渭北高原典型黑垆土区土壤物理性状及其对小麦产量的影响

2015年在调查渭北高原黑垆土施肥量、产量和土壤性状(紧实度)的基础上,确定了61块冬小麦田为研究对象,分层采集0～50 cm土壤样品,研究了土壤紧实度、容重、水稳性团聚体的变异规律及其与小麦产量、化肥偏生产力的偏相关关系.结果表明: 0～50 cm土层土壤紧实度和水稳性团聚体具有弱变异特征,变异系数分别为9.9%、4.9%;容重具有中等变异特征,变异系数为27.5%.小麦产量、化肥偏生产力与0～50 cm土壤紧实度均呈极显著负相关,其中与0～10、10～20和20～35 cm土层相关性状的关系更密切.小麦产量与土壤紧实度、容重、>0.25 mm水稳性团聚体含量、有机质的多元回归分析表明,产量最终取决于土壤紧实度和有机质两个关键因素.因此,提高土壤有机质含量,降低表层(0～20 cm)和犁底层(20～35 cm)土壤紧实度是提高渭北高原黑垆土区小麦产量的关键.     

陕西洛川旱塬苹果园地深层土壤水分和养分特征

测定了陕西洛川旱塬11、15、20、25和43龄苹果园地0～1500 cm土层土壤湿度和0～300 cm土层土壤有机质、全氮、全磷、全钾、速效氮、速效磷、速效钾含量,分析了测定深度范围内土壤干燥化情况、各养分指标丰缺状况及其随种植年限和土层深度的变化特征.结果表明： 11、15、20、25和43龄苹果园地0～1500 cm土层土壤湿度依次为18.6%、13.7%、170％、11.5%和13.1%,随树龄增加果园土壤湿度总体呈降低趋势,有补灌果园土壤尚未发生干燥化,而旱作果园均发生了轻度或中度干燥化,0～300 cm土层土壤湿度高于麦田.0～300 cm土层土壤有机质、全氮和碱解氮含量分别小于10 g·kg^-1、0.75 g·kg^-1和50 mg·kg^-1,均处于亏缺状态;速效磷含量介于3.30～6.42 mg·kg^-1,总体表现为浅层适宜、深层亏缺状态,速效钾含量介于78.09～98.31 mg·kg^-1,尚未亏缺.果园0～100 cm土层有机质和氮、磷、钾含量均高于100～300 cm土层.随果树种植年限增加,土壤有机质、全氮、碱解氮含量及土壤养分指数（SNI）均表现为先增加后降低趋势;除全钾外,随土层深度增加,各养分含量在0～100 cm土层范围内快速降低,之后维持相对稳定.土壤有机质、全氮、碱解氮、全磷、速效磷和速效钾含量之间呈极显著正相关,而全钾与其他6个养分指标之间的相关性不显著.     

鄂尔多斯高原弃耕农田恢复过程中土壤物理性质和生物结皮的变化

在鄂尔多斯高原软梁、硬梁弃耕农田上选取一系列不同时限的弃耕农田,研究弃耕演替过程中地表凋落物、生物结皮,以及不同土层土壤容重、机械组成、含水量的动态变化.结果表明: 软梁弃耕农田表层(0～10 cm)物理环境随弃耕年限增加明显改善,土壤黏粒含量、地表凋落物随弃耕年限增加明显增加,土壤容重明显降低,土壤含水率略微升高;中层(10～30 cm)土壤物理环境随弃耕年限增加稍显恶化,土壤黏粒含量升高,土壤含水量略微降低;深层(30～50 cm)土壤物理性质变异较大.硬梁弃耕农田土壤表面凋落物盖度、生物结皮盖度、生物结皮厚度随弃耕年限增加而增加,表层(0～10 cm)土壤容重、黏粒含量、含水量随弃耕年限变化总体变化不显著,深层(10～40 cm)土壤物理性质变异较大.地表凋落物和土壤黏粒物质的累积导致软梁弃耕农田土壤水分浅层化,可能是20年内浅根性多年生草本植物群落取代半灌木油蒿群落的关键因素.硬梁弃耕农田在演替过程中未见油蒿入侵,可能与较高的浅层含水量和生物结皮发育有关.     

