渭北旱塬苹果园土壤紧实化现状及成因

本研究通过分析渭北旱塬苹果园土壤的紧实化现状及其诱导因素,找出影响当地苹果园健康发展的土壤退化隐性因素,为果园科学管理提供理论依据。分别选取种植年限＜10年(4～6年)、10～20年(14～16年)和＞20年(24～26年)的苹果园各4个,分析0～60 cm土层土壤容重和紧实度随土层深度的变化规律,探明果园土壤内部紧实化发生的部位和退化程度,同时,通过分析土壤团聚体数量及其稳定性、土壤黏粒和有机质含量,揭示引起渭北果园土壤内部紧实化的原因。结果表明: 渭北果园0～60 cm土层土壤容重和紧实度均随植果年限和土层深度的增加而显著增大。以20 cm土层为界,渭北各园龄段苹果园土壤具有明显的“上松下实”变异特征,20 cm以上土层上述各指标基本满足苹果树的正常生长需求,20 cm以下土层土壤则已超出了苹果树健康生长的阈值。造成渭北苹果园亚表层以下土壤紧实化的原因主要是土壤团聚作用差、有机质含量低,加之植果期间人为扰动少,土壤中分散的黏粒会向下层移动。此外,随着植果年限的增加,土壤紧实化过程更加明显。     

长期施肥对黄土高原旱地黑垆土水稳性团聚体的影响

通过27年的长期定位试验,研究了长期施肥对黄土高原旱地黑垆土水稳性团聚体的影响.结果表明：与自然土壤相比,黑垆土开垦后,0～10 cm和10～20 cm土层＞0.25 mm的水稳性团聚体含量分别下降了21.35%和38.82%;0.5 mm以上各粒级的水稳性团聚体含量均呈下降趋势,其中>5 mm和5～2 mm大粒径团聚体的下降幅度最大;而0.5～0.25 mm的水稳性团聚体含量却增加了104.75%和23.13%.0～10 cm土层各粒级水稳性团聚体含量均高于10～20 cm土层.单施有机肥和有机无机肥配施处理5～2 mm粒级的水稳性团聚体含量增加最多,>5 mm粒级次之;增施有机肥、有机无机肥配合施用和秸秆还田处理能显著增加大粒径水稳性团聚体含量,改善土壤团聚体的结构.各处理0～10 cm土壤水稳性团聚体平均质量直径（MMD）均大于10～20 cm土层;自然土壤的团聚体MMD显著高于同层次耕作土壤,长期施肥处理MMD大于无肥对照,有机物质培肥处理明显高于化肥处理.土壤团聚体MMD与＞0,25 mm水稳性团聚体含量呈显著正相关.     

长期施肥对黄土高原旱地黑垆土水稳性团聚体的影响

通过27年的长期定位试验,研究了长期施肥对黄土高原旱地黑垆土水稳性团聚体的影响.结果表明：与自然土壤相比,黑垆土开垦后,0～10cm和10～20cm土层〉0.25mm的水稳性团聚体含量分别下降了21.35%和38.82%;0.5mm以上各粒级的水稳性团聚体含量均呈下降趋势,其中〉5mm和5～2mm大粒径团聚体的下降幅度最大;而0.5～0.25mm的水稳性团聚体含量却增加了104.75%和23.13%.0～10cm土层各粒级水稳性团聚体含量均高于10～20cm土层.单施有机肥和有机无机肥配施处理5～2mm粒级的水稳性团聚体含量增加最多,〉5mm粒级次之;增施有机肥、有机无机肥配合施用和秸秆还田处理能显著增加大粒径水稳性团聚体含量,改善土壤团聚体的结构.各处理0～10cm土壤水稳性团聚体平均质量直径（MMD）均大于10～20cm土层;自然土壤的团聚体MMD显著高于同层次耕作土壤,长期施肥处理MMD大于无肥对照,有机物质培肥处理明显高于化肥处理.土壤团聚体MMD与〉0.25mm水稳性团聚体含量呈显著正相关.     

