旱地全膜覆土穴播和全沙覆盖平作对小麦田土壤水分和产量的调节机理

以春小麦品种‘陇春27’为试材,采用田间试验法,以裸地平作为对照,研究半干旱区旱地全膜覆土穴播和全沙覆盖平作对小麦田土壤水分和产量的调节作用。结果表明:与裸地平作(CK)相比,全膜覆土穴播(PM)和全沙覆盖平作(SM)小麦田0~40 cm土壤水分条件明显改善,尤其在干旱年份,能满足小麦前期生长,同时促进小麦出苗后对0~200 cm土壤水分的利用;种植第1年PM在60~80 cm土层耗水量最大,SM和CK在40~60 cm土层耗水量最大;种植第2年PM以120~180 cm土层耗水量最多,SM和CK则以60~80 cm土层耗水量最多。连续种植两年后,PM耗水深度从120 cm延伸到200 cm,SM耗水深度从120 cm延伸到140 cm,CK耗水深度无变化;小麦田休闲效率PM最大,SM次之,CK最小,但是各处理休闲效率随种植年限增加而降低。可见,PM和SM能改善小麦前期生长水分环境,促进出苗后耗水,并加快小麦对土壤深层水分的利用,因而与CK相比,PM产量增加48.77%~815.79%,SM产量增加49.41%~702.24%。但随种植年限增加,耗水深度加大,休闲效率降低,多年种植可能对土壤水分生态产生不利影响。     

滴灌条件下西北干旱区农田生物排盐研究进展与展望

20世纪末以来,膜下滴灌技术在我国西北干旱区得到了大规模的推广和应用,极大推动了绿洲农业的发展。然而,滴灌带入盐分无法排出导致的农田土壤积盐问题,使得干旱区绿洲农业的可持续发展面临巨大挑战。如何在水资源短缺的情况下防治农田次生盐渍化和利用西北干旱区广泛分布的盐碱地资源,是我国干旱区农业可持续发展中迫切需要解决的问题。本文结合西北干旱区膜下滴灌农田水盐运移的特点,主要从盐生植物耐盐机制及其生长发育对盐分的响应、盐生植物排盐与盐碱土改良的互馈效应以及种植盐生植物对土壤水盐动态的影响等方面对生物排盐的研究进展进行了比较系统的梳理,同时指出了目前西北干旱区在农田生物排盐研究方面存在的不足,并对今后需要开展的研究工作进行了展望,以期为旱区农业制定合理高效的综合排盐制度提供决策依据,对于实现农田盐分平衡、缓解土壤次生盐渍化危机和土壤可持续利用具有重要意义。     

Dynamics of soil microbial biomass C and soil fertility in cropland mulched with plastic film in a semiarid agro-ecosystem

Microbial biomass C (MBC) is one of the soil properties used as an indicator for the fertility status of a soil. A study was conducted on a semi-arid Loess Plateau in China. The field was planted with spring wheat and mulched with plastic film for various lengths of time. Our primary objectives were to (i) explore the influence of film mulching on soil MBC and soil fertility, and (ii) seek an effective approach of maintaining and improving sustainability of cropland mulched with plastic film in two growing seasons. Four treatments were tested, non-mulching (M0), mulching for 30 days after sowing (M30), mulching for 60 DAS (M60) and mulching for the whole growing period (Mw). An increasing air temperature with time within the growing season promoted soil MBC in the two growing seasons, but a severe drought led to a lower MBC in 2000 compared with the wet year of 1999. Film mulching promoted MBC significantly in the 2 years, but decreased soil organic carbon (SOC). SOC is very low in the experimental soil, accounting for the higher MBC/SOC ratio compared with ratios reported by others. The SOC is greatly reduced in the non-mulched and the Mw treatments compared to the M30 and M60 treatments. In conclusion, the benefits of film mulching in semi-arid agricultural systems are enormous but realizing their full potential depends on how long the mulching material is maintained during the growing season. In the system tested, it is desirable to mulch the plots for 30-60 DAS in order to enhance microbial biomass and cycling of nutrients and also to provide a more stable soil micro-environment that generates more residues in the rhizosphere.     

