基于HYDRUS模型全膜双垄沟模式下土壤水盐运移模拟

为探索不同种植模式对晋北盐碱土水盐运移规律的影响,采用田间试验方法,设置空白对照、平作不覆膜、平作覆膜、起垄覆膜和全膜双垄沟5个处理,利用HYDRUS-1D/2D模型对不同种植模式下土壤水分和盐分运动规律进行数值模拟,分析了不同种植模式下水盐运动状态,并对比分析模拟结果与田间实测数据。结果表明,全膜双垄沟模式可有效提高土壤含水率,降低土壤电导率,缓解土壤盐分胁迫,为作物生长提供良好的水盐环境。HYDRUS-1D/2D模型对晋北盐碱土水盐运移规律的模拟结果可靠,能够为晋北地区盐碱土壤水盐管理提供科学依据。     

含碳物料改良苏打盐化土的效果研究

为探讨含碳物料对饲草玉米生长发育的影响及对苏打盐化土的改良效果,明确研究区域不同含碳物料适宜推荐用量及较优改良物料,本文采用田间试验方法,以晋北典型的苏打盐化土为对象,研究了风化煤、生物炭、牛粪和秸秆四种含碳物料不同用量对饲草玉米出苗率、鲜草产量及土壤pH值、电导率(Ec)的影响,模拟分析了不同物料适宜推荐用量。试验结果表明：含碳物料有效提高了饲草玉米出苗率,施用风化煤、牛粪处理整体出苗情况优于生物炭、秸秆。施用含碳物料后鲜草产量表现出牛粪 > 风化煤 >生物炭>秸秆的变化趋势。与对照相比,施用各物料处理显著增产,牛粪150%opt处理产量76.83 t/hm2最高,风化煤opt处理产量70.30 t/hm2次之,较ck处理增产31.12 t/hm2、23.49 t/hm2。利用效应函数对物料各处理产量进行模拟分析,确定研究区域风化煤、生物碳、牛粪和秸秆适宜施用量为30.0~37.5t/hm2,24.0~27.0 t/hm2,52.5~63 t/hm2和54.0～60.0 t/hm2。施用含碳物料能降低土壤pH值,以风化煤降低效果最好,比对照下降0.09~0.66。不同含碳物料对土壤电导率的影响存在差异,牛粪调控根层盐分效果较好,施用后土壤电导率较对照明显降低。含碳物料还促进土壤有机质含量的增加,以风化煤效果最好。研究得出,含碳物料能促进苏打盐化土的改良和利用,风化煤、牛粪改良效果优于生物炭和秸秆,施用推荐用量能有效改善土壤环境,促进作物增产。     

不同种植密度条件下春玉米根系与地上部的相关性

密植条件下玉米地上部及根系生长均会受到抑制。以先玉335为供试品种,以面积为取样单位,采用根钻法,对4.5万(低密)、7.5万(中密)、9.0万(高密)株/hm2种植密度下吐丝期春玉米在0~50 cm土体条件下根系主要指标与地上部相关性状(叶面积、籽粒质量及产量等)相结合进行分析。结果表明,中密处理产量最高,单位质量籽粒所具有的根系指标中密处理最低,根冠比中密处理最低;单位叶面积所具有的根系指标随密度增大而减小,单位质量籽粒所具有的根系指标则为低密高密中密,根冠比为高密低密中密。综合结果表明,根系具有巨大的吸收潜力。     

不同土壤肥力条件下高产玉米氮肥最佳用量研究

通过田间试验,研究了不同施氮量对春玉米产量、氮肥利用率及土壤硝态氮累积的影响。结果表明,东阳、祁县和文水3个试验点最佳经济施氮量分别为227,204,201 kg/hm2,施氮量增加到一定值时,产量便不再增加;随着施氮量的增加,3个试验点春玉米的氮效率呈下降趋势,N180,N270处理的氮效率要高于其他处理;玉米收获后的0～90 cm土壤硝态氮累积呈现出东阳N270之后的处理,30～90 cm土层的硝态氮盈余现象严重,祁县和文水试验点N180处理的硝态氮累积量适宜,之后的处理氮素盈余现象严重。参考不同施氮量对春玉米产量、氮肥利用率及土壤硝态氮累积的影响,认为在中低肥力的东阳试验点,施氮量为225 kg/hm2时,在保证高产的同时又不会对环境构成威胁,在中等肥力的祁县和高肥力的文水试验点,可能由于土壤质地和气候的差异,氮肥推荐量为200 kg/hm2时可以同时兼顾经济效益和环境效益。     