典型喀斯特森林土壤的抗蚀性

喀斯特地区生态脆弱,极易发生土壤侵蚀。受地表要素空间异质性的影响,目前相关研究仍无法完全反映出喀斯特地区不同植被类型土壤抗蚀性的特征。通过野外调查,了解样地植被群落类型及其组成等基本情况,并以"S形布点法"实地采样;通过酒精烘烤法、环刀法等方法,获取土壤含水量、土壤容重、土壤有机质、土壤团聚体、土壤微团聚体及土壤机械组成、土壤抗蚀指数等土壤抗蚀指标值。结果表明,除有机质外的其他抗蚀指标表现出0—10cm土层内与10—20cm土层内的变化规律均和抗蚀指数一致。在土壤深度0—10cm范围内,土壤抗蚀指数表征的土壤抗蚀能力强弱为:阔叶林灌丛针叶林;在10—20cm土层范围为:灌丛针叶林阔叶林。0—10cm土层内各指标表征土壤抗蚀能力的显著程度为:有机质含量、水稳性团聚体、结构破坏率、团聚状况和团聚度较显著,10—20cm土层内为有机质含量、干筛团聚体、团聚度较为显著,水稳性团聚体次之。通过综合两个土层的情况,可认为有机质含量、水稳性团聚体、团聚度能较好地表征喀斯特林地土壤抗蚀性强弱。在喀斯特地区如果以防治土壤侵蚀为目的,应考虑种植阔叶树种,避免针叶树种。     

深松和秸秆还田对甘肃引黄灌区土壤物理性状和玉米生产的影响

通过在甘肃引黄灌区灰钙土2015—2017年的田间试验,研究深松35 cm秸秆还田、深松35 cm秸秆不还田与传统旋耕秸秆不还田对土壤紧实度、容重、入渗率和0～100 cm土层土壤水分、玉米产量、养分吸收量的影响.结果表明: 与深松35 cm秸秆不还田及旋耕秸秆不还田相比,深松35 cm秸秆还田使0～40 cm土层土壤紧实度和容重降低最明显,2017年收获后紧实度与容重较2015年试验前分别下降42.6%、7.0%,且2016和2017年播种前与收获后0～40 cm土层紧实度和容重的变幅最小,紧实度变异系数平均为6.1%,容重为3.2%,土壤入渗率较旋耕秸秆不还田提高33.6%;深松35 cm秸秆还田可显著提高春秋两季0～100 cm土层剖面含水量,降低剖面水分变异,0～100 cm土层土壤贮水量较旋耕秸秆不还田春季增加15.5%,秋季增加5.6%,水分利用效率提高32.4%;此外,深松35 cm秸秆还田能促进玉米生产,较旋耕秸秆不还田的经济产量两年平均分别增产25.6%,生物产量提升33.3%,玉米氮、磷、钾养分吸收量分别提高49.6%、51.5%和37.6%.综上,深松35 cm秸秆还田能改善物理土壤特性,稳定耕层物理性状,提高0～100 cm土层剖面水分含量及春秋两季土壤平均贮水量,降低水分变异,是促进玉米水肥高效利用,实现高产的最优措施,为甘肃引黄灌区耕层构建技术的深入研究提供理论依据.     

渭北旱塬农田不同耕作模式对土壤性状、玉米产量和水分利用效率的影响

通过渭北旱塬黑垆土8年定位试验,研究了秸秆还田下6种耕作方式,即连年翻耕(CT/CT)、免耕(NT/NT)、深松(ST/ST)和免耕/深松(NT/ST)、翻耕/免耕(CT/NT)、翻耕/深松(CT/ST)对土壤团聚体、有机碳、作物产量和水分利用效率(WUE)的影响.结果表明:与CT/CT相比,NT/NT、ST/ST及3种轮耕措施减小了土壤力稳性团聚体的平均质量直径;NT/NT、ST/ST和NT/ST措施增加了20～50 cm土层>0.25 mm水稳性团聚体的含量(WR_0.25)和平均质量直径,降低了土壤团聚体结构破坏率(PAD).在0～10 cm土层,NT/ST、CT/NT、NT/NT和ST/ST处理土壤有机碳含量显著高于CT/CT处理.随着土层加深,各耕作处理土壤有机碳含量下降,但3种单一耕作处理(ST/ST、NT/NT和CT/CT)下降幅度大于3种轮耕处理(CT/NT、ST/CT和NT/ST).与CT/CT相比,其他5种耕作方式均增加了农田0～200 cm土层的土壤蓄水量、作物产量和水分利用效率,其中,NT/ST处理作物产量和WUE分别显著提高了15.1%和27.5%.相关分析表明,玉米产量、WUE与0～200 cm土层生育期和休闲期的蓄水量呈显著正相关,且生育期蓄水量与0～50 cm土层的WR_0.25呈显著正相关,与PAD呈显著负相关;其中,20～50 cm土层的WR_0.25、PAD与玉米产量、生育期蓄水量以及WUE关系最密切;生育期蓄水量和WUE还与0～10 cm土层的有机碳含量呈显著正相关.综合考虑不同耕作措施对土壤结构、作物产量和水分利用效率的影响,免耕/深松是最适宜于渭北旱塬区黑垆土春玉米种植的耕作方式.     

