黄土旱塬不同覆盖对春玉米产量及土壤环境影响

对黄土旱塬用不同覆盖对春玉米产量及土壤环境影响的研究表明,春玉米采用不同覆盖技术,均有显著的增产效果,能显著增加土壤贮水量,使土壤上层长期保持湿润状态,提高土壤温度(除秸秆覆盖外),降低昼夜温差,避免降雨直接冲击地面。保持良好的土壤结构,渗水地膜覆盖与秸秆覆盖、常规地膜覆盖和不覆盖相比,其产量分别增长6．4％、23．6％和29．1％,水分利用效率分别为21．5、20．2、17．4和16．7kg·mm^-1·hm^-2,秸秆覆盖还能提高土壤有机质,增加土壤肥力渗水地膜和常规地膜具有相同的增温效果,当气温达到35℃以上时,渗水地膜还具有降低极端温度的调节功能,但是,覆盖易造成有机质大量矿化和NO3^--N的淋失。     

耕作方式与施肥对陇东旱塬冬小麦-春玉米轮作农田土壤理化性质及产量的影响

以陇东黄土旱塬已进行7年的田间定位试验为基础,分析了免耕和传统耕作条件下5个施肥处理冬小麦收获期土壤水分、土壤容重（2011年）及土壤养分和产量（2005-2011年）变化,探讨了耕作方式和施肥对冬小麦-春玉米轮作农田土壤蓄水保墒效果及土壤肥力和产量的影响.结果表明： 2011年免耕条件下0～200 cm各土层土壤含水量、0～20 cm和20～40 cm土层土壤容重及土壤有机质、速效氮、速效磷含量均高于传统耕作.相同耕作条件下氮磷化肥与有机肥配施处理的土壤有机质、速效氮、速效磷含量高于其他施肥处理;不同耕作方式及施肥处理下速效钾呈逐年减少的趋势;传统翻耕处理的产量高于免耕,相同耕作条件下氮磷化肥与有机肥配施处理产量最高,不施肥对照产量最低.不同耕作方式和施肥处理的土壤蓄水保墒能力和肥力效应以免耕优于传统翻耕,产量以传统翻耕下有机无机肥配施处理最好.     

施用牛粪和绿肥对土地整治区玉米产量和土壤理化性质的影响

采用定位试验,研究了施用新鲜牛粪(15000和75000 kg·hm^-2)和绿肥(36000 kg·hm^-2)对玉米产量、土壤呼吸和土壤化学、物理性状的影响.结果表明: 与单施化肥相比,土地整治区施用牛粪的玉米籽粒增产7.2%～29.9%,千粒重增加2.5%～18.2%,活性有机碳和有机质含量分别增加5.3%～34.6%和8.0%～17.6%.施用绿肥的玉米籽粒增产10.8%～15.6%,千粒重增加4.5%～8.4%,活性有机碳含量增加14.1%～48.6%,在第二年土壤有机质含量增加了7.2%.施用牛粪和绿肥的土壤呼吸速率增加了20.0%～69.3%.施用牛粪和绿肥增加了土壤容重,减少了总孔隙度和毛管孔隙度,分别增加了＜0.01 mm和0.05～1 mm粒径团聚体的比例.连续2年在土地整治区施用牛粪和绿肥不仅能够增加玉米籽粒产量,而且已经对土壤物理化学性质的改善表现出积极的作用.     

施肥对水稻产量和稻田土壤理化性质的影响

稻田土壤中养分的平衡主要取决于养分的输入与输出,其又主要受肥料的输入与植物所带走的养分所制约。不同的肥料品种、不同的施肥时期都影响养分在土壤中的吸收、转化与淋失,从而影响养分的输入与输出。稻田土壤生态系统中养分循环的研究已有很多报道。主要是不同耕作制度、不同施肥水平下,各输入输出因子的研究以及对土壤肥     

