施氮和灌溉管理下作物产量和土壤生化性质

氮和水对作物生长非常重要,研究施氮和灌溉管理下作物产量、土壤性质以及它们的关系对我国农业科学有重要意义。本文以中国科学院封丘农业生态试验站为平台,研究了施氮(每季施氮150 kg·hm?2、190 kg·hm?2、230 kg·hm?2、270 kg·hm?2,以不施氮为对照)和灌溉(灌溉量达到0~20 cm、0~40 cm、0~60 cm土壤的田间持水量,以雨养为对照)管理下小麦-玉米轮作系统作物产量和土壤生化性质,以及它们之间的关系。研究结果表明,150~270 kg·hm?2施氮量对2008年、2009年玉米产量和2009年、2010年小麦产量无显著影响;灌溉对2010年玉米产量无显著影响,而2008年、2009年玉米产量随灌溉量增大而增加。尽管2008—2011年小麦产量随灌溉量变化趋势不一致,但与雨养相比灌溉提升了小麦产量。施氮在不同程度上提升了土壤全氮和速效氮含量、脱氢酶和脲酶活性、微生物生物量碳、基本呼吸和硝化势,稍微降低了土壤pH并大幅降低了速效磷含量(降幅48.7%~51.6%);灌溉提升了土壤全氮含量和脱氢酶活性,降低了全钾含量、脲酶活性、基本呼吸、硝化势。多元回归分析显示,某些土壤生化性质(全氮、溶解性有机碳、速效磷含量及微生物生物量碳氮、呼吸熵、硝化势)与2009年、2010年玉米产量很好地线性拟合。综上,土壤生化性质因施氮和灌溉发生不同程度的分异,因施氮和灌溉而分异的土壤生化性质能部分地鉴定作物产量。本研究方法可为产量主导因子的筛选及产量估算模型的建立提供一定参考依据。     

免耕对潮土不同粒级团聚体有机碳含量及微生物碳代谢活性的影响

利用中国科学院封丘农业生态国家实验站玉米-小麦轮作免耕定位试验平台,研究不同耕作方式对潮土不同粒级团聚体的分布、有机碳含量及微生物群落碳代谢活性的影响。结果表明,与传统翻耕处理相比,免耕潮土中大于250μm粒级团聚体显著增加(p0.05),50～2μm粒级团聚体显著减少(p0.05),250～50μm和小于2μm两个粒级团聚体没有明显变化;大于250μm和250～50μm两个粒级团聚体有机碳含量显著升高(p0.05),50～2μm和小于2μm两个粒级团聚体有机碳含量没有明显变化,250～50μm粒级取代50～2μm粒级成为对土壤有机碳总量贡献最大的团聚体。BIOLOG测试结果表明,免耕和翻耕两种措施下不同粒级团聚体微生物群落碳代谢特征存在明显差异,且免耕处理250～50μm和小于2μm两个粒级团聚体微生物群落碳代谢活性显著低于翻耕处理(p0.05)。结果显示,免耕有利于小粒级团聚体向大粒级团聚体方向聚合,大于50μm粒级团聚体固持的有机碳增多,其中持碳最多的250～50μm粒级团聚体的微生物碳代谢活性下降,故土壤有机碳稳定性升高。     

