耕作措施对土壤水热特性和微生物生物量碳的影响

通过山西寿阳设置的8a田间定位试验,比较了全量秸秆还田、免耕覆盖和常规耕作3种耕作措施下土壤含水量、温度及土壤微生物生物量碳变化.结果表明:免耕覆盖与全量还田处理显著提高土壤含水量,与常规耕作相比表层土壤体积含水量在玉米苗期、拔节期、灌浆期和成熟期分别高出18％、22％、29％、21％和3％、10％、12％、13％,具有保水保墒的作用.在苗期不同耕作措施对土壤温度的影响达到显著水平,5 cm处免耕覆盖、全量还田与常规耕作处理土壤温度依次为:18.12、18.76和19.44℃,免耕覆盖和全量还田处理平均温度比常规耕作分别低1.32℃和0.69℃.土壤微生物量碳在整个生育期动态变化是首先迅速上升在玉米生育高峰期(拔节期)达到最高峰,然后开始下降,成熟期趋于平缓.免耕覆盖与全量还田处理下玉米各生育期土壤表层微生物量碳显著高于常规耕作,在苗期、拔节期、灌浆期和成熟期分别比常规耕作高出70％、40％、85％和30％和10％、20％、15％和15％.土壤微生物量碳与土壤温度和土壤含水量相关和极相关.     

施肥对土壤腐殖质总碳和氨基酸氮含量的影响

采用盆栽试验研究,对比了不施肥、施化肥、施芝麻饼肥、芝麻饼肥+化肥4个处理对烟草根际土壤腐殖质总碳、酸解性氨基酸氮和微生物C、N含量的影响.结果表明,施用饼肥可使土壤腐殖质含量得到一定的提高.施用饼肥可以明显提高土壤中酸解性氨基酸氮含量,与不施肥相比,增幅最大的是中性氨基酸(增加了830 μg/kg)和碱性氨基酸(增加了300 μg/kg),再次是酸性氨基酸(增加了80 μg/kg),而含硫氨基酸含量基本稳定.饼肥与化肥配施可明显提高根际土壤微生物C、N含量,比单施化肥分别提高79.88%～97.14%和29.73%～74.96%.土壤酸解性氨基酸氮与土壤微生物N含量呈极显著的正相关关系,在烟草不同生育期,根际土壤微生物C、N含量动态变化不同,反映出土壤微生物C、N在协调土壤C、N供应方面的重要作用,适量饼肥与化肥配合施用,有利于平衡烟草C、N营养,改善烟叶品质.     

应用可降解地膜,推动农业清洁生产

<正>地膜覆盖通过改变地表与环境间的物质能量交换,能够显著提高光、热、水、养分等农业生产资源的利用效率,实现增温保墒、减少土壤及养分流失、抑盐保苗、抑灭杂草等重要作用,获得农作物高产、优质、早熟的良好效果。自地膜覆盖技术引入中国,得到了迅速的推广应用。经过30多年的应用与发展,地膜覆盖的作物从最初的经济价值比较高的蔬菜、花卉,到现今的花生、西瓜、甘蔗、烟草、棉花等多种经济作物,以及玉米、小麦、水稻等大宗粮食作物上~([1])。地     

北方旱区免耕对农田生态系统固碳与碳平衡的影响

农田系统对大气CO2库呈碳汇还是碳源效应取决于土壤有机碳的固定和温室气体释放之间的平衡,而耕作措施会改变土壤有机碳含量和储量,影响农田系统的碳循环与碳平衡。该研究以北方旱区山西临汾20 a长期保护性耕作定位试验为基础,田间原位测定土壤呼吸和土壤有机碳含量,确定各类农业投入碳排放参数,利用碳足迹方法综合分析不同耕作措施(传统耕作CT和免耕NT)下农田生态系统碳平衡。结果表明:在化肥、机械等农业投入产生的间接碳排放量方面,化肥投入碳排放量约占系统农业总投入碳排放量的73.5%~77.4%,是农业投入中主要的碳源。由于免耕减少了翻耕、旋耕和秸秆移除3道程序,NT比CT少排放约5.1%,NT产量显著提高28.9%,且碳生产力大于CT。0~60 cm土壤有机碳储量NT(50.86 Mg/hm2)比CT(46.00 Mg/hm2)高10.5%。与CT相比,在小麦休闲期和生育期NT土壤呼吸CO2释放总量高于CT。但根据农田系统碳平衡公式分析得出,NT更有利于农田生态系统固碳,呈碳汇效应,而CT表现为碳源。因此,长期免耕耕作能够提高农田土壤固碳量,减少大气温室气体排放,对于改善北方旱区土壤碳库和减排效果是一个良好的选择。     

