冀西北坝上半干旱区南瓜油葵间作的水分效应

针对冀西北高原水源匮乏、利用低效问题,于2009-2010年在农业部张北农业资源与生态环境重点野外观测试验站通过南瓜//油葵不同间作群体结构试验,探讨了该区南瓜水分高效的种植方式。试验设南瓜单作（Sp）,南瓜行间作1行油葵（IC1）,南瓜行间作2行油葵（IC2）和油葵单作（So）4个处理。结果表明,南瓜行间种植两行油葵（IC2）在南瓜生长中后期出现了油葵与南瓜争夺水分的现象,而南瓜行间种植一行油葵（IC1）无此现象。各处理间水量平衡各分量有较大的差异,在整个生育时期降雨量为201.6mm的情况下,渗漏量占的比重非常小,并且土壤蓄水量变化均为负值,绝大部分水分都是以气态水蒸散掉,但不同间作方式蒸散失水量不同,其中IC1较So、Sp和IC2分别少散失土壤水分36.33%、19.00%和34.87%。得益于油葵的偏利效应使南瓜经济产量下降30.00% ~71.42%,而间种油葵单株产量相对单作田提高190.71%~ 241.26%,虽其土地当量比LER和水分当量比WER分别达1.08~1.22和1.07~1.26,但IC1复合群体的经济效益只能与南瓜单作田持平,其他处理明显低于单作南瓜。在冀西北高原雨养背景下,稀植高效的南瓜单作生产能够实现对区域水资源的高效利用。     

枣粮间作养分利用与表观损失空间差异性

基于枣粮间作复合生态系统内部异质性,通过在系统内不同位置采样,分析了枣粮间作系统内间作作物产量、氮磷营养元素利用与表观损失方面的空间差异性,并对枣粮间作、枣树单作和农田3种生态系统进行了比较.结果表明:(1)枣粮间作系统内间作作物产量随着距枣树种植行距离的缩小而迅速降低,表现出明显的空间差异性.虽然与农田生态系统比较,间作小麦、玉米均表现减产,经济产量分别降低11.4%、39.9%,但整个枣粮间作系统提高了土地利用程度;(2)枣粮间作系统间作作物吸收氮磷量也呈现明显空间差异性,且与间作作物生物量有极显著相关性.3种生态系统相比,吸氮量为枣粮间作>枣树单作>农田;吸磷量为农田>枣粮间作>枣树单作;(3)枣粮间作系统内氮磷表观损失量有明显的空间差异性,距枣树种植行0.25m处表观损失量显著高于其它位置表观损失量,在距枣树种植行6.5m到2m范围内,随着与枣树种植行的接近,氮磷表观损失量有所降低.3种生态系统相比,氮、磷表观损失量均为枣树单作>农田>枣粮间作.     

半干旱区不同垄沟集雨种植马铃薯模式对土壤蒸发的影响

通过垄沟集雨种植马铃薯试验,研究了不同垄沟集雨种植模式对土壤蒸发的影响.结果表明,在马铃薯全生育期,垄上覆盖塑料薄膜(CR)处理土壤蒸发量为122.9～165 mm,垄上原土夯实不覆膜(UR)处理土壤蒸发量为90.9～101.2 mm,无垄带状种植(CK) 土壤蒸发量为80.7 mm.其中,覆膜垄处理CR₆₀在马铃薯成熟期土壤蒸发强度最大,达2.6 mm·d^-1,平均为1.46 mm·d^-1,而对照的土壤蒸发强度为0.65 mm·d^-1;不覆膜土垄处理(UR₃₀)土壤蒸发强度苗期最小,只有0.2 mm·d^-1,平均为0.39 mm·d^-1,而对照的土壤蒸发强度为0.58 mm·d^-1.在马铃薯生长的现蕾期和开花期,水面蒸发量最大,日平均水面蒸发量分别为8.3和9.0 mm,与土壤蒸发不同步.马铃薯成熟期,各处理棵间土壤蒸发量都达到最大值.覆膜垄蒸发量最大,集雨效果显著,所以应采取抑制土壤蒸发措施,以便进一步提高水分利用效率.     

