地表覆盖对旱作玉米农田土壤氮素矿化的影响

采用树脂芯方法研究了黄土高原旱作农田秸秆覆盖和地膜覆盖对0~20 cm土层土壤氮素净矿化的影响。结果表明:不覆盖(对照)、秸秆覆盖和地膜覆盖3个处理在玉米生育前期(播前~六叶期)表现为土壤氮素净固持,净固持量分别为53.7、52.7、56.7 mg·kg~(-1),六叶期之后表现为氮素净矿化,净矿化量分别为26.3、31.8、13.7mg·kg~(-1);综合两个生育阶段从全生育期看,3个处理土壤氮素矿化均表现为净固持,矿质氮净固持量分别为27.4,20.9 mg·kg~(-1)和43.0 mg·kg~(-1)。从不同覆盖处理看,秸秆覆盖会显著增加土壤氮素净矿化量和氮净矿化速率,地膜覆盖虽然有利于增加土壤温度和水分含量,但并没有显著改变土壤氮净矿化量和氮净矿化速率,这一结果间接证明地膜覆盖并不会显著影响土壤有机质矿化。研究还发现,在本试验条件下当田间土壤温度在22℃~25℃、土壤含水量在20%左右时有利于土壤氮素矿化,该条件下净矿化速率较高,且干湿交替有利于矿化。     

覆盖方式对旱作小麦田土壤团聚体有机碳的影响

依托中国科学院长武黄土高原农业生态实验站的长期覆盖试验,分析研究秸秆覆盖和地膜覆盖对黄土高原旱作冬小麦田土壤团聚体分布和团聚体有机碳的影响,共包括4种处理:无覆盖(CK)、全年9 000 kg·hm~(-2)秸秆覆盖(M_(9000))、全年4 500 kg·hm~(-2)秸秆覆盖(M_(4500))和全年地膜覆盖(PM)。结果表明:(1)与CK处理相比,M_(9000)处理土壤总有机碳含量提高8.1%(P0.05),M_(4500)和PM处理较CK处理无显著差异。(2)M_(9000)、M_(4500)处理0.25 mm团聚体含量较CK处理分别提高6.6%、4.1%,PM处理降低1.7%。(3)与CK处理相比,M_(9000)处理平均重量直径(MWD)值提高9.2%,PM处理降低14.8%;M_(9000)处理几何平均直径(GMD)提高13.0%,PM处理降低15.7%(P0.05)。(4)土壤总有机碳与0.25 mm团聚体含量、MWD和GMD值呈显著正相关。(5)各处理中,5 mm和0.25 mm团聚体中有机碳含量较高;M_(9000)处理可不同程度地提高各级别团聚体中有机碳的含量,PM处理作用不明显;土壤有机碳主要储存在机械稳定性大团聚体中,且5 mm团聚体对总有机碳的贡献率最大,M_(9000)、M_(4500)处理可提高0.25 mm团聚体有机碳的贡献率。(6)各处理土壤总有机碳与5 mm和0.25 mm机械稳定性团聚体中有机碳呈极显著正相关。因此,长期秸秆覆盖不仅可以提升团聚体水平和稳定性,还可增加团聚体中有机碳含量,有利于土壤有机碳的固定。该区全年9 000 kg·hm~(-2)秸秆覆盖处理效果最好。     

农田冬季覆盖作物对土壤有机碳含量和主作物产量的影响

从冬闲覆盖作物对土壤有机碳的固定及覆盖作物对主作物产量的影响等方面对国内外有关覆盖作物环境改良机理的最新研究结果进行了总结分析。认为,长期轮作覆盖作物可以增加土壤有机碳,提高微生物的活性,而且对主作物的产量提高有不同程度的促进作用。     