全膜双垄沟种植模式对晋北盐碱土水盐动态特征的影响

为探索不同种植模式对晋北盐碱土水盐动态特征的影响,采用大田试验,以裸地为对照(CK),研究平作不覆膜(F)、平作覆膜(P)、起垄覆膜(P_r)和全膜双垄沟(P_t)4种模式下对晋北苏打型盐碱土饲草玉米田的水盐纵向动态分布。全膜双垄沟模式保水保墒,其中以0~40 cm土层效果最为明显,土壤含水率较CK、F、P、P_r分别提高30.73%、27.63%、29.05%和19.96%;玉米生育期内全膜双垄沟模式持续抑制根区土壤盐分上移,0~40 cm土层土壤电导率较CK、F、P和P_r分别降低31.30%、31.77%、24.42%和10.47%;40~100 cm土层比CK、F、P和P_r分别降低20.95%、11.61%、7.61%和5.60%;全膜双垄沟模式有效降低0~20 cm表层土壤pH值,但对20~100 cm土壤pH值影响较小;全膜双垄沟模式可有效改善土壤生态环境,促进玉米植株生长发育,其产量比处理F、P和P_r分别提高36.62%、24.56%和10.98%。全膜双垄沟模式可调控根区水盐分布,改善土壤生态环境,促进玉米生长发育,提高作物产量,可作为晋北盐碱地土壤的有效改良措施之一。     

6种玉米品种耐盐性筛选

针对不同玉米品种进行苗期耐盐性筛选,用以发掘和利用具有优良耐盐性状的玉米品种。本试验以蛭石为介质,设置0、45、95、145、195、245、295 mmol/L等7个NaCl浓度水平,进行耐盐性筛选。结果表明,6个玉米品种的生长临界NaCl浓度不同,‘潞玉39’和‘华农138’生长临界NaCl浓度约为 300 mmol/L,耐盐性较好;‘金苹618’的生长临界NaCl浓度为195.4 mmol/L,耐盐性较差。6种玉米品种叶片的POD活性、SOD活性、CAT活性约在195 mmol/L盐浓度下达到最大值,而且都随盐浓度的增大呈先升高后降低的趋势,但不同品种增加或降低的值有所差异。脯氨酸与丙二醛的含量都随盐浓度的增大呈上升趋势,但不同品种的增加值有所差异。综合分析,‘潞玉39’和‘华农138’耐盐性较好,更适宜在盐碱地上开展进一步田间研究。     

不同模式下春玉米物质生产与群体光合性能研究

为构建高产春玉米良好的群体结构,提高春玉米光能利用率,充分发挥春玉米的增产潜力,在大田试验条件下,从玉米品种、密度和肥料管理方面研究了3种模式（农户模式、优化模式、高产模式）对春玉米物质生产与群体光合生理指标的影响。结果表明：优化模式和高产模式较农户模式分别增产10.79%、27.62%,秃尖长度显著减少。3种模式的叶面积指数(LAI),群体光合势(LAD),干物质累积(DMA)以及生长率(CGR)规律依次为高产模式>优化模式>传统模式。由此证明,优化品种、合理增密以及加强养分资源管理是春玉米获得高产的关键措施。     