洛川苹果园土壤水分变化特征

全面掌握洛川果园的土壤水分环境特征,不仅可为苹果的园址选择、砧穗组合和改进土壤水分管理措施提供理论依据,而且对我国苹果产区果园提质增效具有借鉴价值.采用定点土壤水分连续监测法,对洛川苹果园的总体土壤水分环境以及不同生长年限、不同立地类型和乔、矮化果园的土壤水分分异特征进行分析.结果表明： 苹果树根际区 (0～200 cm)土壤水分普遍亏欠,且0～60 cm土层的水分亏欠小于60～200 cm土层;生长季0～60 cm土层贮水量与降水量的变化一致,土壤相对含水量大多<60%,季节性旱象严重;果园剖面土壤含水量变异系数随土壤深度加深而递减;随果园生长年限的增大,土壤剖面贮水量下降;在栽培密度一致的条件下,矮化果园5 m土层土壤含水量均高于乔化果园,而栽培密度大的矮化果园的土壤贮水量低于栽培密度小的乔化果园;塬地成龄果园的土壤水分含量最高,川地次之,台地相对较低.密度对果园土壤水分含量有很大影响,在栽培密度一致的条件下,采用矮化栽培能减少土壤水分消耗,显著提高果园土壤含水量;挖株降低栽培密度是维持苹果园土壤水分平衡、实现可持续发展的有效途径.     

基于液泡膜质子泵的硝态氮再利用研究进展

全面掌握洛川果园的土壤水分环境特征,不仅可为苹果的园址选择、砧穗组合和改进土壤水分管理措施提供理论依据,而且对我国苹果产区果园提质增效具有借鉴价值.采用定点土壤水分连续监测法,对洛川苹果园的总体土壤水分环境以及不同生长年限、不同立地类型和乔、矮化果园的土壤水分分异特征进行分析.结果表明： 苹果树根际区 (0～200 cm)土壤水分普遍亏欠,且0～60 cm土层的水分亏欠小于60～200 cm土层;生长季0～60 cm土层贮水量与降水量的变化一致,土壤相对含水量大多<60%,季节性旱象严重;果园剖面土壤含水量变异系数随土壤深度加深而递减;随果园生长年限的增大,土壤剖面贮水量下降;在栽培密度一致的条件下,矮化果园5 m土层土壤含水量均高于乔化果园,而栽培密度大的矮化果园的土壤贮水量低于栽培密度小的乔化果园;塬地成龄果园的土壤水分含量最高,川地次之,台地相对较低.密度对果园土壤水分含量有很大影响,在栽培密度一致的条件下,采用矮化栽培能减少土壤水分消耗,显著提高果园土壤含水量;挖株降低栽培密度是维持苹果园土壤水分平衡、实现可持续发展的有效途径.     

固定道压实对农田土壤物理性状的影响

在大田试验条件下,研究了固定道耕作对土壤物理性状的影响。结果表明：不同区域作物收获后土壤容重总体表现出固定道最大、平作区次之、垄耕区最小的变化趋势,固定道压实显著增加了固定道内0～20 cm土层土壤容重,但避免了机械和灌溉对作物生长区的影响,与播种前相比,固定道耕作作物生长区收获后土壤容重与播种前相比没有明显变化,而平作区土壤容重比播种前显著增加;灌溉后固定道内土壤含水量的减小明显滞后于平作区,表明压实增强了土壤的持水能力,减少了固定道内土壤水分的蒸发;土壤紧实度随土壤深度的增加呈先减小后增大再减小的“S”型曲线变化趋势,机械压实明显增加了土壤紧实度,固定道在不同时段测定的土壤紧实度值均高于相应平作区,尤其在0～20 cm土层,而且随着灌溉后时间的推移,这种趋势越来越明显,而在20 cm土层以下,这种差异相对较小,表明固定道压实对土壤紧实度的短期影响没有到达20 cm以下土层;固定道土壤含水量和土壤紧实度之间存在显著的负相关。固定道耕作技术具有减少作物生长区机械和灌溉干扰的作用,而且机械行走区所形成的土壤隔水层能起到减缓裸露地土壤水分蒸散发的作用。     

