涌泉根灌对陕北山地枣树土壤水分和水分利用效率的影响

为探讨涌泉根灌条件下枣树生育期土壤水分动态和水分利用效率(WUE)的影响,2014年在陕北米脂远志山进行了山地枣树灌溉试验。结果表明,涌泉根灌枣树土壤含水率随灌水定额的增大而增大,并在30～60cm范围达到水分峰值,灌水定额越小,各不同土层土壤含水率差异越显著,在整个物候期根系主要吸收分布在0～60cm土层的水分;各灌水处理均在不同程度上影响了土壤含水率,特别是高灌水定额的处理在萌芽展叶期和果实膨大期的土壤含水率提高最显著。同样的灌溉定额在整个物候期内最优处理为仅在果实膨大期补灌一次,灌水定额为180m~3·hm~(-2);枣树的需水关键期为果实膨大期,在该时期灌水能够得到较高的产量。2014年的最适宜的灌溉制度为:萌芽展叶期灌水一次,灌水定额为135m~3·hm~(-2),果实膨大期灌水一次,灌水定额为180m~3·hm~(-2)。零灌溉条件下枣树产量达到800kg·亩-1,说明通过合理的管理,在旱区实施枣树零灌溉是有可能的。     

滴灌条件下施用氮磷钾对陕北山地梨枣生长和产量的影响

通过田间试验研究滴灌条件下施肥对陕北丘陵区山地梨枣生长和产量的影响。结果表明,施用氮磷钾肥后,新梢长度、叶面积和叶绿素含量均与不施肥对照(CK)有显著差异(P0.05)。施用N 363kg·hm~(-2)+P_2O_5450kg·hm~(-2)+K_2O 267kg·hm~(-2)(N_1P_3K_3)的枣树新梢生长量、单叶干重均达到最大,分别为11.93cm和1.67g,较CK分别提高了77.3%和46.5%,差异显著(P0.05);氮与磷配施能显著提高梨枣叶面积,N 535kg·hm~(-2)+P_2O_5267kg·hm~(-2)(N_2P_2)处理的叶面积达851.67mm~2,是CK的1.51倍;N_1P_3K_3处理促进了梨枣的生殖生长,其坐果率和产量均表现为最优,达到了5.72%和15.73kg·株~(-1),分别较CK提高了3.05%和48.3%,差异显著(P0.05)。对梨枣产量肥效方程进行主效应分析得出:氮、磷、钾对梨枣产量的影响为钾肥(正效应)磷肥(正效应)氮肥(负效应)。说明在陕北黄土丘陵区施用氮磷钾肥可有效促进矮化密植梨枣的生长发育,并提高产量,其中以N_1P_3K_3效果最佳。     

不同覆盖材料对土壤含水量及小麦产量的影响

采用田间试验,研究不同起垄覆膜种植方式对冬小麦土壤含水率、叶面积指数、小麦产量及产量构成因素的影响。结果表明,小麦不同生育期不同处理的土壤含水量存在显著差异。在苗期,传统平作的土壤含水量最低;在作物大量需水期的拔节期和抽穗期,起垄覆膜处理能有效促进小麦的生长,提高水分的利用效率。不同处理小麦叶面积指数(LAI)呈先上升后下降的变化趋势,在抽穗期达到最大;拔节期以普通地膜处理的LAI最高,为3.78,其次为液体地膜(T3)处理,LAI为3.71,但两者间差异不显著。至抽穗期LAI显著提高,其中T3处理LAI最大,为6.79,较CK提高了15.28%。起垄覆膜处理的小麦穗粒数和千粒重显著高于CK,T3处理的穗粒数及千粒重为24.44粒和41.00g,分别较CK提高了19.3%和5.4%;起垄覆膜具有显著的增产作用,T3处理的产量达4 098.25kg·hm~(-2),较CK提高了29.37%,与CK达到显著差异(P0.05)。综合分析,起垄覆膜处理显著影响土壤含水量及小麦产量,其中以T3处理的效果最佳。     

