施氮量对农田土壤有机氮组分及酶活性的影响

【目的】探讨不同施氮量条件下土壤氮素转化酶活性和有机氮组分含量的变化规律,并分析氮素转化酶活性与各有机氮组分之间的关系,为陇中黄土高原旱作农业区合理制定施肥量和施肥方案提供参考依据。【方法】基于设置在陇中黄土高原定西市李家堡镇麻子川村的不同施氮量(0(CK)、52.5(N1)、105(N2)、157.5(N3)、210(N4)kg N·hm^-2)春小麦长期定位试验,收获后使用Bremner法测定0—40 cm土层中有机氮组分含量,以及4种氮素转化相关酶的活性。【结果】土壤有机氮组分分配比例顺序为氨基酸态氮>酸解铵态氮>酸解未知态氮>氨基糖态氮,同一土层随着施氮量的增加土壤有机碳、全氮、酸解总氮、氨基酸态氮、酸解铵态氮和脲酶活性、蛋白酶活性均呈先增大后降低的趋势,除全氮外其余都在N2处理时最大,全氮含量在N3处理时达到最大;同一处理不同土层间均随土层加深而降低。冗余分析结果表明,全氮含量和蛋白酶活性是影响陇中黄土高原农田有机氮组分分布与转化的关键因子;碳氮比与所有有机氮组分均呈负相关,蛋白酶、有机碳和脲酶与氨基酸态氮呈极显著正相关。【结论】综合而言...     

黄土高原雨养农业区不同种植模式土壤温室气体排放特征

研究陇中黄土高原旱作农田,设置了苜蓿-苜蓿(L-L)、苜蓿-休闲(L-F)、苜蓿-小麦(L-W)、苜蓿-玉米(L-C)、苜蓿-马铃薯(L-P)和苜蓿-谷子(L-M)6个处理,采用静态箱-气相色谱法和碳通量测量系统LI-8100对苜蓿后茬轮作不同作物土壤温室气体排放动态及其影响因素进行了测定与分析。研究结果表明,农田土壤表现为CO₂源、N₂O源和CH₄吸收汇,且呈现夏秋高,春冬低的季节性变化特征。L-L处理的CO₂累积排放量最高,L-W处理较之降低了42.43%;L-C处理的N₂O累积排放量最高,L-P处理最低;CH₄吸收量以L-M处理最高,较L-F和L-L分别增加了62.71%和31.87%,综合增温潜势表现为L-L>L-M>L-C>L-P>L-F>L-W。相关分析结果表明,CO₂、CH₄、N₂O排放量与脲酶、过氧化氢酶活性及土壤温度呈极显著相关(P<0.01),与土壤水分在不同土层有显著相关性;逐步回归分析发现,土壤温度、过氧化氢酶是CO₂和CH₄排放的主导因素,土壤温度极显著影响气体排放,N₂O排放主要受到环境因子的影响。综合来看,与长期苜蓿连作相比,黄土高原地区苜蓿种植一定年限之后轮作粮食作物能减少土壤温室气体排放量,减弱农田温室气体的增温效应,其中以小麦效果最佳。     

不同总固体配比对白菜尾菜与羊粪厌氧发酵的影响

探究不同总固体(TS)配比对白菜尾菜与羊粪厌氧发酵的影响，为甘肃省尾菜进行资源化利用提供理论基础。通过白菜尾菜与羊粪混合进行高温厌氧发酵，在发酵温度为(55±1)℃,原料总TS为3.15%,初始pH值为7.5±0.1条件下，运行30 d后，研究5种不同TS比例：2∶1(T1)、1∶1(T2)、1∶1.5(T3)、1∶2(T4)、1∶2.5(T5)对白菜尾菜与羊粪厌氧发酵的影响。结果表明：T1处理甲烷产量最高，为69790.68 mg·m^-2;各处理系统环境调控能力：T1>T2>T4>T5>T3;其水解能力：T3>T5>T4>T2>T1;其缓冲能力：T1>T2>T4>T5>T3;随着白菜尾菜与羊粪的TS比例上升时，各处理的电导率、碱度浓度也在增加；T3、T5处理在发酵周期内都处于绝对稳定状态，其它处理的厌氧系统大部分时间处在绝对稳定状态，少部分时间处在较为稳定的状态；各处理在运行过程中未出现明显的酸抑制和氨抑制。当白菜尾菜与羊粪的TS比例为1∶2时，更有利于白菜尾菜与羊粪厌氧发酵的进行。     

