液体地膜覆盖对棉田土壤微生物和酶活性的影响

通过液体地膜不同用量覆盖棉田对土壤微生物数量和酶活性的影响研究表明适量液体地膜(112.5～150kg/hm2)覆盖棉田显著增加土壤微生物细菌、放线菌和真菌数量,增强土壤过氧化氢酶、脲酶、转化酶、中性磷酸酶和多酚氧化酶活性,且这种效应受棉花生长发育进程的影响。表明液体地膜覆盖棉田有益于土壤物质的转化、累积,提高土壤的肥力,对土壤化学特性无不良影响。     

膜下滴灌下土壤深层水分对棉花根系生理及叶片光合特性的调节效应

在新疆气候生态条件下,以土柱栽培棉花（新陆早13号）为试材,通过人工改变播种前60 cm以下土壤含水量,设计有深层水和无深层水处理,并采用膜下滴灌控制生育期间耕层土壤含水量［分别为田间相对持水量的70%（±5%）和55%（±5%）］,探讨土壤深层水分对棉花根系生理及叶片光合特性的影响.结果表明：深层水增强了棉花根系SOD活性和根系活力,提高了植株对土壤深层水的利用率,提高了叶片水势、叶绿素含量、净光合速率和植株光合物质累积量,最终获得了较高的产量和水分利用效率.在有深层水条件下,棉花生育期间耕层水分为55%处理的中下层根系衰老慢、根系活力增强,在一定程度上弥补了生育期间水分亏缺对叶片光合功能的负面效应,但其产量仍显著低于70%处理,而水分利用效率与70%处理无明显差异.因此,在膜下滴灌棉花水分管理中,播种前应重视冬春储备灌,增加土壤深层的贮水量,并通过协调关键栽培技术、适度减少滴水量或延长滴水周期,充分挖掘膜下滴灌节水增产潜力.     

干旱区膜下滴灌条件下土壤深层水对棉花根系生长、分布及产量的影响

在土柱栽培条件下研究膜下滴灌土壤深层水对棉花根系生长的影响及与植株地上部生长的关系,设置土壤(60～120 cm)有深层水和无深层水2个处理,每处理设2个生育期间灌溉处理,分别为田间持水量70%和55%.结果表明：棉花总根质量密度、40～120 cm土层根长密度、根系活力等与地上部干质量间均具有显著的相关关系.生育期间耕层70%田间持水量条件下,土壤有深层水处理的总根质量密度与无深层水处理无明显差异,但40～120 cm土层的根长密度增加,根系活力增强,提高了土壤贮备水消耗量,增加了地上部干质量,最终获得较高的经济产量及水分利用效率.土壤有深层水条件下,生育期间耕层55%田间持水量处理的根冠比较大,40～120 cm土层根长密度和80～120 cm土层根系活力相对较高,土壤贮备水消耗量大幅提高,但仍无法弥补生育期间水分亏缺对根系及地上部生物量造成的负面影响,导致经济产量显著低于70%田间持水量处理.综上,充足的土壤深层水配合生育期间耕层65%～75%田间持水量,可促进棉花根系向下生长,有利于实现膜下滴灌棉花节水高产高效生产.     

不同灌溉定额下地膜残留量对土壤物理性质及棉花根系生长的影响

地膜覆盖是干旱半干旱地区农业节水和增产的主要措施。当前长期高强度的使用地膜造成严重的“白色污染”,这是不可持续的。本研究在模拟残膜蓄积量和干旱情景下，探讨残膜污染对土壤物理特征和棉花根系生长发育的影响。设计土柱试验，评估2个灌溉定额下[1950 m³·hm^-2(田间持水量50%,中度干旱)和3900 m³·hm^-2(田间持水量100%,充分灌溉)],4个残膜量水平(0、160、270和490 kg·hm^-2)的影响。结果表明：土壤物理性质主要受残膜量的影响，残膜量的增加使土壤容重增大，饱和含水率、田间持水率、毛管持水率、总孔隙度降低；并抑制了棉花根系扩展，降低了根重量、根表面积、根体积、根长和根直径，以及根系在土壤0～20 cm土层中的占比；上述指标除田间持水量外，其余均在残膜量超过270 kg·hm^-2时，表现出显著的处理间差异。同一残膜量下，高灌溉定额根系构型优于干旱处理；综合分析，土壤容重增幅1.88%,饱和含水率、毛管持水率、总孔隙率的降幅分别达7...     