不同节水措施下马铃薯灌溉制度及其产量的研究

本文通过设置6种不同的节水灌溉措施,沙地正常灌溉(T1)、喷灌(T2)、滴灌(T3)、复配土(T4)、复配土+喷灌(T5)、复配土+滴灌(T6),结合马铃薯不同时期需水量的特点,研究不同灌溉方式以及灌溉制度对马铃薯产量的影响,以期找到可以在陕北榆林大面积推广的节水灌溉措施。研究结果表明,相对于T1的灌水定额,T2和T3分别节水30.0%和34.9%;在T4处理下,已经达到滴灌措施下的节水效果;T5和T6措施下分别比T1的灌水定额减少了55.6%和58.2%。水资源供需平衡中,T1措施下,该地区灌溉期水资源平衡差为负值,而在喷灌、滴灌、复配土、复配土+喷灌、复配土+滴灌措施下,供需平衡差都变为正值,T2、T3、T4、T5和T6处理下水资源平衡差分别达到了667、807、807、1 349和1 419×10~4 m~3·a~(-1)·ha~(-1)。从产量来看,T6和T5处理下的马铃薯产量比T1分别高出26 625kg和21 750kg,增产了98.6%和80.6%。复配土+喷灌和复配土+滴灌这两种综合节水灌溉措施是可以在榆林地区大面积推广的。     

黄土旱塬施氮模式对春玉米产量和水肥利用效率的影响

通过3a田间试验,研究了不同施肥模式对春玉米产量、耗水量、水分利用效率及氮肥利用效率的影响。试验于2013年4月至2015年9月,在中国科学院长武黄土高原农业生态试验站进行,供试作物为春玉米,半覆膜种植。试验共设不施氮对照(CK)、传统施氮(TR)、减量施氮(DR)、缓控释肥(SR)4个处理,定期测定玉米产量、土壤剖面含水量等指标。结果表明:3a试验期间,与TR相比,DR、SR在施氮量减少25%的条件下,春玉米产量无显著差异。TR、DR、SR处理下的春玉米产量分别为13 416.2、13 270.1、13 063.0kg hm-2。施氮显著影响作物水分利用效率,CK、TR、DR、SR处理的水分利用效率值分别为12.6%、24.7%、28.3%、28.8%,DR、SR处理较TR处理,显著增加了土壤水分利用效率,其增幅分别为14.0%、16.0%。CK、TR、DR、SR处理的耗水量依次为376.3、547.4、469.6、452.1mm,与TR相比,DR、SR处理显著降低了土壤耗水量,其降幅分别为14.2%、17.4%。DR、SR处理在连续3a施氮量减少25%的同时,不仅保证了春玉米产量、氮肥利用效率、地上部生物量不降低,而且减少了土壤耗水量,增加了土壤水分利用效率。因此,在土壤干旱贫瘠的黄土高原地区,减少肥料施用量和施用缓控释肥是一种科学合理的施肥管理方式。     

渭北旱塬近40年来农田施肥与土壤肥力变化特征研究

利用文献资料和测土配方施肥项目数据,分析了渭北旱塬近40年来农田施肥与土壤肥力的变化规律。结果表明,小麦和玉米化肥氮投入量分别从20世纪70年代的45kg·hm~(-2)和89kg·hm~(-2)增加到2 000年的185kg·hm~(-2)和223kg·hm~(-2),增加了308.53%和150.07%;化肥磷投入量分别增加到112kg·hm~(-2)和88kg·hm~(-2);化肥钾投入量分别增加到22.8kg·hm~(-2)和34.6kg·hm~(-2)。小麦产量从1 883kg·hm~(-2)增加到4 269kg·hm~(-2),增加了126.70%;玉米产量从2 519kg·hm~(-2)增加到7 077kg·hm~(-2),增加了180.95%。同时期小麦地块和玉米地块氮磷盈余逐渐增加,钾素亏缺越来越严重。土壤pH由80年代至2000年平均下降了0.24个单位,有机质、全氮、碱解氮、有效磷和速效钾近40年来分别增加了26.34%、9.23%、187.35%、104.80%和183.01%。     

