厚黄土薄基岩型采煤沉陷区农田土壤化学性状空间变异

以山西潞安集团司马煤矿为例,针对厚黄土薄基岩型煤层地质,对沉陷破坏农田的不同沉陷深度下土壤化学性状空间变异进行研究。结果表明:(1)开采沉陷显著影响沉陷区农田表层土壤的化学特性,受其影响最大的是0～20 cm土层,其次是20～40 cm土层。(2)沉陷农田不同下沉深度土壤养分受沉陷影响的增减程度不一样,但整体有向沉陷区农田底部运移的趋势。在沉陷2 a的农田中,位于沉陷中部(即沉陷4 m处)有养分积聚和盐渍化趋势。(3)在土壤化学特性中,受开采沉陷影响最大的是土壤速效磷,其次是土壤速效钾,再次是土壤全氮和土壤有机质,而土壤酸碱性受其影响较小。     

温室种植年限对山西石灰性土壤磷含量及无机磷形态的影响

日光温室的施肥管理和生态条件会影响土壤P素循环和利用,明确山西石灰性土壤P素变化对提高温室P肥利用效率和降低对环境影响具有重要意义。通过对山西中南部栽培年限为0～15年的温室土壤分析表明:随栽培年限增加,土壤全P、无机P、Olsen-P及无机P组分的Ca2-P,Ca8-P,Ca10-P,Al-P,Fe-P含量均明显增加,但Olsen-P含量的增加幅度低于全P和无机P含量的增加;Ca10-P含量的增加幅度低于其他无机P组分Ca2-P,Ca8-P,Al-P,Fe-P含量的增加,其中,Ca8-P含量增加最为明显。栽培年限对无机P占全P的比例没有影响;粮田Ca2-P,Ca8-P,Ca10-P,Fe-P和Al-P占无机P的比例分别为3.4%,23.9%,67.2%,3.3%和2.0%,栽培2年后,Ca2-P占无机P的比例提高到8%～9%,然后趋于稳定;栽培年限4～5年后,Ca8-P占无机P的比例高达50%。     

不同灌水量对酿造高粱生长、产量和水分利用率的影响

为了探讨不同灌水条件下酿造高粱[Sorghum bicolor (L.) Moench]需水规律和水分利用效率,在田间试验条件下,以布置在高粱冠层顶部直径为20 cm标准蒸发皿水面蒸发量为基础确定灌溉水量,设置不灌水（对照）、30%蒸发量、60%蒸发量和90%蒸发量4个灌水量,采用滴灌方法,研究不同灌水量对酿造高粱生长、产量和水分利用效率的影响。结果表明,在开花期,90%蒸发量灌溉处理高粱植株株高、茎粗和叶叶面积均明显高于对照处理。90%蒸发量灌溉处理高粱生物产量比60%蒸发量、30%蒸发量和对照处理分别增加9.19%、20.92%和17.27%;高粱籽粒产量分别比60%蒸发量、30%蒸发量和对照处理分别增加8.99%、16.89%和19.74%。90%蒸发量、60%蒸发量和30%蒸发量灌溉处理比不灌溉处理千粒重分别提高14.71%、10.20%和7.89%。30%蒸发量、60%蒸发量、90%蒸发量灌溉处理的全生育期耗水量比不灌溉处理分别增加15.2%、32.9%和44.8%。不同灌溉处理日均耗水量高峰值均出现在大喇叭口期-扬花期。不同灌溉条件下的高粱需水量在400~590 mm之间。随着灌溉量增加,高粱耗水量和籽粒产量相应增加,而水分利用效率呈现出降低趋势,90%蒸发量、60%蒸发量、30%蒸发量灌溉处理比不灌溉处理的水分利用效率分别下降17.3%、17.3%和11.1%。     