喷灌条件下耕作方式和亏缺灌溉对麦后移栽棉产量和水分利用的影响

探明耕作方式和亏缺灌溉对麦后移栽棉产量和水分利用的效应,对于建立麦后移栽棉的适宜耕作方式及灌溉制度十分重要.在大田条件下设置了翻耕和免耕2种耕作方式(灌水定额均为45 mm)及相应减小50％灌水定额的亏缺灌溉,分析了不同耕作方式和亏缺灌溉对棉花耗水规律、籽棉产量、水分利用效率和纤维品质的影响.结果表明:与翻耕相比,免耕减少了棉田20.3％的棵间土壤蒸发;不论何种耕作方式,亏缺灌溉在不影响棉花产量和纤维品质的同时,有效降低了耗水量,提高了水分利用效率.在喷灌条件下,灌水定额为22.5 mm的免耕耕作方式,不仅可有效降低麦后移栽棉田间无效棵间土壤蒸发,还可实现节水、优质、高产的有效统一.     

芹菜与伴矿景天间作对污泥农用锌镉污染土壤化学与微生物性质的影响

采集长期施用污泥导致的锌镉污染菜地土壤,通过盆栽试验研究芹菜与伴矿景天单作和两者间作模式下连续种植的修复效果.结果表明:随着修复次数的增加,单作处理中的植物生长不良,而间作处理下伴矿景天生长旺盛;与芹菜单作和伴矿景天单作相比,间作处理土壤有机质、速效氮、全氮、全磷显著降低,而速效钾浓度显著上升,土壤细菌数量提高7.9和18.4倍、真菌数量提高3.7和4.3倍,但脲酶和过氧化氢酶活性没有明显变化;BIOLOG结果也显示,间作处理下土壤微生物碳源利用能力和微生物群落功能多样性指数均显著高于单作处理;间作处理下土壤中Zn和Cd全量分别降低5.8％和50.0％,显著高于单作处理.表明土壤微生物效应可能是影响植物生长的重要原因之一.     

间甲酚及施磷对小麦间作蚕豆土壤微生物和酶活性的影响

通过盆栽试验,研究了不同磷水平下化感物质间甲酚对小麦间作蚕豆和单作小麦、单作蚕豆土壤微生物和酶活性的影响。结果表明,间甲酚对不同模式生长盛期细菌和微生物总数表现为化感促进作用,对真菌表现为化感抑制作用,随施磷量的增加间甲酚对土壤微生物的化感促进作用降低;不同模式生长盛期土壤微生物数量在施磷量为100mg／kg土的处理中最高,但成熟期施磷量为200mg／kg土的处理最高;间作较单作具有保持较高土壤细菌和微生物总数的作用,施磷水平越高间作增大微生物数量的效果越大;间甲酚对土壤微生物多样性具有明显降低作用,间作土壤的微生物多样性低于单作。间作具有较高的弱化间甲酚对土壤过氧化氢酶化感负效应的作用,施磷可增强土壤过氧化氢酶活性;磷素作用下土壤脲酶活性增强,间甲酚对单作蚕豆和间作土壤脲酶活性具有促进作用,但弱化了施磷对脲酶活性的增强作用;增施磷肥可弱化间甲酚对单作蚕豆和间作土壤酸性磷酸酶的化感负效应,对单作小麦土壤酸性磷酸酶活性的影响相反。间甲酚对不同模式土壤微生物和酶活性的影响在作物成熟期显著下降,说明随时间的推移土壤中间甲酚的作用力在不断弱化。     