微孔地膜覆盖玉米的纳雨通气效应

为提高半干旱地区<10 mm降雨的有效性和改善地膜覆盖土壤环境的通气性,初步研究了微孔地膜覆盖效应.结果表明,微孔地膜覆盖处理具有纳雨补墒功能,可提高膜下土壤的含水量.随着塑膜覆盖度的增加,土壤中CO₂浓度显著增高;孔膜覆盖处理的CO₂浓度都较相应幅宽的普膜低,玉米植株根活力较高.根活力与土壤CO₂浓度呈负相关.孔膜覆盖较普膜覆盖的玉米产量提高8.98%     

玉米地膜制种促熟增产的生理学机理

系统地探讨了玉米地膜制种促熟增产的作物生理学机理．结果表明,玉米池膜制种可以改善土壤水温条件、增强植株根系活力和群体光合作用性能、促进植株生长发育和光合产物的积累与分配．为该技术应用提供了科学依据．     

日光温室地面覆盖对嫁接与未嫁接黄瓜生长发育、产量及土壤环境的影响

研究了秸秆、地膜和秸秆+地膜覆盖对日光温室嫁接与未嫁接黄瓜生长发育、产量及土壤环境的影响.结果表明,地面覆盖不仅能促进雌花分化、缩短成瓜时间、增加单瓜重、提高黄瓜产量,而且能降低畸形瓜比例,提高产品的商品性.其中以覆盖秸秆+地膜作用最明显、增产幅度最大,覆盖秸秆和覆盖地膜次之;嫁接黄瓜的处理效果优于未嫁接黄瓜.此外,地面覆盖对土壤环境也具有重要影响,但不同处理之间差异较大.地温日变化呈单峰曲线, 5cm、10 cm地温的波峰出现在14:30,随着土层的加深而波峰推迟出现,峰值也逐渐减小.秸秆覆盖具有降低最高地温和提高最低地温的作用,使土壤温度保持相对稳定;地膜覆盖对最高地温的增幅最大、对最低地温的增幅最小,从而使地温变幅最大;秸秆+地膜覆盖既增温又保温.地面覆盖的土壤呼吸速率均显著高于对照(P＜0.01),并以秸秆+地膜覆盖的土壤呼吸速率最高,地膜覆盖与秸秆覆盖次之,土壤呼吸速率日变化也呈单峰曲线,与 5cm、10 cm地温日变化趋势一致,峰值出现在14:30左右,土壤呼吸速率与 5cm、10 cm地温达显著或极显著相关.秸秆覆盖与秸秆+地膜覆盖的0～20 cm土层土壤容重显著小于地膜覆盖与对照(P＜0.01),地膜覆盖的土壤容重略小于对照,随着土层的加深,各处理间土壤容重差异渐小.     