不同温度下添加绿肥对旱作农田土壤有机碳矿化的影响

为揭示气候变暖背景下绿肥添加对旱作农田土壤有机碳矿化的影响,采用室内恒温培养法,研究了添加长武怀豆(S)、黑麦草(R)、长武怀豆与黑麦草混合(M)在5℃、15℃、25℃下的土壤有机碳矿化过程。结果表明:培养温度和绿肥种类及其二者交互作用对土壤有机碳矿化速率均具有显著影响。在15℃和25℃下有机碳矿化速率峰值均出现在培养开始后第2天,然后快速下降并分别在第17天和第22天后趋于稳定;而在5℃下有机碳矿化速率峰值则推迟至第8天出现,然后缓慢下降至第42天后趋于稳定。在为期79 d的培养期间,土壤有机碳平均矿化速率和累积矿化量均随着温度升高而增加。与不添加绿肥的对照(CK)相比, S、M和R处理土壤有机碳累积矿化量提高了10.5～11.6倍(P<0.05),绿肥处理间变化趋势为S>M>R,与其本身含碳量相一致。与CK相比,S、M和R处理土壤温度敏感性(Q₁₀)分别降低了11.0%、11.2%和11.8%。绿肥添加和增温同时还提高了土壤有机碳矿化动力学参数,其中S处理在不同温度下均较其他处理具有更高的土壤有机碳矿化速率常数。与CK相比,土壤碳素和氮素水平...     

渭北旱塬不同覆盖材料对旱作农田土壤水分及春玉米产量的影响

为了探索半湿润区沟垄覆盖栽培条件下春玉米田的蓄墒效果和增产增收效应,2009-2010年在渭北旱塬采用普通地膜、生物降解膜和液态膜,设置了不同沟垄覆盖栽培模式,连续2a对土壤水分、产量和经济效益进行分析研究.结果表明,在玉米全生育期,普通地膜和生物降解膜能有效改善土壤的水分利用状况.与传统平作(对照)相比,普通地膜和生物降解膜覆盖处理,0～200 cm土壤平均贮水量分别增加了9.2％和8.6％,液态膜覆盖表现不稳定.2a玉米平均产量普通地膜和生物降解膜分别较对照提高19.23％和17.82％(P＜0.05),水分利用效率平均提高21.49％和20.25％;经济效益以普通地膜和生物降解膜最高,2 a平均纯收益分别较对照增收22.09％和20.44％,而液态膜处理的产量、水分利用效率及经济效益与对照均无显著差异.可见,覆盖生物降解膜和普通地膜有良好的蓄水保墒效果,显著增加了作物产量和水分利用效率,因此生物降解膜可以代替普通地膜应用于农业生产.     

氮肥深施对旱作覆膜农田土壤养分含量及春玉米产量的影响

以春玉米为供试作物,于 2021-2022 年在甘肃省定西市进行不同深度施肥田间试验,以双垄沟覆膜种植为基础,设置 3 个氮肥施用深度:5cm(D5)、15 cm(D15)和 25 cm(D25),以不施氮(N0)处理为对照,共 4 个处理,分析不同氮肥施用深度对农田土壤养分含量、干物质积累、水分利用及玉米产量的影响,为优化施肥模式和进一步提升其节水增产效能提供理论依据.结果表明,随施肥深度的增加,农田 0～40 cm土层土壤养分含量逐渐增大,D25处理较D15 和D5 处理的土壤有机碳、全氮、速效磷和速效钾含量分别平均提高 8.67%、2.23%、22.11%和 15.18%;氮肥深施可提高生育后期养分供给能力,玉米干物质积累量显著提高,D25 处理播后 105 d～收获期干物质积累量分别较D15 和D5 提高 6.53%和 25.30%;2 个试验年份农田耗水量和水分利用效率均随着施肥深度的增加逐渐增大,D25处理分别较D15 和D5 平均提高 10.09%和 10.08%;D25 处理玉米生物产量和经济产量较D5 处理分别平均提高27.20%和34.93%.在西北旱作区,氮肥 25 cm深施模式能为玉米提供更好的养分供给,是提高覆膜旱作农田玉米干物质积累量及产量的有效措施.     

