我国北方风蚀区冬油菜抗风蚀效果

河西走廊地区属我国北方风蚀区,通过对河西走廊冬油菜、冬小麦、麦茬和春播等4种主要农田地表类型(处理)进行风洞模拟实验,比较各个处理的抗风蚀效果.结果表明:冬油菜、冬小麦、麦茬和春播4种处理地表的粗糙度分别为4.2、4.1、3.9和0.7;起动风速分别为14、13、12 m · s~(-1)和6 m · s~(-1);平均风蚀模数分别为22.3 、23.3、42.5 kg · hm~(-2) · h~(-1)和543.6 kg · hm~(-2) · h~(-1);输沙率分别为0.1、0.1、0.2 g · m~(-2) · min~(-1)和23.3 g · m~(-2) · min~(-1).依据粗糙度、起动风速、风蚀模数和输沙率评判,4种主要地表类型的抗风蚀效果依次为,冬油菜＞冬小麦＞麦茬＞,春播最差.因此,推广冬油菜、冬小麦等越冬作物的种植是解决我国北方风蚀区农田土壤风蚀、土地沙漠化以及根治沙尘暴尘源的有效途径和措施.     

不同土地利用方式下土壤风蚀主要影响因子研究——以内蒙古武川县为例

以内蒙古武川县为例,选取天然草场、旱作农田(马铃薯)和退耕人工灌木林3类农用地为研究对象,对影响土壤风蚀的气候、植被覆盖度、土壤特性等若干因子进行了野外实测、室内分析及风洞模拟试验.结果表明,降雨少、风大、风多、土壤质地粗糙以及冬春冻融交替作用造成土壤表层疏松干燥等原因,决定了春季是该地区土壤风蚀的易发期.植被覆盖度是影响土壤风蚀的重要因子.在冬春风蚀季节覆盖度高低依次为灌木地＞天然草地＞旱作农田,此时缺少地表覆盖物保护的旱作农田最易受到风蚀危害.土壤含水量是影响风蚀的另一个重要因子.通过风洞试验对土壤风蚀率与含水量的定量关系研究表明,土壤含水量越高,土壤启动风速越大,风蚀率越小.6%土壤含水量是旱作农田风蚀强度由强变弱的一个转折点.田间试验结果表明,不同土地利用方式下表层土壤含水量总体上表现为天然草地＞旱作农田＞灌木林.通过风洞试验对土壤水分和风速的定量化研究表明,土壤风蚀速率随风速的增大而增大,二者呈幂函数关系.在净风吹蚀的条件下,18 m·s^-1风速是风蚀强度急剧增加的一个转折点.     

半干旱黄土区苜蓿草地轮作农田土壤氮、磷和有机质变化

大田试验研究了多年生苜蓿草地轮作农田2年内的耕层土壤氮、磷养分和有机质变化.结果表明,与苜蓿连作相比,苜蓿草地轮作成农田后,土壤N和有机质消耗增加,2年中耕层土壤全氮含量平均分别下降了5.4%和19.5%、有机质下降了46.8%和28.2%,土壤全磷无显著变化;轮作提高了土壤氮、磷养分有效性及其活化率,土壤硝态氮含量2年分别提高了15.5%和159.1%、速效磷含量提高了44.5%和48.0%,差异显著.不同轮作方式对土壤养分变化有显著影响.苜蓿草地轮作后第2年,种植春小麦与种植玉米相比差异显著,种植马铃薯和休闲处理土壤养分变化幅度处于二者之间.种植春小麦能够维持农田土壤肥力生长季平衡,种植玉米增加了对土壤全氮、有机质和速效磷的消耗,土壤养分含量出现季节性下降,C/N和C/P降低.在半干旱地区多年生苜蓿草地向农田转变过程中,以轮作春小麦为宜,应避免种植玉米作物,以维持农田肥力平衡.     

科尔沁沙地沙漠化过程中土壤有机碳和全氮含量变化

通过地面调查,研究了沙漠化对科尔沁沙地农田和草地土壤有机碳和全氮含量的影响.结果表明,随着沙漠化的发展,科尔沁沙地土壤碳、氮含量明显下降.和非沙漠化农田相比,轻度、中度、重度和严重沙漠化农田土壤有机碳和全氮含量分别下降12.3%和15.3%、22.2%和24.7%、39.5%和44.7%、64.4%和63.5%;和非沙漠化草地相比,轻度、中度、重度和严重沙漠化草地土壤有机碳和全氮含量分别下降了56.3%和48.7%、78.4%和74.4%、88.9%和84.6%、91.6%和84.6%.截至2000年,科尔沁沙漠化总面积已经达到50197.5 km2,由于沙漠化而导致的土壤有机碳和全氮损失总量分别为36.39 Mt和7.89 Mt,其中草地分别占91.12%和86.06%,农田分别占8.88%和13.94%.相关分析结果表明,土壤有机碳和全氮的损失主要源于风蚀所引起的土壤粘粉粒的减少.因此,在科尔沁沙地,防治土壤风蚀对于减少农田和草地土壤碳、氮损失极为重要.     