长期秸秆还田对水稻土团聚体及氮磷钾分配的影响

为了探究秸秆还田配施化肥条件下水稻土团聚体组成及其稳定性,以及土壤团聚体氮、磷、钾养分特征,本研究进行了34年定位试验,设置无肥(CK)、化肥(NPK)、秸秆还田+化肥(NPKS)3个处理。采用湿筛法测定0～20、20～40 cm土层水稳性团聚体组成,量化分析氮、磷、钾养分分配特征、贡献率和活化度。结果表明: 水稻土水稳性团聚体以>2 mm和0.25～1 mm粒级为主,<0.053 mm粒级含量最低。与CK相比,在0～20 cm和20～40 cm土层,NPKS处理增加了>2 mm和1～2 mm团聚体含量,降低了0.053～0.25 mm和<0.053 mm团聚体含量;NPK处理在0～20 cm土层也表现出与NPKS类似的规律。NPKS较NPK处理0～20 cm和20～40 cm土层团聚体平均重量直径(MWD)提高3.9%～15.5%,几何平均直径(GMD)提高6.3%～41.7%,不稳定团粒指数(E_LT)降低5.7%～28.7%。NPKS处理显著提高了团聚体全氮、有效磷和速效钾含量,尤其是直径>0.25 mm部分,但对碱解氮和全钾的提升效果与NPK处理差异不显著。水稻土团聚体养分贡献率受到其团聚体组成的影响,NPKS处理明显增大了>1 mm团聚体氮、磷、钾养分贡献率。秸秆还田配施化肥可提高0～20 cm和20～40 cm土层团聚体稳定性,并增加团聚体氮、磷、钾养分含量,尤其是大团聚体(>1 mm)。该研究结果为调节土壤碳氮比来保障稻田土壤质量和资源可持续发展提供了科学依据。     

旱地施有机肥对土壤有机质和水稳性团聚体的影响

通过渭北旱塬2007-2010年田间定位试验,研究了有机肥不同施用量(低量7500 kg·hm^-2、中量15000 kg·hm^-2、高量22500 kg·hm^-2)对连作玉米地土壤有机质、团聚体各层粒径分布和稳定性的影响.结果表明：0～20 cm土层,高量有机肥处理土壤有机质含量较低量有机肥处理提高4.1%～4.6%,高、中量有机肥处理较对照提高4.6%～11.2%,低量有机肥处理在施肥第4年（2010年）较CK提高4.7%～6.3%.0～30 cm土层,所有有机肥处理>5 mm水稳性团聚体的增幅最大,其含量随有机肥用量的增加而显著升高;有机肥处理显著提高了土壤>0.25 mm水稳性团聚体含量、团聚体平均质量直径和团聚体稳定率,且随有机肥用量的增加而显著增加;中、高量有机肥处理比单施化肥处理增加效果显著.     

农田向农林复合系统转变过程中土壤物理性质的变化

以渭北黄土区农林实践中被广泛采用的核桃-小麦间作复合模式为研究对象,以两物种的单作系统为对照,研究单作农田向农林复合系统转变对土壤物理性质的影响,为农林复合系统经营管理和模型的建立提供理论依据.结果表明: 核桃-小麦间作对土壤物理性质的改善作用主要发生在0～40 cm土层.核桃-小麦间作可以避免表层(0～20 cm)土壤容重升高,同时在20～40 cm土层对单作农田形成的犁底层也有显著的改善作用.核桃-小麦间作对各土层田间持水量均表现出持续的改善作用,除在20～40 cm土层略低于核桃单作外,其他从第5年开始均高于两单作系统.核桃-小麦间作对各土层土壤孔隙度均存在持续的改善作用,在0～20 和20～40 cm土层与两单作系统相比存在显著差异,同时也能提高毛管空隙度的比例.农田向农林复合系统转变过程中对土壤容重、田间持水量、土壤孔隙度均有持续的改善作用,且对浅层土壤的改善作用强于深层土壤.     

