不同灌水方法对苹果树果实膨大期根系生长和土壤酶活性的影响研究

蓄水坑灌法是针对我国北方地区水资源紧缺和水土流失严重双重问题而提出的一种适用于山丘区果林的中深层立体灌溉。为了果树能够更好地吸收水分和养分,需对其根系和土壤酶活性方面进行研究。本试验在果实膨大期采用根钻法对地面灌溉和蓄水坑灌条件下的苹果树根系形态及活力和土壤酶活性进行对比研究,结果表明:在两种灌溉方式下,果树根系形态指标和根系活力均随土层深度的增加呈现出先增大后减小的趋势,蓄水坑灌条件下峰值出现在60~100cm土层深度内,较地面灌溉峰值下移,且均大于地面灌溉;脲酶、磷酸酶和硝酸还原酶活性随土层深度的增加表现出先增大后减小的趋势。在0~20cm表层土壤,蓄水坑灌条件下的土壤酶活性低于地面灌溉,而在中深层土壤,蓄水坑灌的要明显高于地面灌溉。过氧化氢酶活性则表现为随土层深度的增加先减小后增大,且蓄水坑灌条件下的酶活性在0~160cm全土层深度内均大于地面灌溉。     

蓄水多坑灌施下尿素在土壤中的运移转化特性

为提高蓄水多坑灌施尿素条件下土壤氮素利用率和保护生态环境,通过室内蓄水多坑(土箱半径40 cm,高120 cm,蓄水坑半径16 cm,深度60 cm)物理模型试验,研究了蓄水多坑灌施下尿素在土壤中的运移转化特性。结果表明,土壤水分主要分布在地表以下20~80 cm,0~10 cm土层土壤含水率较小,同一土壤深度处蓄水坑壁附近土壤含水率大于0通量面处土壤含水率;同一土壤深度蓄水坑壁附近土壤尿素态氮量大于0通量面处的尿素态氮量,尿素的水解在9 d内基本完成,第7天水解最快,尿素水解与时间存在良好的对数函数关系;土壤铵态氮主要集中在40~60 cm土层土壤中,且r=20 cm处的量高于0通量面处的;而土壤硝态氮的分布趋势与铵态氮相反,随时间的延长,0通量面和r=20 cm处的土壤铵态氮质量分数均在40~60 cm和60~80 cm增幅较大,而土壤硝态氮质量分数表现出在90~100 cm湿润锋处增幅最大。     

蓄水坑灌灌施条件下苹果园土壤氮素分布特性研究

为探究蓄水坑灌灌施条件下灌水量对苹果园土壤氮素分布规律的影响,本文通过田间实验就蓄水坑灌灌施条件下灌水量对苹果园土壤氮素分布规律进行了研究.结果表明:灌水量对土壤碱解氮和硝态氮分布影响范围基本一致,硝态氮和碱解氮浓度峰值集中在蓄水坑坑壁外围水平10 cm范围内,随着与蓄水坑坑壁距离的增加而降低.随着灌水量的增加,蓄留在蓄水坑坑壁外围水平10 cm范围内碱解氮和硝态氮量减少;随着土层深度和径向距离的增加,各处理间碱解氮和硝态氮量随着灌水量的增加而增加.该试验条件下,碱解氮和硝态氮相关系数为0.926,硝态氮量占碱解氮量百分比较大,建立了碱解氮和硝态氮的相关关系式.     

