秸秆腐解产物阻控红壤复酸化促进玉米生长

【目的】秸秆腐解产物具有改善土壤酸度、提高土壤抗酸化能力等作用。研究不同秸秆腐解产物对红壤复酸化的阻控效果及对作物生长的促进作用,为有效阻控酸性土壤复酸化提供新思路。【方法】供试土壤为花岗岩和玄武岩发育的赤红壤(pH 4.75)和砖红壤(pH 5.02),处理土壤样品为分别添加2%的水稻和豌豆秸秆腐解产物(RSD、PSD),对照为两类型土壤中添加Ca(OH)₂至pH分别与RSD和PSD相同(RCK、PCK),共8个样品。在黑暗处培养30天,用于盆栽试验处理。盆栽试验作物为玉米,在玉米收获后,分析土壤酸度、阳离子交换量、有机质、有效养分含量、微生物多样性,以及玉米植株地上部、根系生长和养分吸收量。【结果】赤红壤上RSD、RCK、PSD、PCK处理玉米收获后土壤的pH较播种前分别下降了0.11、0.60、0.92、1.04个单位,RCK、PSD、PCK处理的降幅达到显著水平;砖红壤上RSD处理玉米收获后的土壤pH较播种前升高了0.22个单位,而RCK、PSD、PCK处理分别下降了0.13、0.16、0.36个单位,PSD、PCK处理的降幅达到显著水平。在赤红壤上,4个...     

不同耕作保墒措施下施氮量对小麦耗水量、产量及水分生产效率的影响

采用大田试验,探讨了普通耕作、深松、秸秆覆盖、保水剂与氮肥(0、120、240 kg/hm~2N)相结合对小麦耗水量、产量及水分生产效率的影响,以期找出潮土区小麦高产的合理保墒施肥模式。结果表明:总体上氮肥用量适中时,小麦全生育期的总耗水量较大,而不施氮肥和氮肥用量较大时,小麦耗水量较低,其中以秸秆覆盖处理最低。随氮肥用量的增加,总体上小麦净光合速率、蒸腾速率均表现为先增后降的趋势,而叶片水分利用效率随氮肥用量的增加而提高。各处理以处理6(深松+120 kg/hm~2N)的净光合速率最高,以处理10(深松+240 kg/hm~2N)和处理11(秸秆覆盖+240 kg/hm~2N)的叶片水分利用效率较高。各保墒措施均显著提高了小麦产量和水分生产效率。小麦产量随氮肥用量的增加先增加后降低,以处理6最高,较对照(普通耕作)提高30.5%,其次为处理8(保水剂+120 kg/hm~2N),两者差异不显著,之后为处理7(秸秆覆盖+120 kg/hm~2N)、处理10、处理11;但水分生产效率以处理11最高,较对照提高50.4%,其次为处理10、处理8,三者差异显著。     

不同节水灌溉方式对小麦产量及水分利用效率的影响

为探讨不同节水灌溉方式对小麦产量及水分利用效率的影响,在通许试验基地进行了节水灌溉方式(滴灌、微喷灌、喷灌和小白龙)及灌水量(45、90、135mm)的大田试验,分别于拔节和灌浆前期灌水。结果表明:小麦收获时土壤储水量表现为滴灌微喷灌喷灌小白龙,总耗水量以滴灌和微喷灌方式下较少;小麦千粒重随灌水量增加有降低趋势,且在微喷灌方式下明显高于其他处理,而小麦群体、穗长、小穗数和穗粒数均以滴灌方式下表现较佳;灌水能增加小麦产量,水分利用效率随灌水量的增加而降低;以滴灌135 mm的产量最高,水分利用效率以滴灌45mm处理为最高。4种节水灌溉方式中,滴灌更有利于增产和节水,其次为微喷灌。     