免耕条件下秸秆覆盖对旱地小麦田土壤团聚体的影响

设2个秸秆覆盖时期(全程覆盖、生育期覆盖)和3个覆盖量(3000、6000和9000kg·hm-2),以全程不覆盖为对照,研究陕西渭北旱塬免耕条件下秸秆覆盖对小麦田土壤团聚体的影响.结果表明:在0～40 cm土层,随土层的加深,＞5 mm径级的土壤团聚体含量逐渐增加,＜5 mm径级的土壤团聚体含量逐渐减小;各覆盖处理中,＞0.25 mm径级的机械稳定性团聚体和水稳性团聚体的含量均显著大于对照,分别增加13.0％～26.4％和18.6％～45.6％,其中,6000 kg·hm-2秸秆覆盖处理的增幅最大;秸秆覆盖提高了土壤有机质含量,土壤有机质含量与＞0.25 mm径级的土壤水稳性团聚体含量呈显著正相关;各秸秆覆盖量处理均降低了土壤不稳定团粒指数,以6000 kg·hm-2秸秆覆盖处理的土壤不稳定团粒指数最小.表明秸秆覆盖可显著增加0 ～40 cm土层＞0.25 mm径级的土壤团聚体和有机质含量,提高土壤结构稳定性,并且以6000 kg·hm-2覆盖量的处理效果最佳,该覆盖量可以作为渭北旱塬小麦田合理的秸秆覆盖模式应用于农业生产中.     

轮耕对关中一年两熟区土壤物理性状和冬小麦根系生长的影响

针对关中地区土壤连续单一耕作存在的主要问题,进行了土壤轮耕效应研究。2009年至2012年在关中一年两熟区采用连续4a旋耕(RT)、翻耕-免耕-翻耕-免耕(PNT)和深松-免耕-深松-免耕(SNT)3种耕作处理,对土壤容重、紧实度及小麦根系生长进行了研究。结果表明,与试验前相比,夏玉米收获后(2013年10月)两种轮耕处理显著(P0.05)降低了0—10、10—20 cm土壤容重,旋耕处理在0—10 cm处差异不显著,而10—20 cm土壤容重显著增大;与旋耕处理相比,两种轮耕处理0—10、10—20 cm土壤容重在第4季冬小麦整个生育期内变异系数较小,土壤紧实度较低,且改善效果在冬小麦生育中后期10—20 cm土层体现更为显著;旋耕处理0—10、10—20 cm土壤紧实度与含水量均呈显著负相关,相关系数分别为-0.89、-0.85,两种轮耕处理相关性不显著;0—40 cm土层根重密度和根系活力表现为:两种轮耕处理连年旋耕。可见,长期旋耕后进行轮耕(免耕与翻耕、深松)有利于改善土壤物理状况,促进作物根系生长。     

黄土高原不同降水区休闲期土壤贮水效率及其对冬小麦水分利用的影响

土壤贮水是影响黄土高原冬小麦生产力的最重要因素,分析休闲期贮水效率对有效利用水资源具有重要意义。利用黄土高原旱作区4个农业气象观测站土壤水分长期观测资料和冬小麦产量资料,探讨了不同气候区休闲期土壤贮水和耗水特征及对冬小麦水分利用的影响。结果表明:(1)黄土高原旱作区休闲期1 m土层多年平均贮水量半湿润区为9 1mm,贮水效率为30.7%,半干旱区为32 mm,贮水效率为16.5%,且不同降水年型、不同气候区休闲期贮水量和贮水效率差别较大;(2)黄土高原旱作区1 m土层贮水量从土壤解冻至封冻期间基本呈波谷型分布,休闲期为主要贮水阶段,冬小麦返青—开花期为休闲期贮水的主要消耗阶段。半湿润区休闲期土壤贮水量主要消耗在起身至开花期,半干旱区主要消耗在越冬至拔节期;(3)黄土高原旱作区播种—越冬前消耗0—40 cm土层贮水,越冬-起身期各土层贮水量都有消耗,起身—开花期半湿润区主要消耗0—40 cm土层贮水量、半干旱区主要消耗0—60 cm土层贮水量,开花—成熟期半湿润区主要消耗40 mm以下土层贮水量、半干旱区主要消耗60 cm以下土层贮水量;(4)黄土高原休闲期贮水效率与冬小麦产量显著相关,半湿润区水分利用效率远高于半干旱区。黄土高原不同区域降水时空分布不均和土壤贮水能力的差异是造成不同气候区休闲期水分贮存差异的主要原因,通过调整耕作方式、水肥管理、种植结构进一步实现冬小麦增产和水分高效利用。     

