不同施肥与耕作对紫色土坡耕地土壤侵蚀及氮素流失的影响

【目的】研究重庆紫色土坡耕地“冬小麦-夏玉米”种植模式在不同施肥制度和耕作模式下由降雨而引发的水土流失特征及氮素流失规律,可为该区农业生产及生态环境保护提供科学依据。【方法】设置4种施肥制度（顺坡耕作对照、顺坡耕作农家肥和化肥配合施用、顺坡耕作单施化肥、顺坡耕作单施化肥增量）和2种耕作模式（顺坡耕作单施化肥、横坡垄作单施化肥）,采用野外径流小区长期（2008—2012）定位监测,研究施肥与耕作对坡面土壤侵蚀及氮素流失的影响。【结果】不同施肥制度和不同耕作模式间产流量、产沙量、氮素流失量差异均显著,不施肥处理产流量、产沙量及氮素流失量均最大,施肥、横坡垄作均能有效降低坡面产流产沙及氮素流失量。与相同施肥水平的顺坡耕作相比,横坡耕作分别减少产流量、产沙量、全氮流失量25.9%、20.5%和33.4%,与相同耕作方式的对照相比,农家肥和化肥配合施用可分别减少产流量、产沙量和全氮流失量35.7%、40.5%和41.2%。紫色土区年降雨量与年产流产沙量均呈幂函数关系（y=ax^b,a＞0,b＞0）,氮素流失量与径流量呈线性关系（y=ax+b,a>0）,但与降雨量相关性不显著,旱坡地氮素流失以总可消化养分（total digestible nutrients,TDN）为主,占全氮的62.1%。农家肥和化肥配合施用可以降低总可消化养分（TDN）和铵态氮（NH₄⁺-N）占全氮的比例。【结论】紫色土区不宜采取顺坡耕作和不施用任何肥料的土地管理方式。农家肥和化肥配合施用、横坡垄作是防治重庆紫色坡面水土流失及径流氮素流失的有效途径,径流中氮素流失以总可消化养分为主。     

秸秆还田模式对小麦-玉米轮作体系土壤有机碳固存的影响

为解决麦玉轮作体系小麦秸秆直接粉碎还田存在的弊端,基于多年麦玉秸秆还田定位试验,筛选高产-节本-地力提升为一体的还田模式。选择4种还田模式,即小麦玉米秸秆均不还田(WN-MN,CK1)、小麦玉米秸秆均粉碎还田(WC-MC,CK2)、小麦高留茬还田(WH-MN)和小麦高留茬-玉米粉碎还田(WH-MC)为研究对象,比较其产量表现、土壤有机碳贮量盈亏、碳库管理指数等指标,评价将小麦秸秆粉碎还田改成高留茬还田后形成的还田模式与两季秸秆均粉碎还田的优劣。结果表明,与WN-MN相比,WC-MC和WH-MC的土壤碳储量分别增加24.23%和16.05%;与试验开始前土壤有机碳储量相比,4种还田模式的土壤碳固持为–0.83~6.14 Mg·hm^–2;维持土壤初始碳储量水平的最小碳投入量为4.06 Mg·hm^–2·a^–1。各处理不稳定有机碳组分的含量随着土层加深呈下降趋势。与WN-MN相比,WC-MC、WH-MC和WH-MN显著增加了0~20 cm表层不稳定碳组分的含量;WC-MC和WH-MC也显著增加了各土层的碳库管理指数。2015—2016周年产量,WC-MC、WH-MC平均较其他两个处理分别增加了34.5%、20.1%;2016—2017周年产量,以WH-MC最高,较其他处理平均高出11.1%。小麦高留茬-玉米粉碎还田模式下土壤有机碳储量、不稳定有机碳组分、碳库管理指数和作物产量均较高,且节本增效,表明该模式有利于关中平原麦玉轮作体系粮食生产可持续发展。     