渭北塬区不同龄苹果园土壤微生物空间分布特征

以渭北塬区塬面5、10、15和20龄苹果园为对象,距树干1.0、1.5、2.0 m处用土钻法分层采集0—30 cm土样,稀释平板法测定土壤微生物数量,平行测定土壤有机碳、总氮和总磷,分析不同龄果园土壤微生物的空间分布状况及其与土壤碳、氮、磷的关系。结果表明:土壤真菌数量随树龄增大而增加,龄间差异显著(P0.05);与对照农田相比,各龄果园放线菌数量及5龄和20龄果园细菌数量偏低,10龄和15龄果园细菌数量偏高;各龄果园土壤真菌、细菌和放线菌数量均随深度增加而减小。就相同深度土层而言,真菌数量随果园年限增大而增加,细菌则以10龄和15龄果园较多,同深度土层的放线菌龄间差异随深度增加而减小。在沿树干向外的径向水平方向上,真菌数量随果园年限的增加相应增多;10龄和15龄果园土壤细菌和放线菌高于5龄果园和20龄果园。5龄果园土壤总氮有沿树干向外、沿表层向下逐步降低的趋势,果园从5龄经10龄到15龄,其"高氮点"则逐步向外、向下移动。塬区果园土壤C∶N比偏低。     

渭北旱塬苹果园地产量和深层土壤水分效应模拟

为了研究实时气象条件下渭北旱塬不同生长年限苹果园地产量变化趋势和深层土壤水分变化规律,在模型适用性与模拟精度验证基础上,应用WinEPIC模型模拟研究了1962—2001年期间洛川旱塬苹果园地产量演变动态和深层土壤水分效应。结果表明：(1) 在模拟研究期间,洛川旱塬4—40年生苹果园产量整体上呈波动性下降趋势,初期产量逐渐增加,11—23年生达到最大值(平均为28.8 t/hm2),之后随降水量年际波动呈现出明显的波动性降低趋势。(2) 40年间苹果园地遭受的干旱胁迫日数呈波动性上升趋势,与年降水量波动趋势相反。(3) 1—15年生期间苹果园地平均年耗水量高于同期年降水量,导致苹果园地0—10 m土层土壤强烈干燥化,逐月土壤有效含水量波动性降低,1—10年生、11—20年生和21—40年生期间发生土壤干燥化并且程度逐渐加剧,但干燥化速率逐渐减缓,土壤干燥化速率分别为95.4 mm/a、12 mm/a和1.5 mm/a。(4) 随生长年限的延长,苹果园地0—10 m土层土壤湿度逐渐降低、土壤干层分布深度逐渐加大,在14年生时超过了10 m,20年生以后2—10 m 土层形成稳定的土壤干层。因此,基于土壤水分利用的苹果生长与果园利用的合理年限为20 a,最长不宜超过23 a。     

甘肃陇东旱塬不同树龄苹果园矿质氮的分布和积累特征

对甘肃陇东地区不同树龄苹果园土壤矿质氮的分布和积累特征进行了研究.结果表明：土壤铵态氮含量随着苹果树龄的增大呈上升趋势,2～3年生、5年生、10年生、15年生、20年生、22年生果园0～120 cm土层铵态氮含量分别为3.3、5.8、6.5、9.1、12.1和15.3 mg·kg^-1;不同树龄果园0～60 cm土层铵态氮含量大于60～120 cm土层.不同树龄果园硝态氮含量在0～40 cm土层相对较低,随土层深度增加,其含量迅速增加;随着种植年限增加,不同苹果园硝态氮累积量也呈显著增加趋势,22年生果园0～120 cm土层硝态氮累积量达到2602.5 kg·hm^-2.旱塬苹果园表现为土壤铵态氮呈浅层积累、而硝态氮呈深层积累的特征.     

