播种密度对秸秆覆盖旱地冬小麦产量和土壤水分的影响

为了解秸秆覆盖下作物群体对土壤水分和小麦产量的影响,于2012年6月至2013年6月在渭北旱塬研究秸秆覆盖与常规耕作模式下播种密度对土壤储水量、冬小麦群体动态变化、小麦产量及水分利用效率的影响。秸秆覆盖与常规耕作相比休闲期在0~3.6 m土层多蓄水105 mm,主要于小麦拔节后利用。不同播种密度主要影响小麦抽穗前的群体大小,抽穗后群体差异不显著。小麦籽粒产量为2 841~3 496 kg/hm, 不同密度水平或覆盖均没有显著影响小麦产量,但是高密度处理较中、低密度显著降低小麦收获指数。另外,秸秆覆盖小麦较常规增加20%耗水量,小麦水分利用效率降低11%。因此,在休闲期降雨丰富,生育期特旱的气候条件下播种密度对秸秆覆盖小麦产量没有影响,显著增加耗水量,降低水分利用效率。播种密度、秸秆覆盖及其交互效应还有待于在其他气候年型下进一步研究观测以便综合评价这些因素的影响效应,进而建立旱地小麦高产高效用水的管理措施。     

秸秆还田与施肥对土壤酶活性和作物产量的影响

通过大田定位试验,在小麦-玉米轮作条件下,以小麦品种‘西农889’和玉米品种‘郑单958’为供试作物,采取不施肥秸秆不还田(CK)、秸秆还田(S)、秸秆还田+腐熟有机肥(SM)、秸秆还田+氮肥(SN)、秸秆还田+氮肥+磷肥(SNP)共5种处理,对不同处理下土壤电导率、蔗糖酶活性和脲酶活性的动态变化及作物产量进行了研究。结果显示:(1)秸秆还田后土壤的电导率变化呈先上升后下降趋势,不同处理间周年电导率平均值表现为SNP>SN>SM>S>CK,且差异显著。(2)秸秆还田配合施用氮肥处理的土壤蔗糖酶活性和脲酶活性最高,蔗糖酶活性最大值(70.62mg.g-1.d-1)为对照的1.36倍,脲酶活性最大值(3.58mg.g-1.d-1)比对照提高了9.15%。(3)土壤有机碳含量在S、SM处理之间差异不显著,而S、SM处理与CK、SN、SNP处理之间差异显著,SM处理比对照处理提高了8.91%。(4)土壤全氮含量在不同处理之间差异显著,并以SNP处理最高,其次是SM处理,S、SN处理再次之,且SNP、SM、S、SN处理土壤全氮含量分别比对照提高了19.8%、11.1%、9.88%和7.41%。(5)秸秆还田处理的作物产量显著高于CK,并以秸秆配施氮磷肥处理的小麦产量最高,比CK提高了50.6%;秸秆配施氮肥处理的玉米产量最高,比CK提高了34.3%。研究表明,秸秆还田配施有机肥、无机肥可以有效促进有机物矿质化,显著增加土壤养分含量,增强土壤酶活性,提高土壤有机碳含量,从而促进作物增产。     

不同耕作措施对冬小麦-夏玉米复种连作系统土壤有机碳和水分利用效率的影响

在连续8年田间定位试验的基础上,分析了关中平原冬小麦 夏玉米复种连作系统2008—2009年连续两个生长季期间不同耕作措施(结合秸秆还田和不还田)对土壤有机碳和水分利用率的影响.结果表明: 相对于传统耕作,保护性耕作有利于土壤有机碳、水分利用效率和作物产量的提高,其中在“深松+秸秆还田”耕作模式下的增幅最高,土壤有机碳含量在0～30 cm土层增幅达到19.5%,水分利用效率和作物产量提高了16.9%和20.5%,而免耕模式则有效提高了0～10 cm土层有机碳含量.在该地区土壤和气候条件下,深松结合秸秆粉碎还田是最理想的耕作模式,最有利于土壤有机碳累积,并提高水分利用效率和作物产量.     