基于扩散理论的华北春玉米生理成熟后籽粒脱水过程分析

玉米机收籽粒可以显著提高玉米的生产效率,是玉米生产的发展方向。生理成熟后的籽粒含水率是决定机收质量的关键,受品种、密度和气候等多种因素影响。准确估算生理成熟后玉米籽粒含水率,进而分析其主要影响因素,最终确定玉米收获时间和筛选适宜机收的品种,对玉米主产区华北的春玉米籽粒机收发展具有重要意义。因此,于2017年和2018年在河北省泊头、南大港、玉田和山西榆次进行了两年田间春玉米试验,每年设置7个共性品种,每个品种3个密度,对生理成熟后籽粒含水率、品种性状、气象和管理要素进行了监测,并利用基于扩散理论考虑空气温湿度的脱水模型对籽粒含水率进行了模拟,进而计算脱水曲线下的面积(AUDDC),用以筛选脱水优异的玉米品种。结果表明,基于扩散理论的籽粒脱水模型对玉米生理成熟后籽粒含水率的模拟效果较好;年份、地点和品种对生理成熟时籽粒含水率(M_0)和水分扩散速率(k)具有显著影响,密度对脱水参数影响不显著。逐步线性回归分析得到灌浆期参考作物蒸发蒸腾量(ET_0)、最高气温和灌水量对M_0具有显著的正效应,生理成熟后30 d内ET0和灌浆中后期降雨对k具有显著的正效应,全生育期降雨对k具有显著的负效应。品种性状中对M_0影响最大的为苞叶层数(正效应),对k影响最大的为叶片数(负效应)。通过模型计算得到,生理成熟后10d华北地区春玉米籽粒含水率可以下降到28%,籽粒含水率下降到25%的概率为50%。由模型计算得到各品种生理成熟后10 d内的AUDDC,与AUDDC平均值比较发现‘京农科728’‘张1453’‘华农887’‘广德5’和‘金科玉3306’为脱水表现优异的品种。     

小麦秸秆热解过程中碳和微量元素迁移转化规律

为研究小麦秸秆热解过程中碳元素和微量元素的迁移转化规律,依托连续式作物秸秆分段均匀炭化联产系统,基于热解炭化生产工艺,测算及分析碳元素在秸秆热解过程中的存在形式及迁移转化量,利用HSCChemistry软件模拟微量元素在秸秆热解炭化过程中的组分变化,分析了8种微量元素的迁移转化规律,为生物质热解机理的进一步研究提供支撑,为提高秸秆热解炭品质提供强有力保证。结果表明:经测试及测算得到的碳元素迁移足迹图符合碳元素质量守恒定律,碳元素迁移到热解炭中41.12%,以固定碳存在;22.83%迁移到焦油中,以大分子长链烃和环链烃存在;26.62%的碳元素以六碳内的短链烃存在于热解气;4.71%迁移到木醋液中为醛、酮、酸等。小麦秸秆中含量在100μg/L以上的8种高富集微量元素里,K、Na、Ca、Mg主要以硫酸盐、磷酸盐及氯化物形式存在于热解炭中,Al、Fe多以氧化物、硫化物以及硅、氧共融物形态被大量保留在热解炭中,而P、S元素在热解炭化过程中的析出主要是有机结合物的分解。     

土壤中砷的来源及迁移释放影响因素研究进展

砷是一种高致癌风险的类金属,自然环境中高砷(As)含量可对人类和生态系统构成直接的健康威胁。研究自然环境中砷的来源、存在形式及影响因素有助于进一步理解环境中砷的迁移转化规律,降低人体摄入砷的风险。对文献的分析表明,铁锰氧化物矿物的还原性溶解、黄铁矿及其他硫化物矿物的氧化溶解、铝氢氧化物表面的砷还原、有机质抑制砷吸附以及Eh降低和pH升高是造成砷向环境迁移的主要原因。本文综述了环境中砷的来源及其向环境迁移的多种影响因素,分析了这些因素与砷之间的作用机制,以期为加强砷污染治理提供科学依据。     