黄河三角洲稻田退耕还湿对土壤团聚体组成及稳定性的影响

土壤团聚体组成及稳定性是衡量土壤质量的重要指标,土地利用方式的转变会对其产生不同程度的影响。本研究以黄河三角洲不同退耕年限土地(退耕2年和15年)为对象,以退耕前土地(稻田)和未开垦的自然湿地为对照,分析退耕前后土壤理化性质和土壤团聚体组成及稳定性的变化。结果表明：稻田退耕后土壤(0～40 cm)含水量、总有机碳、溶解性有机碳和全磷整体上呈现随退耕年限延长而增加的趋势,而土壤pH和容重呈下降趋势,但黏粒含量、电导率和全氮含量无明显变化。随退耕年限延长,土壤大团聚体含量整体上呈增加趋势,而小团聚体含量呈减少趋势。表层土壤(0～10 cm)团聚体稳定性随退耕年限延长而增加,退耕15年后,团聚体几何平均直径和平均重量直径较退耕前增加了8.9%和40.4%,而>0.25 mm团聚体质量分数则减少了10.5%;退耕对下层土壤(10～40 cm)团聚体的影响不明显。综上,黄河三角洲退耕还湿对改善土壤结构、提升团聚体稳定性起到积极作用。     

施肥方式和园龄对洛川苹果园土壤钙素退化的影响

为明确黄土高原苹果产区施肥方式和园龄对土壤钙素含量和钙素贮量的影响,本研究以位于世界苹果优生区的陕西省洛川县苹果园为研究对象,分别研究不同施肥方式和不同园龄苹果园0～100 cm土层土壤碳酸钙、水溶性钙和交换性钙含量及其贮量的变化特征.结果表明: 洛川县苹果园土壤钙素递减式退化现象严重,长期大量单施化肥苹果园土壤钙素退化现象明显大于化肥与农家有机肥配施苹果园,单施化肥苹果园比化肥与农家有机肥配施苹果园0～100 cm土层土壤碳酸钙、水溶性钙和交换性钙平均含量分别减少38.8%、25.4%和5.6%,3种形态土壤钙素贮量依次减少36.4%、26.0%和4.3%;苹果园土壤钙素退化程度随园龄增加不断加剧,园龄>25年苹果园比园龄≤10年苹果园0～100 cm土层土壤碳酸钙、水溶性钙和交换性钙平均含量分别减少48.8%、69.4%和39.5%,3种形态土壤钙素贮量分别减少40.8%、64.1%和33.0%.长期大量单施化肥和长期种植苹果树均对土壤碳酸钙、水溶性钙、交换性钙有明显的耗竭作用,钙素递减式退化特征明显,化肥与农家有机肥配施能够有效减缓土壤钙素退化,对于园龄>25年的高龄苹果园应加强土壤钙素管理.施肥方式是苹果园土壤钙素递减的驱动因素,钙素递减呈现出明显的时(园龄)空(土层深度)效应.     

山地果园集雨-壤中防渗对水分入渗、分布和利用率的影响

集雨-壤中防渗技术是在起垄覆膜垄沟覆草技术的基础上提出的一项新技术.为了探讨集雨-壤中防渗技术在陕北黄土丘陵区山地果园的应用效果,在米脂县党塔苹果科技示范基地山地红富士苹果园布设对照(CK)、黄绵土夯实防渗(L_1)、红黏土防渗(R_1)、红黏土夯实防渗(R_2)4种处理,测定了不同防渗层类型的土壤容重、稳渗率以及不同处理的土壤水分、果实品质、产量和水分利用率.结果表明:红黏土夯实防渗层防渗效果最好,其土壤容重(1.61g·cm^-3)最高,持水量最低,稳定入渗率(0.02 mm·min^-1)最小,采用Kostiakov经验公式方程能很好地模拟不同防渗处理水分入渗特征.在整个苹果生长季节,不同防渗处理均能提高集雨沟下0~60 cm土层的土壤含水量,其中,R_2的含水量始终最高,在旱季可以达到苹果树生长发育适宜的含水量标准;壤中防渗处理60 cm土层以下20~30 cm范围内存在一个明显的"低湿层",但低湿层至200 cm土层的土壤含水量变化趋势较为稳定,较CK略有增加;集雨-壤中防渗处理能够提高果实产量和水分利用率、改善品质.其中,R_2处理的产量比CK提高了19.2%,优果率提高了26.5%,水分利用效率提高了24.5%.建议陕北黄土丘陵区山地苹果生产中大力推广集雨-壤中防渗技术.     

