黄土丘陵区不同土地利用下土壤碳组分及碳库管理指数特征

采用野外和室内分析相结合的方法,研究了黄土丘陵区基于坡耕地改造或演变的7种土地利用方式的土壤碳组分及碳库各指数的变化。结果表明:与坡耕地相比,其余土地利用方式均能提高土壤碳固持能力,增加土壤碳组分含量、土壤碳库指数(CPI)和碳库管理指数(CPMI),其中有机碳(TOC)、活性有机碳(LOC)及非活性有机碳(NLOC)含量分别较坡耕地增加了42%~125%,36%~136%和31%~161%,总的来说天然灌木林和人工乔木林的改善作用最强。不同土地利用方式下LOC/TOC为46.00%~57.29%,活度(A)为0.87~1.44,其中果园、天然灌木林和梯田的活度最高。土壤碳组分、碳库管理指数和主要化学指标间具有显著的相关性,表明不同土地利用方式对土壤碳固持能力的影响。     

河岸生态护坡措施水土保持效益的模拟试验研究

[目的]研究不同河岸生态护坡措施的减流、减沙和抑制养分流失的效果,并筛选出较优配置的河流生态护坡模式,为华北地区生态治河实践提供参考。[方法]采用人工降雨试验,测定模拟河流岸坡不同植被护坡措施的径流量、产沙量、养分流失量,分析不同雨强、不同坡度、不同植被措施条件下的减流、减沙和减少养分流失效果;通过主成分分析对9个不同措施试验槽的减流、减沙和减少养分流失效果进行评价。[结果]高羊茅减流减沙效果最优,小冠花减少养分流失效果最优。河岸坡30o、堤顶坡度小于0o的岸坡宜采用高羊茅进行防护;河岸坡45o、堤顶坡度18o的岸坡宜采用小冠花进行防护;河岸坡45o、堤顶坡度0o的岸坡宜采用高羊茅进行防护。[结论]综合来看高羊茅减流减沙效果最好,小冠花次之;小冠花减少养分流失效果最好,紫穗槐次之。     

新修坡改梯对土壤水库库容的影响

以重庆缙云山山地黄壤为研究对象,在山地同侧但不同高程的地带,分别选取撂荒地和坡耕地2种土地利用类型地块共6块,对比分析其坡改梯工程前后土壤水库库容变化以及坡改梯区域土壤水库对削洪减灾的作用,并对小流域治理惯用的坡改梯工程的理水功能进行评价。结果表明:(1)坡改梯前后,梯地内土壤水库各项库容变化主要受土层厚度变化影响,但在绝对土层不变的情况下,库容大小在一定程度上受到坡改梯前的土地利用方式影响;(2)土壤水库特性与坡改梯引起的土壤性质变化有关,特别是与土壤孔隙、质地相关指标有关;(3)在百年一遇的设计暴雨条件下,用简化的概念型产流模型进行模拟,发现坡改梯能在理论上削减30%以上的径流,对农业区域旱涝灾害防治有重要作用。     

施肥对稻田温室气体排放及土壤养分的影响

【目的】农业活动引起的温室气体排放对全球变暖的影响日益得到关注,本试验研究不同施肥处理对稻田温室气体排放、 产量和土壤养分的影响,以期为农田可持续利用和温室气体减排提供依据。【方法】在长江中下游地区稻麦轮作区进行田间试验,设置不施氮肥(CK)、 当地习惯施肥(FP)、 推荐N肥(OPT)、 有机无机配施(OPT+M)、 秸秆还田(OPT+S)5个处理,采用静态箱/气相色谱(GC)法测定了稻季CH4、 N2O和CO2的排放情况,调查了不同施肥措施对稻田温室气体增温潜势以及产量,测定了土壤养分,并综合产量和增温潜势对温室气体排放强度进行分析,提出该区域稻田减排增产的合理施肥措施。【结果】 1) 不同处理CH4季节排放总量为OPT+SOPT+M FP OPT CK,排放量为99.02~143.69 kg/hm2; N2O季节排放量为FPOPT+MOPT OPT+S CK,排放量范围为0.95~3.57 kg/hm2; CO2排放顺序与CH4季节排放趋势一致,排放量为7231.64~13715.24 kg/hm2。2)根据稻季CH4和N2O季节排放量以及在100年尺度上的CO2当量计算,不同处理温室气体全球增温潜势大小顺序为OPT+SOPT+M FP OPT CK。在CK、 FP、 OPT、 OPT+M和OPT+S的全球增温潜势中,N2O占的比重分别为10.31%、 26.39%、 21.51%、 22.91% 和11.58%,CH4所占比重分别为89.69%、 73.61%、 78.49%、 77.09%和88.42%。稻田N2O的排放量很少,排放以甲烷为主,因此不同施肥措施所排放的N2O对综合温室效应的贡献远低于CH4。相对于当地习惯施肥处理,OPT、 OPT+M和OPT+S 3种优化施肥措施均在减少化肥施用量的情况下增加了水稻产量,增产率分别为3.6%、 14.3%和 8.5%,其中以有OPT+M处理增产效果最明显。3)不同施肥处理下,CO2排放强度为FP(0.56)OPT+S(0.52) OPT(0.50)OPT+M(0.49),OPT和OPT+M显著低于当地习惯施肥处理,OPT+M CO2排放强度最低。4)有机碳、 全氮、 速效磷和速效钾含量均在OPT+S处理中最高。【结论】不同施肥措施影响稻季温室气体排放,施用有机肥和氮肥均增加了CO2、 CH4、 N2O的排放,秸秆还田增加了CO2和CH4排放,减少了N2O排放。稻田减排应以减少CH4排放为主,推荐氮肥量配施有机肥为碳强度评价体系下最优处理。秸秆还田对土壤养分的改善趋势明显,虽然增加了CO2排放,但考虑到其可避免因焚烧造成大量CO2的排放,总体上依然减少了CO2的排放,但对秸秆还田的适宜量需要进一步研究。     