棉花根系分泌物对土壤速效养分和酶活性及微生物数量的影响

采用水培法收集棉花根系分泌物,在耕作1年的土壤中添加棉花根系分泌物,培养10 d后测定土壤中速效养分、酶活性及微生物数量.结果显示,(1)棉花根系分泌物能极显著提高土壤中速效K和速效P含量4.31%～15.03%和5.99%～24.31%(P<0.01);高浓度分泌物处理下速效N含量比对照显著提高11.39%(P<0.05),其它处理影响不显著;各浓度分泌物对土壤有机质含量均无显著影响.(2)各浓度棉花根系分泌物均使土壤中转化酶活性显著提高,且随分泌物浓度的增加而显著增强;低浓度分泌物能显著提高土壤中磷酸酶的活性,所有浓度处理对土壤脲酶活性均无显著影响.(3)中、高浓度的棉花根系分泌物能显著增加土壤中细菌的数量,低浓度的分泌物能显著增加土壤中真菌的数量,而不同浓度处理的土壤中放线菌的数量均无显著的变化.研究表明,棉花根系分泌物可通过促进土壤细菌及土壤真菌的繁殖来增强土壤转化酶和磷酸酶活性,提高土壤速效P、速效K及速效N含量,从而对棉花根际微环境产生深刻影响.     

不同地表覆盖方式对苹果园土壤性状及果树生长和产量的影响

以黄土高原9年生红富士果园生态系统为对象,研究不同地表覆盖模式（清耕、生草覆盖、地膜覆盖、秸秆覆盖和砂石覆盖）对果园土壤性状及果树生长和产量的影响.结果表明：生草覆盖土壤水分剖面分异最低,砂石覆盖土壤水分剖面分异最高;砂石覆盖提高了根层水分含量,有利于果树对水分的利用.不同地表覆盖模式土壤热量状况变化显著,处理间差异明显,极端最高温度下降,但地膜覆盖处理夏季地温超过果树根系生长的上限温度,对果树根系生长和生理功能发挥不利.除地膜覆盖外,其他地表覆盖模式均能提高土壤CO₂释放速率,其中生草覆盖的效果最为显著.不同地表覆盖模式对果树枝条类型比例及产量影响较大,砂石覆盖处理的中短枝比例和果实产量最高;生草覆盖处理的果实产量最低.因子分析结果表明,对于黄土高原沟壑区盛果期果园,砂石覆盖处理是较为适宜的地表覆盖模式.     

基于Meta-analysis的新疆主要作物地膜覆盖产量及水分利用效率分析

为综合量化评价新疆地膜覆盖对主要作物产量和水分利用效率的影响，应用Meta-analysis方法，定量分析地膜覆盖后作物产量和水分利用效率的变化，并探讨其影响因素。通过文献检索(1982—2019年),共获得347篇有关新疆主要作物地膜覆盖试验文献。经严格筛选，从52篇文献中获得208组数据，分布于新疆18个市、县，涵盖南疆和北疆2个主要区域。结果表明：地膜覆盖可显著提高作物产量(24.1%)和水分利用效率(26.0%),甜菜、向日葵、玉米、棉花、小麦和大豆分别增产38.1%、29.5%、29.4%、26.4%、17.6%和15.8%;玉米、棉花和小麦水分利用效率分别增加32.0%、27.3%和13.7%;在地域上，南疆增产幅度大于北疆地区；在相对较差的土壤基础肥力中表现出较好的增产效应和水分利用效率增加效应；年均降水量<200 mm与年均降水量≥200 mm区域相比，有较高的增产效应，年均气温≥10℃的区域较年均气温<10℃的区域增产幅度大，相对未覆盖地分别增产31.8%和27.6%;低海拔地区<500 m与高海拔地区≥500 m相比，增产效果更显著；水分利用效率在...     

地膜覆盖对土壤水温和春小麦产量形成的影响

通过大田试验研究了地膜覆盖对土壤水温状况及春小麦产量形成的影响．结果表明,地膜覆盖对土壤的增温作用在春小麦生育期内呈“U”型变化,地膜覆盖可以通过防止蒸发和提升土壤深层水分至作物可利用层来增加土壤中有效水含量,利于作物利用．地膜覆盖的增温保墒作用利于作物前期生长和水分利用,在生育后期覆膜,作物根系发育受到抑制,作物蒸散量和水分利用效率下降,影响产量的形成．对照(CK)、播前灌水(W)、全程覆膜(M)、播前灌水 覆膜30d(WM30)、播前灌水 覆膜60d（WM60)及播前灌水十全程覆膜(WMw)6个处理的产量分别为2554、2424、2750、3138、3305、3123kg·hm^-2,最佳覆膜时间在40—60d．     