接种微生物条件下牛粪＋麦秸堆腐过程有机组分的动态变化

大量排放的畜禽粪便若利用不当则会对环境构成威胁,经微生物发酵、制成高效有机肥料是粪肥与秸秆综合利用的一种重要方式。试验以牛粪添加不同比例的小麦秸秆为原料,在接种和非接种微生物的条件下进行堆腐,研究了腐解过程有机组分及腐殖物质的动态变化。结果表明,随着腐解进行,乙醇溶性组分含量逐渐降低;水溶性组分含量先升高再降低;半纤维素和纤维素含量随腐解进行呈现一定波动,但总体呈降低趋势;木质素含量呈增加趋势;全碳含量降低,腐殖物质碳占全碳的比例逐渐增加,H/F比值逐渐升高。秸秆的加入比例越高越有利于木质素的积累,牛粪所占比例越大则越有利于腐殖物质的形成。接种微生物可促进有机物料中各有机组分的分解,并有利于腐殖物质的形成。     

NaCl胁迫对作物幼苗氮素吸收和累积的影响

采用黄瓜、菠菜、大豆幼苗进行水培试验,研究其在ＮａＣｌ胁迫下对氮素的吸收和累积。结果表明,ＮａＣｌ胁迫下,黄瓜和菠菜幼苗的生长受到显著抑制,吸收和累积ＮＯ－３的量显著下降;而大豆几乎不受影响。以ＮＨ＋４－Ｎ为氮源时,大豆对ＮＨ＋４的吸收受到抑制。３种作物吸收Ｃｌ－和Ｎａ＋的速率远高于吸氮速率。     

两种蔬菜对硝态氮的累积和还原

１９９４￣１９９５年在菜园土壤上进行的田间试验表明,菠菜的硝态氮含量显著低于小白菜,后者是前者的１．２￣４．３倍,菠菜外围叶片的硝酸还原酶活性畸低于小白菜,但其他器官及整株均值都高于小白菜。     

小麦和玉米秸秆腐解特点及对土壤中碳、氮含量的影响

通过室内模拟培养试验,揭示了不同水分条件下小麦和玉米秸秆在土壤中的腐解特点及对土壤碳、氮含量的影响。结果表明,1)水分条件对有机物质腐解的影响较大,在32 d的培养期间,相对含水量为60%(M60)时,土壤CO2释放速率始终低于含水量80%(M80)的处理。M60条件下释放的CO2-C量占秸秆腐解过程中释放碳总量的40.1%,而M80条件下达到51.5%;M60条件下,添加秸秆土壤中有机碳含量平均提高2.24 g/kg,显著高于M80条件下的1.43 g/kg。2)添加玉米秸秆的土壤,在培养期内CO2释放速率始终高于小麦秸秆处理,CO2-C累积释放量和有机碳净增量分别为408.35 mg/pot和2.12 g/kg;而小麦秸秆处理分别仅为378.94 mg/pot和1.56 g/kg,两种秸秆混合的处理介于二者之间。3)与未添加秸秆相比,土壤中添加小麦或玉米秸秆后,土壤有机碳、微生物量碳、全氮和微生物量氮含量均显著提高,且数量上总体趋势表现为:玉米秸秆两种秸秆混合小麦秸秆。可见,适宜水分条件有利于秸秆腐解过程中秸秆中碳向无机碳方向转化,而不利于向土壤有机碳方向转化;且玉米秸秆比小麦秸秆更易腐解。秸秆在土壤中腐解对补充土壤碳、氮作用很大,可改善土壤微生物生存条件,提高土壤质量。     

添加石灰和秸秆对土有机碳固持的影响

【目的】研究作物秸秆与石灰配施对土壤CO₂排放、土壤有机碳(SOC)固持、土壤无机碳(SIC)转化的影响机制,以及SOC固持对初始SOC含量的响应。【方法】采用室内恒温培养试验及稳定同位素技术(13C),选用经16年不同碳氮水平管理,且长期进行冬小麦-夏休闲种植的2个供试土壤样品:S₀N₀土壤(不进行秸秆还田+不施用氮肥)和S₁N₁土壤(高量秸秆还田+高量施用氮肥:240 kg·hm-2),将S₀N₀土壤和S₁N₁土壤分别在添加秸秆(12g·kg^-1)或不添加秸秆以及添加石灰(3 g·kg^-1)或不添加石灰的情况下于25℃黑暗条件中培养120 d。【结果】未添加秸秆和石灰时,S₁N₁土壤的CO₂累积释放量比S₀N₀土壤高出42.9%;添加等...     

