; 玉米籽粒蛋白质含量显著增加, 从91.8 g·kg^-1 增加到108.8 g·kg^-1。加入氟100 mg·kg^-1 和200 mg·kg^-1 时, 淀粉含量表现为下降趋势,而当加入氟500 mg·kg^-1、1 000 mg·kg^-1 和1 500 mg·kg^-1 时, 淀粉含量表现为上升趋势。玉米不同部位氟含量基本上随氟浓度的增加而增加, 玉米根部和籽粒含氟量与氟添加量的相关性达极显著水平, 相关系数分别为r_根=0.998^**和r_粒=0.915^**; 叶含氟量与氟添加量的相关性达显著水平, r_叶=0.852^*; 玉米不同部位氟含量的大小顺序为根>叶>叶鞘>茎>籽粒。氟浓度在200 mg·kg^-1 时, 籽粒含氟量已超过无公害农产品标准1.0 mg·kg^-1。石灰性土壤添加氟后, 可使土壤pH 增加,从8.05 增加到8.70; 水溶性钙含量显著下降, 由2.71 g·kg^-1 下降到1.02 g·kg^-1。随氟浓度的增加土壤放线菌数量显著降低, 与对照相比, 降低0.92%~65.22%; 低浓度的氟可以促进土壤细菌、真菌的生长, 而高浓度的氟可以抑制细菌、真菌的生长。     

水土保持的水环境效应研究

 非点源污染已成为我国很多湖库型水源地的主要污染源,给人们的生活和健康以及经济社会的可持续发展造成严重危害。水土保持措施是防治非点源污染,保护水源水质,保障饮水安全的重要手段。笔者界定了水土保持水环境效应的概念;将非点源污染的类型划分为农业型、水土流失型、农村生活型、城市径流型和降水降尘型;首次系统地揭示水土保持的水环境效应机制;定量分析小流域综合治理与区域综合治理水土保持的水环境效应。     

咸水负压渗灌对番茄生长和土壤盐分的影响

该研究旨在探讨日光温室条件下咸水灌溉对番茄生长发育和土壤盐分积累的影响。试验采用负压渗灌设备在番茄不同生育期（全生育期、花果期、果实膨大期、采收期）、使用不同质量浓度咸水（淡水、3、5、7、9 g/L）和土壤基质势（0、-40、-80 hPa）下进行咸水灌溉,研究咸水灌溉对番茄产量、根质量、耗水量、水分利用效率和土壤盐分的影响。结果表明,番茄不同生育期耐盐能力差异明显,花果期对土壤基质势与盐分胁迫比较敏感,采收期忍耐性最强。咸水灌溉的盐分浓度临界值全生育期与花果期为3 g/L,果实膨大期为5 g/L,采收期可以用较高浓度咸水灌溉。咸水灌溉会造成温室生产系统土壤的盐分积累。适量咸水灌溉,对株体发育具有"控上促下"调节效应,利于降低耗水量、提高番茄产量与水分利用效率。因此,依据番茄不同生育阶段耐盐性的差异,利用一定浓度的咸水灌溉不仅可替代淡水资源,还可提高水分利用效率。     

劣质水灌溉对土壤盐碱化及作物产量的影响

长期的劣质水灌溉将导致土壤潜在的次生盐碱化。通过在以色列的大田试验,分析了劣质水灌溉对浅埋地下水位条件下土壤盐碱动态和作物产量的影响。试验在安装有暗管排水系统的试验田中进行。试验田土壤为粉砂粘土,种植有饲料玉米(Zea mays L.)。试验结果显示,高盐碱地下水的侧向运动和蒸发形成了试验田南半部和北半部土壤中盐碱度分布的巨大差异。在试验条件下,0～1.2 m土壤中的盐分在整个玉米生长期内平均增加了7.5%,碱度增大了19.6%。作物产量和植株高度与土壤含盐量成反比,籽粒产量受影响最为严重。利用冬季的降雨淋洗土壤盐分是维持本地区灌溉农业持续发展的关键。     

不同微咸水组合灌溉对土壤水盐分布和冬小麦产量影响的田间试验研究

为了研究不同组合灌溉顺序对土壤水盐分布状况和冬小麦产量的影响,2003年-2005年在河北省中科院南皮生态试验站进行了冬小麦田间微咸水灌溉试验。通过对冬小麦主根区和100 cm深度土壤的水、盐分布状况和冬小麦产量进行分析,结果表明3 g/L的微咸水可以作为冬小麦的灌溉用水,但连续使用会导致土壤发生积盐;拔节期应尽量避免使用微咸水,且不宜连续使用微咸水进行灌溉,组合灌溉最好采用咸淡交替的方式;综合土壤的积盐状况和冬小麦产量分析,淡（拔节水）淡（抽穗水）咸（灌浆水）的组合灌溉顺序为最优方案,该研究为合理开发利用灌区地下微咸水提供了依据。     

大垄宽窄行免耕种植对土壤水分和玉米产量的影响

为了解决东北玉米小垄原垄免耕播种机具易掉入垄沟的问题,发挥宽窄行优势,加强农机农艺结合,该文提出了大垄宽窄行错茬免耕播种的作业思路。于2007－2009年在辽宁省苏家屯区垄作保护性耕作建立试验区,研究了大垄宽窄行免耕种植对土壤体积质量、土壤含水率、作物生长及水分利用效率的影响。试验结果表明：大垄宽窄行免耕种植模式能够改善土壤结构,增加土壤蓄水保水能力,其中在出苗期提高土壤水分9.39%～11.03%;与均行小垄免耕种植模式相比,大垄宽窄行免耕种植模式改善了玉米群体结构,促进了个体发育,增加了叶面积指数和干物质积累,作物产量提高了6.70%～9.49%,土壤水分利用效率提高了4.96%～8.56%,是东北地区一种较为理想的保护性耕作模式。