滴灌水肥一体化对小麦产量和水分利用的影响

在2016-2018年连续2年进行小麦田间试验,以前期氮肥不同水平分期追施水肥一体化研究为基础,探讨滴灌条件下,水肥一体化处理对小麦产量和水分利用的影响.设置3个氮(N)肥水平:N1180 kg/hm2,N2240 kg/hm2,N3270 kg/hm2;3个水分(W)水平:W1生育期不灌水,W2生育期灌2次水,W3生育期灌3次水,共9个处理,分别为W1N1、W1N2、W1N3、W2N1、W2N2、W2N3、W3N1、W3N2、W3N3.结果表明,连续2年,与W1N1处理相比,W3N2和W3N3处理使小麦平均产量分别增加31.88％和15.28％.小麦各生育期耗水量均表现为拔节—开花期耗水量最多,开花—收获期耗水量次之,播种—拔节期耗水量最少.小麦全生育期耗水量以W3N2处理最低,与W1N1处理相比,小麦全生育期平均耗水量降低21.39％;小麦平均水分利用效率以W3N2处理最高,与W1N1处理相比,小麦平均水分利用效率增加11.70％.综合考虑,小麦产量和水分利用效率均在W3N2处理下最高,因此,小麦施纯氮240 kg/hm2,底施60％纯氮、拔节期追施25％和灌浆期追施15％纯氮,同时在小麦拔节期、开花期和灌浆期进行3次灌水的滴灌水肥一体化处理是小麦高产又节水的最优模式.     

免耕对土壤剖面孔隙分布特征的影响

探明长期免耕措施对土壤孔隙特征、土壤结构及土壤水分参数等影响,可为阐明在小麦、玉米轮作过程中,长期进行免耕对土壤剖面物理特征的改善及其作用机理提供科学依据。采用CT扫描法定量分析了免耕和常规耕作0~100 cm土层土壤孔隙(80~1 000μm、1 000μm、80μm)的数目、孔隙度及孔隙在土壤剖面上的分布特征,同时采用常规方法测定了土壤大团聚体、土壤容重、有效水含量及饱和导水率等。结果表明:长期免耕不仅提高了土壤1 000μm、80~1 000μm、80μm孔隙数,且其孔隙度也相应提高,较常规耕作孔隙数分别提高55.3%、58.2%、57.9%,孔隙度分别提高97.4%、39.4%、72.6%。同时土壤孔隙形态也得到了改善,孔隙成圆率提高。对不同土层而言,免耕更利于提高0~25 cm土层80~1 000μm和80μm孔隙数以及0~45 cm土层1 000μm孔隙数,且显著提高了0~20 cm和25~40 cm土层1 000μm、80μm及0~20 cm土层80~1 000μm的土壤孔隙度。说明长期免耕对土壤剖面孔隙的分布产生一定影响。此外,免耕提高了0~25 cm土层土壤的有效水含量、0~55 cm土层饱和导水率和0.25 mm水稳性团聚体含量,降低了土壤容重,其作用深度在55 cm以上土层。通过CT扫描测得的土壤孔隙参数与常规方法测定的土壤物理参数之间存在极好的相关性,说明可从微观土壤孔隙特征来表征宏观的土壤物理性质。总之,长期免耕有利于改善土壤结构和土壤孔隙状况,提高土壤的渗透能力及土壤水分的有效性,促进作物的生长。     

耕作和保墒措施对冬小麦生育时期光合特征及水分利用的影响

为探明不同耕作保墒措施下冬小麦生育期间光合生理特征及其增产机理,采用田间试验,以常规耕作为对照,采用深松、秸秆覆盖、免耕、施用有机肥及保水剂等措施,研究了不同耕作和保墒措施对冬小麦生育期间光合作用、产量及水分利用效率的影响。结果表明:冬小麦光合速率和叶片水分利用效率均以孕穗期最高,而灌浆期最低。蒸腾速率和气孔导度均以扬花期最高。对不同处理而言,在各生育时期均以深松处理的光合速率和叶片水分利用效率最高,其次为秸秆覆盖处理。在拔节期、孕穗期和扬花期以有机肥处理的蒸腾速率最高,而灌浆期以秸秆覆盖的蒸腾速率较高,在全生育期对照的蒸腾速率均较低。气孔导度与蒸腾速率表现规律基本一致。不同耕作、保墒措施均提高了小麦的穗数、穗粒数及千粒重,以及小麦籽粒产量和水分生产效率,降低了小麦总耗水量;各处理中以深松处理的效果最佳,其产量和水分生产效率分别较对照提高19.6%和38.3%。相关分析表明:各时期的小麦光合速率及叶片水分利用效率均与小麦产量和水分生产效率呈正相关,且随生育期的推进,其相关性增强,特别在扬花期,光合速率对于小麦产量和水分生产效率的影响更显著。     