不同类型作物对干湿交替环境的反应

通过对干湿交替环境下春小麦、马铃薯、大豆和玉米等作物的产量,水分利用效率及光合作用、蒸腾作用、气孔导度等生理变化的研究表明：（１）春小麦和马铃薯在干湿交替环境下可获得与充分供水相当的产量而它们的水分利用效率却显著提高,大豆减产幅度较大,玉米减产严重,其水分利用效率显著低于全湿处理;（２）浇水后各作物的光合速率、蒸腾速率和气孔导度都有所增加,但不同作物增加的幅度不同,就是同一作物各指标的增幅也不同;     

群体分布对夏大豆产量和水分利用效率的影响

在田间试验条件下研究了群体不同分布对夏大豆产量构成和水分利用的影响.夏大豆‘鲁豆4号'(Glycine max cv. Ludou 4)在同一群体密度(3.09×10~5株/hm~2)下设5种分布方式,即行距×株距分别为A:18 cm×18 cm,B:27 cm×12 cm,C:36 cm×9 cm,D:45 cm×7.2 cm,E:54 cm×6cm.结果表明,群体分布影响夏大豆的产量、叶片水分特征和水分利用效率(WUE).A、B处理的产量显著高于D、E处理(P<0.05),其他处理间均无显著差异;随着行距加大,单株有效荚数、粒数及百粒重呈下降趋势;叶片相对含水量(RWC)、水势(Ψw)和渗透势(Ψs)随生育进程的推进呈整体下降趋势,其中,A、B处理RWC、Ψw 和Ψs的平均值均显著高于D、E处理,E处理的Ψw在日变化的正午阶段明显低于其他处理;WUE与行距呈负相关(R=-0.935~*),与产量呈正相关(R=0.997~(**)),其中,A、B处理的WUE显著高于其他处理(P<0.05),D、E处理极显著低于B处理(P<0.01).夏大豆植株相对均匀分布的处理可改善产量构成因素及叶片水分状况,进而形成较高的产量,提高水分利用效率.     

接种蚯蚓对秸秆还田土壤碳、氮动态和作物产量的影响

通过为期 2年的小区 (2 .8m× 1.0m)试验 ,研究了旱作水稻 小麦轮作条件下接种蚯蚓对施用玉米秸秆 (第一季用量 15 0 0g·m-2 ,以后各季为 75 0g·m-2 )农田土壤碳、氮动态和作物产量的影响 .结果表明 ,接种 10条·m-2 或 2 0条·m-2 环毛蚓 (Pheretimasp .)对土壤有机碳和全氮含量无显著影响 ,蚯蚓活动未造成土壤C库的衰减 ,土壤碳、氮基本维持平衡 .接种蚯蚓处理土壤N的矿化作用增强 ,矿质N含量提高 ,NO3 - N含量增加 ,而且稻季比麦季增加更为明显 .接种蚯蚓在稻、麦季均能提高微生物量碳、氮含量 ,蚯蚓具有扩大土壤微生物量N库和促进有机N矿化的双重作用 .这种作用在有效C源供应丰富的作物生长发育旺盛期更为明显 .接种蚯蚓对旱作水稻和小麦有一定的增产作用 ,其中水稻的增产幅度达 9.3% ,小麦为 5 .1% .接种蚯蚓后土壤容重明显降低 ,孔隙度显著增加 .蚯蚓在保持土壤C库平衡的同时 ,对于促进秸秆有机肥N素养分的再循环和作物生产力的提高具有重要的生态学意义 .     

间作植物和茬口对连作党参生长和品质产量的影响

选择两种茬口(轮作茬、连作茬)和6种植物材料(党参、大蒜、玉米、黄芪、苦参、向日葵),组成党参单作和间作6种种植模式,设置茬口和间作模式两因素田间随机区组试验,通过监测不同生长时期党参的生长指标(蔓长、主根长、主根直径、地下部分鲜干重)、根部产量及品质指标(根部多糖含量、炔苷含量、醇溶性浸出物含量和灰分含量)的变化衡量不同茬口和间作植物对党参连作障碍的缓解效应。结果表明：(1)轮作茬口下党参单作及各间作处理对党参生长、品质和产量的改善效果都较连作茬口下明显,且两茬口下各间作处理的改善效果都较党参单作明显。(2)与向日葵、大蒜和玉米间作处理对两茬口党参的主根长、主根直径、地下部分鲜干重的提升效果比党参单作和其余间作处理(与黄芪、苦参间作)更显著。(3)大蒜和向日葵间作处理能够显著提高两茬口党参根部产量,尤其大蒜表现最优,与其间作的轮作茬和连作茬党参分别较各自对照增产49.92%和22.55%。(4)与大蒜间作能有效提升两茬口党参根部多糖含量、炔苷含量和醇溶性浸出物的含量,党参单作和其余间作处理对两茬口连作党参的品质提升效果不及大蒜间作处理理想。研究发现,从党参长势及根部产量和品质综合分析,两茬口下党参与大蒜间作最有利于党参植株生长,能有效缓解党参连作障碍,并显著提高其药用部位的产量和品质,且轮作茬口下的提高效应更明显。     