不同生境类型枣园中节肢动物群落结构特征

在山西太谷枣区对不同间作生境组合类型枣园的节肢动物群落结构特征进行了研究,结果表明,在有杂草的枣园与其他枣园相比,节肢动物的物种数最大(P<0.05), 而节肢动物物种的个体数最小(P<0.05),而在单作无杂草的枣园则相反(P<0.05)。植食性类群的物种数和个体数在单作无杂草的枣园显著(P<0.05)大于其间作类型的枣园,而捕食性和寄生性的物种数和个体数则明显(P<0.05)小于其间作类型的枣园,而在有杂草的枣园则相反。枣树与大豆和棉花间作枣园的捕食性和寄生性的物种数和个体数则明显(P<0.05)大于枣树与大豆间作的枣园,而枣树与大豆间作的枣园与单作无杂草枣园的寄生性的物种数和个体数则无明显差异(P>0.05),但捕食性的物种数有大豆的枣园明显(P<0.05)大于单作无杂草枣园,而个体数则无明显差异(P>0.05)。多样性均匀度和相对稳定性指数研究结果表明有杂草的枣园明显(P<0.05)大于单作无杂草枣园,枣树与大豆和棉花间作的枣园明显(P<0.05)大于枣树与大豆间作的枣园,而优势度则相反。研究结果进一步表明,在枣园合理间作多种作物或者适当保留一定的杂草,不仅可以减少天敌昆虫迁出枣园,而且还可以增加枣园天敌的物种数量和节肢动物群落结构的多样性和均匀度,同时还能有效地利用枣园的空间和自然资源,增加单位面积的产量。     

蕉肥间作下微喷灌对蕉园土壤水氮动态及香蕉产量的影响

为研究香蕉—粮肥兼用绿豆间作模式(简称蕉肥间作)下微喷灌对蕉园土壤水氮动态及香蕉产量的影响,试验设置4种不同灌溉定额处理:MSI2(900 m~3·hm~(-2))、MSI3(1 350 m~3·hm~(-2))、MSI4(1 800 m~3·hm~(-2))、MSI5(2 250 m~3·hm~(-2)),以不灌溉和清耕栽培为对照。结果表明:蕉肥间作下绿豆生长期间各灌溉处理土壤棵间蒸发量均呈不同程度的下降,香蕉清耕栽培MSI0土壤棵间蒸发量呈上升趋势。随着灌水量的增加,香蕉棵间蒸发量逐渐增高,MSI5棵间累积蒸发量最高达385.6 mm,分别比MSI2、MSI3、MSI4高12.2%、7.6%、4.9%,导致灌溉水利用效率降低。微喷灌处理提高表层土壤含水量,MSI2、MSI3、MSI4和MSI5处理0～30 cm土层含水量显著高于MSI0和MSI1,在30 cm以下,土壤含水量开始递减。微喷灌还可改善土壤耕层结构,提高土壤有效氮含量。以MSI2处理土壤三相比(2∶1∶1)较为理想,MSI3处理表土层有效氮含量最高。MSI4处理产量高达48 218 kg·hm~(-2),MSI3处理蕉果含糖量高达25.67%。因此,蕉肥间作下通过微喷灌方式,适量灌溉有利于提高香蕉产量和改善品质。     

玉米/花生间作对土壤微生物和土壤养分状况的影响

通过大田试验,研究了玉米/花生间作对玉米和花生根区土壤微生物和土壤养分状况的影响.结果表明：与单作相比,间作能显著提高玉米和花生根区的土壤细菌数量;间作花生根区土壤真菌和放线菌数量与单作无显著差异;间作玉米根区土壤真菌和放线菌数量比单作明显提高;间作作物根区微生物群落功能多样性和代谢活性比单作有所改善.玉米/花生间作不同程度提高了整个间作系统根区的土壤碱解氮、速效磷、有机质含量及EC值,其中,间作玉米根区土壤养分的增加更为明显,说明玉米/花生间作可以较明显地改善两种作物根区的微生物和养分状况,土壤微生态环境的改善又会促进作物地上部的生长.     