蓄水坑灌果园土-树系统中重金属Cd富集特征与风险评价

植物对Cd的吸收和运转能力较强,为了探明蓄水坑灌果园土壤和果实中重金属Cd的含量及其污染风险,以10年生红富士丹霞果树为供试材料,于2019年开展苹果树蓄水坑施灌试验。利用BCR法测定了果园土壤和果树各器官中重金属Cd的含量,并采用单因子法对土壤和果实中重金属Cd含量进行风险评价。结果表明:蓄水坑灌模式促进了果园土壤重金属Cd在土壤表层的累积和向土壤深层的迁移和转化,蓄水坑灌果园0～40 cm土层土壤重金属Cd含量在整个生长季的下降幅度较常规灌溉处理低7.59%～15.72%,而40～160 cm土层土壤重金属Cd含量下降幅度较常规灌溉处理高0.96%～20.95%;生育期末蓄水坑灌果园20～40 cm土壤Cd和传统灌溉果园在60～160 cm的土层范围内表现为不同程度的警戒级尚清洁状态;不同灌溉模式果树各器官对土壤Cd的富集量依次为根系枝梢叶片果实,蓄水坑灌果树各器官Cd含量与吸收富集系数均大于传统灌溉处理,但不同灌溉模式果实中重金属Cd含量均低于我国可安全食用标准。研究结果旨在丰富果园蓄水坑灌理论,亦可为果园土壤环境修复提供科学依据。     

基于HYDRUS-2D模型的滴灌土壤水氮动态模拟研究

【目的】探究河套灌区滴灌条件下玉米各生育期土壤水氮变化规律及不同灌水量对土壤硝态氮累积量的影响。【方法】通过田间试验,设置高灌水量（D1:76 mm）处理和低灌水量（D2:60 mm）处理,分析土壤含水率和土壤氮素（铵态氮和硝态氮）的动态变化规律,利用HYDRUS-2D模型进行模拟验证与预测。【结果】各处理灌水后土壤含水率呈增加趋势;而土壤铵态氮和硝态氮在灌水施肥后迅速升高,随后下降,D1处理和D2处理不同生育期0～10 cm土层铵态氮量和硝态氮量的平均降幅分别为60.0%～62.0%和40.0%～46.7%。拔节期、抽雄期和灌浆期各土层灌水后D1处理相比D2处理的土壤含水率分别增加了5.9%、8.0%和6.7%,而土壤铵态氮量和硝态氮量随着土层深度的增加而降低。不同生育期硝态氮累积量为拔节期>抽雄期>灌浆期,随着生育期的推进,硝态氮累积量呈降低趋势。土壤含水率及氮素模拟值与实测值的吻合度较高,R2、RMSE和d均介于合理范围内。【结论】玉米生育期120 mm的灌溉定额可有效降低0～60 cm土层的硝态氮累积量,可降低硝态氮在60～100 cm土层的积累量。该研究可为当地灌...     

黑土区节水灌溉对各期肥料氮素在土壤中残留的影响

为揭示松嫩平原低温黑土区节水灌溉模式下肥料氮素在稻田土壤中的残留情况,采用在田间小区内原位设置~(15)N示踪微区的方法,分别标记施用的基肥、蘖肥、穗肥,以常规淹灌模式作为对照,研究了稻作控制灌溉模式下水稻收获后各期肥料氮素在稻田土壤中的残留情况,以及残留在稻田土壤中的肥料氮素在0～60cm土层的分布。试验结果表明,不同施氮水平下稻作控制灌溉模式基肥氮素在稻田土壤中的残留率为36.0%～39.9%;蘖肥氮素的残留率为54.9%～57.3%;穗肥氮素的残留率为29.4%～35.4%;肥料氮素在土壤中的总残留率为35.4%～37.1%,相同施氮量下稻作控制灌溉模式下各期肥料氮素在土壤中的残留率均高于常规淹灌,且相同施氮水平不同灌溉模式下肥料氮素在相同深度土层中的残留量差异显著,不同施氮量下稻作控制灌溉模式水稻生长期内施用的基肥、蘖肥、穗肥氮素在稻田表层土壤(0～20cm)中的残留量均高于常规淹灌模式;而在20～40cm和40～60cm土层的残留量均低于常规淹灌,与常规淹灌相比,稻作控制灌溉模式可以提高肥料氮素在根区土壤(0～20cm)中的残留量,减少了肥料氮素损失,同时残留的肥料氮素可以在一定程度上补充黑土区的土壤氮库,有利于黑土区稻田土壤的保护及肥力的提升。相关性分析表明:肥料氮素在土壤中的总残留量除与各时期肥料氮素在土壤中的残留量呈极显著正相关外,与基肥和穗肥氮素在表层土壤的残留量呈显著正相关。研究结果可为制定黑土区稻田适宜的水氮调控模式,有效管理和充分利用土壤残留氮肥,改善黑土区稻田生态环境提供参考。     