长期施用不同剂量氮肥对高粱产量、氮素利用特性和土壤硝态氮含量的影响

本研究于2015—2019年以晋杂34、辽杂27、晋饲2号、晋糯3号和汾酒粱1号为研究对象,设0(N0)、75(N75)、150(N150)、225(N225)、300(N300)、450 kg hm^-2(N450)6个氮素水平,调查其对产量性状、淀粉含量和土壤硝态氮以及氮素利用特性指标的影响,以探讨高粱合理的氮素施用方案。结果表明,高粱的产量、穗粒数及植株地上部氮素累积量,随施氮水平的增加呈先增加后趋于稳定的趋势,其中以N75处理增幅最大,较N0处理最大增幅分别可达23.68%、48.05%和51.86%;籽粒淀粉含量、5年叠加氮肥利用率、5年叠加氮肥农学效率和氮素5年叠加表观回收率随施氮水平的增加都存在不同程度的降低,其中N75处理下5年叠加氮肥利用率为63.01%,较N150处理提高了76.91%;籽粒淀粉产量则随施氮水平的增加呈先增加后降低的趋势。连续施氮4~5年后,施氮量≥225 kg hm^-2,残留的硝态氮在60~200 cm土层逐年累积,且在0~200 cm土层存在明显的累积峰,硝态氮淋失风险加剧。施氮量75~150 kg hm^-2之间,在满足高粱植株基本生长需求的同时,可以弥补了土壤氮库的消耗,有效降低了土壤硝态氮的淋失,亦有利于高粱产量和籽粒淀粉产量的形成。     

粒用高粱养分吸收、产量及品质对氮磷钾营养的响应

基于2011—2012年在山西省农业科学院东阳农业试验基地的大田定位试验,2013年在高粱/玉米轮作体系下,以晋杂23高粱[Sorghum bicolor(L.)Moench]为试料,设置NPK、PK、NK、NP和CK(不施肥)5个施肥处理,每个处理3次重复,采用随机区组排列,研究土壤养分耗竭条件下氮磷钾肥对粒用高粱生长、养分吸收、产量和品质的影响。结果表明,出苗后76 d,NPK、PK、NK和NP处理最大叶叶面积分别比CK增加18.7%、4.1%、17.9%和16.6%,单株总功能叶面积分别比CK处理增加54.1%、18.4%、47.4%和48.2%;整个生育期施肥处理对叶片生物量有显著影响。自出苗后121 d,各施肥处理对茎干物质累积具有显著影响。NPK、PK、NK和NP处理籽粒产量分别比CK增加了93.8%、35.5%、91.2%和78.1%。自出苗后100 d,CK和PK处理叶片中的N含量显著低于NPK、NK和NP处理,此时CK和NK处理显著降低了叶片中P含量。在收获期,CK处理显著降低了籽粒中N含量。CK、PK和NP处理提高了直链淀粉含量,而支链淀粉含量下降,导致直链/支链比值相应增加。施氮肥处理(NPK、NP、NK)的籽粒蛋白质含量明显高于CK和PK处理;NPK处理分别提高了73.9%和40.3%。NPK处理籽粒单宁含量比CK和PK处理分别提高15.6%和22.7%。研究表明,不施肥和不施氮肥显著降低了粒用高粱植株生长、干物质积累、籽粒产量、氮磷养分吸收以及籽粒中支链淀粉、蛋白质和单宁含量,不施肥和不施氮对高粱的影响明显大于不施磷或不施钾,平衡施肥有利于粒用高粱产量的提高和品质的改善。     

枣树化控营养素研制及应用

枣树化控营养素集营养调节与生理调节为一体，用500倍稀释液在初花期和盛花期叶面喷施2次，能提高不同品种枣树坐果率37％－475，降低落果率45.8%，提高产量40.3%－44.0%，鲜果、干果含糖量提高8.9%-13.5%，Vc含量提高7.7%－21.3%。枣树化控营养素因添加了助溶剂而解决了GA不能水溶的难题。     

不同氮肥水平下生物炭对高粱苗期生长及有关生理特性的影响

采用盆栽试验,研究了不同生物炭用量(0,1%,5%,10%(w/w)和不同氮肥水平(0,400,800 kg/hm2)及其交互效应对高粱( Sorghum bicolor( L.) Moench)苗期生长及有关生理特性的影响。结果表明,EC值低的土壤植株生长状况整体要优于EC值高的土壤;1%生物炭对作物生长略优于0处理,而5%和10%生物炭对高粱苗期生长具有抑制作用;不施氮肥与施400 kg/hm2氮肥间无显著差异,800 kg/hm2氮肥水平对植株生长产生抑制效应;生物炭用量、施氮量及其交互效应对2种土壤植株干质量均有显著影响;叶绿素的表现与其生长状况表现基本一致;还原糖含量受生物炭和氮肥影响表现不一;硝酸盐含量与氮肥水平呈显著正相关,与生物炭用量呈负相关。研究表明,低量生物炭(1%)有利于高粱种子发芽和幼苗生长,高量生物炭(5%和10%)和高氮水平(800 kg/hm2)在一定程度上抑制了高粱幼苗的生长;植株硝酸盐含量随生物炭施用量增加而相应减少,随氮肥水平提高而相应增加。     