覆盖作物的种植现状及其对下茬作物生长和土壤环境影响的研究进展

覆盖作物指的是在农业生产间隙种植,使土壤在时间或空间上减少或避免裸露的一种作物。其能使农田土壤免受风蚀、水蚀和人为扰动的影响,被认为是一种新型的保护性耕作方式。本文简要介绍了农田覆盖作物的种植管理情况,包括种植品种、耕作模式和绿肥作物的灭生还田方式等,可为推广覆盖作物在农田休闲期的高效大面积种植提供参考。基于国内外研究综述了绿肥种植对经济作物、土壤质量、杂草抑制、温室气体排放和土壤微生物等的影响及研究进展,阐明了覆盖作物对农田生态系统的诸多益处。尽管覆盖作物存在局限性,例如短期收益不明显、管理措施不当会造成作物减产等,但其在改善土壤质量、实现农业可持续发展方面仍然具有重要的应用价值。     

聚丙烯酰胺(PAM)防治土壤风蚀的研究进展

在我国西北地区,风蚀是造成土地退化的主要影响因素之一.聚丙烯酰胺(PAM)是一种高效的土壤结构改良剂.因其具有特殊的物理化学性质,可以与土壤作用而改善土壤表层结构,近年来一直受到人们的广泛关注.本文介绍了PAM的物理化学性质,详细论述了PAM对土壤风蚀量、起动风速的影响,及PAM在风蚀防治中的不同使用量、使用方法和效果,及其与其他材料的对比,并通过PAM对土壤物理性质的改善进一步分析PAM防治风蚀的机理.综合分析得出,虽然PAM在风蚀防治中存在一些问题,但作为一种固沙剂,它不仅能提高土壤抗风蚀的能力,而且也能改善土壤的物理性状,可为植物生长创造良好的水土条件;提出若在风蚀治理和改良城市环境中将PAM与植物种植相结合,将能大大提高植物的成活率、改善风蚀区的风蚀状况和生态环境工程建设的质量.因此,PAM在防治风蚀方面具有重要的现实意义和广阔的应用前景.     

免耕对农牧交错带农田休闲期土壤风蚀及其相关土壤理化性状的影响

以北方农牧交错带为研究对象,分析了免耕对农田土壤风蚀的影响,评价了不同耕作方式下与土壤风蚀相关的土壤物理、化学和生物学特性的差异。研究结果表明:翻耕农田土壤风蚀量是免耕地的3~8倍,翻耕地和免耕地的地表粗糙度分别为0.032和0.417;与翻耕地相比,免耕地表层0~10cm土壤粘粒和粉粒含量较多;免耕地土层0~5cm和5~10cm的土壤容重、坚实度和土壤水分都大于翻耕地,其中0~5cm、5~10cm和10~20cm土层土壤坚实度分别是翻耕地的4.7、2.8倍和3.8倍。经过3年的免耕,0~5cm土层土壤全氮、有机质、有效磷和有效钾含量均高于翻耕土壤,有效钾含量比翻耕地增加了77%。所有测定土层的土壤有机质含量免耕地均高于翻耕地,在0~5cm和5~10cm土层达到5%显著水平。免耕地表层0~10cm土壤微生物量碳是翻耕地的2.1倍。     