西北半干旱区紫花苜蓿-小黑麦间作对根际土壤养分和细菌群落的影响

我国西北半干旱区土地贫瘠,土壤pH和碳酸盐含量高,容易形成盐碱地,抑制土壤微生物活性,导致土壤养分匮乏。为了改善西北干旱地区土壤健康状况,本研究通过连续3年田间试验,探讨了紫花苜蓿-小黑麦间作对根际土壤养分和根际土壤细菌群落结构的影响。结果表明: 根际土壤中,间作紫花苜蓿有机质含量显著大于单作紫花苜蓿,而pH及速效钾含量显著低于单作紫花苜蓿;间作小黑麦有机质、碱解氮、有效磷及速效钾含量均显著大于单作小黑麦。细菌序列数、种群分类单元(OTU)、丰富度和多样性均表现为间作大于单作。在门水平上,变形菌门和拟杆菌门分别占总分类单元的31.1%～33.4%和22.4%～32.2%,且间作下拟杆菌门比例高于单作。放线菌门数量在单作下显著大于间作,酸杆菌门数量在小黑麦间作下显著大于单作,疣微菌门数量在紫花苜蓿间作下显著大于单作。在属水平上,噬冷菌属、黄杆菌属、Gp6和Chryseolinea数量均表现为单作大于间作,纤维弧菌属相反。相关性分析表明,变形菌门、拟杆菌门与pH呈显著负相关,拟杆菌门与有机质、全氮、碱解氮呈显著正相关;而绿弯菌门、浮霉菌、酸杆菌门、疣微菌门和芽单胞菌门与有机质和碱解氮呈显著负相关。紫花苜蓿-小黑麦间作是改善西北半干旱区土壤的一种有效措施。     

Effect of a cotton intercrop on spider mite populations in jujube trees

In the arid and semi-arid parts of Xinjiang (China), jujube (Zizyphus jujube Mill) orchards are regularly intercropped with cotton. In 2016–2017, a field study was conducted to compare the species composition and infestation pressure of spider mites in local jujube trees under a cotton-jujube intercropping system and a jujube monocrop system. Our results showed that Tetranychus truncatus Ehara accounted for 94.2–98.5% of all spider mites in either cropping systems. Overall abundance of tree-inhabiting spider mites, including T. truncatus, in intercropped orchards was generally higher than in monocrop ones. Combining our work with earlier findings, we demonstrate how intercropping of cotton and jujube trees generally increases population levels of spider mites on either crop.     

山地梨枣树耗水特征及模型

由于枣树树龄、品种、冠层形态、下垫面以及枣树种植区气象条件不同,导致榆林地区枣树耗水规律研究缺乏系统性.本文利用HYDRUS-1D数学模型对枣树耗水规律进行了研究.2008-2010年通过对榆林米脂县不同树龄山地梨枣树叶面积指数、根系分布规律,作物系数的研究,结合HYDRUS-1D模型预测所需土壤、气象等参数的测定,对山地梨枣树土壤水分动态进行了模拟,并对土壤水分模拟结果与实测值进行拟合,反推出模型计算所需的消光系数及土壤水分胁迫系数等参数.结果表明:HYDRUS-1D模型能够很好模拟该地区梨枣树土壤水分动态变化过程,该地区成年(8龄)梨枣树从发芽开始到梨枣收获期结束共耗水267 mm.     

间作经济作物对黄土丘陵区旱作红枣土壤水分的调控效应

研究行间种植经济作物饲料油菜和黄花菜对黄土丘陵区旱作红枣林地土壤水分的调控效应.结果表明： 饲料油菜和黄花菜处理0～180 cm土层土壤含水量较无作物对照分别提高6.2%和10.1%;枣树生育期内土壤水分变化主要集中在0～60 cm土层,饲料油菜和黄花菜处理均明显增加了0～60 cm土层土壤含水量,保证枣树生育期内正常生长;持续干旱条件下,各处理土壤水分消耗主要在0～60 cm土层,其中0～20 cm土层土壤含水量与次降雨后干旱天数存在显著指数负相关,雨后18 d干旱期饲料油菜和黄花菜处理0～60 cm土层土壤水分含量均高于对照.该间作系统显著改善了红枣林土壤水分环境,是黄土丘陵区克服季节性干旱的有效措施.     