氮素营养对小麦根冠协调生长的调控

在植物生长箱通过溶液培养方式,对不同氮素条件下不同抗旱性的小麦品种西农1043和小偃6号的幼苗根苗生长特性进行了研究,结果表明在不同氮素浓度下,氮肥用量的提高对地上部干重和叶片气体交换参数表现为增效效应,当用量增至一定程度时,地上部干重和叶片气体交换参数均呈下降趋势,只是各自的适宜用量存在差异。培养介质氮素浓度低时,有利于小麦根系干重累积,培养介质氮素浓度高时,不利于根系干重累积。西农1043和小偃6号根长分布基本相似,水分利用效率随着根冠比的增大而降低。小麦根冠比的增加并不利于叶片水分利用效率的提高,而叶片光合作用最优的根冠比为0．5左右。     

Bt作物秸秆还田对土壤生态系统的影响研究进展

随着Bt作物种植面积的逐年增加, 人们对Bt作物释放后潜在的安全性也越来越关注。Bt作物释放的Bt蛋白可以主要通过秸秆还田方式进入土壤进而可能会对土壤生态系统造成影响。本文综述了Bt作物秸秆还田释放的Bt蛋白在土壤中的降解及对土壤生态系统影响的研究进展。重点阐述了①Bt作物秸秆还田释放的Bt蛋白在土壤中的降解; ②Bt作物秸秆还田对土壤微生物的影响; ③Bt作物秸秆还田对土壤动物的影响; ④Bt作物秸秆还田对土壤酶活性的影响; ⑤Bt作物秸秆还田对土壤养分含量的影响。从而为Bt作物秸秆还田对土壤环境的生态风险评价提供参考。     

钇元素对玉米幼苗水分利用效率的调控

盆栽实验条件下,研究不同浓度钇元素对玉米幼苗水分生理特性的影响,并分析其对玉米幼苗水分利用效率(WUE)的调控。结果表明,钇用皱在干土中的浓度为0～0．05mg／g时,玉米幼苗的根长、根冠比(R／S)、WUE呈升高趋势;当钇用量在干土中的浓度为0．05～0．50mg／g时,玉米幼苗的根长、R／S、WUE呈下降趋势。随着钇用量的增加．气孔导度(Cs)始终呈下降趋势,叶水势(LWP)始终呈升高趋势。钇元素作用下玉米幼苗WUE的提高得益于根系活性的增强和适宜的Cs,使干物质的积累和水分的耗散达到最优值．干土中最佳钇用量为0．05mg／g。     

NaCl胁迫对沙棘和银水牛果幼苗生长及光合特性的影响

以沙棘和银水牛果2年生幼苗为试材,设NaCl浓度分别为0、200、400和600 mmol·L^-1,研究NaCl 胁迫对其生长及光合特性的影响.结果表明: 随着NaCl浓度的增加,沙棘和银水牛果幼苗的生物量、单株总叶面积均显著下降,且NaCl浓度越高, 下降幅度越大.不同NaCl浓度处理下,沙棘和银水牛果幼苗根冠比较对照显著增加,比叶质量(LMA)略有降低.随着NaCl浓度的增加和胁迫时间的延长,沙棘和银水牛果叶片净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)和气孔导度(G_s)均明显下降, 胞间CO₂浓度(C_i)先降后升,气孔限制值(L_s)和水分利用效率(WUE)则先升后降.P_n下降的原因短期内以气孔限制为主,长期则以非气孔限制因素为主,且树种耐盐性越弱,NaCl浓度越高,由气孔限制转为非气孔限制的时间越早.试验中,沙棘幼苗在600 mmol·L^-1NaCl处理10 d时即出现盐害症状,22 d时全部死亡,而银水牛果可以忍耐600 mmol·L^-1NaCl长达30 d以上,说明银水牛果作为引进树种,其耐盐性较沙棘更强,可能更适合在我国盐碱地大面积推广种植.     