双季稻最佳磷肥和钾肥用量与密度组合研究

【目的】为明确磷肥、钾肥用量和移栽密度对双季稻的施用效果,在田间试验条件下研究了不同磷肥用量、钾肥用量和移栽密度组合对江西双季稻产量、产量构成要素及磷肥和钾肥利用率的影响。【方法】本研究采用裂区试验设计研究了不同施磷量和移栽密度、不同施钾量和移栽密度对双季稻产量、磷肥和钾肥利用率的影响。磷肥用量和移栽密度试验中,设4个施磷水平(P2O5 0、60、90、120 kg/hm2,以P0、P60、P90和P120表示)和4种移栽密度(21×104、27×104、33×104、39×104 穴/hm2,以D21、D27、D33和D39表示)组合。钾肥用量和移栽密度试验中,设4个施钾水平(K2O 0、90、120、150 kg/hm2,以K0、K90、K120和K150表示),密度设置同磷肥试验。在水稻成熟期对产量以及产量构成要素进行测定,并分析其磷素和钾素的吸收量和利用率等指标。【结果】磷肥与密度试验中,同一施磷水平下,早稻产量和地上部磷素吸收量随着移栽密度的增加而增加,当施磷量超过60 kg/hm2时,产量和磷素吸收量不再随密度增加而显著增加,磷素吸收利用率(REP)、磷素农学效率(AEP)和磷素偏生产力(PFPP)逐步降低,以P60D39处理组合的产量和磷素吸收利用率最高,分别为5303.9 kg/hm2和24.4%,AEP为29.4 kg/kg; 晚稻则以施磷量在60 kg/hm2和33×104 穴/hm2密度组合的产量和磷素吸收利用率最高,分别为7246.9 kg/hm2和42.4%,AEP为36.2 kg/kg。钾肥与密度试验中,早稻的钾素吸收量随着施钾量的增加而增加,施钾量在120 kg/hm2和39×104 穴/hm2密度组合的处理产量和钾素吸收利用率(REK)最高,分别为6376.3 kg/hm2和67.2%,此时钾素农学效率(AEK)为15.6 kg/kg; 晚稻则以施钾量在90 kg/hm2和33×104 穴/hm2密度组合的处理产量和REK最佳,分别为7025.6 kg/hm2和74.0%,AEK为21.7 kg/kg。【结论】合理的磷肥、钾肥用量和移栽密度可以显著增加水稻单位面积有效穗数和养分累积量,进而增加水稻产量和肥料利用率,但过高的磷肥和钾肥施用会抑制产量的进一步增加。建议本研究区域的早稻采用施磷量在60 kg/hm2、施钾量120 kg/hm2和39×104穴/hm2的密度组合,而晚稻采用施磷量60 kg/hm2、施钾量90 kg/hm2和33×104 穴/hm2的密度组合。     