螯合-缓冲营养液培养条件下不同小麦品种的锌效率比较

【目的】比较不同小麦品种的Zn效率,为Zn高效小麦品种的筛选提供参考。【方法】以9种面包型小麦(渭丰151、陕715、郑麦9023、中育6号、小偃22、武农148、小偃216、西农889和远丰175)为供试材料,以黑麦(Secale cereale)为对照,采用螯合-缓冲营养液培养方法,设不供锌(-Zn)和供锌(+Zn,3μmol/L)2种处理,进行为期35 d的水培试验,测定小麦叶片SOD活性、生物量、植株样品Zn含量及种子Zn含量。【结果】培养2周后,缺Zn条件下9个小麦品种植株均出现典型的缺Zn症状,并且缺Zn症状随着培养时间的延长而加重。缺Zn导致小麦地上部干质量大幅度下降,而根系所受的影响相对较小;6个小麦品种(渭丰151、郑麦9023、远丰175、小偃22、西农889和中育6号)在供Zn时其地上部干质量接近,但在缺Zn时差异很大。9个小麦品种的Zn效率为23.6%~46.3%,远低于黑麦的Zn效率(81.4%)。供Zn后,小麦植株地上部Zn含量和Zn吸收量均显著提高,但黑麦地上部Zn含量变化不大。缺Zn时小麦Zn效率与植株地上部Zn吸收量之间存在显著正相关关系,但与植株地上部Zn含量无明显相关性;Zn效率与种子Zn含量和Zn总量之间均不存在显著相关性。【结论】面包型小麦的耐缺Zn性存在较大的基因型差异,Zn效率可以作为筛选面包型小麦耐缺Zn性的一个可靠指标。     

不同玉米基因型幼苗缺锌敏感性评价

采用砂培试验方法,在缺锌条件下对35个玉米基因型的缺锌敏感性及相关影响因子进行了比较和评价。根据培养试验中玉米幼苗叶片缺锌症状出现的严重程度和时间早晚,将供试玉米基因型划分为缺锌敏感型、中等敏感型和非敏感型3种类型。对10个缺锌敏感型和非敏感型玉米基因型进行比较发现,外界缺锌对玉米幼苗期的生物量影响不大,敏感型玉米基因型仅仅从外观上显示出缺锌症状。缺锌能显著降低缺锌敏感型玉米基因型叶片的叶绿素含量,而对非敏感型玉米基因型的叶绿素含量影响较小。缺锌敏感型玉米基因型的根冠比普遍较大,其根冠比均大于1,而非敏感型玉米基因型的根冠比却等于或小于1。缺锌敏感型玉米基因型种子中P/Zn较高,非敏感型玉米基因型的P/Zn较低。在缺锌条件下,缺锌敏感型玉米基因型锌从种子向地上部转移的转移率更高。总的来看,玉米种子中的P/Zn可以作为判断玉米生长期内缺锌敏感性的一个重要指标,玉米幼苗的根冠比可以作为鉴别缺锌敏感性的另一指标。     

高碳酸钙条件下供锌对不同基因型小麦生长和养分吸收的影响

为了探明CaCO3对不同基因型小麦Zn吸收的影响,采用人工春化后的小麦幼苗在温室中进行了水培试验。结果表明:缺Zn和在营养液中添加100 mg/L CaCO3对小麦分蘖和生长发育未表现出明显的不良影响,而供试的3种基因型小麦(远丰998、中育6号及小偃22)的分蘖数及长势有明显的差异。与缺Zn相比,供Zn使小麦根部P吸收量增加25.6%,但对N,K吸收无明显影响。供Zn显著提高了小麦植株各部分尤其是根中的Zn含量和吸收量,而不同基因型间无显著差异,添加CaCO3未降低对Zn的吸收。添加CaCO3后,小麦叶片叶绿素SPAD值降低21.4%,但对小麦植株的Fe吸收无明显影响。据此推测叶绿素SPAD值的降低并非由于CaCO3降低小麦对Fe的吸收而引起的,其原因有待进一步研究。而供Zn仅能增加小麦根部Fe吸收量,对地上部无明显影响。无论是否供Zn,Fe主要累积在小麦的根部,而供Zn加剧了这种累积。