脱硫石膏与保水剂PAM对盐碱土理化性质和作物生长的影响研究

为探明脱硫石膏与保水剂PAM材料混合施用对盐碱地改良及作物生长的影响,以定边县新开垦的重度盐碱地为研究对象,设置8种不同试验处理,比较各种措施下土壤pH、电导率、全盐量和作物株高、产量的响应。结果表明:20t·hm~(-2)脱硫石膏和20kg·hm~(-2) PAM混合施用,改良效果最好,较空白对照,表层土壤的pH降低0.50,盐碱地盐分的表聚现象明显减弱,电导率和盐分分别降低了564μS·cm~(-1)和1.861g·kg~(-1);作物产量最高,较对照组产量提升了41.6%。显著减少盐碱地治理过程中的季节性返盐,为解决季节性返盐提供新的思路,也可为陕西省定边县的盐碱地的有效改良和合理的开发利用提供理论依据。     

不同秸秆还田方式对土壤有机质及速效养分的影响

为探明不同秸秆还田方式对大田表层(0~5cm)土壤有机质及速效养分的影响,设置4种不同秸秆还田方式:秸秆不还田(CK)、秸秆焚烧还田(SA)、秸秆粉碎还田(SC)、秸秆高留茬还田(SH)。结果表明:秸秆直接还田(SC、SH)显著提高了土壤有机质含量(P0.05),在玉米苗期、大喇叭口期、成熟期相比CK提高幅度分别为0.5%~5.3%、2.6%~9.5%、4.5%~18.9%;秸秆焚烧还田降低了土壤有机质含量,各时期分别比CK降低8.9%、14.7%、8.5%。对速效磷、速效钾的影响,各处理表现为SCSHSACK,经过玉米生育期,三种还田处理的速效磷、速效钾含量分别比CK提高了24.5%~53.9%、24.6%~70.9%。玉米生育期内,SA、SC、SH的速效氮(硝态氮、铵态氮)含量相比CK的增加幅度呈现先减小后增加的趋势。SC的硝态氮含量在玉米苗期和大喇叭口期高于其他处理,铵态氮含量在玉米成熟期高于其他处理;SA的硝态氮含量在玉米成熟期高于其他处理,铵态氮含量在玉米苗期和大喇叭口期高于其他处理;经过玉米生育期,三种还田处理的硝态氮、铵态氮分别比CK提高了9.4%~57.2%,10.5%~50.2%。综合各项指标,秸秆粉碎还田处理对土壤有机质和速效养分的积累有最明显的作用。     

不同耕作覆盖措施对春玉米光合特性的影响

本文研究了传统耕作和免耕不同覆盖措施下春玉米的光合生理变化,结果表明:随着生育期的推移,各处理的叶片净光合速率(Pn)呈现先升后降的趋势,在抽雄期达到最大。传统耕作条件下,地膜+秸秆覆盖净光合速率最高,秸秆覆盖最低;免耕条件下,地膜覆盖净光合速率最高,平均为33.81μmol·m~(-2)·s~(-1),比不覆盖平均增加3.7%。不同耕作覆盖措施下叶片蒸腾速率(Tr)表现为:抽雄期拔节期大喇叭口期乳熟期苗期成熟期。春玉米气孔导度(Gs)在苗期较低,抽雄期达到最大,传统耕作条件下,地膜+秸秆覆盖保持着较高的气孔导度,平均为260.63mol·m~(-2)·s~(-1),比不覆盖平均高46.0%;免耕条件下,地膜覆盖的气孔导度最高,秸秆覆盖最低。     

