西南旱地油菜田土壤水分和作物光合特征对覆盖材料和垄沟比的响应

为了应对西南地区频发的季节性干旱,提高旱作农田水分利用效率和作物光能利用效率,设置大田试验,研究不同覆盖材料(普通白膜、普通黑膜、生物降解膜和不覆膜)和不同垄沟比(40 cm∶40 cm和40 cm∶80 cm)对土壤贮水量和油菜光合特性、荧光参数、叶绿素相对含量(SPAD)的影响。结果表明: 油菜生育期不同覆盖材料下的土壤贮水量为:普通黑膜垄作(BR)≈普通白膜垄作(WR)≈生物降解膜垄作(BDR)＞不覆膜垄作(NR)＞平作(FP);在同一覆盖材料下,垄沟比对土壤贮水量无显著影响。与平作相比,垄沟集雨处理的净光合速率、气孔导度、最大荧光、可变荧光、PSⅡ最大光化学量子产量、PSⅡ潜在活性、光化学猝灭系数和非光化学猝灭系数均有所提高;与平作相比,WR、BR、BDR和NR处理的SPAD值分别提高6.1%、8.6%、8.5%和3.6%,瞬时水分利用效率分别提高18.3%、11.4%、16.3%和10.4%。相比于平作,BR、WR和BDR处理可显著增加油菜产量,NR处理增产不显著,普通黑膜垄作+垄沟比40 cm∶40 cm处理的经济效益最高。可见,垄沟集雨种植可以改善西南旱地油菜田土壤水分,增强油菜叶片光合能力,提高油菜产量,增加农民收入。     

黄土丘陵区旱地作物水分生态适应性系统评价

根据调查资料和田间试验结果,系统地分析了旱地不同作物生长发育与降水分布的时序关系、旱地作物水分潜在利用率和旱地主要作物水分供需平衡与错位特征,并利用水分生态适应性数学模型,对宁南黄土丘陵区主要作物的水分生态适应性进行了定量评价．结果表明,秋熟作物生长发育与降水分布耦合性较好,夏熟作物生长发育与降水分布耦合性较差．不同作物的降水潜在利用率存在差异。其基本规律是：多年生牧草>薯类作物>谷类作物;秋熟作物>夏熟作物．作物的水分满足率和生态适应性,秋熟作物优于夏熟作物,丰水年份优于干旱年份．旱地6种主要作物的水分生态适应性指数排序依次为：谷子>马铃薯>糜子>胡麻>豌豆>春小麦．     

间作绿肥对油菜根际土壤碳氮及根际微生物的影响

在我国西南紫色土地区,农田生态环境极为脆弱,绿肥应用也面临严峻问题。为改善农田土壤健康状况,探索绿肥的应用途径,通过紫云英与油菜间作,重点探讨了绿肥紫云英对油菜根际土壤碳氮及其微生物特征的影响,同时与秸秆覆盖的效应作了比较,其创新性在于将绿肥紫云英应用于西南旱地,并且为建立新的油菜种植模式作铺垫。结果表明:与秸秆覆盖相比,间作绿肥紫云英是影响油菜根际土壤环境的主要因素。间作紫云英减少了油菜根际土壤碳、氮含量,改变了油菜根际土壤碳氮比。间作紫云英也减少了油菜根际土壤微生物量,改变了油菜根际土壤微生物群落结构,改善了油菜根际土壤通气状况,抑制了厌氧细菌的生长。     

秸秆覆盖条件下紫云英间作油菜的土壤团聚体及有机碳特征

我国西南旱地紫色土区水土流失严重、土层浅薄、土壤有机质下降、保水保土能力差,已成为农业可持续发展的主要限制因素.通过引入冬季绿肥紫云英,研究秸秆覆盖条件下紫云英间作油菜的土壤团聚体及有机碳特征,为该地区改善农田土壤团聚体结构和提高有机碳含量提供可借鉴的途径.结果表明: 间作紫云英增加了油菜根际土壤微团聚体含量,促使其团聚体平均质量直径降低.油菜根际土壤大团聚体含量的变化主要是由10～5 mm和5～2 mm团聚体含量的变化引起,而微团聚体含量的变化主要是由0.25～0.053 mm团聚体含量的变化引起.间作紫云英和秸秆覆盖显著提高了后茬作物玉米季土壤有机碳含量,主要是因为影响了10～20 cm和20～30 cm土层总有机碳的含量.间作紫云英和秸秆覆盖虽然对油菜季总有机碳含量的增加不明显,但对0～10 cm、10～20 cm和20～30 cm土层总有机碳含量的影响却随着油菜生育期的进行逐渐增加,在蕾薹期、开花期和收获期表现出较大差异.可见,间作紫云英改变了油菜根际土壤团聚体特征,秸秆覆盖条件下紫云英间作油菜可提高农田土壤有机碳含量.     