不同灌溉方式对猕猴桃园土壤质量的影响

为探明不同灌溉方式对猕猴桃园土壤质量的影响,2016-2017年在陕西眉县和杨凌猕猴桃园布设微喷灌、地面灌溉和滴灌处理,对0～50 cm土层的土壤容重、田间持水量、土壤孔隙度、有机质、速效钾、速效磷和碱解氮进行了统计分析,并利用土壤质量综合指数对不同灌溉处理土壤质量进行了评价。结果表明:(1)微喷灌和滴灌处理土壤容重、土壤孔隙度和田间持水量在0～50 cm各土层内无差异,在0～30 cm各土层均显著优于地面灌溉处理(P0.05);(2)与猕猴桃施肥标准相比,3种处理在0～50 cm土层内有机质和碱解氮均亏缺,微喷灌和地面灌溉处理在该土层内速效钾和磷均处于盈余状态;(3)土壤容重和有机质是反映猕猴桃园土壤质量的综合指标;(4)滴灌处理土壤质量综合指数在10～50 cm各土层显著高于微喷灌和地面灌溉处理(P0.05),是二者的1.21～1.81倍。因此,猕猴桃园采用滴灌是土地可持续性利用的有效措施。研究成果为猕猴桃园灌溉措施筛选及土地可持续性利用提供参考。     

不同灌水模式对土壤水分和硝态氮分布的影响

通过2年带防雨棚微区试验研究了传统灌水施肥与水肥异区交替灌水施肥对土壤中水分和硝态氮分布的影响。结果表明:土壤水分和硝态氮分布与灌水方式和灌水量有关。无论灌水量高低,第1次灌水后,水肥异区的施肥沟与灌水沟在0~60 cm土层土壤水分和硝态氮含量存在差异。第2次灌水后,施肥沟与灌水沟之间土壤水分含量的差异会随灌水量增加而缩小,而二沟之间0~60 cm土层中硝态氮含量的差异则随灌水量的增加而增加。同时,土壤中表层及亚表层硝态氮含量随灌水量的增加而增加。考虑到减少水分的深层渗漏和提高肥料的有效性,在交替灌水时必须控制灌水量,建议灌水量在450~600 m3/hm2为佳。     

不同水氮管理模式对玉米地土壤氮素和肥料氮素的影响

为了解决东北地区灌溉条件下水氮合理施用问题,以大田试验为基础,采用15N同位素示踪技术,设置3个灌水定额水平(W1:40 mm,W2:60 mm,W3:80 mm)和3个施氮量水平(N1:180 kg/hm~2,N2:240 kg/hm~2,N3:300 kg/hm~2),分析比较了不同水氮管理模式对玉米地土壤氮素的吸收、土壤无机氮残留、土壤-作物氮平衡以及肥料氮去向的影响。结果表明:随着施氮量的增加,0～100 cm土层铵态氮、硝态氮的含量和累积量均呈现增加的趋势;提高灌水量可以提高60～100 cm土层铵态氮累积量、80～100 cm土层硝态氮累积量。对土壤-作物氮平衡的研究表明,增加施氮量可以提高土壤无机氮残留量和氮素盈余,而作物氮素吸收量随着施氮量的增加呈先增后减的趋势,氮素盈余量和表观损失量随灌水量的增加表现为先降低后增加。肥料氮累积量随着施氮量的增加呈先增后减的趋势,施氮量300 kg/hm~2时肥料氮累积量占比21. 27%～31. 23%,肥料氮残留量和损失量所占比例均有所提高。玉米植株氮素中有66. 70%～75. 05%来自于对土壤氮的累积,随着施氮量的增加,玉米植株土壤氮素累积量呈先增后减的趋势。综合不同水氮管理模式对玉米地土壤无机氮残留、土壤-作物氮平衡以及肥料氮去向的影响得出,灌水60 mm、施氮240 kg/hm~2的水氮组合可保证肥料氮的充分利用,减少无机氮的残留和损失。     