保护性耕作对土壤有机碳含量的影响

为了探讨土壤有机碳对不同耕作措施的响应,进行长期田间定位试验,研究了采用秸秆还田免耕(NTS)、秸秆还田翻耕(TS)、免耕(NT)及常规翻耕(T)4种措施下春小麦-豌豆轮作后土壤有机碳含量的变化,测定了0～5.0 cm、5.1～10.0 cm、10.1～30.0 cm土层中总有机碳含量、腐殖质碳含量和热水溶性有机碳含量。结果表明:轮作10年后,与T处理相比,NTS、TS和NT处理的0～30 cm土层中土壤总有机碳含量、腐殖质碳含量和热水溶性有机碳含量均有不同程度的提高。土壤总有机碳含量、热水溶性有机碳含量及NTS和NT处理下腐殖质碳含量均随土层深度的增加而减少;TS和T处理下,5.1～10.0 cm土层中腐殖质碳含量最高,0～5.0 cm土层中腐殖质碳含量最低。10.1～30.0 cm土层中,TS处理的腐殖质碳含量大于NTS处理。表明秸秆覆盖和免耕均有利于土壤总有机碳、腐殖质碳和热水溶性有机碳的积累。     

不同耕作方式对双序列轮作系统土壤钾素含量及产量的影响

通过设置在甘肃省定西市李家堡镇的保护性耕作措施长期定位试验,于2010年对春小麦、豌豆双序列轮作下的土壤全钾、速效钾含量及作物产量进行了采样测定.试验共设6个处理(T:传统耕作;NT:免耕无覆盖;TS:传统耕作+秸秆还田;NTS:免耕秸秆覆盖;TP:传统耕作+地膜覆盖;NTP:免耕地膜覆盖),采用春小麦和豌豆双序列轮作.结果表明:在0～50cm土层中,免耕和秸秆覆盖措施都可以提高土壤全钾和速效钾含量,其中,免耕秸秆覆盖措施可以显著提高土壤的速效钾含量;在双序列0～50cm土壤中,免耕秸秆覆盖措施下的土壤速效钾含量最高,达388.2mg/kg,传统耕作措施下的土壤速效钾含量最高,为351.68mg/kg.地膜覆盖处理的土壤全钾和速效钾的含量与免耕覆盖、传统耕作+秸秆还田和免耕秸秆覆盖措施下的土壤全钾和速效钾含量相比含量较低;在0～50cm土层中,土壤全钾和速效钾的含量均随着土壤深度的增加而降低.覆膜处理和秸秆覆盖均有助于提高作物产量,免耕对作物产量的影响与传统耕作相比较没有显著差异.     

甘肃省耕地资源生态安全评价

为科学评价甘肃省耕地资源的生态安全及其变化,构建了评价指标体系,并对甘肃省1991～2010年耕地资源的生态安全动态变化状况及空间差异进行了分析,同时对耕地资源的生态安全障碍因素进行了初步探讨.结果表明:1991～2010年甘肃省耕地资源生态安全指数总体不断下降;1991～2010年甘肃省各市(州)的耕地资源生态安全状况变化情况不尽相同,并伴有集聚趋势;影响甘肃省耕地资源生态安全指数的主要障碍因子为耕地废水、单位耕地农药用量、单位耕地化肥用量以及单位耕地的废渣堆放量.     

苜蓿种植年限对土壤硝化潜势和氨氧化微生物丰度的影响

依托布设在黄土高原半干旱区的长期定位试验,通过高通量测序研究不同种植年限（L2003、L2005和L2012）苜蓿土壤氨氧化古菌(AOA)和氨氧化细菌(AOB)丰度,并分析揭示了影响氨氧化微生物丰度的环境因子。研究结果表明,土壤硝化潜势随苜蓿种植年限延长逐渐下降,其中,L2012、L2005和L2003处理的硝化潜势分别为0.05、0.04、0.04 μg·g^-1·h^-1,且处理间差异显著(P<0.05);土壤全氮含量随苜蓿种植年限延长逐渐增加,其中,L2012、L2005和L2003处理的全氮含量分别为1.02、1.14、1.18 g·kg^-1,且处理间差异显著(P<0.05),L2003和L2005处理的全氮含量分别比L2012高15.69%和11.76%;土壤硝态氮含量表现为随种植年限延长显著增加(P<0.05),L2003处理和L2005处理硝态氮含量分别比L2012处理提高59.73%和33.62%。高通量测序发现,AOA amoA基因拷贝数为9.75×10⁶~12.68×10⁶个·g^-1,明显高于AOB的5.01×10⁶~7.70×10⁶<个·g^-1,AOA丰度随苜蓿种植年限延长显著增加(P<0.05),但AOB丰度表现出随种植年限延长先升高后降低的趋势,这表明黄土高原半干旱区苜蓿土壤氨氧化微生物以AOA占主导地位。相关分析表明,AOA丰度与土壤全氮（r=0.853）和硝态氮（r=0.833）均呈极显著正相关,但与硝化潜势（r=-0.802）呈极显著负相关,AOB丰度与土壤氮素含量和硝化潜势没有明显相关性。由此可见,黄土高原半干旱区苜蓿土壤氨氧化微生物以AOA为优势类群,且对苜蓿种植年限有更强烈的响应,但其并未主导土壤硝化过程。     