留茬方式对小麦间作玉米产量和水分利用效率的影响

小麦/玉米间作是河西绿洲灌区主要间作模式,但传统间作和套种需水量大,使该地区水资源紧张.2010年在甘肃河西走廊石羊河绿洲灌区进行大田试验,研究传统小麦秸秆焚烧、秸秆翻还和秸秆立茬3种留茬方式对小麦/玉米间作作物籽粒产量、水分利用效率(WUE)和经济效益的影响.结果表明： 与焚烧和翻还的籽粒产量相比,立茬小麦单作分别增加7.2%和5.1%,立茬小麦间作分别增加6.2%和5.1%,立茬玉米单作分别增加4.7%和2.5%,立茬玉米间作分别增加7.2%和3.3%;与焚烧和翻还的WUE相比,立茬小麦单作分别增加20.4%和16.2%,立茬小麦间作分别增加17.9%和14.6%,立茬玉米单作分别增加16.7%和10.9%,立茬玉米间作分别增加11.8%和17.0%.就单作小麦、单作玉米和小麦/玉米平均值而言,焚烧、翻还、立茬处理的纯收益分别为10946、11471和13454元·hm^-2.从籽粒产量、水分利用效率和纯收益等方面考虑,立茬种植方式为甘肃省河西绿洲灌区小麦/玉米最佳种植模式.     

覆盖材料和沟垄比对土壤水分和紫花苜蓿干草产量的影响

为寻求半干旱黄土高原区种植紫花苜蓿的适宜覆盖材料和最佳沟垄比,采用完全随机设计布置大田试验,以传统平作为对照,研究不同垄覆盖材料(土壤结皮、生物可降解地膜和普通地膜)和不同沟垄比(沟宽:垄宽分别为60∶30、60∶45和60∶60,单位是cm)对土壤水分和紫花苜蓿干草产量等的影响。结果表明:通过对2012年和2013年紫花苜蓿生育期降雨量统计,2a平均值显示,无效降雨次数(53次)大于有效降雨次数(27次),无效降雨对总降雨量的贡献率(19%)小于有效降雨(81%)。就紫花苜蓿全生育期而言,与平作相比,SR_(30)、SR_(45)、SR_(60)、BMR_(30)、BMR_(45)、BMR_(60)、CMR_(30)、CMR_(45)和CMR_(60)(SR、BMR和CMR分别代表土垄、生物可降解膜垄和普通膜垄,下标分别表示垄宽为30、45cm和60cm)连续2a的平均根层(0—140 cm)土壤贮水量分别提高12.8、19.2、24.4、26.0、30.7、40.5、29.9、37.1 mm和47.7 mm。垄沟集雨种植第1年龄和第2年龄紫花苜蓿根层没有出现明显干层。与平作相比,SR_(30)、SR_(45)和SR_(60)的连续2a紫花苜蓿平均实际干草产量分别降低3%、8%和13%,WUE分别提高52%、58%和55%;BMR_(30)、BMR_(45)、BMR_(60)、CMR_(30)、CMR_(45)和CMR_(60)的连续2a紫花苜蓿平均实际干草产量分别提高14%、12%、7%、17%、19%和9%,WUE分别提高49%、62%、59%、51%、67%和56%。当紫花苜蓿生育期降雨量为380.7—427.6 mm和沟垄比为60 cm∶35—36 cm时,生物可降解膜垄和普通膜垄的紫花苜蓿实际干草产量达到最大值,为该地区垄沟集雨种植紫花苜蓿提供参考。     

渭北旱塬保护性耕作对冬小麦-春玉米轮作田蓄水保墒效果和产量的影响

通过2007—2010年田间定位试验,研究了平衡施肥、常规施肥和无肥(或低肥)条件下,免耕、深松和翻耕处理对渭北旱塬冬小麦-春玉米轮作田土壤贮水量、作物产量、水分利用效率(WUE)和纯收益的影响.结果表明:休闲期免耕处理蓄水保墒效果最好,深松次之,翻耕最差;轮作田生育期内免耕和深松处理0~200 cm平均土壤贮水量分别较翻耕提高6.7%和1.9%;各施肥条件下作物产量、WUE和纯收益均以深松处理最高,且以平衡施肥深松处理表现最好,2007—2008年冬小麦、2009年春玉米、2009—2010年冬小麦产量分别为6909、9689、5589 kg.hm-2,WUE分别为18.5、25.2、23.0 kg.hm-2.mm-1,纯收益分别为5034、5045、7098元.hm-2.因此,平衡施肥与深松组合处理的蓄水保墒和增产增收效果最好,是渭北旱塬冬小麦-春玉米轮作田较适合的施肥耕作模式.     