梨枣在果实生长期对土壤水势的响应

以4年生梨枣为试验材料,在果实生长期设置了4个土壤水势水平,研究不同处理梨枣茎秆直径生长、光合速率、蒸腾速率、叶片相对含水量以及果实数量对土壤水势的响应,探讨了梨枣果实生长期适宜的土壤水势范围。结果表明:1)在果实缓慢生长期,茎秆直径生长缓慢;土壤水势高于-84 kPa时能显著地降低落果率。2)果实快速生长期,茎秆直径日最大值和叶片相对含水量能反映梨枣的水分状况;适当的控制土壤水势能显著的提高叶片的水分利用效率;土壤水势高于-84 kPa时果实快速生长期出现坐果现象。3)果实生长期前期的土壤水势低至-461 kPa会影响果实生长期叶片的功能和后期的坐果。因此,梨枣果实生长期的适宜的土壤水势范围为-41—-84 kPa,提高了叶片水分利用效率,提高了单果重,不影响产量。     

黄土丘陵半干旱区密植枣林随树龄变化的根系空间分布特征

该文研究了黄土丘陵半干旱区密植枣( Ziziphus jujuba ‘Lizao’)林群体根系随树龄变化的空间分布特征。对1年生、4年生、8年生和11年生4种树龄的密植枣林采用剖面法, 获得0-1 m土壤剖面上直径>3 mm、1-3 mm及<1 mm的根系数量和空间位置信息。利用方差分析, 评价了山地密植枣林林分根系随树龄变化的水平和垂直分布特征。结果表明: 3种直径的根系数量均随着树龄的增长而增加, 直径< 1 mm的根系增长速度最快; 随着土层加深, 根系数量递减, 1年生枣林的根系主要聚集在0-40 cm土层中, 4年生及以上树龄的根系主要分布在0-60 cm土层中; 0-1 m土层内, 1年生枣林(株距1.2 m)及4年以上树龄(株距2 m), 同树龄枣林中直径<1 mm的根系水平分布无差异; 同一土层中(0-20 cm, 20-40 cm, 40-60 cm), 无论树龄大小及离树干的水平位置如何, 不同直径根系的数量都无差异。研究表明: 在有水肥管理措施的条件下, 枣林根系垂直方向形成浅层型的适应模式; 在密植环境下, 枣林细根形成根网型的适应模式。     

山地枣树茎直径对不同生态因子的响应

以山地梨枣为试材,进行了枣树茎直径对土壤水势(WPs)、太阳辐射(Rs)、气温(Ta)、空气相对湿度(RH)等生态因子的响应试验研究。试验共设4个WPs区间的处理,连续测定枣树茎直径及不同生态因子的动态变化。结果表明:在果实膨大期,在-41—-390 kPa范围内,WPs越高的处理,其枣树茎直径(TD)越大;不同处理间枣树最大茎直径(MXTD)存在显著性差异,较高的WPs区间有利于茎直径的增加;MXTD是该期较为适宜的水分信息诊断指标。晴天时,茎直径日收缩幅度大;雨天白天时,茎直径基本处于同一水平,收缩不明显。TD与RH呈极显著正相关,与Ta呈极显著负相关关系,与Rs间无显著相关关系,RH与Ta是影响茎直径变化的最主要气象因子。综合考虑,枣树茎直径的微变化同时受到各种生态因子的影响,尤以RH、Ta、WPs的影响更为显著;WPs高时,WPs为影响茎直径变化的主要因子;WPs低时,RH成为影响茎直径变化的主要因子。     

Spatial distribution of roots in a dense jujube plantation in the semiarid hilly region of the Chinese Loess Plateau

Aims

Planting density is a major factor during the conversion of cropland to woodland in the semiarid hilly region of the Chinese Loess Plateau. Jujube (cv. Lizao on Ziziphus rootstock) tree plantations have been planted densely to increase income, with a spacing of 3?m between tree rows and 2?m between trees in rows. This practice could lead to soil water depletion. To estimate these risks, water budgets should be calculated accurately, based on a realistic characterization of root distribution. The objective of this study was to determine the spatial root distribution (vertical and horizontal) in a dense jujube plantation under different water management practices in the hilly region of the Chinese Loess Plateau.

Methods

Spatial root distribution in densely planted 8-year-old jujube trees was investigated using a trench-profile method down to 1?m. Four treatments were tested: sloping land (W1), mini-catchment (W2), drip-irrigation (W3), and drip-irrigation plus mini-catchment (W4). Furthermore, mechanical excavation combined with a water spraying method was used to determine the maximum rooting depth.