覆沙压盐对土壤理化性质及黑麦草生长的影响

为探究不同覆沙量改良陕北盐碱地效果,开展了表层盐碱土和沙土混合的小区试验,研究在表层盐碱土(0～30cm)掺入不同厚度沙土对0～60cm土层土壤结构、理化性质、黑麦草生长及产量影响。研究结果表明,与对照处理相比,覆沙压盐措施可以显著降低0～30cm土层土壤含盐量、土壤pH值和土壤容重,其中土壤含盐量降低1.16～2.22g·kg~(-1),pH下降0.05～0.94,容重降低0.03～0.10g·cm~(-3),盐碱地耕作层土壤理化性状和土壤结构得到显著改善。覆沙压盐对于盐碱地黑麦草的生长和产量也有显著提高,其中覆沙厚度为15cm的试验处理种植黑麦草的长势及土壤改良效果最为明显,黑麦草的干物质重为1.337 5kg·m~(-2),生长期内吸收土壤盐分量为810.53kg·hm~(-2),较空白对照增加了758.15kg·hm~(-2)。这说明在陕北地区采取"沙改盐碱"措施治理盐碱地在理论和实践上都具有可行性。     

基于土体有机重构的不同培肥措施对粮食产量的影响

为解决城乡建设用地增减挂钩引发的宅基地复垦土壤快速熟化问题,试验采用熟化剂、有机肥、粉煤灰三种不同的培肥处理措施,按照不同的组合方案拌成混合生土,对土体进行有机重构。对比试验小区3季粮食产量发现,采用粉煤灰+有机肥处理的平均标准粮产量达7 798.07kg·hm~(-2),位居第一,比位居第二的有机肥处理标准粮产量多855.36kg·hm~(-2)。从土壤快速熟化和粮食产量角度来讲,将粉煤灰+有机肥与生土均匀混合进行土体有机重构作为耕作层,能够有效提高粮食产量,说明粉煤灰有助于加快土壤快速熟化。     

高、低DO浓度下SBR亚硝化启动对比研究

本文采用序批式反应器(SBR)进行对比研究,结果发现,1#反应器(高DO,1.5～1.8 mg/L)比2#反应器(低DO,0.3～0.5 mg/L)更快实现了亚硝化的初步启动。1#、2#平均污泥指数(SVI)分别为28.5 mL/g、35.0 mL/g。启动后,1#、2#的平均氨氮容积负荷分别为0.83 kgN/(m~3·d)、0.87 kgN/(m~3·d),而平均氨氮污泥负荷分别为0.75 kgN/(kgMLSS·d)、0.37 kgN/(kgMLSS·d),1#反应器污泥有更强的污泥活性。     

黄河西岸有机重构土体水稻干物质与氮素积累特性研究——以韩城市下峪口段为例

在黄河西岸漏水漏肥的滩地上运用土体有机重构技术,通过构建适宜水稻生长的人造犁底层、耕作层、潴育层、渗育层等进行水稻种植。本研究分别于移栽期、分蘖期、拔节期、分蘖期、抽穗期、成熟期采集植物样本,测定干物质重量、氮含量等指标。通过研究水稻干物质积累与氮素积累的关系,旨在为黄河西岸土体有机重构技术的机制探讨和水稻高产提供理论依据。结果表明:水稻抽穗期及抽穗后期干物质积累量与氮素积累量呈显著正相关。水稻完熟期积累的干物质总量为1 906.47g·m~(-2),从分蘖期到抽穗期的干物质积累量占全生育期的87.3%,水稻干物质积累量对产量的影响程度在生育后期(特别是抽穗后)最大。水稻在整个生育期总吸氮量为207.99kg·hm~(-2),水稻氮素的吸收高峰在幼穗分化至抽穗期,这有利于提高产量和养分元素利用效率。有机重构土体上水稻的氮素吸收利用率为33.8%,高于我国稻田平均水平(30%)。本研究证实土体有机重构能有效改善滩地土体质量,促进水稻生长。     