垄作与覆膜对川中丘陵春玉米根系分布及产量的影响

通过设置田间试验,研究种植方式(垄作垄播、平作、垄作沟播)与覆膜措施对川中丘陵春玉米根系分布和玉米产量的影响.结果表明: 垄作与覆膜对玉米根系形态影响显著,覆膜显著提高了玉米根长、根表面积和根体积,拔节期覆膜较不覆膜处理分别提高了42.3%、50.0%和57.4%.覆膜提高了各土层和各水平各层次根质量,扩大了根系在土壤垂直和水平方向上的分布,提高了拔节期20～40 cm土层和水平方向上宽行0～20 cm根系比例.种植方式对根系生长和分布的影响因覆膜而异,覆膜下垄作垄播显著提高了各土层根质量和20～40 cm土层根量分配比例,同时提高了水平方向上各层次根量和宽行根系分配比例,总根质量表现为:垄作垄播>平作>垄作沟播;不覆膜下垄作沟播显著提高了窄行0～40 cm根量,吐丝期总根质量表现为:垄作沟播>垄作垄播>平作.从玉米穗部性状和产量看,覆膜降低了玉米秃尖长,提高了穗长、穗粒数、千粒重和产量,覆膜下产量表现为:垄作垄播＞平作＞垄作沟播;不覆膜下则表现为:垄作沟播＞平作＞垄作垄播.覆膜下垄作垄播促进了根系特别是深层根质量的增加,同时增加了深层根系和水平20～40 cm根系比例,这是其增产的重要原因;而不覆膜下垄作沟播有利于根系生长,从而提高产量.     

半干旱黄土高原地区春小麦地膜覆盖研究概述

在黄土高原半干旱地区春小麦上进行的地膜覆盖试验表明,地膜覆盖通过改善耕层土壤生态环境条件,即通过改善水,热状况,活化土壤养分,对提高水分和养分利用效率,实现粮食增产具有重要作用,但近年来在生产实践和科学实验中发现,不合理的长期全生育期地膜覆盖,因在作物生长前期和中期覆膜作物较不覆膜作物生长好,覆膜作物在生长期水分蒸腾损失严重,土壤水分的蒸散（蒸发＋蒸腾）损失远比不覆膜土壤严重,在作物生长后期降水少或没有补充灌溉时,会产生严重的水分肋迫现象,显著抑制小穗分化和灌浆,最终导致收获得指数和产量下降,同时,地膜覆盖的增产作用在一定程度上是以耗竭土壤肥力,特别是在有机物质为代 的,因此,不正确的地膜覆盖（如全生育期的地膜覆盖）,不仅有时起不到显著的增产作用,而且易造成土壤养分,特别是土壤中硝态氮的累积和损失,肥料利用效率降低,土壤生态条件恶化,下降,难以持续高产,因此在确定地膜覆盖范式时,必须要考虑底墒,作物生育期降水,地膜覆盖的阶段性和氮肥的施用等。     

覆膜对旱地麦田土壤水分及氮素平衡的影响

通过大田试验研究了平膜穴播和垄膜沟播等覆膜方式对晋南旱地麦田土壤水分、氮素平衡及产量的影响,以期在当地确立一套适宜的科学覆膜方式,为晋南旱塬地区乃至我国旱作小麦的高产优质提供理论依据。结果表明,垄膜沟播和平膜穴播处理的冬小麦增产效果显著,且以平膜穴播处理的效果最优,较测控施肥处理的籽粒产量和生物产量分别提高22.71%和25.45%。经过冬小麦一个生育期对土壤水分的吸收利用,两种覆膜处理的耗水量较不覆膜处理有较大的提高,而其水分利用率略低于不覆膜处理,但差异不显著。两种覆膜处理也能提高麦田的降水生产效率和休闲效率,较不覆膜处理分别提高9.46%—30.16%和9.95%—39.22%。覆膜有利于氮的矿化,并能促进小麦对氮素的吸收利用,同时也可以在一定程度上降低氮素在土壤中的残留,最终有利于小麦增产。     