耕作管理对潮土团聚体形成及有机碳累积的长期效应

【目的】研究黄淮海平原潮土区耕作管理对土壤水稳性团聚体形成及有机碳累积的长期效应,为提升潮土地力、推动农业可持续发展提供理论基础与技术支持。【方法】采集河南省封丘县中国科学院封丘农业生态实验站连续8年保护性耕作的不同处理原状土壤样品,分析测定土壤团聚体的数量、稳定性以及土壤和各粒径团聚体中的有机碳含量。【结果】与常规翻耕处理相比,长期免耕和间歇性翻耕使0-10 cm土层粗大团聚体和10-20 cm土层细大团聚体的质量比例分别提高了63.4%和28.1%。秸秆还田主要提高了0-20 cm土层大团聚体的质量比例,平均提高率为3.0%。降低翻耕频率或秸秆还田处理,使不同土层团聚体的稳定性有所提升,前者使0-10 cm平均重量直径（mean weight diameter,MWD）和几何平均直径（geometric mean diameter,GMD）值分别增加了11.9%-31.6%和4.1%-13.7%;后者使0-20 cm MWD和GMD值分别增加了3.5%和4.5%,翻耕频率对团聚体稳定性的影响程度显著高于秸秆还田处理。在0-10 cm土层,各粒径团聚体的有机碳含量随翻耕频率的降低而提高,而秸秆还田对团聚体有机碳的影响可以深入0-20 cm土层。耕作方式耦合秸秆还田处理对团聚体特征的影响显著大于降低翻耕频率或秸秆还田处理。潮土有机碳积累的主要贡献来源于粗大团聚体和细大团聚体,通过降低翻耕频率,可以提高0-10 cm土层粗大团聚体和10-20 cm土层细大团聚体对潮土有机碳积累的相对贡献,提高率分别达49.2%和29.1%。【结论】长期免耕和间歇性翻耕结合秸秆还田能显著提高潮土大团聚体的数量及其稳定性,通过提高大团聚体对土壤有机碳积累的相对贡献,可以增加潮土碳累积量。     

集约化种植条件下典型潮土区土壤氮素的演变特征

通过对集约化种植制度下黄淮海平原7个典型潮土区土壤N素的调查,结合第二次全国土壤普查资料,对20年来潮土N素含量、分布及其演变特征进行了全面的分析和评价.结果表明:土壤N素较20年前有所积累,其中全N含量除个别地区有所下降外,其他地区都呈上升趋势,增幅在0 ～ 56.54% 之间;各地土壤碱解N含量普遍上升,增幅在2.03% ～ 81.52%之间.但总体上典型潮土区N素水平依然较低,其中,92% 以上面积的土壤全N含量低于1 g/kg,90% 以上面积的土壤碱解N含量集中在30 ～ 90 mg/kg之间,都处于偏低及以下水平.     

沿黄河下游湿地不同土地利用方式植物多样性

以沿黄河下游湿地林下草本,滩地中的花生地、玉米地,水稻田及湖滨湿地为研究对象,以样方法调查各利用方式下的植物群落,分析各个利用方式下的物种组成、优势种变化、植物多样性及群落物种相似度.结果表明,不同利用方式下的湿地由85个植物物种组成,分别隶属于26科66属,其中林地物种数最丰富,湖滨湿地次之;不同利用方式下除花生地与...     

施氮量对稻麦干物质转运与氮肥利用的影响

为探讨太湖地区稻麦轮作农田适宜施氮量及氮素对干物质转运与氮肥利用的影响,于2007—2009年间在中国科学院常熟农业生态实验站建立田间定位试验。设置4个氮肥处理水平,分别用N0、N1、N2和N3表示。水稻各处理的施氮量分别为0、125、225和325kghm-2;小麦相应处理施氮量分别为0、94、169和244kghm-2(为稻季相应处理施氮量的75%)。结果表明,水稻施氮量超过225kghm-2,小麦施氮量超过169kghm-2后,产量增加不显著。水稻、小麦开花期干物质积累量均随施氮量的增加而增加,但花前营养器官干物质转运对籽粒贡献率均随氮肥用量增加而降低;氮肥农学效率与氮肥生理效率均随氮肥用量增加而降低,且N2与N3处理之间差异不显著;边际产量均随施氮量增加而下降,N3处理边际效益水稻平均低于3.1kgkg-1,小麦平均低于2.4kgkg-1。综上所述,无论水稻还是小麦,N2处理既能保证较高物质转运率,又能保证较高的氮肥利用效率与经济效益。     

华北平原潮土速效N、P、K的空间分布及时间变化

通过2000、2002年田间定点试验,研究了华北平原潮土土壤碱解氮、速效钾、有效磷含量在空间上的分布和时间上的变化及其对农作物的产量效应。结果表明,我国华北地区土壤碱解氮含量水平稳中有升;速效钾含量水平较高,但有递减的趋势;有效磷含量水平很低,但空间变异性较大,制约了作物的增产。研究表明传统的施肥方法很难改善土壤养分的空间变异结构,甚至会使土壤养分水平更加不平衡,只有根据土壤养分的丰缺状况,有针对性地实施精准施肥和科学管理,才能改善土壤养分的空间分布。     