不同覆盖方式对旱地玉米田土壤环境及玉米产量的影响

分析普通地膜覆盖、小麦秸秆覆盖及露地栽培3种不同处理对旱地玉米田土壤环 境、玉米产量构成因素的影响,结果表明:覆盖栽培能改善土壤环境,降低土壤容重,提高土壤 水分利用率,调节土温、湿度,协调水热资源利用的同步性;秸秆覆盖能增加土壤养分含量,特 别是速效钾含量;在玉米生长后期,提高叶面积指数,延长叶片功能,提高玉米的光合能力从而 防止玉米早衰,增加穗重,提高玉米产量。     

不同氮水平下秸秆、生物质炭添加对旱作农田土壤酸解有机氮组分的影响

为探明不同氮水平下秸秆、生物质炭添加对陇中黄土高原旱作农田土壤酸解有机氮组分的影响,2014年在定西市安定区李家堡镇布设的不同氮水平下秸秆、生物质炭添加定位试验(共9个处理),利用Bremner分级法,对该试验2018年收获后的土壤有机氮组分进行测定与分析。结果表明:在0～30 cm土层(0～5、5～10、10～30 cm土层),各处理酸解总有机氮、酸解氨态氮、酸解氨基酸态氮、酸解未知态氮含量均随土层的加深而降低,酸解氨基糖态氮含量随土层的加深而增加;较之无炭处理(CN0、CN50、CN100处理的均值),生物质炭添加(BN0、BN50、BN100处理的均值)处理可提升酸解总有机氮含量10.12%、9.14%、7.61%(土层由上至下),提升酸解氨态氮含量15.02%、16.25%、17.19%(土层由上至下),提升酸解氨基酸态氮含量13.31%、11.84%、8.74%(土层由上至下),其中BN100处理下对其提升效应最显著;较之无炭处理(CN0、CN50、CN100处理的均值),秸秆添加处理(SN0、SN50、SN100处理的均值)可提升酸解氨基糖态氮含量26.46%、26.51%...     

不同覆盖措施对旱区农田土壤酶活性及西瓜产量的影响

基于大田试验,研究了砂石+地膜覆盖,砂石覆盖,地膜覆盖3种旱区农田地表不同覆盖措施下的土壤酶活性及西瓜产量,以农田不覆盖（CK）为对照。结果表明：砂石+地膜覆盖在西瓜不同生育时期和不同土壤层次由于土壤水分条件的改善,可显著提高土壤酶活性,其中土壤脲酶活性提高了34.5%,碱性磷酸酶提高了13.0%,过氧化氢酶提高了29.5%,砂石覆盖次之（分别提高了31.4%,11.5%, 25.5%）,地膜覆膜处理虽然也有提高土壤三种酶活性的效果,但作用甚微（仅0.9%,1.4%,2.9%）。对西瓜产量及商品率的影响,砂石+地膜覆盖、砂石覆盖处理与对照相比增产效果显著,分别增产50倍和30倍,地膜覆盖与对照相比增产7倍,但是商品率较低（2.16%）。表明在当地旱区农业生产中,砂石+地膜覆盖或砂石覆盖是抗旱、增产增收的有效措施。     

不同覆盖处理对旱作玉米生育与产量效应的研究

比较研究了地膜覆盖，地膜加秸秆及秸秆覆盖处理对旱作玉米土壤环境、生长发育及产量形成的调控效应。结果表明，地膜加秸秆覆盖能明显改善旱作玉米土壤环境，促进玉米的生长发育，经济产量比对照增加２３．８％，比单一地膜覆盖增加８．０％，比单一秸秆覆盖增加１５．８％。地膜加秸秆覆盖是旱作玉米生产的一项重要技术措施。     