去除地面枯落物对加勒比松(Pinus caribaea)林土壤特性的影响

通过去除地表凋落物(处理)和保留凋落物(对照)的样地比较,研究了加勒比松(Pinus caribaea)林的土壤特性对去除地表枯落物的响应,为了解人工干扰的加勒比松林土壤的退化机理提供依据.去除地表枯落物后的样地林木平均胸径和平均树高分别显著下降了21%和8%.人为干扰造成了土壤质量的全面下降.与对照相比,去除地表枯落物的土壤容重增加了14%,土壤毛管孔隙和总孔隙的比例分别减少了13%和18%,非毛管孔隙也因为人为干扰而显著下降了37%,土壤毛管持水量下降了24%.去除地表枯落物没有对土壤pH造成影响,但是土壤有机质、全N、全P和全K含量比对照分别减少了42%、46%、16%和39%,水解N、速效P和速效K含量分别比对照减少了20%、15%和41%,土壤中<0.01 mm 粘粒的比例下降了27%.去除地表枯落物后的土壤细菌、真菌和放线菌数量分别下降了50%、19%和13%,土壤脲酶、土壤磷酸酶和过氧化氢酶活性分别比对照下降了35%、49%和49%.去除地表枯落物从林地以凋落物的形式直接取走大量养分,使林地有机质含量降低,导致土壤孔隙减少,保持水分功能减弱,养分状况的恶化,微生物数量减少和酶活性下降,最终引起林木生长下降.     

菜地和一般农田土壤主要养分累积的差异

选取不同类型菜地和一般农田 ,测定了 0～ 2 0 0cm土壤剖面的有机质、全氮、硝态氮、铵态氮、速效磷、速效钾等主要养分含量及其分布 .结果表明 ,菜地土壤中养分大量累积 ,其中硝态氮和速效磷累积程度较高 .大棚和露天菜地 0～ 2 0 0cm土层的硝态氮累积总量分别为 15 2 0 .9kg·hm-2 和 135 8.8kg·hm-2 ,比农田高出 5 .2和 4.5倍 ;速效磷分别为 978.1kg·hm-2 和 5 0 3.3kg·hm-2 ,比农田高出 6 .2和 2 .7倍 .而其它养分增加相对较少 .有机质累积总量分别为 2 80 .5Mg·hm-2 和 2 6 9.3Mg·hm-2 ,比一般农田高出 12 .5 %和 8.0 % ;全氮分别为 37.5Mg·hm-2 和 32 .7Mg·hm-2 ,比农田高出 36 .2 %和 18.6 % ;铵态氮分别为 2 11.5kg·hm-2 和 197.8kg·hm-2 ,比农田高出 2 9.6 %和 2 1.2 % ;速效钾分别为 6 5 6 7.8kg·hm-2 和 5 5 2 3 .6kg·hm-2 ,比农田高出 30 .6 %和 9.8% .此外 ,菜地土壤中累积的养分不仅分布在表层 ,在深层土壤也大量存在 ,说明菜地存在严重的养分淋溶现象 .     

不同蔬菜种植方式对土壤固碳速率的影响

近年来蔬菜地面积快速增加已成为我国农田土壤碳库变化的重要驱动因素,研究蔬菜种植方式对农田土壤固碳影响,对于揭示我国农田土壤碳库变化具有重要意义。通过实地调查与采样分析,研究了山东省苍山县3种蔬菜种植方式(大田种植、季节性大棚和长年性大棚种植)对农田土壤固碳速率影响及其随种植时间的变化规律。结果表明,3种种植方式下蔬菜地土壤有机碳含量均随种植时间的增加而增加;长年性大棚、季节性大棚和大田种植方式下0—100 cm土层土壤平均固碳速率分别达到1.44、2.73、1.60 Mg.hm-2.a-1;表层土壤(0—20 cm)平均固碳速率依次为0.64 Mg.hm-2.a-1、0.36 Mg.hm-2.a-1、0.20Mg.hm-2.a-1,3种蔬菜种植方式的土壤固碳速率存在显著差异。同样为蔬菜地,选择合理种植方式是提高农田土壤固碳速率的重要途径。     

绿洲农业不同种植方式防止土壤风蚀和保持土壤水分的比较

2001年～2002年,在河西走廊中断黑河中游,研究了不同方式对春季就地起沙、风速梯度、水分保持等方面的效应．结果表明,冬灌免耕、粮草间作和早春覆膜措施都不同程度地遏制了就地起沙,减少了土壤风蚀．早春覆膜在减少土壤风蚀量的同时,提高了土壤蓄水量,比春耕裸露农田蓄水量增加了35．6％．目前．春耕播种裸地是形成沙尘暴和浮尘的粉尘含量的主要来源之一,黑河中、上游农田耕地每年产生的粉尘输移量达4．8×10^6～6．0×10^6t,高于同区域沙漠粉尘输移量．河西走廊粉尘输移量1hm^2农田相当于1．5hm^2沙漠．     