滴灌条件下秸秆还田配施氮肥对宁夏扬黄灌区春玉米产量和土壤理化性质的影响

围绕宁夏扬黄灌区土壤质地黏重、养分匮乏等导致作物产量低的问题,于2017、2018年在秸秆全量粉碎还田(12000 kg·hm^-2)的同时配施4个氮肥施用水平(0、150、300、450 kg N·hm^-2),以秸秆不还田常规施氮(225 kg N·hm^-2)为对照,研究秸秆还田配施不同量氮肥对滴灌玉米田土壤理化性状和产量的影响.结果表明: 与秸秆不还田处理相比,秸秆还田配施氮肥300和450 kg·hm^-2处理0~20 cm土层平均土壤容重分别降低3.3%和5.4%,土壤孔隙度分别增加3.7%和7.1%;秸秆还田配施氮肥对土壤养分和玉米产量的提升效果显著,其中以秸秆还田配施氮肥300和450 kg·hm^-2表现最佳;秸秆还田配施氮肥可显著增加土壤贮水量和产量,秸秆还田配施氮肥300 kg·hm^-2处理在2017和2018年土壤贮水量最高可分别增加13.6%和22.1%,产量分别增加31.1%和46.0%.分析产量构成因素发现,秸秆还田配施氮肥处理主要是通过增加穗粒数和百粒重而达到高产.对玉米产量-配施纯氮量关系进行曲线拟合发现,该地区秸秆全量还田配施氮肥的最佳用量为260 kg·hm^-2.研究结果可为该地区土壤培肥和滴灌玉米生产提供重要依据.     

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.     

有机肥对陇东黄土旱塬冬小麦产量和土壤养分的调控效应

以冬小麦'陇鉴301'为材料,在大田条件下于2005～2008年在甘肃陇东旱塬研究了不同有机肥料对旱塬冬小麦产量、水分利用效率及土壤肥力的影响.结果表明:不同化肥有机肥料配施处理对旱塬冬小麦产量、水分利用效率和土壤养分含量有明显的调控效应,并以氮磷化肥与生物有机肥配施处理表现最佳,其籽粒产量、水分利用效率和土壤养分含量最高.与单施化肥对照相比,氮磷化肥配施生物有机肥处理3年平均籽粒产量和水分利用效率分别显著增加17.53%和16.42%,3年平均土壤有机质、全氮、碱解氮、速效磷含量分别提高11.4%、8.9%、0.2%、19.7%.因此,氮磷化肥与生物有机肥配施可以有效改善陇东黄土旱塬区农田土壤肥力,提高冬小麦水分利用效率,显著增加冬小麦产量,可能是该区农田目前最佳的施肥方式.     

微灌与播前深松对根际土壤酶活性和夏玉米产量的影响

为探明微灌与播前深松耕作对夏玉米根际土壤酶活性和产量的影响,以大田夏玉米为研究对象,设计微灌灌溉方式(地表滴灌、地下滴灌和微润灌)、灌水量(分别控制土壤含水量下限为田间持水率的50%、65%和80%)和深松深度(20、40、60 cm)3因素、3水平正交田间试验.结果表明: 夏玉米全生育期内,土壤过氧化氢酶和脲酶活性均呈先增加后减小趋势,磷酸酶活性则呈先减小后增加趋势.地下滴灌0~80 cm生育期平均土壤含水率比地表滴灌和微润灌高6.3%和1.8%,且显著提高土壤脲酶活性、夏玉米根系体积和产量;随着灌水量的增加,土壤磷酸酶活性呈先减小后增加趋势,脲酶活性和产量均呈先增加后减小趋势,生育期平均土壤含水率与根系体积均呈增加趋势;深松40 cm比20 cm的产量和根系体积增加量大于深松60 cm比40 cm的增加量,深松40 cm土壤酶活性较高.从提高水资源、氮肥利用率及作物产量角度考虑,该地区夏玉米种植的最优组合应为地下滴灌、灌水下限为田间持水率的65%与播前深松40 cm.     

长期施肥对黄土旱塬农田土壤有机磷组分及小麦产量的影响

研究长期施肥对黄土旱塬农田土壤有机磷组分及小麦产量的影响,可为提高磷素转化利用率及合理利用肥料提供理论支持。本研究依托长武旱塬农田生态系统长期(1984—2016年)定位试验站,选取不施肥(CK)、单施氮肥(N)、单施磷肥(P)、施氮磷肥(NP)、单施有机肥(M)、氮肥配施有机肥(MN)、磷肥配施有机肥(MP)、氮磷肥配施有机肥(MNP)8个处理,研究其对土壤有机磷组分、小麦产量和土壤性质的影响。结果表明: 长期施肥后土壤有机磷含量为244.7～429.1 mg·kg^-1,除N处理外,其余各处理有机磷含量比CK均显著增加了15.4%～47.9%。长期施用磷肥改变了黄土旱塬农田表层土壤(0～20 cm)各有机磷组分含量,MP、MNP处理显著提高了活性有机磷及中活性有机磷含量;N、P和NP处理显著降低了中稳性有机磷含量;N、P、NP、MN、MP、MNP处理均显著提高了高稳性有机磷含量。各处理土壤有机磷组分与总有机磷含量比值为:中活性有机磷>高稳性有机磷>活性有机磷>中稳性有机磷。长期施肥后,与CK相比,氮、磷肥配施,尤其是与有机肥配施,显著增加了小麦生物产量和籽粒产量。土壤指标中,有机质、速效磷和无机磷与小麦产量呈显著正相关。MP、M处理可以显著提高黄土旱塬黑垆土中的速效磷、总磷、总无机磷、活性有机磷和中活性有机磷含量,表明有机肥与磷肥配施可以提高该地区更容易被作物吸收的磷组分。总之,氮磷肥配施并配施有机肥可以提高该地区磷供给,对小麦增产有促进作用,对提高黄土旱塬地区土壤质量有重要意义。     