覆盖方式对旱地冬小麦土壤水分的影响

在黄土高原半干旱雨养条件下,研究了不同覆盖方式(夏季覆膜,T₁;秋季覆膜,T₂;小麦碎秆覆盖,T₃;小麦整秆覆盖,T₄;夏季覆膜+麦秆还田,T₅;旧膜二茬利用,T₆;无覆盖对照,CK)对旱地冬小麦土壤水分的影响.结果表明: T₆在各时期、各土层土壤含水量普遍高于CK,其他5个覆盖处理可明显改善开花前0～90 cm土壤墒情,但开花后0～90 cm土层以及全生育期90～200 cm土层含水量普遍低于CK.全生育期0～200 cm土层平均含水量T₆显著高于CK,两者差值为0.9%,其余处理均低于CK.0～200 cm土层平均含水量秸秆覆盖处理高于覆膜处理,旧膜二茬利用高于新覆膜.覆膜处理单位面积籽粒产量较CK提高20.3%～29.0%,秸秆覆盖处理较CK提高5.0%～16.7%,冬小麦产量与生育期耗水量呈显著正相关(r=0.77^*).     

棉花根系生长和空间分布特征

结合田间根钻取样和图像扫描分析方法, 研究了不同棉花品种根系的长度、直径和表面积动态及 0~ 10 0cm深和 0~ 4 0cm宽土壤范围内的空间分布特征。该方法与常规直尺测量结果相比相关系数R2 达到 0.899 (n =1318), 显示了较好的可靠性。研究结果表明, 棉花平均根长密度 (RLD) 在花铃期为 1.2 1~ 1.2 7mm·cm-3, 吐絮后降至 1.0 4~ 1.12mm·cm-3, 收花时为 0.76mm·cm-3 。棉花根平均直径在不同基因型间存在显著差异, 抗虫杂交棉的根直径最粗, 平均为 0.5 2mm ;早熟类型品种根直径较细, 平均为 0.36mm。在土壤深度上根直径的差异不显著, 但距棉行距离越远, 根的平均直径越小。在明确根系长度和直径动态规律的基础上, 提出了根表面积指数 (RAI) 的概念, 与地上部叶面积指数具有相似的含义和生物学意义, 且呈较好的指数相关关系 (R2 =0.779) 。RAI在生理发育时间 (PDT) 小于等于 4 0前, 其增长动态符合LOGISTIC生长规律 (R2 =0.84 9), 在PDT大于 4 0后, 呈线性递减趋势 (R2 =0.5 70~ 0.895 ), 且杂交抗虫棉的RAI在全生育期内均明显高于其它类型品种, 而早熟类型品种相对略低。RAI空间分布特征表现为, 开花前在浅根层内 (0~ 30cm) 分布最多, 花铃期以中层根系 (40~ 6 0cm) 为主, 吐絮后主要以深层 (70~ 10 0cm) 和距棉行较远的行间较多。研究结果为制定合理的施肥、灌溉措施提供了理论依据, 并量化了棉花根系的时空变化, 为进一步提高生长发育模拟模型的精度奠定了基础。     

水稻根系生长及其对土壤紧密度的反应

采用筒栽方法研究了杂交稻汕优63和65002在分蘖期,穗分化期,开花期和成熟期根系生长量和垂直分布以及开花期土壤容重对根系生长和分布的影响,结果表明,根系生长量以开花期最高,开花后下降,随生育进展,深层根系（20-45cm)比例提高,分蘖期到穗 分化期是根系重量增长最快,且根系向下生长的主要时期,随耕层以下土壤容重提高,根系生长量下降,同时深层根系比例下降。     

Phosphorus uptake rates of cotton roots at different growth stages from different soil layers