留茬免耕播种对河西绿洲灌区春小麦出苗和产量的影响

本研究通过田间定位试验,探讨了河西绿洲灌区单作小麦、小麦/玉米间作、小麦/大豆间作3种典型春小麦生产模式下,长期留茬免耕播种对春小麦出苗和产量的影响,为该区域春小麦高效可持续生产提供理论依据。结果表明: 与传统翻耕相比,留茬免耕播种小麦/玉米和小麦/大豆间作的小麦出苗率、出苗均匀度下降明显,降幅分别为3.3%～8.6%、9.6%～20.5%和2.9%～8.8%、10.7%～61.7%;单作小麦的出苗均匀度有所提高,其中2019年显著增加14.9%,而出苗率在2020年显著降低4.2%;3种种植方式下,春小麦麦苗整齐度均有所下降。留茬免耕播种3种种植模式下,春小麦成穗数在收获时均与传统翻耕处理持平,差异不显著。3种模式下的春小麦均可以通过提高穗粒数和千粒重来弱化出苗对产量的影响,在收获时,春小麦籽粒产量的增幅分别为10.3%～12.9%(单作小麦)、10.5%～11.9%(小麦/玉米间作)和10.3%～22.5%(小麦/大豆间作),均达到显著水平。在农田风蚀退化极其严重的河西绿洲灌区,留茬免耕播种是春小麦生产中切实可行的耕作措施。     

沙尘暴的危害及农业防治措施

沙尘暴是一种灾害性天气现象,它的发生与地表植被状况有密切关系,冬春季节农田裸露和退化草地植被覆盖度低是沙尘暴的主要沙尘来源,采用农业措施整治裸露农田和退化草地是沙尘源治理的关键。本文从沙尘暴的时空分布特征、沙尘暴成因、沙尘暴的危害和沙尘暴的农业防治措施等方面进行了论述,强调了以农业措施作为沙尘源治理技术核心的观点。农业措施主要包括:(1)调整农业种植结构,改变北方目前单一的种植方式,推广粮草混作技术、粮草间作套种、草田轮作,将牧草和越冬作物(冬小麦、冬牧70黑麦等)引入农田耕作系统,增加农田冬春季节的地表覆盖;(2)推广保护性耕作制度,通过免耕、提高留茬量和留茬高度,增加冬春季根茬固土能力和地表秸秆覆盖;(3)加强草原保护和建设,通过严禁新的草原开垦,严格限制超载放牧,禁止滥采滥挖,推广分区轮牧和舍饲圈养,加大围栏封育的力度等措施恢复和重建草原植被;(4)发展集约化农牧业,推广集约化种植和养殖技术,把人们的生产活动集中在条件较好的土地上,减少沙化农田和草地压力。     

秸秆带状覆盖对半干旱雨养区冬小麦耗水特征和产量的影响

为探索半干旱雨养区小麦高产高效的覆盖种植技术新途径,于2013—2015年连续进行定位试验,设秸秆带状覆盖3行(覆盖带和种植带各30 cm,播种3行,SM₁)、秸秆带状覆盖4行(覆盖带和种植带各40 cm,播种4行,SM₂)、秸秆带状覆盖5行(覆盖带和种植带各50 cm,播种5行,SM₃)、全膜覆土穴播(PMF)、不覆盖露地(CK)5个处理,研究不同覆盖方式对西北雨养区冬小麦的耗水特性、产量和水分利用效率的影响.结果表明: 覆盖能显著改善作物土壤墒情,秸秆带状覆盖处理的土壤墒情好于地膜覆盖处理,且SM₁＞SM₂＞SM₃,0～2 m土壤贮水量在小麦开花期分别平均比CK高15.4%～20.8%、11.2%～14.7%和10.1%～14.5%;秸秆带状覆盖显著提高了生育期耗水量,降低了播种至开花阶段耗水量,增加了开花至成熟阶段耗水量及其占总耗水量的比例;覆盖会提高小麦对120 cm以下深层贮水的调用比例.与CK相比,秸秆带状覆盖和地膜覆盖处理籽粒产量分别显著增加11.9%～19.5%和26.9%～27.1%,水分利用效率分别显著提高9.8%～13.9%和18.4%～22.0%.因此,秸秆带状覆盖种植模式有利于降低冬小麦前期耗水比例,改善土壤墒情,显著提高冬小麦籽粒产量和水分利用效率,是适宜于西北黄土高原半干旱区冬小麦的绿色种植技术.     