种植模式和施肥对黄土旱塬农田土壤团聚体及其碳分布的影响

本研究以长武黄土高原农业生态试验站33年长期定位试验处理为研究对象,选取撂荒(R)、小麦连作(CK/W)、小麦玉米轮作(L),小麦连作选取单施氮肥(N)、单施磷肥(P)、施氮磷肥(NP)、单施有机肥(M)、氮肥配施有机肥(NM)、磷肥配施有机肥(PM)、氮磷肥配施有机肥(NPM)共10种不同种植模式和施肥田间处理,运用...     

稻田实行保护性耕作对水稻产量、土壤理化及生物学性状的影响

在江西双季稻田进行长期田间定位试验,分析了多年保护性耕作对水稻产量、土壤理化性状及生物学性状的影响。连续8a稻田保护性耕作处理的平均产量高于传统耕作4.46%—8.79%,各处理的有效穗数、每穗粒数和结实率均高于对照,而各处理间穗长和千粒重差异不显著。实行稻田保护性耕作处理的土壤容重低于传统耕作3.6%—5.6%,而总孔隙度和毛管孔隙度分别高出传统耕作1.6%—17.4%、2.4%—16.7%。与传统耕作相比,连续8a保护性耕作显著提高了土壤有机质(2.9%—10.0%)、有效磷(4.8%—31.6%)、速效钾(9.7%—25.7%)。在2005年免耕+插秧的土壤真菌数量最多,显著高于对照处理51.6%,免耕+抛秧在2008年达到最大,显著高于对照处理54.1%。2012年免耕+抛秧、免耕+插秧显著高于对照126.1%、121.1%;另外,各处理间过氧化氢酶、脲酶活性均差异不显著。8a间土壤转化酶活性变化范围在0.292—0.451 mg/g之间,其中2005—2007、2012年均是免耕+抛秧达到最大,与对照相比,增加范围为72.7%—137.7%,且差异显著(P0.05)。因此,实行稻田保护性耕作是适合江南丘陵区双季稻区农业可持续发展的有效模式之一,其中免耕+抛秧和免耕+插秧两种方式效果最为显著。     

黄土高原土壤有机碳矿化及其与土壤理化性质的关系

土壤有机碳矿化与陆地生态系统碳循环和全球气候变化密切相关。采集98个共7类黄土高原土样,通过密闭培养法对有机碳矿化动态进行分析,探讨了土壤理化性质对有机碳矿化的影响。结果表明,黄土高原地区主要土壤有机碳在培养初期日均矿化量较高,之后逐渐降低。土壤类型对黄土高原土壤有机碳矿化影响较大,不同土壤有机碳的日均矿化量、累积矿化量和矿化率具有显著或极显著的差异。褐土有机碳总矿化量最高,CO2-C达到0.252g.kg-1,风沙土最低,CO2-C仅为0.095g.kg-1。下层土壤的有机碳矿化量较上层的有所下降,但土层深度对有机碳矿化大体上无明显影响。一级动力学方程能很好模拟黄土高原土壤有机碳矿化特征。供试土壤有机碳矿化潜力(Cp)和矿化速率常数(k)值均较低,分别为0.329-0.116g.kg-1和4.55-8.57×10-5d-1。不同土壤的Cp值变异较大,而k和Cp/SOC值无明显的变异。土壤Cp与土壤总有机碳、全氮、全磷、速效钾、粘粒和粉粒含量均呈极显著的正相关,而与k、pH值和砂粒含量呈显著的负相关。研究结果对黄土高原土壤有机碳循环和土壤碳库研究具有重要的科学价值。     

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.     