我国中部井工煤炭开采沉陷对农田大型土壤动物群落结构的影响

为了解不同沉陷程度农田土壤生态系统中大型土壤动物群落结构,于2007年夏季对我国中部潞安集团井工开采区沉陷农田生态系统中不同等高线处大型土壤动物群落组成进行了调查,采用野外手捡法共采集大型土壤动物477只,隶属于3门7纲15目22科。其中,蜘蛛目、鞘翅目、直翅目和膜翅目为优势类群,占总捕量的83.64%;常见类群4类,占总捕量的13.22%。研究结果表明:不同沉陷程度对农田大型土壤动物个体数、类群数均有不同程度影响,农田大型土壤动物个体密度随着沉陷深度的增加呈现增加趋势,沉陷区土壤生态环境的变化引起大型土壤动物的局部迁移。Jaccard相似性系数表明沉陷区中部(2 m、4 m和6 m等高线处)三者间相似程度较高,正常农田(CK)与沉陷区底部(7 m等高线处)之间相似程度最低,达到极不相似程度。研究认为不同沉陷程度对大型土壤动物的群落结构有明显影响,将大型土壤动物作为沉陷区农田土壤质量评价中生物性状指标具有重要意义。     

施用生物炭和秸秆对石灰性褐土氮肥去向的影响

为明确秸秆直接还田和秸秆炭化为生物炭后施入土壤对氮肥转化(植株吸收、土壤残留及损失)的影响,采用大田微区试验,运用15N标记示踪技术,分析了石灰性褐土施用生物炭和秸秆后氮肥的去向,并阐明其影响机制。试验共设3个处理,单施化肥(NPK)、施化肥并施生物炭(NPK+B)以及施化肥并施秸秆(NPK+S)。结果表明:石灰性褐土上高粱植株当季的氮肥吸收率、土壤残留率和损失率分别是18.41%～24.94%、22.67%～35.47%和46.12%～52.40%;与NPK处理相比,NPK+B和NPK+S处理高粱植株的氮肥利用率分别降低2.20个百分点和6.53个百分点(P0.05),土壤残留率分别增加5.58个百分点(P0.05)和12.80个百分点(P0.05),氮肥损失率分别降低3.40个百分点和6.28个百分点(P0.05);施用秸秆显著提高了土壤活性有机碳含量、土壤微生物数量及代谢活性,增强了氮肥转化过程中土壤微生物对肥料氮的固定,从而减少氮肥损失。因此,与施用生物炭比较,秸秆直接还田是提高石灰性褐土氮肥有效性及秸秆资源合理利用的更有效途径。     

生物炭对土壤水分特征及水胁迫条件下高粱生长的影响

为明确生物炭对土壤水分有效性及作物生长的影响,采用室内模拟和盆栽试验,研究了不同生物炭添加比例(0,0.5%,1%,3%和6%(w/w))对土壤水分特征和水胁迫(相对含水量45%)条件下高粱(Sorghum bicolor(L.)Moench)苗期生长的影响。结果表明,随生物炭添加比例增加,土壤吸湿系数、凋萎湿度、田间持水量、饱和含水量、土壤毛管孔隙和总孔隙度呈增加趋势,而容重降低;生物炭明显提高了土壤的EC值,0,0.5%,1%,3%和6%处理分别为0.16,0.33,0.47,0.89,1.58mS/cm。添加生物炭在一定程度上能够控制土壤的水分蒸发,提高土壤保水能力和土壤的有效水含量,但在相同含水量下土壤水的有效性降低。在水分胁迫条件下,6%处理提高了高粱叶片相对含水量,但其植株水势最低,同时蒸腾速率、气孔导度、胞间二氧化碳浓度和净光合速率最低;0.5%处理叶水势最高,蒸腾速率、气孔导度和净光合速率较高,同时干物质累积最大,表明施用0.5%的生物炭能够改善土壤水分环境,促进水胁迫条件下高粱生长。