果园生草对中国果园土壤肥力和生产力影响的整合分析

果园生草是维持土壤基础肥力、改善土壤生态环境、推动果树产业可持续发展的有效措施之一。但是,有关生草对果园土壤养分含量的定量改变,及其对果园果实产量和品质的提升机制并不清楚。本研究采用Meta分析,共搜集了1990—2020年间发表的62篇文献,定量分析土层深度、生草种植年限和生草植物种类对果园土壤理化性质和果实产量及品质的影响,探究果园生草对中国果园可持续生产的影响。结果表明: 1990—2020年间,与不生草果园相比,果园生草土壤有机质、碱解氮、速效磷含量可分别提高18%、11%、27%,土壤容重降低20%;当气温低于10 ℃时,果园生草可使土壤温度增加23%;当气温高于10 ℃时,果园生草可使土壤温度平均降低8%左右。与一年生草相比,果园连续多年生草,无论是自然生草,还是人工生草,都显著提升了果园土壤质量、产量和果实品质(如可溶性固形物)。因此,果园长期生草对中国果园可持续生产具有深远意义。     

苹果园改种粮食作物渭北旱塬深层土壤水氮变化特征

黄土高原退耕还林(草)工程实施20年来,长期苹果种植导致了普遍的土壤干层和大量的硝态氮累积,严重制约了农业和区域经济可持续发展。因此,明确不同树龄苹果园改种粮食作物后对深层土壤干层恢复(土壤水分变化)、土壤硝态氮累积与运移的影响,对于黄土高原土壤质量改善和农业可持续发展具有重要意义。以渭北旱塬为研究区,选取10、15、20、30 a树龄的苹果园以及对应树龄苹果园改种为2、5 a和6 a粮食作物为研究对象,通过对比分析各样地0—10 m剖面的土壤含水量、土壤储水量和硝态氮含量的差异,基于空间换时间的方法定量评估苹果园改种为粮食作物后对于深层土壤水氮的影响。结果表明：(1)不同林龄苹果园改种粮食作物后土壤水分迅速恢复,在2年之内均可恢复到7.0 m左右深度。(2)改种后土壤储水量对于改种后土壤硝态氮累积量的直接影响最显著,不同林龄苹果园改种粮食作物后,土壤剖面中硝态氮随着土壤水分的恢复发生了不同程度的淋失。改种前苹果园种植年限对于改种后土壤硝态氮累积量起决定性作用,改种前林龄越长,改种后硝态氮累积量越大、淋失深度越浅。(3)土壤累积硝态氮的淋失滞后于土壤水分的向下运动。可见,不同林龄苹果园...     

陇东旱塬苹果根系分布规律及生理特性对地表覆盖的响应

为探明陇东旱塬区不同覆盖物对苹果园土壤理化性状、根系分布及根系生理活性的影响,以14年生苹果树为试材,采用土壤剖面分层取样法,调查根系空间分布,并对根系生物量、根长、表面积等进行分析,测定根系活力、抗氧化酶类、活性氧代谢等相关生理指标,同时测定不同深度土层土壤容重、孔隙度等.结果表明: 覆草可有效增大土壤含水量、孔隙度、有机质含量,增幅分别为2.7%～11.6%、3.2%～27.7%、5.1%～36.0%,但土壤容重降低,为清耕(CK)的88.7%～96.4%.CK根系主要分布在距树干30～120 cm范围内的0～60 cm深土层中;覆草、覆膜处理主要分布在距树干0～150 cm、0～60 cm水平范围内的0～100 cm深土层中,以20～40 cm根系最为密集;覆膜处理细根总量仅为CK的96.4%,根系水平分布范围较CK有所减小,0～60 cm内细根占根系总量的51.6%.不同覆盖处理显著增强0～80 cm土层根系活力及抗氧化酶活性,其中覆草处理根系活力为CK的111.3%～136.7%.综合分析根系生长分布与生理活性、土壤理化性状等,认为覆草处理是陇东旱塬区苹果园较为适宜的地表覆盖方式.