黄土高原不同降水类型区旱作玉米田土壤干燥化效应与土壤水分承载力模拟研究

在模拟精度验证基础上,应用WinEPIC模型模拟研究了黄土高原不同降水类型区1960～2000年期间不同肥力水平下连作春玉米的产量变化和土壤水分效应.模拟结果表明:(1)洛川、延安、寿阳、榆林连作春玉米产量地区间差异显著,其年平均值分别为4.40、3.75、 2.50、 1.75 t/hm2.施肥增产率和水分利用效率地区间差异均显著,均表现为洛川>延安>寿阳>榆林;同一地区水分利用效率随施肥量的增加而提高,不同地区施肥增产率最大值范围不同.(2)0～7m土层逐月土壤有效含水量地区间差异显著,洛川>延安>寿阳>榆林;同一地区内肥力水平越高,春玉米耗水量越大,逐月土壤有效含水量平均值越低.在春玉米生育期内0～7m土层年度土壤有效水分增减量地区间差异显著,洛川<延安<寿阳<榆林;不同肥力处理间的差异在模拟前期为显著,在模拟后期为不显著.(3)所有地区的春玉米在连作期间0～7m土层土壤湿度剖面分布,在经历了土壤湿度逐年降低、土壤干层逐年加厚的干燥化过程后,均出现了稳定的土壤干层.土壤干燥化速度地区间差异显著,洛川<延安<寿阳<榆林;不同肥力处理间随着施肥水平的提高土壤干燥化速度加快.(4)洛川、延安、寿阳、榆林连作春玉米的适宜产量水平分别为5.25～5.54、4.26～4.58、2.34～2.74、1.37～1.62 t/hm2,相应的施肥水平分别为N240(N 240 kg/hm2,P 120 kg/hm2)～N300(N 300 kg/hm2,P 150kg/hm2)、N180(N 180 kg/hm2,P 90kg/hm2)～N240(N 240 kg/hm2,P 120 kg/hm2)、N120(N 120 kg/hm2,P 60kg/hm2)～N180(N 180 kg/hm2,P 90kg/hm2)、N60(N 60 kg/hm2,P 30kg/hm2)～N120(N 120 kg/hm2,P 60kg/hm2).     

不同耕作措施对黄土高原旱地土壤呼吸的影响

在甘肃省定西市李家堡镇设置不同耕作措施试验,对春小麦、豌豆双序列轮作下的土壤呼吸及其对应时间的冠层温度、土壤水分进行了测定.结果表明：春小麦和豌豆在整个生育期内的土壤呼吸都表现出不同的变化趋势,春小麦地土壤呼吸在拔节前期、灌浆期和收后分别达到高峰期;豌豆地土壤呼吸在五叶期、吐丝期、开花结荚期和收后分别达到高峰期.免耕秸秆覆盖处理和传统耕作处理下春小麦地土壤呼吸日变化明显,免耕秸秆覆盖处理明显低于传统耕作处理;而豌豆地土壤呼吸日变化不明显.春小麦和豌豆冠层温度均与土壤呼吸呈显著线性相关,春小麦孕穗期相关性最高,灌浆期次之;豌豆开花结荚期相关性最高,分枝期次之.土壤含水量与土壤呼吸间存在极显著的凸型抛物线型相关,保护性耕作下的相关性都高于传统耕作,其中免耕秸秆覆盖处理的春小麦地和豌豆地土壤含水量与土壤呼吸的相关性在各层次土壤中均为最高,10～30 cm土壤含水量对春小麦地土壤呼吸的影响最大,5～10 cm土壤含水量对豌豆地土壤呼吸的影响最大.与传统耕作相比,免耕秸秆覆盖、免耕、传统耕作秸秆还田、传统耕作结合地膜覆盖、免耕结合地膜覆盖5种保护性耕作措施都能不同程度地降低土壤呼吸,其中免耕秸秆覆盖优势最明显.     

Conservation tillage methods affect soil water use and spring maize yield in a semi-humid drought-prone area of China

In the arid areas of Northwest China, water has become a key limiting factor for agricultural development, so conservation tillage management has become an important measure to improve water use efficiency and crop yield. Our experiment, conducted from 2015 to 2018, explored the effects of conventional flat planting with no mulch (NP), with straw mulch (SM), and with plastic mulch (PM); and also ridge and furrow planting without mulch (RF) and ridge-furrow planting with plastic film and straw mulch (RFPFM) on soil nutrients, soil water storage, water use efficiency, and crop yield when compared with traditional no mulch and no fertilization cultivation (CK). Four years of experiments showed that compared to CK, SM and RFPFM had significantly increased soil surface nutrient content and increased organic matter content, and the water depletion during the maize growth period of the NP, SM, PM, RF, and RFPFM treatments increased by 9.7%, 0.6%, 8.6%, 4.4%, and 14.2%, respectively. For four years, the average spring maize yields of the NP, SM, PM, RF, and RFPFM treatments increased by 36%, 87%, 115%, 40%, and 119%, compared to those of CK. The PM and RFPFM treatments' water use efficiencies were significantly different from those of the other treatments and the basic decreasing trend of water use efficiency was RFPFM > PM > SM > RF > NP > CK. In summary, we showed that because ridge-furrow planting with plastic film mulch improved both soil nutrients and crop yields, it is a preferred cultivation method for agricultural water utilization in arid areas.     

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。