脱硫石膏糠醛渣对碱化盐土入渗及盐分离子的影响研究

针对甘肃白银碱化盐土质地黏重、透水性差、难以改良利用等瓶颈问题,在统一施用有机肥30 t hm-2的基础上,采用灌溉淋洗及施用脱硫石膏、糠醛渣进行改良。通过室内土柱入渗试验,研究施用改良剂对碱化盐土的入渗率、累积入渗量、湿润锋随时间的变化规律及盐分离子的影响。试验结果表明:改良措施对土壤入渗和盐分离子动态影响显著,在统一施用脱硫石膏30 t hm-2、糠醛渣7.5 t hm-2和有机肥30 t hm-2的条件下,处理后土壤任意时刻入渗率、湿润锋推进距离、累积入渗量与入渗时间呈幂函数关系;pH值、碱化度、全盐含量显著降低,Na+、CO32-、HCO3-含量显著降低。     

柳枝稷种植年限对土壤盐分离子的影响

为探明能源植物柳枝稷对盐碱土的改良效果,于2014—2015年,在宁夏大学西大滩盐碱地改良试验站田间条件下,设置1、3、5 a3个不同种植年限柳枝稷处理(T1、T3、T5),以附近未种植柳枝稷的盐碱荒地作为对照(CK),研究了不同种植年限柳枝稷对盐碱土盐分离子的影响。结果表明,随着种植年限增加,柳枝稷对土壤盐分离子的作用效果增强,土壤中的Na~+、SO_4~(2-)、Cl~-含量随种植年限增加而降低,在柳枝稷生育末期T5处理与CK相比,Na~+、SO_4~(2-)、Cl~-含量分别下降了52.64%、40.37%和63.68%;土壤中的Ca~(2+)、Mg~(2+)含量与柳枝稷种植年限呈正相关关系,在柳枝稷生育末期T5处理Ca~(2+)、Mg~(2+)含量分别比CK增加了2.22%、48.08%。本试验条件下,柳枝稷种植5年后对土壤Na~+、SO_4~(2-)和Cl~-等盐分离子的降低作用最为明显。     

氮肥对盐渍化枸杞园土壤微生物群落和氨氧化微生物丰度的影响

研究主要分析氮元素对宁夏平罗盐渍化枸杞园土壤中氨氧化微生物(氨氧化细菌和氨氧化古菌)的影响。实验共设八个处理:(1)C(不施氮肥,不施脱硫废弃物,原始荒地);(2)不施氮肥(N0);(3)施氮肥25 kg hm~(-2)(N25);(4)施氮肥50 kg hm~(-2)(N50);(5)施氮肥100kg hm~(-2)(N100);(6)施氮肥200 kg hm~(-2)(N200);(7)施氮肥400 kg hm~(-2)(N400);(8)施氮肥800 kg hm~(-2)(N800),在N0-N800处理施用脱硫废弃物3.72×104kg hm~(-2)。2011年8月采集0~20 cm土样。结果显示:脱硫废弃物和氮肥配合施加对土壤理化性质产生了显著影响;NO_3~--N和NH_4~+-N含量在施氮处理中相对于原始样地和不施氮处理组都有显著的升高,微生物生物量和细菌和氨氧化细菌多样性指数在施氮400 kg hm~(-2)达到最大值,施氮肥400 kg hm~(-2)是促进微生物量和群落多样性增加的最佳施用量。实时荧光定量PCR结果显示:氨氧化细菌(AOB)丰度在施氮肥400 kg hm~(-2)和800 kg hm~(-2)显著高于其它处理,脱硫废弃物和氮肥配合施用对AOB的丰度具有叠加效应。相关性分析表明:NH_4~+-N与总磷脂脂肪酸(PLFA)、细菌PLFA、革兰氏阳性菌(G+)、革兰氏阴性菌(G-)、真菌/细菌(F/B)、微生物碳(MBC)、微生物氮(MBN)及16S r RNA基因拷贝数、AOB的基因拷贝数都显著相关。因此,铵态氮是该地区微生物群落可利用的有效氮素。     