水培燕麦根系形态和氮吸收流量对硝态氮供应浓度的响应

【目的】苗期根系的形态结构与作物的养分吸收和抗倒伏性密切相关,对燕麦如何合理施肥以达到最大的增产效果,需要对不同燕麦品种的氮吸收利用效率做出评价。【方法】本研究以3个不同燕麦栽培品种(坝莜9号、 坝莜3号和200215)为材料,分析了低、 中、 高NO-3-N浓度下(NO-3浓度为1、3、6 mmol/L)根系生长以及NO-3吸收流量的变化。将燕麦种子萌发至一片真叶展开时,每个品种挑选长势一致的10株幼苗放入含不同NO-3浓度的Hoaglands培养液中培养,培养3周后选取长势基本一致的幼苗,采用非损伤微测技术测定根系NO-3流量并利用根系图像分析系统WinRhizo分析根系形态指标。【结果】NO-3-N浓度对不同燕麦品种节根数影响不显著,对侧根密度、 总根长、 根系平均直径和不同直径范围内根系长度分布均有显著影响; NO-3-N浓度的变化对坝莜3号根系吸氮量有显著影响,对坝莜9号和200215根系吸氮量的影响不显著; 根系NO-3吸收流量的动态变化与侧根数量变化有一致性; NO-3平均吸收流量与总根长、 平均直径及根系平均直径≤0.16 mm的细根在根系中所占比例的变化一致。【结论】不同NO-3-N供应浓度主要影响燕麦苗期侧根(直径≤0.16 mm的细根)的形成和生长,对根系NO-3吸收流量的影响因品种而异; 根系NO-3吸收流量的变化主要受总根长、 根系平均直径及细根在根系中所占比例的影响。     

氮肥运筹对机插双季稻产量、氮肥利用率及经济效益的影响

【目的】 随着劳动力成本的提高,机械插秧是降低水稻生产劳动强度的必要措施之一,研究适应该技术的氮肥施用时期和比例,对推广该技术,实现机插双季稻稳产高产具有重要意义。 【方法】 以早稻和晚稻为试验材料,进行机插双季稻氮肥施用田间试验。在同一施氮量下,设置氮素基肥∶分蘖肥∶穗肥比例为 8∶2∶0（N_8∶2∶0）、7∶2∶1（N_7∶2∶1）、6∶2∶2（N_6∶2∶2）、5∶2∶3（N_5∶2∶3）、4∶2∶4（N_4∶2∶4）、3∶2∶5（N_3∶2∶5）和不施氮肥（CK）7 个处理。调查了早稻和晚稻产量形成、氮素吸收以及氮肥利用特征,讨论了氮肥后移与产量、产量形成及肥料利用率的关系。 【结果】 机插早、晚稻基肥∶分蘖肥∶穗肥比例分别为 6∶2∶2 和 5∶2∶3 处理水稻高产的群体结构最合理,有效穗、穗粒数、结实率与千粒重的乘积最大,协调产量的各因子达最佳值。同时发现,机插早、晚稻穗肥比例与有效穗数呈极显著负相关,与穗粒数呈正相关,与结实率呈抛物线关系。施氮处理机插早、晚稻的籽粒和秸秆氮含量及氮素累积量较 CK 处理均有所增加,其中随着穗肥比例的增大,早、晚稻的籽粒和秸秆氮含量均呈现增加的趋势,而氮素累积量均呈先增后减的趋势。无论机插早稻（施氮量为 180 kg/hm2）还是晚稻试验（施氮量为 195 kg/hm2）,随着穗肥比例的增大,氮肥贡献率（NCR）、氮肥农学利用率（NAE）、氮肥吸收利用率（NRE）、氮肥偏生产力（PFP_N）以及经济效益均呈先增后减的趋势,其中早稻 N_6∶2∶2 处理 NCR、NAE、NRE、PFP_N 和经济效率均达最大值,晚稻 N_5∶2∶3 处理均达最大值;而早、晚稻氮肥生理利用率（NPE）随着穗肥比例的增大均呈现逐渐减少的趋势。 【结论】 在施氮量和分蘖肥比例相同的条件下,机插早、晚稻施基蘖肥与穗肥比例分别为 6∶2∶2 和 5∶2∶3 时,有利于水稻高产和氮肥高效,是较为理想的施肥模式。      