微生物土壤改良剂对复配土养分及作物产量的影响

以砒砂岩与沙复配土壤(简称"复配土")为研究对象,以微生物土壤改良剂为添加材料,通过盆栽试验,研究了不同施用量对玉米不同生育期内土壤养分含量以及作物产量的影响。结果表明:施用微生物改良剂对复配土具有解钾、释磷、固氮作用,能够显著提高复配土的土壤养分,尤其对铵态氮和速效磷的提升效果显著;从整个玉米生育期来看,施用微生物改良剂对土壤速效钾、速效磷、铵态氮和硝态氮的影响主要表现在生长前期(拔节期和大喇叭期),而对有机质的影响主要体现在成熟期;就不同施用量处理而言,M2处理(1.0 g·kg~(-1))的增产效果最佳,与对照相比,穗长、行粒数、单穗重、百粒重分别增加了13.8%、7.9%、26.4%、14.1%。本研究可为复配土培肥增产提供技术参考。     

基于景观格局的农用地整治优先度评价研究——以武山县为例

采用景观格局分析、ARCGIS空间分析,科学测算农用地整治潜力大小和难易程度,合理确定武山县农用地整治重点区域及优先次序。结果表明,武山县耕地平均斑块面积16.61hm~2,斑块密度12.73个·hm~(-2),边缘密度242.43m·hm~(-)2,面积加权形状指数10.28,分离度指数5.46,聚集度97.14。全县新增耕地数量潜力2 121hm~2,质量潜力4 811.62万kg,生态潜力8 510.13万元。按整治优先顺序划分为近期、中期和远期三个时序,分别占22.54%、47.11%和30.35%。近期整治区,耕地细碎化程度高,建议通过土地平整、合并零星地块方式降低细碎度。中远期整治区土壤质地较好,耕地景观状态相对稳定,土地整治项目较多,适宜兴修梯田及建设高标准基本农田。研究结果从景观格局角度弥补了农用地整治优先排序的不足,明确了优先开展整治的区域和方向,以期为生态型土地整治推进和区域土地整治规划提供支撑。     

秸秆和生物炭对黄绵土稳定性能影响的研究

为研究不同有机物料对黄绵土土壤团聚体和稳定性的影响,以陕西富平黄绵土为研究对象,通过添加两种有机物料(生物炭和秸秆),分析团聚体组成、水稳性团聚体稳定性、平均质量直径、几何平均直径和分形维数等指标,旨在为改良黄绵土障碍因子及合理提升肥力提供科学依据。利用光照恒温培养箱,设置4个试验处理,分别为对照(无添加,CK);玉米秸秆(5%秸秆,S1);生物炭(5%生物炭,S2);生物炭和秸秆混施(5%生物炭+5%秸秆,S3),培养90 d后采集土壤样品,选择干筛法和湿筛法测定团聚体,分析不同处理下黄绵土的稳定性能。结果表明:(1)添加有机物料的处理需水量均高于对照处理,增加量分别为0.42、1.10和1.76g。(2)不同处理下的0.25 mm的团聚体数量大小依次为CK S1S2S3。(3)不同有机物料添加下的黄绵土土壤水稳性团聚体稳定率、平均质量直径、几何平均直径和分形维数均优于对照,水稳性团聚体稳定率较对照CK处理提高幅度为3.35%～17.21%,平均质量直径提高幅度为9.81%～83.01%,几何平均直径提高幅度为3.11%～21.25%;且生物炭对土壤团聚体作用改善效果优于玉米秸秆,两者混合施用效果较单一施用效果提升显著,黄绵土分形维数与0.25 mm的团聚体数量存在显著的负相关关系,且R~2=0.957。综合分析,添加有机物料可有效增加黄绵土大团聚体含量,从而提升土壤稳定性和抗蚀性,并且以生物炭和秸秆混合施用效果最优。     