西南丘陵区不同耕作模式下玉米田土壤呼吸及影响因素

为了探讨不同耕作模式对旱作农田土壤呼吸的影响,采用LI6400-09在重庆北碚西南大学实验农场对平作(T)、垄作(R)、平作+覆盖(TS)、垄作+覆盖(RS)、平作+覆盖+秸秆速腐剂(TSD)、垄作+覆盖+秸秆速腐剂(RSD)6种处理下的西南紫色土丘陵区小麦/玉米/大豆套作体系中玉米生长季节的土壤呼吸及其水热生物因子进行了测定和分析。结果表明,玉米整个生育期阶段农田土壤呼吸先增强后减弱,变化范围为1.011—5.575μmol m-2s-1,不同处理土壤呼吸速率差异显著,表现为RSDTSDTSRSTR。垄作降低了玉米农田土壤呼吸速率,秸秆覆盖提高土壤呼吸速率。10 cm土层的土壤温度表现为RTRSDTSDRSTS,土壤呼吸的土温敏感指标Q10值排序为TSTSDRS=RTRSD。5 cm土层的土壤含水量高低排序为TSDTSRSRSDRT。土壤呼吸的土壤水分响应阈值大小排序依次为RTRSRSDTSTSD,介于11.98%—13.11%。其中垄作下的响应阈值较低,秸秆覆盖的作用提高了土壤水分的响应阈值。干漏斗法捕获的土壤动物在玉米农田生态系统中优势类群有弹尾目、螨目和双翅目。单纯的垄作减少了土壤动物数量,秸秆覆盖下土壤动物数量明显增多,土壤动物多样性指数较高;陷阱法捕获的土壤动物与土壤呼吸存在正相关关系,地表活动的土壤动物越多,土壤呼吸作用就越强,其中R的相关系数最高,r=1.000,P=0.017,TS的相关系数r=0.915,P=0.029,而传统耕作下土壤动物数量与土壤呼吸没有明显的关系。玉米田整个生长季均表现为碳汇,净碳汇为679.244—723.764 g(C)/m2。与对照相比,垄作和秸秆覆盖有利于农田生态系统的碳汇,增汇达2.91%—6.55%。     

黄土丘陵区旱地作物水分生态适应性系统评价

根据调查资料和田间试验结果,系统地分析了旱地不同作物生长发育与降水分布的时序关系、旱地作物水分潜在利用率和旱地主要作物水分供需平衡与错位特征,并利用水分生态适应性数学模型,对宁南黄土丘陵区主要作物的水分生态适应性进行了定量评价.结果表明,秋熟作物生长发育与降水分布耦合性较好,夏熟作物生长发育与降水分布耦合性较差.不同作物的降水潜在利用率存在差异,其基本规律是:多年生牧草>薯类作物>谷类作物;秋熟作物>夏熟作物.作物的水分满足率和生态适应性,秋熟作物优于夏熟作物,丰水年份优于干旱年份.旱地6种主要作物的水分生态适应性指数排序依次为:谷子>马铃薯>糜子>胡麻>豌豆>春小麦.     

间作紫云英下油菜根际土壤微生物群落功能特征

在我国西南紫色土地区,绿肥应用面临严峻问题.为探索绿肥新的应用途径,本文通过绿肥紫云英与油菜间作,探讨了紫云英对油菜根际土壤微生物功能特征的影响,其创新性在于将绿肥紫云英应用于西南旱地,并为建立新的可持续种植模式提供试验数据.结果表明:间作紫云英降低了油菜根际土壤微生物的碳源利用率,主要表现为降低了对糖类的利用强度;同时,间作紫云英使油菜根际土壤微生物群落的Shannon指数、Simpson指数和丰富度指数分别降低了5.9%、1.8%和19.9%,均匀度指数增加了1.4%.聚类分析和主成分分析表明,单作与间作之间的微生物群落功能特征存在明显差异,导致微生物群落功能差异的特征碳源为糖类、氨基酸类和羧酸类,其中D-葡糖胺酸和1-磷酸葡萄糖是间作紫云英下影响油菜根际微生物群落结构的特征碳源.表明间作紫云英降低了油菜根际土壤微生物群落的功能代谢活性,改变了油菜根际土壤微生物群落结构特征,从而降低了油菜根际微生物多样性.