河北平原区农田土壤硝态氮分布规律及影响因素分析

在河北省平原区开展小麦-玉米轮作区农田硝态氮田间试验,采用雷磁计测定土壤剖面硝态氮含量,并分析降雨、土壤性质及微生物等影响因素。试验结果表明:常规施肥条件下,氮肥的当季利用率较低,残留率为27.5%。施肥灌溉后土壤硝态氮的分布呈现双峰形式,分别出现在55～70cm土层和150～170cm土层。小峰值出现在土壤剖面上层,硝态氮平均含量为47.75mg/kg;大峰值出现在土壤剖面下层,平均含量为93.72mg/kg。大峰值约是小峰值的2倍,且含量随时间、土层深度变化较大。不合理的灌溉方式使硝态氮深层淋失现象明显,根层以下土壤剖面硝态氮含量占氮肥总量的85%,对地下水环境构成极大威胁。     

蓄水坑灌体系温度对土壤氮素运移转化影响

通过研究体系温度对蓄水坑灌施条件下土壤水分及氮素运移转化的影响,明确蓄水坑灌土壤水氮时空分布特征,探究土壤水氮运移迁移转化机理,以期为水肥合理灌施提供理论基础。通过模拟构建蓄水坑灌模型,以大型控温箱精确控制土壤温度,采用克里克空间插值法分析了蓄水坑灌条件不同体系温度下的水分、硝态氮、铵态氮时空分布特征,结果显示7 h左右土壤水分、养分完成入渗进入再分布阶段,土壤水分随着时间的推移其垂向和径向迁移距离均逐渐增大,同一时刻,温度越高其横向与径向迁移距离越大,且靠近蓄水坑壁区域的土壤含水率相对越低;土壤中铵态氮含量在不同温度下随时间推移均呈现先增后减的现象,低温下第15 d时土壤养分再分布核心区出现下降趋势,中、高温第10 d时已出现下降趋势,且其迁移距离远低于水分、硝态氮的迁移距离;土壤中硝态氮含量在10℃下第10 d时出现增高现象,而20、25、35℃下第5 d时已出现增高现象,由蓄水坑周边至湿润体边缘呈现"低-高-低"的分布态势。表明再分布阶段温度升高能提高水分的再分布速率,提高脲酶活性加快尿素水解转化为铵态氮,同时促进硝化反应进程抑制铵态氮在土壤中的积累,当土壤含水量过高时,会抑制土壤中氮素的硝化作用。     

不同水氮调控模式对稻田土壤氮素分布与有效性的影响

为了进一步阐明寒地黑土区不同水氮调控模式对铵态氮、硝态氮在不同土层累积及土壤氮素有效性的影响,以田间小区试验为基础,结合~(15)N示踪微区试验,研究了不同水氮调控模式下土壤剖面的无机氮以及肥料氮素的NH_4~+-~(15)N和NO_3~--~(15)N累积情况,并根据同位素测定结果分别计算了土壤氮素有效性“A”值,从不同角度分析了不同水氮调控模式对土壤氮素有效性的影响。研究结果表明:控制灌溉和常规灌溉两种灌溉模式下土壤无机氮和以无机氮形态残留的肥料氮素在土壤剖面的累积量均随施氮量的增加而增大,并随土层深度的增加而减少。不同施氮量下稻作控制灌溉模式表层土壤(0～20cm)中无机氮和以无机氮形态残留的肥料氮素的累积量均高于常规灌溉,20～40cm和40～60cm土层的无机氮和NO_3~--~(15)N总累积量均低于常规灌溉,不同灌溉模式间20～60cm土层中NH_4~+-~(15)N的累积量差异不显著(P0.05)。相同施氮量下常规灌溉模式20～40cm土层的NO_3~--~(15)N累积量较控制灌溉模式增长了10～11倍;40～60cm土层的NO_3~--~(15)N累积量较控制灌溉模式增长了近3倍。不同施氮量下稻作控制灌溉模式水稻成熟期氮素积累量中77.77%～84.51%来自于土壤氮素,较常规灌溉提高了12.91%～23.12%,且相同施氮量下稻作控制灌溉模式土壤氮素有效性“A”值较常规灌溉模式分别提高了9.41%、5.65%和3.69%。不同施氮量下与常规灌溉相比,稻作控制灌溉模式可以有效提高稻田土壤氮素有效性,减少肥料氮素的淋溶损失,起到了节水减排的作用,研究结果可为制定黑土区稻田合理的水氮调控措施提供参考。     