Results

Spatial root distribution was most affected by drip-irrigation. Horizontally, fine roots were concentrated in the area soaked by irrigation in treatments W3 (69.8%) and W4 (73.8%). Similarly, in the vertical direction, there were significantly more fine roots within the 0–1?m profile in the W4 and W3 treatments compared with the W2 and W1 treatments. Fine root intersects were even more abundant in top 0.4?m of W4 treatments compared with the whole soil profile (0–1?m depth) in the W2 and W1 treatments. The W2 and W4 treatments with mini-catchments did not result in a significantly higher number of fine root intersects relative to the treatments without catchments (W1 and W3, respectively). The correlation between fine root intersects and maximum rooting depth was analyzed and the results indicated that drip-irrigation and mini-catchment treatments increased fine root intersects, but decreased the maximum rooting depth.

Conclusions

This study found that root distribution was most affected by the drip-irrigation treatment, which led to higher root densities close to water emitters on the surface, down to a depth of 0.6?m in the soil. Thus, drip-irrigation could have a significant impact on the root development of densely planted jujube trees in semiarid regions and it might potentially avoid the formation of dry soil layers. These findings provide significant support for the dense planting of jujube trees in the semiarid region.     

间种扁茎黄芪牧草枣园害虫天敌功能团的组成与时空动态

为了有效地管理枣树害虫,2002年在山西省太谷地区对4种不同处理的间作牧草枣园天敌功能团的群落组成、数量时空和多样性的发生动态进行了系统的调查研究.结果表明,间种牧草枣园害虫的天敌明显大于未间种牧草的枣园,种草综合防治园、种草常规防治园和种草不防治园的天敌比未种草常规防治园分别增加187.99%、151.82%和210.03%.种草枣园天敌功能团的恢复与重建速率、时空二维生态位平均宽度与重叠程度,以及平均多样性指数均明显大于未种草枣园;而种草枣园多样性标准误的波动幅度明显小于未种草枣园;不同处理枣园的天敌功能团与物种的优势度、多样性和均匀度的变化趋势均极显著相关.说明枣园种草有利于保护和利用天敌,有利于天敌的扩繁增殖;种草枣园天敌群落比未种草枣园相对稳定;不同时期、不同处理枣园天敌功能团数量和所起的作用不同;在天敌功能团中,瓢虫类恢复能力较强,蜘蛛类与寄生性天敌类较弱.用功能团来代替物种进行枣园害虫天敌群落学研究是可行的.     

绿盲蝽危害对枣树叶片生化指标的影响

绿盲蝽已在棉区爆发成灾,并逐渐向枣树等北方果树转移危害,已对我国北方果树生产造成严重威胁。绿盲蝽刺吸危害后,能诱导植物产生一系列生化反应。通过生物化学方法研究绿盲蝽不同危害程度对枣树叶片生化指标的影响,探讨受害枣树叶片对绿盲蝽危害的应激反应的变化规律。结果表明,受害枣树叶片内可溶性糖含量随着危害程度的加重先升高,后降低;蛋白质含量随受害程度的加重而呈现降低趋势;游离氨基酸含量随受害程度的加重逐渐升高。受害后枣树叶片内3种防御性酶随受害程度的加重发生不同程度的变化,超氧化物歧化酶(Superoxide Dismutase,SOD)的活性随着危害程度的加重先升高后下降;过氧化物酶(Peroxidase,POD)的活性总体升高;不同受害程度枣树叶片内过氧化氢酶(Catalase,CAT)的活性之间以及它们与未受害枣树叶片内过氧化氢酶(CAT)的活性之间均未达到显著性差异水平。总之,随着绿盲蝽危害程度的加重,枣树叶片内可溶性糖、蛋白质、游离氨基酸含量以及防御性酶活性发生了不同程度的变化,枣树叶片内除过氧化氢酶(CAT)的活性变化外,可溶性糖、游离氨基酸和蛋白质的含量变化以及超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)的活性变化与绿盲蝽危害胁迫有明显的关系,说明枣树叶片对绿盲蝽的危害胁迫产生了应激反应,且叶片内除过氧化氢酶(CAT)外的其他生化指标与绿盲蝽的不同危害程度有一定的相关性。研究结果为理解枣树受绿盲蝽危害后的应激反应机制提供了材料,对绿盲蝽可持续治理具有重要指导意义。