秸秆等氮量替代化肥对土壤水分和玉米干物质积累的影响

为了探究秸秆等氮量替代化肥的可行性及其对土壤水分和玉米干物质积累的影响,进行连续6年的大田试验,2020年是施肥第5年,2021年是施肥第6年,保持225 kg/hm²的等氮量,设置5个施肥处理：CK(单施化肥,100%化肥氮)、S25(25%秸秆氮+75%化肥氮)、S50(50%秸秆氮+50%化肥氮)、S75(75%秸秆氮+25%化肥氮)、S100(100%秸秆氮),研究秸秆等氮量替代化肥对土壤贮水量、水分利用效率、土壤耗水量、土壤养分和玉米干物质积累量的影响。结果表明：(1)2020年试验中,在播种前和灌浆期,0—80 cm土层土壤贮水量为S50>S25>CK>S100>S75;在大喇叭口期和抽雄期为S50>S25>CK>S75>S100;在成熟期为S50>CK>S25>S100>S75;在2021年试验中,大喇叭口期,0—80 cm土层土壤贮水量为S25>S50>S100>CK>S75;在抽雄期,0—80 cm土层土壤贮水量为S25>S50>CK>...     

洱海流域近59年水资源的多时间尺度分析

以分析洱海流域地区水资源的时序变化特征为研究目标,利用国家气象局整编的大理气象站气象资料(1951-2009年),用FAO推荐的Penman-Monteith公式计算潜在蒸散量,分析了近59a来洱海流域地区降水和蒸散量的变化特征,并分析计算了相应的降蒸差及其演变特征。结果表明:(1)各年代降水量呈现了一个先减少后增加的变化规律,春季降水量有显著上升趋势,线性倾向值为13.6mm/10a,夏季各年代降水量呈现了一个先减后增加的变化规律,秋季降水量大体经历了"少-多-少"的变化过程,年降水量发生的两次突变都是由少雨期到多雨期,春季、夏季和冬季降水发生了明显的突变,春季和冬季突变后进入多雨期,而夏季进入少雨期;(2)年蒸散量在波动中有减少的趋势,达到7.8mm/10a,春季、夏季和冬季的蒸散量呈现波动变化特点,最近10a呈现显著减少的趋势,秋季的蒸散量呈现显著的减少趋势,达3.0mm/10a。年蒸散量和春季蒸散量存在明显的突变现象,但不是在同一时期发生,目前都处于低蒸散期;(3)年内降水量和降蒸差的逐月变化趋势基本相同,但月间分布不均衡,蒸散量逐月变化趋势呈现5月为最大值的近似单峰抛物线的线型分布;(4)未来本地区冬、春、秋季节干旱依然存在,影响作物尤其是坡耕地玉米和冬季大蒜的正常生长和发育。     

牛粪堆肥方式对温室气体和氨气排放的影响

为明确堆肥过程中温室气体和氨气排放规律以及产生的总温室效应,在云南省大理州开展堆肥试验,并以奶牛粪便为试验材料,研究了农民堆肥(FC)、覆盖堆肥(CC)、覆盖-翻堆堆肥(CTC)和覆盖通风-翻堆堆肥(CATC)4种堆肥方式对温室气体和氨气排放的影响。结果表明:覆盖通风-翻堆堆肥(CATC)可提高堆肥腐熟度,有效降低CH4和N_2O排放,但并没降低CO2和NH_3排放;与农民堆肥(FC)相比,覆盖堆肥(CC)的CH4排放量增加了48.7%,而N2_O和NH3排放量与农民堆肥(FC)基本一致;覆盖-翻堆堆肥(CTC)虽然提高了腐熟度,但CH_4、CO_2和NH_3排放量较大;堆肥结束时,4个处理的总温室效应分别为25.6、32.9、38.1及18.0 kg/t;温度与CH_4、CO_2、N_2O和NH_3排放速率均极显著相关,pH值显著影响N_2O和NH_3的排放。因此,覆盖通风-翻堆堆肥(CATC)不仅能够满足堆肥产品的腐熟度要求,而且能够减少总温室效应,再加上其操作简便,能够在生产中推广应用。     