喷灌小麦土壤氮素分布规律及对地下水影响试验研究

探索喷灌条件下冬小麦农田土壤中无机氮含量和分布特征以及对地下水环境影响,对控制农民化肥使用量,保护地下水环境具有重要意义。选择在保定市白庄村冬小麦农田进行灌溉与施肥试验,同时对地下水水位和水质进行了观测。结果表明:喷灌条件下冬小麦生育期内0~100 cm内土层土壤水分含量变化较大呈S型,100 cm以下其值较高且基本保持同一水平。氨氮在土壤剖面中变化受施肥影响较大,之后在氨氮土层中变化稳定。冬小麦生育期200 cm以内土层的硝态氮累积量呈逐渐递减趋势。硝态氮含量主要受化肥施用、灌溉和降雨作用影响,随灌水、降雨垂向迁移较快,灌水后第5 d硝态氮变小,对地下水水质变化影响较大。     

不同灌溉方式下苹果园土壤氧气分布特征研究

为了揭示不同灌溉方式下果园土壤氧气分布特征,以7年生矮砧苹果树为试验对象,设置灌溉方式(蓄水坑灌、地面灌溉)作为控制因子,采用土壤原位氧气测定仪对距离地表不同垂向位置处和距离树干不同径向位置处土壤氧饱和度进行了监测。结果表明:不同灌溉方式下土壤氧饱和度随垂向深度增加均呈现指数型递减趋势;蓄水坑灌下土壤氧饱和度随径向距离增加呈现"几"字形变化趋势,地面灌溉方式下土壤氧饱和度在径向变化不大,基本稳定于一常数,蓄水坑灌处理沿垂向和径向土壤氧饱和度均高于地面灌溉处理。在此基础上,构建了地面灌溉一维垂向指数型分布模型,模型决定系数为0.903～0.916;蓄水坑灌一维垂向、一维径向和二维空间指数型分布模型,模拟决定系数分别为0.872～0.983、0.605～0.814和0.890,均具有较高的模拟精度。     

蓄水坑灌土壤水分分布特征研究

为了揭示蓄水坑灌条件下土壤水分分布特征,提高蓄水坑灌水分利用效率,本文利用TRIME-PICO IPH土壤水分测量系统,进行了蓄水坑灌与普通地面灌溉条件下果园土壤含水率分布对比试验,分析了不同灌溉方法下土壤含水率随垂向、径向的变化。结果表明：蓄水坑灌条件下,土壤水分主要分布在垂向40-160cm内,土壤含水率增量随深度呈先增大后减小的趋势,含水率增量最大值出现在坑底附近,且距离蓄水坑近处,含水率增量较大,然后沿坑两侧依次递减;地面灌溉条件下,土壤水分主要分布在垂向0-80cm内,土壤含水率增量随深度增大而减小,含水率增量最大值出现在地表,且沿各个径向距离增长幅度较为一致。研究结果将为蓄水坑灌法的田间推广提供科学依据。     

天津地区施肥对麦田土壤养分及产量的影响

根据2008年10月-2009年6月和2010年10月-2011年6月在天津农学院农田水循环试验基地进行的田间试验,通过室外采样和室内测定,研究了天津地区施肥对麦田土壤养分和产量的影响.结果表明:硝态氮和速效磷均表现出在表层0～20 cm处含量远远高于其他土层,随土层深度的加深,含量逐渐降低,60 cm以下土层硝态氮和速效磷的含量变化缓慢.高、中、低、零肥处理硝态氮含量最大值呈现与施肥量多少相同的趋势,速效磷含量最大值的分布规律与施肥多少关系不太明显.0～40 cm土层中硝态氮和速效磷含量随时间变化较其他土层要明显,在天津地区复种指数较高的农田土壤中,底肥300 kg/hm2,追肥150 kg/hm2可以满足冬小麦生长需求,既节约资源,又保护环境.     