施用棉秆炭对新疆连作棉花根际土壤微生物群落结构和功能的影响

以棉秆移除(NPK)和棉秆还田(NPKS)为对照,采用平板计数、Biolog和DGGE等3种方法,研究了棉秆移除基础上施用常量棉秆炭(22.50 t·hm^-2,NPKB-1)和增量棉秆炭(45.00 t·hm^-2,NPKB-2)对新疆连作棉花根际土壤微生物数量、群落功能和结构多样性的影响.结果表明：与NPK和NPKS处理相比,棉秆炭施用显著增加了连作棉田根际土壤中细菌和放线菌数量;NPKB-1处理真菌数量显著高于NPK处理,但增量棉秆炭NPKB-2处理与NPK处理差异不显著;2个棉秆炭处理的真菌数量均低于NPKS处理.棉秆炭处理AWCD值较高,显著提高了微生物丰富度指数,可促进利用糖类、氨基酸类和羧酸类碳源的微生物生长,尤其是利用与根系分泌物相关的酚酸类碳源的微生物.DGGE电泳结果表明,施用棉秆炭(尤其是增量棉秆炭)后,土壤细菌DGGE图谱条带数增多,增加了土壤中芽单胞菌门、酸杆菌门、变形菌门和放线菌门中一些菌群的丰度.UPGMC聚类分析表明,NPKB-2处理明显区别于其他处理,而NPKS、NPK和NPKB-1处理细菌群落结构相似.表明高量施用棉秆炭可显著提高棉花根际土壤微生物多样性,并明显改变土壤细菌群落结构,对连作棉田生态系统健康有改善作用.     

不同连作年限土壤对茄子土壤生物学活性的影响及其嫁接调节

探讨了不同连作年限土壤对茄子根际土壤微生物数量、土壤酶活性的影响及其相关性和嫁接对重要相关因子的调节作用。结果表明:随着连作年限的增加,茄子根际土壤细菌数量和放线菌数量呈下降趋势,真菌数量呈增加趋势;根际土壤中的过氧化氢酶、过氧化物酶、多酚氧化酶、蛋白酶的活性呈降低趋势;土壤微生物数量和土壤酶活性之间有显著的相关性。其中过氧化氢酶、过氧化物酶、多酚氧化酶、蛋白酶是影响根际土壤中细菌和放线菌数量的主要因子,蛋白酶是影响根际土壤中真菌数量的主要因子。嫁接能提高土壤酶活性,缓解连作土壤带来的胁迫。     

Effects of soil structural discontinuity on root and shoot growth and water use of maize

The role of roots penetrating various undisturbed soil horizons beneath loose layer in water use and shoot growth of maize was evaluated in greenhouse experiment. 18 undisturbed soil columns 20 cm in diameter and 20 cm in height were taken from the depths 30–50 cm and 50–70 cm from a Brown Lowland soil, a Pseudogley and a Brown Andosol (3 columns from each depth and soil). Initial resistance to penetration in undisturbed soil horizons varied from 2.5 to 8.9 MPa while that in the loose layer was 0.01 MPa. The undisturbed horizons had a major effect on vertical arrangement of roots. Root length density in loose layer varied from 96 to 126 km m^-3 while in adjacent stronger top layers of undisturbed horizons from 1.6 to 20.0 km m^-3 with higher values in upper horizons of each soil. For specific root length, the corresponding ranges were 79.4–107.7 m g^-1 (on dry basis) and 38.2–63.7 m g^-1, respectively. Ratios of root dry weight per unit volume of soil between loose and adjacent undisturbed layers were much lower than those of root length density indicating that roots in undisturbed horizons were produced with considerably higher partition of assimilates. Root size in undisturbed horizons relative to total roots was from 1.1 to 38.1% while water use from the horizons was from 54.1 to 74.0%. Total water use and shoot growth were positively correlated with root length in undisturbed soil horizons. There was no correlation between shoot growth and water use from the loose layers.     

不同种植模式对作物根系生长、产量及根际土壤微生物数量的影响

采用多年大田试验研究了小麦-大豆(A1)、小麦-甘薯(A2)、玉米(A3)、小麦/玉米/大豆(A4)和小麦/玉米/甘薯(A5)5种种植模式的根际环境变化特征和根系生长特性.结果表明:与A1、A2、A3和A5相比,A4提高了小麦、玉米、大豆在开花期和成熟期的生物量、根系活力和根干质量,提高了各作物根际土壤细菌、真菌和放线菌数量.各种植模式之间,植株生物量和根际微生物数量的变化规律为套作＞单作、大豆茬口＞甘薯茬口、边行＞中行.小麦/玉米/大豆(A4)套作模式通过改善3种作物的根际环境,促进了作物地下部根系生长和地上部生物量的增加,从而实现作物增产.