土壤结构改良剂对重度碱化盐土的改良效果

以宁夏银北重度碱化盐土为研究对象,系统研究生化黄腐酸BFA(Biochemical fulvic acid)和聚合硫酸铁铝PAFS(Polymeric aluminum ferric sulfate)与脱硫石膏FGD(Flue gas desulfurization)配合施用对土壤结构改善及其他理化性状的改良效果。结果表明:施用脱硫石膏和结构改良剂后向日葵出苗率、株高、千粒重和产量较对照均有显著增加。2014年、2015年和2016年脱硫石膏和改良剂配合施用的处理产量比对照平均提高了353.48%、298.82%和411.47%。2014年施用脱硫石膏和结构改良剂的处理0~20 cm土壤容重较对照处理平均降低9.07%,其中T3(FGD+BFA+PAFS)降幅最大。各处理土壤孔隙度变化趋势与容重相反。2015年和2016年0~20 cm脱硫石膏和改良剂配合施用的处理<0.25 mm粒级质量分数比2014年显著降低,1~2 mm粒级质量分数显著增加。整体来讲,改良后T3土壤水稳性团聚体状况最佳。脱硫石膏单独施用或与结构改良剂配合施用均会降低土壤pH值和EC,T3降幅最大;施用脱硫石膏和不同结构改良剂处理差异间不显著。施用脱硫石膏和改良剂后土壤有机质较对照明显增加,其中T3增幅最大,T4(FGD+BFA)次之。施用脱硫石膏和改良剂后土壤碱解氮、速效磷和速效钾变化情况与有机质相似,但增幅略大于有机质增幅。整体来讲,施用FGD+BFA+PAFS可以显著改善碱化盐土土壤结构、提高土壤有机质和养分含量,实现作物显著增产增收。     

稻作条件下不同施肥模式对盐碱化土壤细菌和古菌群落结构的影响

为探讨稻作条件下不同施肥模式对盐碱化土壤细菌和古菌群落结构的影响,实验选取脱硫废弃物(T1)、脱硫废弃物和有机肥混合不同梯度(T2、T3和T4)4个施肥处理盐碱土壤,不施肥土壤(CK)作为对照,利用Illumina Hiseq高通量测序技术解析不同处理土壤特性和细菌、古菌群落结构关系的特征,并对细菌和古菌群落结构与环境因子进行相关性分析。试验结果表明:与CK相比,4种处理均降低了古菌多样性,T2、T3和T4处理增加了细菌的多样性;变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)是所有土样中的优势菌群,占细菌总量的25.7%~31.2%和22.9%~28.1%。施用脱硫废弃物和有机肥料的处理Proteobacteria相对丰度提高了14.0%~36.4%,T1处理降低了9.2%。T1、T2和T3处理的Euryarchaeota相对丰度提高了41.6%~115.2%。不同施肥处理土壤细菌和古菌群落结构存在显著差异。施用脱硫废弃物和有机肥改变了土壤化学性质,其中T4提高了有机碳(6.74%)、碱解氮(37.20%)、速效磷(47.83%)和铵态氮(96.26%)。RDA分析结果显示,硝态氮对土壤细菌和古菌群落结构的影响最大,其次分别是全磷、pH、速效钾、电导率。研究解析了稻作条件下不同施肥模式对盐碱化土壤细菌和古菌群落结构的特征,确定了影响土壤细菌和古菌区系的主效环境因子,脱硫废弃物与有机肥最佳配比模式为T4处理组,该处理不仅提高了土壤养分含量,同时也增加了土壤细菌的多样性,有利于维持良好的土壤生态环境。     

马铃薯-燕麦间作对马铃薯氮含量和土壤氮素的影响

为提高氮肥的利用,通过随机区组试验探讨马铃薯单作、3种马铃薯-燕麦间作模式对马铃薯氮含量和土壤氮素的影响,筛选出最优的间作模式。供试材料为青薯9号,以马铃薯单作为对照(IP),设置3种间作模式,比较马铃薯燕麦间作行数比2:2、4:2、4:8(分别标记为P₂O₂、P₄O₂和P₄O₈)对马铃薯植株氮含量、土壤全氮、碱解氮和无机氮含量分布的影响。结果表明,从开花期到成熟期,马铃薯叶、茎的氮含量呈下降趋势,块茎氮含量呈上升趋势;间作处理植株氮含量显著高于单作处理,其中,以间作P₂O₂最佳。3种间作处理在开花期0~20 cm土层的土壤全氮含量均高于单作处理,其中,以间作P₄O₈最佳,达到0.69 g·kg^-1;成熟期相比于花期提高24.6%。开花期间作P₄O₈ 0~20 cm土层的土壤碱解氮含量高于其他3种处理,相比间作P₂O₂提高19.2%,间作P₂O₂成熟期比花期提高41.7%。开花期,单作马铃薯 0~20 cm土层硝态氮含量高于其他间作处理,达到0.82 mg·kg^-1,成熟期相比花期降低了26.8%,但仍高于其他间作处理。开花期,单作马铃薯 0~20 cm土层土壤铵态氮含量也高于其他间作处理,达到0.35 mg·kg^-1,成熟期相比花期降低了2.9%,但仍高于其他间作处理。间作P₄O₈和P₂O₂可以显著提高植株氮、土壤全氮和碱解氮的含量,单作马铃薯土壤硝态氮和铵态氮含量比间作高。这表明,间作条件下矿质态氮在土壤中的残留量少,减少了氮素损失的几率。     