添加外源物料对秸秆降解的影响及其效应研究

秸秆还田是秸秆利用的有效途径之一,但田间生产秸秆量大且降解缓慢,添加外源物料对加快秸秆降解、促进养分释放有重要意义。基于网袋法,添加不同浓度的生化黄腐酸和微纤维岩棉,研究其对玉米秸秆降解及土壤碳氮、作物生长的影响。外源物料施入量设计3个梯度,分别为土重的0.5%、1%、2%。设计7个处理：单秸秆(CK)、秸秆+0.5%生化黄腐酸(T1)、秸秆+1%生化黄腐酸(T2)、秸秆+2%生化黄腐酸(T3)、秸秆+0.5%微纤维岩棉(T4)、秸秆+1%微纤维岩棉(T5)、秸秆+2%微纤维岩棉(T6)。结果表明：（1）添加生化黄腐酸的各处理降解前100天慢后快,降解率、降解速率与浓度呈反比,360天后降解率达75.97%~82.60%,处理间无显著差异;秸秆氮释放率以100天为转折点,360天氮释放率达71.51%~74.75%;与CK相比,降低土壤容重19.85%~30.53%,增加土壤总孔隙度19.57%~26.09%,提升土壤碳氮含量;除T1外,对作物生长起抑制作用。（2）微纤维岩棉在各时期均能加快玉米降解,快速释放氮（除T4）,360天达63.60%~78.13%;相比CK土壤容重降低24.43%~29.77%,总孔隙度增加21.74%~26.09%,土壤碳氮含量显著提升;有效提高玉米产量,促进根系发育。两物料一定程度上均能加快秸秆降解,促进养分释放,提高土壤碳氮含量,作物生长受物料浓度影响差异显著,整体效果添加微纤维岩棉各处理优于生化黄腐酸,以土重0.5%、1%为宜。     

长期定位施肥条件下作物光谱特征及养分吸收量预测

为了明确不同施肥条件下典型生育期冬小麦和夏玉米冠层光谱特征差异,该研究以长期定位施肥试验为研究对象,在确定典型生育期作物冠层光谱反射率与收获期作物地上部分主要养分吸收量相关性的基础上,建立收获期作物主要养分吸收量预测模型。结果表明,可见光波段相似生育期夏玉米冠层光谱反射率与冬小麦相近,但在近红外区域平均高于冬小麦8.42%。生育中期2种作物秸秆、籽粒及地上部分氮(N)、磷(P)、钾(K)吸收量与冠层光谱反射率在可见光波段普遍呈极显著负相关关系,在近红外波段呈极显著正相关关系。全生育期夏玉米冠层光谱反射率与作物吸氮量的相关系数在可见光波段基本持平,但在近红外波段平均高于冬小麦0.4152。全生育期夏玉米冠层反射率与地上部分吸磷量的相关系数在可见光波段和近红外区域较冬小麦平均分别低0.3621和0.2072。全生育期夏玉米冠层光谱反射率与地上部分吸钾量相关系数在可见光波段平均低于冬小麦0.1270,在近红外波段高于冬小麦0.0341。除夏玉米吸磷量外,基于冬小麦和夏玉米典型生育期冠层光谱反射率建立的模型均可准确预测收获期作物主要养分吸收量,且对冬小麦养分吸收量的预测精度略高于夏玉米,该结论可以为黄淮海地区冬小麦和夏玉米的长势监测和肥料管理提供科学依据。     

大气湿度与氮肥水平对冬小麦形态建成及水分利用效率的影响

通过大型智能人工气候箱中的盆栽试验, 研究了35%RH、85%RH 两个大气湿度与0、150 mg·kg^-1、300 mg·kg^-1 3 个氮肥水平对冬小麦株高、分蘖数、叶面积、干物质积累以及水分利用效率的影响。结果表明: 高大气湿度能够增加冬小麦株高和叶面积, 但对冬小麦分蘖在不施氮和中施氮时表现出负效应; 大气湿度对冬小麦干物质量的影响取决于氮肥施用水平, 中施氮时, 高大气湿度可显著提高冬小麦生物量并降低其根冠比; 高大气湿度可显著降低冬小麦水分消耗量, 中、高施氮水平下提高水分利用效率, 且施氮肥处理显著高于不施氮肥处理。