耕层调控与有机肥处理下麦田土壤和小麦冠层结构特性及其相互关系

本研究基于5年的耕作定位试验,设置深耕(DT)、深耕有机肥(DTF)、浅耕(ST)、浅耕有机肥(STF)、免耕(NT)和免耕有机肥(NTF)处理,以期通过改良耕层土壤结构,优化小麦冠层结构特性.结果表明: 同一耕作处理下,增施有机肥可降低土壤容重、提高土壤孔隙度,提高20～40 cm土层2～5和0.25～2 mm粒级土壤团聚体含量,降低>5 mm粒级团聚体含量、>0.25 mm粒级团聚体的平均质量直径(MWD)和几何平均直径(GMD).与其他处理相比,NTF处理改善了0～20 cm土层土壤容重、增加土壤孔隙度;DTF处理降低了40～60 cm土壤容重和>0.25 mm粒级机械团聚体的稳定性,增加了土壤透气性.花后各时期,有机肥处理的叶片角度指数降低,叶面积指数(LAI)和旗叶净光合速率(P_n)提高.STF处理的角度指数最低,DTF处理的P_n最高,显著大于其他处理.通径分析表明,自变量容重、孔隙度、>0.25 mm粒级团聚体的数量(R_0.25)和MWD对因变量角度指数、LAI和P_n的直接通径系数均达到极显著水平.0～20 cm土层,MWD值增大有利于P_n和LAI的提高;20～40 cm土层,土壤容重在一定范围内的增加可优化叶夹角,提高冠层透光率;40～60 cm土层,高的土壤容重和低的孔隙度限制了LAI和P_n的增加.综上,豫中补灌区增施有机肥下的深耕或浅耕处理有利于改良土壤结构、增加土壤通透性,优化冠层结构,提高冠层受光率、叶面积指数和光合速率.     

稻草易地还土对丘陵红壤有机质和主要物理性质的影响

选取新垦坡地和熟化旱地2种典型土地利用类型,研究了稻草易地还土对丘陵红壤有机质含量和主要物理性质的影响,并探讨了土壤有机质、田间持水量、容重、孔隙度间的相关性.结果表明稻草易地还土可提高丘陵红壤有机质含量,改良土壤物理性质,增强土壤蓄水性能.与不施肥或化肥处理相比,稻草易地还土提高了耕层(0～20 cm)土壤有机质含量5.8%～28.9%和＞0.25 mm水稳性大团聚体含量;降低了亚表层(10～15 cm)土壤容重,降低幅度为4.5%～7.5%,提高了亚表层土壤的田间持水量和孔隙度,提高幅度分别为6.8%～16.2%和4.8%～7.7%(P＜0.05).相关分析表明,土壤有机质含量(0～20 cm)与亚表层土壤容重(r=-0.799)、孔隙度(r=0.803)、田间持水量(r=0.844)呈极显著相关(P＜0.01);表层、亚表层土壤田间持水量与土壤容重(r=-0.638)、孔隙度(r=0.664)呈显著相关(P＜0.05).     

深松轮耕模式对黄土旱塬春玉米土壤理化性质和作物产量的影响

秸秆覆盖深松耕能保护土壤并调节土壤结构,但长期连续深松并不能获得持续增产与培肥土壤效果。为实现持续培肥增产的目的,于2007—2016年在黄土旱塬区连作春玉米田进行了深松轮耕长期定位试验,设置免耕/翻耕/深松(NT/CT/ST)与深松/翻耕(ST/CT)轮耕处理,并以连续深松(ST)为对照,对比分析不同耕作模式对土壤理化性质和玉米产量的影响。结果表明:与ST相比,NT/CT/ST处理机械稳定性团聚体(DR_0.25)和水稳定性团聚体(WR_0.25)较ST分别显著增加9.2%和21.9%,团聚体平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)显著增加;ST/CT处理WR_0.25显著增加了11.9%。在0～20 cm土层,NT/CT/ST和ST/CT处理土壤容重较ST分别显著降低7.0%和11.5%,土壤孔隙度分别增加8.4%和13.9%;在20～40 cm土层,ST/CT处理土壤容重增加了6.9%,土壤孔隙度降低了5.7%。NT/CT/ST比ST显著增加了土壤全氮和有机质含量,但降低了土壤全磷和全钾含量。NT/CT/ST处理玉米籽粒产量多年平均值较ST/CT和ST分别提高4.8%和10.2%。DR_0.25、WR_0.25、土壤全氮、有机碳含量均与产量呈显著正相关,说明深松轮耕模式提高了DR_0.25、WR_0.25、土壤全氮、有机碳含量,有利于玉米籽粒产量提高。综合考虑土壤肥力和玉米产量,NT/CT/ST处理有利于培肥土壤,提高土壤结构稳定性,并且可获得较高的玉米产量,为推荐轮耕模式。