不同春小麦品种耐低磷性评价及种质筛选

筛选磷高效作物是充分利用土壤磷素和减少磷肥施用量的重要手段。本研究以162份春小麦种质资源为材料,对其苗期的株高、总根长、根表面积等8个指标的耐低磷系数进行分析,采用隶属函数法综合评价春小麦苗期的耐低磷特性,初步筛选耐低磷材料,并进一步进行成株期的耐低磷特性鉴定,筛选出耐低磷材料和磷敏感材料,分析其在低磷下酸性磷酸酶的活性变化。结果表明,低磷胁迫下春小麦材料苗期和成株期的各性状均受到不同程度的影响,并随着胁迫程度的增加,小麦生长受抑制程度增强。通过主成分分析将苗期8个指标转化成4个综合指标(累计贡献率为82.60%),将成株期的10个指标转化为3个综合指标(累计贡献率为83.23%);采用隶属函数法计算耐低磷综合评价值(D)值,对D值进行聚类分析,将苗期的162份春小麦种质资源划分为耐低磷型(10份)、较耐低磷型(26份)、低磷较敏感型(91份)、低磷敏感型(35份)4类。选取耐低磷型材料(5份)和低磷敏感型材料(4份),进一步进行成株期鉴定,最终筛选1份耐低磷材料wp-35和1份磷敏感材料wp-119。通过分析其酸性磷酸酶活性,发现在低磷胁迫下春小麦根系和叶片中的酸性磷酸酶活性均升高,且耐低磷材料的酸性磷酸酶活性高于磷敏感材料。本研究结果可为解析春小麦耐低磷特性、培育耐低磷品种提供种质资源和理论依据。     

灰色森林土壤中不同形态含锰化合物的迁移特征

通过模拟试验对新疆阿尔泰山灰色森林土壤中Mn的迁移特征进行了初步研究.试验结果表明:含Mn的移动物质沿土柱的迁移深度因处理液体不同而不同,可以排列为:EDTA标液＞富哩酸溶液＞树叶浸提液＞地表水＞蒸馏水.EDTA标液在11～12 cm深度的迁移速度可达12.1 cm/min,迁移最深达23 cm.土层中氧化-还原状况的交替出现能促进Mn的迁移.富哩酸-Mn形态Mn的迁移明显高于MnSO4形态Mn.     

硫对春小麦产量和品质的影响

研究了黑龙江省小麦主产区硫肥的增产效果及对品质的影响。施硫较对照小麦平均增产221kg/hm2,平均增产率5 0%。硫对小麦品质的影响,总的趋势是正效应,但不稳定,个别指标呈负效应。     

亚热带城郊草坪土壤呼吸对春季天气变化的响应

采用静态箱-碱液吸收法,对亚热带(长沙市)城郊2种暖季型草坪(狗牙根和台湾草)2012年初春典型天气过程下的土壤呼吸进行了连续28天的逐日观测,研究草坪土壤呼吸对春季天气变化的响应规律。结果表明,在春季的连续阴雨期、寒潮降温期和快速升温期,土壤呼吸波动较大,分别介于C 0.22~0.53、0.51~0.89和0.51~1.22 g/(m2·d),基本与土温变化一致。在观测期内,草坪土壤呼吸的表观Q10值较高(2.52),但在寒潮降温期和快速升温期Q10值降低(1.70和1.96),反映出草坪土壤微生物和根系活动对初春快速温度变化响应的敏感度降低,这可能是土壤呼吸长期适应的结果。春季降雨充沛,草坪土壤呼吸随着土壤质量含水量的升高而降低,较高的日降雨量明显抑制了土壤呼吸。两种草坪间土壤呼吸速率没有显著性差异,草种对初春土壤呼吸的影响可能很小。试验结果表明春季水热变化快,土壤呼吸日值波动大,在估算土壤呼吸年通量时,应充分考虑短期天气变化尺度上土壤呼吸的剧烈波动。