不同磷、钾处理小麦苗期氮营养性状的QTL分析

【目的】 对不同浓度磷、钾处理下小麦苗期氮养分效率相关性状进行QTL分析,以深入理解磷、钾与氮养分效率的相互关系,为氮营养相关性状的图位克隆及分子标记辅助选择育种奠定基础。 【方法】 采用苗期液培试验,以“川35050 ×山农483”组合衍生的小麦重组自交系群体(131个株系)为研究材料,设置了中磷中钾(MPMK)、高磷(HP)、低磷1 (LP1)、低磷2 (LP2)、低磷3 (LP3),高钾(HK)、低钾1 (LK1)、低钾2 (LK2)、低钾3 (LK3)共9个处理,对不同磷、钾处理下的氮养分效率相关性状进行研究,并结合分子标记遗传图谱,从整个基因组水平对与小麦苗期氮养分效率相关的10个性状进行QTL定位及遗传分析。 【结果】 不同处理下的10个性状共检测到137个QTL,位于除3D外的20条染色体上,大部分QTL (89.05%)仅在单一处理下被定位到,有3个QTL (QRnue-1A.2、QSnue-1A.1和QTnue-1A.1)可在至少4个处理中被检测到,有5个QTL (QRnue-1A.1、QTnue-1A.1、QSnc-4A、QRnc-6A.3和QSnue-6B)可同时在低磷和低钾环境中被检测到。本研究还检测到至少包含3个以上QTL的QTL簇17个,分别位于1A、1B、2B、2D、3A、3B、4A、4B、5D、6A、6B、6D和7A染色体上,共涉及66个QTL,占QTL总数的48.18%。其中,有5个QTL簇仅与特定磷、钾处理有关,大多数QTL簇均同时定位了不同磷、钾处理的不同性状,许多QTL簇位点还与前人定位的生物量、产量及其他养分有关。 【结论】 磷、钾的供应能够显著影响小麦苗期对氮素的吸收利用及其相关QTL的表达。影响苗期小麦氮养分效率相关性状的QTL大多数仅在特定处理下被检测到,但大多数QTL会形成QTL簇,构成了控制氮养分效率的QTL热点,许多热点区域也与前人定位的许多成株期性状如生物量、产量及其他养分效率有关,这些QTL/基因密集区域及其特点的发现,为我们深入理解小麦氮养分效率的遗传控制特点及其与磷、钾养分供应的关系提供了新的视角,也为这些重要位点的克隆及其应用提供数据支持。     

不同雨强及坡度对华南红壤侵蚀过程的影响

[目的]研究不同雨强及坡度对华南红壤侵蚀过程的影响,为认识红壤侵蚀过程和水土流失防治提供科学依据。[方法]通过人工模拟降雨试验,研究了不同降雨强度、不同坡度对华南红壤坡面降雨产流过程和侵蚀产沙过程的影响。[结果](1)相同坡度条件下,坡面径流量、侵蚀产沙量均随着雨强的增大而线性增大;相同雨强下,径流量随坡度的增加而减小,而产沙量随着坡度的变化比较复杂;(2)雨强和坡度共同影响着坡面产沙过程,当雨强小于等于180mm/h时,产沙量随坡度的增加而增大,在240mm/h出时呈现先增加后减小的趋势,在15°附近出现临界坡度。在降雨初期,径流率表现为波动增加过程,15min后趋于平稳,一直持续到降雨结束,其中雨强为240,180mm/h时波动较为剧烈,而产沙率呈现急剧而短暂的上升后迅速下降,在大雨强、陡斜坡条件下此现象尤为明显;(3)坡面径流平均流速与单宽流量、坡度比存在显著的幂函数关系,流速与径流量、侵蚀产沙量有着类似的变化规律。[结论]红壤侵蚀过程中雨强为主要影响因素,坡面流速可作为表征红壤坡面侵蚀特征的重要因子。     

控释氮肥配施尿素对土壤无机氮、微生物及水稻生长的影响

为发挥控释氮肥与速效氮肥各自优势,从土壤氮素供应与作物生长角度探索其适宜配比,通过盆栽试验研究了不同控释氮肥配比(0,10%,20%,40%,80%,100%)尿素处理对土壤无机氮含量、微生物数量及水稻株高、干物质累积和产量构成的影响。结果表明,配施40%控释氮肥处理对水稻生育中后期土壤无机氮影响最优,NH4+-N和NO–3-N含量较单施尿素处理分别提高10.11%~17.02%和12.17%~17.21%。拔节至成熟期,40%控释氮肥处理土壤细菌数量最多,与单施尿素处理差异显著;放线菌数量以20%~40%控释氮肥处理较为丰富;真菌数量在80%控释氮肥处理下最大。水稻生育中后期,40%控释氮肥处理的水稻株高和干物质量较单施尿素处理提高4.73%~10.18%和13.7%~17.88%;水稻产量以40%控释氮肥处理最高,较单施尿素和单施控释氮肥分别提高13.59%和11.4%,且水稻有效穗数、千粒重和穗粒数显著高于单施尿素处理。综上,40%控释氮肥+60%尿素处理增加了土壤中无机氮含量,促进土壤微生物繁殖,水稻株高和干物质积累量大,优化了产量构成因子,达到了水稻增产目标,是值得推荐的控释氮肥配施处理。