A greenhouse experiment was conducted to determine P uptake at different growth stages by cotton plants from upper and lower 30 cm layers of 60 cm deep uniform soil columns. A radioisotope tracer technique was used to separate uptake from the two soil layers. Root lengths were measured in both layers at each growth stage. P fluxes were calculated for each layer. Root length increased significantly with time from square formation through peak flowering. At all growth stages, total P uptake from the upper soil layer was greater than that from the lower soil layer. P flux from either layer was greater during early growth stages than during later stages. A significant decrease in P flux occurred when plants reached the flowering stage. The flux from the upper layer was about twice that from the lower layer at square forming stage but the difference decreased as the plants matured. Both layers showed similar P fluxes at the first open boll stage. Our data indicate that roots located 30 to 60 cm below the surface are less effective per unit root length than those located at 0 to 30 cm depth when all roots are in the same soil environmental conditions. However, the effectiveness of P absorption from different soil depths under field conditions may depend on the environmental conditions that exist in each soil depth.     

半干旱雨养区不同覆膜方式对冬小麦土壤水分利用及产量的影响

在黄土高原半干旱雨养条件下,于2008—2009、2009—2010两个年度,以露地种植为对照(CK),研究了不同覆膜方式(全膜覆土穴播,全膜穴播,垄膜沟播)对旱地冬小麦产量和水分利用的影响。结果表明:两年度覆膜平均较CK产量分别显著提高49.4%和53.2%,水分利用效率提高11.8%和14.3%。覆膜的高产建立在高生长量、高耗水基础上,产量与生育期耗水量显著正相关(r=0.952*—0.958*),两年度覆膜分别平均较CK多耗水33.5%和34.1%。覆膜处理中以全膜穴播较CK的增产幅度和WUE提高幅度最大,耗水量也最大。由于覆膜耗水量大,覆膜各处理收获期0—200 cm土壤贮水量均显著低于CK,但通过全年连续覆膜和夏闲期降水补充,在下茬秋播时,覆膜各处理0—200 cm土壤贮水量均超过CK,夏闲期覆膜的水分休闲效率两年度分别平均高出CK 41.8和86.4个百分点,覆膜有利于土壤水分恢复和下茬作物的可持续生产。覆膜方式中,以全膜覆土穴播种植效益最高,两个年度纯收益平均达5531.6元/hm2,较CK增收2542.2元/hm2。综合考虑,全膜覆土穴播是一种高产高效兼顾、操作简单、适宜于半干旱雨养区推广应用的冬小麦覆膜种植方式。     

麦棉套作棉花根际非根际土壤微生物和土壤养分

在麦棉套作栽培模式下,设置不隔根、纱网隔根和塑膜隔根3种麦棉套种方式,研究麦棉套作对棉花根际和非根际土壤微生物数量、活性和土壤养分（全氮、有效磷和速效钾）含量的影响,结果表明：麦棉套作有利于棉花根际与非根际土壤细菌的增殖,盛蕾期不隔根处理棉花根际土壤与非根际土壤细菌数量分别是塑膜隔根处理的2.57和2.81倍.但麦棉套作不利于土壤真菌和放线菌的增殖.细菌在土壤微生物区系中占99.9%.所以,麦棉套作显著提高了棉花土壤微生物数量,同时也增强了微生物活性.麦棉共处期纱网隔根处理棉花土壤全氮、有效磷、速效钾含量显著高于不隔根处理和塑膜隔根处理,证明麦棉套作系统中小麦根系分泌物与脱落物的存在对棉花土壤养分含量的增加有明显的促进作用,即存在种间营养补偿效应.而共处期不隔根处理套作棉土壤养分含量总体上显著低于隔根处理的现象则反映出小麦根系对棉花土壤养分的竞争作用大于其对棉花土壤养分的促进作用.小麦收获后,小麦根系对棉花养分的竞争作用解除,不隔根处理棉花土壤养分含量显著高于塑膜隔根和纱网隔根处理.