黄土高原半干旱区保护性耕作经济适应性评价

在5种保护性耕作法与传统耕作法连续4年的田间对比试验研究的基础上,利用农业经济评价方法．对每一种耕作方法经济适应性进行评价,结果表明：不论是否计入秸秆的投入,采用保护性耕作法的免耕秸秆覆盖（NTS）在几种耕作措施中是最佳的一种耕作方法。免耕秸秆覆盖（NTS）经济效益好、综合生产能力高．且它的生产能力在不同的生产条件下比其它耕作法更具有稳定性,具有较强的抵御外界变化的能力。因此,在陇中黄土高原半干旱区实施免耕秸秆覆盖（NTS）的保护性耕作法不仅能够达到高效、高产的目的,而且有助于该区农业的可持续发展。     

基于县域耕地资源管理信息系统的土壤综合肥力评价

应用ArcGIS 9.3,MapGIS 6.7和县域耕地资源管理信息系统,综合运用层次分析法、模糊数学法,将临泽县土壤图、土地利用现状图、行政区划图叠加求交生成评价单元图,进一步采用层次分析法确定土壤肥力评价因子的权重,对评价指标建立相应的隶属函数,通过计算其隶属度,求得每个评价单元的土壤肥力综合指标值,并依据综合值确定了土壤肥力等级及其面积。结果表明:临泽县土壤综合肥力较高的区域占临泽县耕地总面积的46.51%;土壤综合肥力中等区域占18.54%;土壤综合肥力一般区域占14.17%;土壤综合肥力较差区域占20.68%。利用县域耕地资源管理信息系统与GIS可以快速科学地对土壤肥力进行科学评价,与传统的评价方法相比,可以节约大量的人力、财力和物力。     

深松耕对玉米根茎叶氮磷比及地上生物量的影响

植物器官氮磷比可以揭示植物生长发育过程的营养平衡。深松耕作为黄土高原半干旱区一种较好的农田耕作方法被广泛应用,尽管已被证实深松耕可以提高作物产量和地上生物量,但深松耕是否影响作物器官N/P及从作物器官N/P角度能否解释地上生物量增加的机制尚有待进一步研究。该研究于2016－2018年在黄土高原区设置了不同耕作方法（深松耕、旋耕、翻耕和免耕）和施氮量（基肥200 kg/hm2、基肥200 kg/hm2+拔节期肥100 kg/hm2）的田间裂区试验,研究了不同处理对玉米地上生物量、不同器官（根、茎和叶）中N/P的影响以及其N/P与地上生物量的关系。结果表明：1）相比翻耕、免耕,深松耕能显著提高地上生物量（P<0.05）,2016和2018年地上生物量深松耕比翻耕、免耕分别提高了9.56%、9.29%和4.67%、5.94%;2）相比翻耕、免耕,深松耕和旋耕均能显著降低根、叶的N/P（P<0.05）,深松耕根、叶N/P分别为19.90、17.74,降幅最大;施肥措施及耕作方法与施肥措施的交互作用对根、茎和叶的N/P无显著影响;3）通过结构方程模型分析发现,耕作方法通过影响根和叶N/P,间接影响地上生物量,效应值分别为0.10和0.14,耕作方法对地上生物量无直接显著影响,说明了根和叶的N/P是影响地上生物量的两种重要的间接因素;通过线性混合效应模型分析得出,地上生物量与根、叶N/P呈显著负相关关系,与茎N/P无相关性。研究表明深松耕通过降低玉米根和叶N/P,促进植物氮磷营养平衡的生态策略来提高地上生物量。研究结果对进一步揭示耕作与施肥对玉米生产与农田生态系统氮磷平衡的影响机制具有一定的借鉴意义。