玉米免耕技术气候适宜性评价

由于不同区域自然条件的差异,农业技术自身特点及对应用环境条件的要求,导致不同农业技术的应用效果存在较大差异和不确定性,对农业技术的适宜区域进行评价对农业技术推广具有重要意义。根据实地调研结果,应用Delphi法确定了农业技术气候适宜性评价的初始指标集,并利用粗糙集理论实现评价指标的筛选,根据模糊数学原理、最小因子定律和耐性定律建立了农业技术气候适宜性评价模型,并对中国玉米免耕技术进行气候适宜性评价。结果表明,决定免耕技术气候适宜性的核心气象因子为温度和降水,而评价免耕技术气候适宜性的关键指标为降水和玉米生育内≥10℃积温。在1981-2010年间,中国玉米免耕技术适宜区域主要包括：东北地区的黑龙江省和吉林省的中东部以及辽宁省,华北地区的河北省、山西省的南部,山东省、河南省、陕西省的中南部、长江中下游的平原与丘陵区、西南地区的重庆市、四川省、云南省、贵州省以及华南地区和海南省。     

冷凉区旱地玉米保护性耕作土壤环境及产量效应研究

针对冷凉区旱地玉米生产中存在的干旱缺水、低温冷凉、土壤肥力下降等问题,于2011—2016年采用裂区设计,在山西省旱作节水农业—阳曲县河村示范基地,设置了6种不同耕作覆盖处理,研究旱地玉米保护性耕作的土壤环境及产量效应。结果表明:(1)免耕+二元覆盖、条耕+二元覆盖分别较常规旋耕+地膜覆盖平均增加0—200cm土壤贮水量20.8,32.1mm;免耕+秸秆半覆盖、条耕+秸秆半覆盖分别较常规旋耕+露地种植平均增加0—200cm土壤贮水量24.3,16.3mm。(2)不同耕作处理土壤紧实度差异主要在15cm内,条耕平均为常规旋耕的2.6倍,免耕第1年土壤紧实度最高,为常规耕作的4.6倍,以后逐年下降。(3)免耕+二元覆盖、条耕+二元覆盖分别较常规旋耕+地膜覆盖日平均地温降低0.2,0.1℃(5cm)和0.8,0.3℃(10cm);免耕+秸秆半覆盖、条耕+秸秆半覆盖分别较常规旋耕+露地种植日平均地温降低0.7,0.4℃(5cm)和1.5,1.0℃(10cm)。(4)保护性耕作3年后,免耕和条耕平均较常规旋耕增加0—20cm土壤有机质含量1.5g/kg(覆膜)和1.2g/kg(不覆膜);保护性耕作5年后,土壤培肥效应更加明显。(5)免耕+二元覆盖、条耕+二元覆盖分别较常规旋耕+地膜覆盖平均增产4.4%和6.9%,且条耕+二元覆盖经济产量显著大于常规旋耕+地膜覆盖;免耕+秸秆半覆盖、条耕+秸秆半覆盖、常规旋耕+露地种植平均产量之间没有显著差异。目前来说,适宜该区域的蓄水保墒、培肥土壤、稳产高产的保护性耕作措施为条耕+二元覆盖。     

协同提升黄淮海平原作物生产力与农田水分利用效率途径

黄淮海平原是中国重要的粮食生产基地,也是水资源严重短缺地区。提高农田水分利用效率,在维持高产的前提下大幅度减少农业用水量,对缓解地区水资源危机、保障国家粮食安全具有重要意义。本文针对黄淮海平原现状,结合相关领域的国内外研究进展,分析提出了实现地区农田节水增产增效的对策及当前需要重点突破的理论与技术难点,主要包括4个方面：控制作物群体奢侈蒸腾耗水量的理论基础与方法;降低农田非生产性耗水的理论与途径;缓解地区淡水资源危机的非常规水安全持续利用机理与途径;基于区域水资源供需平衡的水分生产力均衡提升的机理与途径。最后提出黄淮海平原农田高效用水基础研究的主要挑战并展望了未来可能取得重大突破的领域。