施氮和覆膜对旱作春玉米农田土壤微生物量和土壤酶活性的影响

为研究长期不同施氮水平和覆膜对黄土高原旱作春玉米高产体系土壤微生物活性的影响,设置田间试验包含施氮水平和覆膜2个因子,施氮量分别为0（N0）、100 kg·hm^-2（N100）、250 kg·hm^-2（N250）和400 kg·hm^-2（N400）,每个施氮水平下分别有覆膜（F）与不覆膜（B）处理,供试玉米品种为先玉335。2014年采集0~10 cm和10~20 cm土层土壤样品,测定土壤微生物量和酶活性,分析微生物量计量学特征并进行综合评价。结果表明,无论覆膜与否,土壤微生物量碳、氮和磷均随施氮量的增加而增加（除不覆膜时N400处理）,施氮量高于250 kg·hm^-2时土壤微生物量增加不显著。覆膜对土壤微生物量碳、氮无显著影响,而显著增加土壤微生物量磷;覆膜在一定程度上降低N0、N100和N400处理土壤微生物量碳氮比,施氮则显著增加微生物量碳氮比和微生物量氮磷比。0~10 cm土层脲酶活性随施氮量的增加而增加,但覆膜对脲酶活性无显著影响。覆膜和施氮均显著增加碱性磷酸酶活性,0~10 cm和10~20 cm土层覆膜N400处理碱性磷酸酶活性在相应土层最大,分别为1.49 mg·g^-1·d^-1和1.61 mg·g^-1·d^-1。主成分分析结果表明施氮量为250 kg·hm^-2时土壤微生物活性最强。研究表明无论覆膜与否,250 kg·hm^-2的施氮量是该地区适宜的施氮量。     

不同覆盖及耕作措施对黑土区坡耕地土壤养分时空变化特征及作物产量的影响

为探究不同覆盖及耕作措施对黑土区坡耕地米-豆轮作农田土壤养分时空变化特征及作物产量的影响机制,于2022—2023年进行田间试验,设置顺坡碎秆均匀覆盖（SM）,横坡碎秆均匀覆盖（CM）、顺坡覆盖作物（SC）和传统耕作（CK）4个处理,分析不同覆盖及耕作措施下土壤养分含量随生育时期和土层深度的变化趋势以及作物产量表现,明确不同覆盖及耕作措施下土壤硝态氮（NO^-₃-N）、铵态氮（NH⁺₄-N）、速效磷（AP）、速效钾（AK）含量与作物产量之间的相关关系。结果表明：随作物生育时期的推进,各处理土壤AP含量呈先增加后降低的变化趋势,土壤AK含量呈逐渐减小的变化趋势;各处理土壤NH⁺₄-N、NO^-₃-N、AP和AK含量随土层加深整体上呈逐渐减小的趋势。各处理的作物干物质量和产量较CK分别显著提升3.29%~11.96%和4.29%~14.77%;除2022年0~20 cm和20~40 cm土层土壤NH⁺₄-N含量外,其余各土层土壤养分含量与作物产量均呈显著正相关关系（P<0.05）,土壤AK含量对作物产量的影响程度更高。     

不同前茬与施氮量对半干旱黄土高原夏玉米产量和土壤有机碳库的影响

研究了不同前茬(冬油菜茬、冬小麦茬)与不同施氮量(N0,0 kg·hm~(-2);N120,120 kg·hm~(-2);N240,240 kg·hm~(-2))对半干旱黄土高原夏玉米产量和土壤有机碳库的影响。结果表明:施氮显著增加了夏玉米产量,与不施氮比较,冬油菜茬和冬小麦茬分别增产9.76%~24.88%和12.56%~22.50%,且冬油菜茬的产量高于冬小麦茬6.40%~11.05%。同一茬口不同处理间夏玉米田土壤总有机碳(TOC)含量为N_(240)N_(120)N_0,N_0、N_(120)和N_(240)处理下冬油菜茬土壤TOC含量分别高于冬小麦茬1.07~1.70、1.07~1.93 g·kg~(~(-1))和0.77~1.60 g·kg~(~(-1))。两种前茬下,夏玉米出苗至成熟土壤易氧化有机碳(EOOC)和颗粒有机碳(POC)含量均随着施氮量的增加而增加,冬油菜茬土壤EOOC和POC含量分别高于冬小麦茬0.09~4.91 mg·kg~(~(-1))和0.05~0.27 g·kg~(~(-1))。施氮对土壤EOOC和POC的贡献率分别为0.34%~3.45%和10.14%~51.41%。综上分析,施氮有利于增加半干旱黄土高原夏玉米产量,并能促进土壤有机碳库的积累。在本试验区同等肥力土壤条件下,复播夏玉米以冬油菜茬为优,且施氮量以240 kg·hm~(-2)为宜。     