不同播期冬小麦株型构建及其生育特征

针对黄淮平原中部冬小麦区秋季旱涝频发导致小麦播种推迟的现状,设计冬小麦10月15日(适期播种)、10月30日(中晚期播种)、11月15日(晚期播种)、11月30日(超晚期播种)、2月15日(早春播种)和3月1日(春播)6个播期,研究不同播期冬小麦株型构建及生长发育特征.结果表明： 随着冬小麦播期的推迟,其生长发育进程加快,早春播种和春播与适期播种相比生育期缩短115~130 d;10月30日(中晚期播种)之后的5个播期与适期播种相比株高降低,成穗数和有效小穗数减少;迟播小麦的叶位下移,冠层空间降低,叶面积减少;收获指数随播种期推迟由0.46(适期播种)提高到0.53(春播);冬小麦产量随播种期推迟显著下降,减产幅度最高达43.6%;冬小麦春季播种未经过冬季和早春阶段的自然低温处理,无春化过程依然可形成产量.     

农田利用方式和冬灌对沙地农田土壤硝态氮积累的影响

研究了不同农田利用方式和冬灌对黑河中游边缘绿洲沙地农田土壤硝态氮（NO₃^--N）积累的影响.结果表明：不同农田利用方式0～300 cm土层NO₃^--N含量平均值介于1.27～83.60 mg·kg^-1;受土壤结构、施肥及灌溉的影响,NO₃^--N含量在0～40 cm和135～300 cm土层含量较高,40～135 cm土层含量较低;不同农田利用方式下的土壤剖面NO₃^--N含量差异极为明显,大棚蔬菜地各土层NO₃^--N含量均显著高于其他农田利用类型,土壤NO₃^--N累积量表现为大棚蔬菜地>番茄地>棉花地>制种玉米连作田>小麦-玉米轮作田>小麦/玉米间作田>苜蓿地>枣树园;大棚蔬菜地0～300 cm土层土壤剖面NO₃^--N累积量高达2171.45 kg·hm^-2,对地下水污染的威胁较为严重,番茄地和棉花地土壤剖面NO₃^--N累积量次之,粮田、苜蓿地和枣树园土壤剖面NO₃^--N累积量较小,但其污染潜力仍不容忽视.冬灌前后NO₃^--N含量随土壤层次表现出不同的变化规律,0～80 cm土层冬灌后NO₃^--N含量低于冬灌前,并且随灌溉量的增加NO₃^--N含量呈明显降低趋势;80～300 cm土层基本表现为冬灌后NO₃^--N含量高于冬灌前,且随灌溉量的增加NO₃^--N含量呈增加趋势;冬灌前后0～80 cm土层土壤剖面NO₃^--N的损失量基本为正值,80～300 cm土层基本为负值,并且随灌水量的增加表层土壤NO₃^--N损失量增大,表明冬灌是造成土壤累积的NO₃^--N向深层淋溶的主要原因.从减少淋溶和地下水污染的角度考虑,需要合理地调整土地利用方式,适当减少高NO₃^--N积累作物的种植,并确定合理的冬灌方式和灌水量.     

温敏不育系A3314在中国不同生态地点的育性表现

利用作者参与发明的ZL00105488．0专利方法选育的小麦温度敏感不育系A3314在中国元谋、杨陵、石家庄、互助、依安、贵阳、武威7个不同纬度地点种植的自交结实率,结合各点光温条件的分析表明：A3314在黄淮冬麦区、云贵冬麦区、西北春麦区、东北春麦区各点,按当地小麦生产正季播种均表现稳定雄性不育;而在黄淮和云贵冬麦区春播(夏播)则自交结实,适宜条件下自交结实率可达60％以上。说明该温敏不育系的雄性育性受温度的制约,而与日长无明显相关。根据A3314的育性表现,推测它在中国大部分小麦产区均可安全用于杂交小麦制种。     

小麦不同蘖位叶片出生的两段线性模式及其品种、播期效应

叶片出生动态是小麦生长发育进程及其协调状况的重要表现,研究发现,小科叶片出生与播后累积ＧＤＤ（ｆｇｒｏｗｉｎｇ ｄｅｇｒｅｅ ｄａｙｓ ａｆｔｅｒ ｓｏｗｉｎｇ）的关系遵循两段（阶段Ⅰ快于阶段Ⅱ）线性模式,护颖分化期为两段模式的分界点,这一规律在正常发育的冬性和春性品种的７主茎及分蘖中表现一致,冬性品种播期１（９月３０日）、播期３（３月２日）的主茎及冬、春性品种各播期的Ｔ３分蘖,因生长发育异常而”