温室滴灌施肥条件下土壤硝态氮的运移及分布特征

为了揭示不同滴灌施肥方式对日光温室土壤硝态氮运移及分布的影响,以番茄为供试作物,选择漫灌为对照（CK）,研究在3种施肥处理和4种灌水量条件下硝态氮的运移及在各土层的分布情况。结果表明,土壤硝态氮量随灌水量和施肥量的增加而增加,随土层深度的增加而逐渐减少。土壤硝态氮主要分布在0～40 cm土层,占试验土层总量的 82%～92%。与大水高肥（W1F3）处理相比,节水节肥（W4F1）处理下土壤剖面硝态氮累积量减少了36.65%。与 CK 相比,节水节肥（W4F1）处理下40～60 cm土层硝态氮累积量减少了53.42%;与大水高肥（W1F3）处理相比,W4F1处理下40～60 cm土层硝态氮累积量减少了62.18%。在本试验条件下,较习惯施肥量减30%、灌水量减50%的处理是可行的,能够有效地提高氮肥利用率和产投比、降低土壤硝态氮的深层累积。     

蓄水坑灌下苹果树根系生长对不同氮素水平的响应

研究蓄水坑灌下不同氮素水平对苹果树根长密度和根表面积密度的影响,为确定蓄水坑灌条件下苹果树合理的施氮范围提供了依据。以7a生矮砧密植红富士苹果树为研究对象,设置了4个蓄水坑灌施氮水平(0、10、20、40kg/hm^2)对应T1、T2、T3、T4处理,以地面施肥作为对照组CK(施氮水平为10kg/hm^2),利用微根管法对施肥前后不同土层深度的苹果树根长密度和根表面积密度进行了测定。结果表明:施氮可以有效促进苹果树根系生长,各处理根长密度和根表面积密度的生长速率随施氮量的增加先增大后减小。CK处理和同等施氮水平的T2处理相比,其根系在表层土壤生长状况更好,而T2处理苹果树根系在中深层土壤中发育更好。综合各个处理苹果树根系生长发育情况,本试验中T3处理最适合苹果树根系的生长发育。     

地下水浅埋区施肥对麦田土壤养分及产量的影响

2010年10月～2011年6月在天津农学院农田水循环试验基地进行田间试验，通过室外采样和室内测定，研究了地下水浅埋区施肥对麦田土壤养分和产量的影响。结果表明：硝态氮和速效磷均表现出在表层0-20cm处含量远远高于其它土层，随土层深度的加深，含量逐渐降低，60cm以下土层硝态氮和速效磷的含量变化缓慢。高、中、低、零肥处理硝态氮含量最大值呈现与施肥量多少相同的趋势，速效磷含量最大值的分布规律与施肥多少关系不太明显。0-40cm土层中硝态氮和速效磷含量随时间变化较其他土层要明显，在天津地区复种指数较高的农田土壤中，低肥水平（底肥300kg/hm2，追肥150 kg/hm2）可以满足冬小麦生长需求，既节约资源，又保护环境。     

喷灌条件下河西走廊春小麦土壤硝态氮动态分布及产量关系

以当地灌溉施肥模式为对照并以探索河西走廊春小麦适宜喷灌灌溉施肥制度为目的,在甘肃省永昌县试验基地开展了田间基础性试验研究,试验分别设置高、中、低三个灌水(3 300、2 550、1 800 m~3/hm~2)、施肥(337.5、225、187.5 kg/hm~2)水平。研究了喷灌条件下不同处理间土壤硝态氮分布运移规律,分析了产量及水分利用效率与灌水量、施肥量之间相关性。结果表明:土壤硝态氮含量主要受施肥量影响;喷灌条件下中等灌水水平土壤硝态氮主要分布在0~40 cm土层,有利于春小麦根系对氮素的吸收利用,灌水水平过高或过低都不利于根系对氮素的吸收;产量及水分利用效率与灌水量呈线性正相关关系,与施肥量相关性不显著;中等灌水水平比大水漫灌增产5%、节水32%,节水、增效效果显著;根据产量回归结果,适合河西走廊喷灌灌溉施肥制度为中等灌水施肥水平。