不同保墒耕作措施对小麦、玉米耗水特征及周年水分利用的影响

为探明土壤结构改良与保墒耕作措施对小麦、玉米周年水分利用的作用机制。采用田间试验,研究了常规耕作、秸秆还田、保水剂、有机肥、免耕、深松、深松+秸秆覆盖等措施对小麦、玉米生长过程中的耗水特征、光合特征及周年水分利用的影响。结果表明:深松+秸秆覆盖在小麦生育期内储水量较高。从小麦播种-返青期,深松+秸秆覆盖处理的耗水量最低。而在返青-拔节期,该处理最大,而其在孕穗-抽穗期的耗水量却最低。在拔节-孕穗期,保水剂处理的耗水量最大,而在抽穗-灌浆期,其耗水量最小。在灌浆-收获期,秸秆还田和保水剂处理的耗水量较其他处理低。在玉米整个生育期内,保水剂和免耕处理的耗水量较其他处理低。不同措施改善了小麦和玉米的光合生理特征,促进了小麦、玉米产量和水分利用率的提高。各处理中,以免耕处理的小麦产量和水分生产效率最高,分布较常规耕作提高了18.3%和20.0%。以秸秆还田处理的玉米产量和水分生产效率最高,分别较常规耕作提高了21.6%和23.8%。而深松处理的小麦-玉米复合产量最高,其次为免耕处理,其分别较常规耕作处理增产14.9%和14.3%。而深松+秸秆覆盖处理和免耕处理的总水分生产效率较其他处理高,分别较常规耕作处理提高了18.5%和18.1%。说明深松和免耕处理更利于小麦、玉米周年节水增产。     

保水剂用量对农田生态系统碳足迹的影响

采用田间试验,对不同保水剂用量条件下冬小麦碳吸收、碳排放、碳成本、碳效率及碳净汇等进行了研究。结果表明:农业生产过程中虽然保水剂和各种农资投入会产生一定的碳足迹,但其同时促进了作物生长,提高了作物的干物质量,从而显著提高碳吸收,降低碳成本,提高碳效率和碳净汇。各处理中60 kg/hm2保水剂用量的碳成本最低,较对照减少了25.6%,而其碳效率和碳净汇最大,较对照分别提高了35.3%和30.6%。施用保水剂提高了冬小麦的水分利用效率,且以60 kg/hm2保水剂用量效果最佳。相关性分析表明水分利用效率与碳吸收、碳效率和碳净汇呈显著正相关,而与碳成本呈极显著负相关。     

不同灌溉方式下氢、氧同位素分布与小麦水分利用特征

[目的]探明不同灌溉方式对小麦水分利用的贡献率及小麦根系吸水规律,可为合理应用灌溉用水提供科学依据。[方法]利用稳定氢氧同位素示踪法,研究了防雨棚条件下常规灌溉(X)与滴灌(D)不同灌水量条件下(X₁,D₁:15 mm; X₂,D₂:30 mm; X₃,D₃:45 mm)冬小麦生长期间土壤水稳定同位素变化特征,以及土壤耗水强度、光合生理特征及水分利用特征。[结果]随小麦生育期的推进,根系吸水逐渐加深。在拔节期小麦主要利用0—20 cm深度的土壤水; 在抽穗期X₂,D₁和D₂处理主要利用了0—20 cm土层的水分,但X₁处理主要利用了60—80 cm土层的水分,占53.9%,X₃处理主要利用了40—60 cm土层的水分,占77.0%。而D₃处理主要利用了0—60 cm土层的水分,占80.0%; 到灌浆期,X₁和X₂处理主要利用了0—60 cm土层的水分,分别占86.2%和90.6%,而X₃处理主要利用了40—60 cm土层的水分,占73.9%。而D₁和D₂处理不同土层的水分利用比例较均匀,分别介于7.1%～27.8%和13.0%～38.2%之间。D₃处理主要利用了20—40 cm土层的水分,占51.0%。除抽穗—灌浆期中水处理(D₂)及灌浆—收获期高水处理(D₃)外,滴灌均有效降低了小麦的日耗水量。与常规灌溉相比,滴灌D₂和D₃处理更利于提高小麦的光合速率和叶片水分利用效率。此外,滴灌处理在小麦抽穗期和收获期均有效提高了小麦的生物量。最终,滴灌较常规耕作小麦产量提高了21.6%～28.0%和水分利用效率提高了24.4%～36.7%,均以D₂处理最高。相关分析表明:小麦生长过程中,抽穗期0—20 cm土层水分贡献率和灌浆期80—100 cm土层的水分贡献率的提高对于其产量与水分利用效率的提高更为有利。[结论]滴灌更利于提供均匀的水分供给作物,同时减少水分无效蒸发,提高作物产量和水分利用率。