含碳物料对晋北苏打盐化土理化性质的影响

为探明含碳物料对土壤改良及作物生长的影响,以晋北苏打盐化土为研究对象,通过田间试验研究了等碳量风化煤、生物炭、牛粪和秸秆对土壤理化性质及春玉米生长的影响。结果表明,含碳物料降低了土壤容重、提高了土壤孔隙度。土壤容重表现为风化煤牛粪秸秆生物炭CK,0～10 cm、10～20 cm土层风化煤处理比对照降低4. 73%,7. 05%,牛粪处理降低5. 75%,3. 91%;含碳物料明显提高了土壤有机质含量,0～20 cm土层有机质含量均以风化煤、牛粪处理较高,0～10 cm、10～20 cm较对照分别显著提高54. 78%,36. 62%和37. 40%,32. 95%;含碳物料明显降低了0～20 cm土层土壤p H值和全盐量,风化煤、牛粪处理降低效果优于生物炭和秸秆处理,施用风化煤、牛粪后0～10 cm、10～20 cm土壤p H值较对照显著降低0,59,0. 55和0. 53,0. 53,全盐量降低13. 49%,14. 27%和8. 10%,7. 35%。含碳物料有降低土壤水溶性钠离子、碳酸根离子及碳酸氢根离子含量的作用,均以牛粪、风化煤处理的降低效果较好;施用含碳物料提高了土壤养分含量,牛粪、风化煤对土壤全氮、有效磷含量影响较大,秸秆对速效钾含量影响较大;含碳物料促进了春玉米的生长发育和产量的增加,其中株高、干物质量和产量表现为风化煤、牛粪秸秆、生物炭 CK;施用风化煤、牛粪后2016,2017年产量较CK分别显著增加31. 81%,37. 72%和28. 58%,22. 99%。研究表明,含碳物料对苏打盐化土的改良利用有积极的影响,风化煤、牛粪改良效果优于秸秆和生物炭。     

氮素实时监控技术对夏玉米产量及氮效率的影响

为了对山西南部夏玉米区氮肥的高效利用提供理论依据,采用田间定位试验,应用氮素实时监控技术研究了目标产量为7.5 t·hm-2时夏玉米优化施氮量。结果表明,与农户习惯施氮量相比,优化的氮用量大幅减少,3年累积减少氮肥投入491 kg·hm-2。由于氮素实时监控技术对夏玉米进行了氮素的分期调控,使得氮素供应能够满足夏玉米全生育期的需求,最终产量较农户习惯增加6.3%,增收1418元·hm-2,同时,氮肥的利用效率、农学利用率以及偏生产力显著提高,而土体硝态氮的累积与淋洗则大幅下降,降低了对环境污染的风险。     

覆膜沟灌下施氮量对土壤水盐分布和向日葵产量的影响

通过对施氮水平的控制,研究农田土壤水盐分布和向日葵的产量变化规律,为改善盐碱地作物生长环境,增加产量提供有效的理论依据。选取大同盆地,采用覆膜宽垄沟灌(G)和水平畦灌(Q)2种耕作灌溉方式,设置3种施氮水平,施氮量分别为156kg/hm^2(N1)、260kg/hm^2(N2)、364kg/hm^2(N3),以平作不施氮(QN0)为对照组,五氧化二磷和氧化钾用量分别45.7和54.84kg/hm^2。灌溉定额为340mm。结果表明:在不施氮条件下,沟灌垄上0~40cm电导率EC1∶5比水平畦灌电导率低15%~30%,沟中0~40cmEC1∶5比水平畦灌低40%~50%。40cm以下土层,沟灌土壤垄上和沟中EC1∶5比水平畦灌低20%~40%。而在施氮条件下,沟灌垄上0~40cm表层EC1∶5和水平畦灌差异不显著(p<0.05),但随着施氮量的增加,二者表层EC1∶5都略微增加,沟灌沟中0~40cmEC1∶5较水平畦灌低40%~60%。40cm以下沟灌沟中EC1∶5比畦灌低40%左右。在相同的灌水量下,沟灌沟中0~40cm表层含水率低于垄上覆膜表层含水率,而在整个生育期内除了降雨影响外,覆膜沟灌含水率均在10%~23%,与不施氮处理差异不显著(p<0.05)。采用260kg/hm^2的施氮时,向日葵生长最优,盘径22.5cm、千粒重192.30g、籽粒产量4893.8kg/hm^2。综上分析,采用覆膜沟灌且施氮量在260kg/hm2左右能改善土壤水盐状况,提高作物产量。