宁夏平原农田防护林小气候效应及对玉米产量的影响

【目的】农田防护林具有改善生态环境、调节小气候、提高农业生产力水平等重要作用,通过探 讨宁夏平原农田防护林的小气候效应及对作物产量的影响,为宁夏平原农田防护林的科学规划等提供参考和指 导。【方法】选取具有代表性的新疆杨农田防护林,测定防护林不同距离处的风速、空气温度、空气湿度、土 壤含水率及玉米产量,分析农田防护林的小气候效应。【结果】随着与防护林距离的增加,风速呈现先升高、 后降低、再升高的趋势,距林带 1 H（防护林树高）处风速最大,5 H 处风速最低,整体上风速比对照点降低 38%;0.5 H 处空气温度最低,5 H 处空气温度最高,3~10 H 处的空气温度变幅度较小;空气湿度呈现先降低、 后升高、再降低的趋势,0.5 H 和 5 H 处空气湿度较高,空气湿度比对照点增加 5.1%;林网内的土壤含水率 先增加后减小,0.5 H 和 1 H 处土壤含水率最低,5 H 处土壤含水率最高;0.5 H 处玉米平均株高比对照点降低 102 cm,产量比对照点减少 26.3%,整体上林网内产量提高 8.8%。【结论】宁夏平原新疆杨防护林对小气候因 子的影响随防护距离的不同存在变化,整体上具有降低风速和空气温度、提高空气湿度和土壤含水率、提高玉 米产量的作用,建议提高农田林网化率,改善农田小气候,增加作物产量。     

宁南山区种植模式和施氮量对马铃薯农艺性状及产量的影响

为研究种植模式(马铃薯燕麦间作)和施氮水平对马铃薯农艺性状及产量方面的影响,进行3种种植模式(马铃薯单作、燕麦单作和马铃薯燕麦间作)和4个施氮水平(0,75,150,225 kg/hm~2)的裂区试验设计,旨在揭示种植模式和施氮量对马铃薯农艺性状及产量的影响规律以及种植模式和施氮对马铃薯农艺性状和产量的贡献程度,为进一步深入研究间作系统中氮素的运移提供一定的理论基础。研究结果表明,同一种植模式下,各施氮处理马铃薯株高、茎粗、干物质积累速率和叶绿素含量(SPAD)均随着生育时期的推进呈现先上升后降低的趋势,且表现为施氮作用的影响要高于种植模式。施氮处理下马铃薯产量均高于不施氮处理,间作增加幅度大于单作,施氮对产量的贡献程度要大于间作,与对照相比,单作施氮处理产量分别增加1.73%,10.29%,3.97%;间作施氮处理产量分别增加8.68%,31.23%,15.33%;施氮水平与间作种植模式交互作用下,马铃薯产量差异显著(P0.05),不施氮间作产量低于单作,可能是由于两者间的种间竞争作用所致。不同施氮水平下,间作系统的土地当量比(LER)均大于1,间作优势明显,马铃薯燕麦间作的种间竞争力均小于0,燕麦的竞争能力强于马铃薯。马铃薯产量与每穴块数、每穴薯质量和大薯数呈正相关。综上,种植模式和施氮水平对马铃薯农艺性状和产量都有影响,并且施氮贡献效果要优于种植模式。     

暗沟对低洼盐碱地水盐变化及向日葵生长的影响

针对宁夏青铜峡树新林场低洼盐碱地地下水位高且盐分难以淋洗等问题,在田间设置不同埋深的暗沟(T1-1.5 m、T2-1.2 m、T3-0.9 m和T4-0.6 m)及对照试验(CK-无暗沟),分析各处理灌水后第5、15、25 d 0～100 cm土层土壤的水分和盐分含量变化,并测定向日葵生长指标及产量。结果表明,相比CK,合理铺设暗沟能够增加低洼盐碱地排水速率,有效减少土壤中水溶性盐分含量,改善作物生长环境,提高作物产量,且灌水后第25 d较第5 d各处理0～100 cm土层土壤水分和盐分含量相对变化率分别表现为:T2T1T3CKT4,T2T3T1T4CK。各处理向日葵籽粒产量表现为:T2T1T3T4CK。综上,本试验1.2 m埋深的暗沟排水脱盐效率最佳,向日葵长势及产量最好。     

时变论域下设施智能滴灌系统的模糊PID控制

针对设施农业中灌溉系统控制算法不稳定、自适应能力差等问题,通过引入伸缩因子提升自适应模糊控制器的性能,来获得控制精度高、振荡弱的最佳控制方法。结果表明,基于时变论域自适应模糊PID控制系统具有超调量小、调整时间短、稳定性高等优点,相对于传统模糊PID,控制效果明显提升,同时,田间测试的结果表明系统可根据土壤湿度数据进行自动控制,使土壤湿度始终保持在给定值附近,实现灌溉的精准管理和精确控制,为发展设施农业精准灌溉提供一种新的解决方案。