种植密度与施氮量对旱地地膜玉米产量、水分利用效率和品质的影响

试验以旱地地膜玉米'先玉335'为材料,采用二因素随机区组设计,种植密度设3个水平,分别为:4.5×104株·hm-2(低密度:D4.5)、6.0×104株·hm-2(中密度:D6.0)和7.5×104株·hm-2(高密度:D7.5);施氮量(缓释氮肥)设4个水平:0 kg·hm-2(N0)、150 kg·hm-2(N...     

不同覆膜方式对旱地玉米生长发育、产量和水分利用效率的影响

针对甘肃陇东旱作区年降水量少、季节分布不均,特别是玉米生产春旱严重等问题,以露地平播为对照(CK),研究了双垄面全膜覆盖沟播,双垄面半膜覆盖沟播,宽膜覆盖平播,窄膜覆盖平播,全地面覆盖平播,膜侧播种等6种覆膜种植方式对旱作玉米出苗率、干物质积累量、株高、叶面积指数、生育时期、产量和水分利用效率的影响。结果表明,全膜双垄沟提高了玉米出苗率和出苗速度,提早成熟,整个生育期玉米株高、叶面积指数和干物质积累量始终大于其它处理,显著提高了产量和水分利用效率,是旱作区进一步挖掘降水潜力和高产田创建的有效途径。     

秸秆覆盖量对土壤水分利用及春玉米产量的影响

为了探明半干旱区秸秆覆盖栽培中适宜的秸秆覆盖量,在宁南旱区进行了春玉米栽培试验。试验设1.35、0.9、0.45和0万kg/hm24个覆盖量处理,分析了不同覆盖量对土壤水分、玉米产量及水分利用效率的影响。结果表明,4年玉米生育期覆盖量从高到低0～200 cm土层平均土壤贮水量分别较CK(无覆盖)高15.47、10.79 mm和6.26 mm(P<0.05)。试验期间,2009年玉米生育期降雨量最低(为266.1 mm),各处理依次较CK增产13.10%、17.37%和5.40%(P<0.05);2010年玉米生育期降雨量最高(为433.6 mm),各处理依次较CK增产3.91%、7.58%(P<0.05)和1.70%。0.9～1.35万kg/hm2覆盖量增产效果明显,4年平均比CK增产14.23%～12.03%,水分利用效率提高了10.64%～8.87%。宁南旱区,0.9万kg/hm2秸秆覆盖量能更好地蓄水保墒,促进农田土壤水分良性循环,且对提高玉米产量和水分利用效率有显著效果。     

干旱区盐渍化荒地不同开垦年限土壤碳氮储量研究

在天山北坡绿洲区分别选取连续开垦3 a、8 a、15 a盐渍化棉田和未开垦的盐渍化荒地,采集0~10、10~20、20~40、40~60、60~100 cm土层土壤样品,测定土壤有机碳、全氮含量。结果表明:盐荒地开垦后棉田0~100 cm土层土壤有机碳含量随开垦年限呈逐渐增加的趋势;开垦后棉田土壤全N含量随开垦年限的增加而增加,但处理间无显著差异;盐荒地与开垦棉田土壤有机碳、全N含量随土层深度增加而降低,其中盐荒地不同土层间土壤有机碳含量差异显著,0~40 cm土层土壤有机碳、全N含量明显高于40 cm以下土层;开垦棉田土壤C/N随开垦年限的增加呈现增加的趋势,盐荒地和开垦棉田土壤C/N随土壤深度的增加而降低,二者之间差异不显著;开垦棉田土壤有机碳储量随开垦年限的增加呈先减少后增加的趋势。结论:干旱区盐荒地开垦后,棉田土壤有机碳、全N含量均随开垦年限的增加而增加,而土壤有机碳储量随开垦年限的增加先减小后增加。盐荒地与开垦棉田土壤有机碳和全N含量随土层深度增加而减少。