基于蓄排水模式下盐碱地土壤稳定性空间变异效应研究

针对陕西卤泊滩盐碱地在蓄排水模式下对土壤物理特征、稳定性及有机碳储量的影响展开研究,力求为提高治理盐碱地的土壤物理性质、稳定性及有机碳储量提供科学依据。在陕西富平设置盐碱地模型试验,分别设置排水和蓄水2种处理,测定分析0~30cm土层土壤容重、孔隙度、田间持水量及平均质量直径(WMD)、几何平均直径(GMD)、水稳性团聚体稳定率(WASR)、团聚体破坏率(PAD)、分形维数(D)和有机碳储量,并分析各指标间关系。结果表明:蓄水处理较传统排水处理可有效降低0~30cm土层土壤容重幅度为1.3%~4.2%,同时提高土壤孔隙度和田间持水量。干筛和湿筛处理下0~30cm土层土壤稳定性均呈现蓄水处理高于排水处理,土壤WMD和GMD表现趋势相似且均随着土壤深度的增加而增加;土壤水稳性团聚体稳定率提高幅度为14.5%~53.4%;平均团聚体破坏率较排水处理低3.2%,差异显著(P0.05)。蓄水处理可有效提高0~30cm土层土壤有机碳含量和有机碳储量,两者分别较排水处理高13.4%~27.9%和9.9%~18.8%。0~30cm土层土壤平均团聚体破坏率、分形维数与土壤有机碳储量(Y)均存在负相关关系,且相关系数分别为r=0.927 0和r=0.969 3,差异性显著(P0.05)。综上所述,蓄水处理较排水处理可有效改善土壤质量,提高土壤稳定性及土壤有机碳储量,可良好的实现盐碱地治理。     

不同水热条件对玉米根系分解特性的影响

通过田间埋藏分解试验,比较了3种施氮量(0、120和240kg N·hm~(-2))处理的玉米根茬(R_0、R_(120)、R_(240))分别与杨凌塿土、长武黑垆土充分混合并埋藏分解一年后,根茬碳分解差异及其影响因素,并且利用碳稳定同位素δ~(13)C技术,研究了根茬碳分解对土壤有机碳的贡献。结果表明,杨凌地区水、热条件较好,试验期间降水量总和较长武高215mm;杨凌试验地15cm和45cm土层平均温度分别较长武高3.2℃和4.2℃。分解1年后,长武黑垆土中根茬残留碳较杨凌塿土高21%44%。根茬来源的土壤有机碳比例在塿土、黑垆土中分别为22.4%44.7%和27.4%38.3%。在黑垆土中根茬来源的土壤有机碳含量显著高于塿土,3种施氮量根茬来源的土壤有机碳含量差异未达显著水平。可见土壤深度、质地、施肥状况等影响有机残体还田腐解与土壤有机碳的更新,良好的水热条件能够促进玉米根茬残体分解,有利于新增耕地的快速培肥熟化,构建富含有机物质的耕作层,满足作物对养分的需求。     

秸秆和生物炭对砒砂岩与沙“复配土”稳定性的影响

本研究将不同有机物料添加到砒砂岩与沙体积比为1∶2的复配土中,试验设置4个处理,对照(不添加有机物料,CK)、单施秸秆(秸秆5%,T1)、单施生物炭(生物炭5%,T2)、配施生物炭和秸秆(生物炭5%+秸秆5%,T3),分别培养30 d后采集土壤样品,分析各处理的土壤需水量、团聚体粒径分布、水稳性团聚体稳定效率、平均重量直径、平均几何直径和分形维数等。研究结果表明:培养周期,四种处理的平均需水量以对照最高,且处理间差异显著(P0.05)。各处理的团聚体百分含量(0.25 mm)以CK最低,T3最高,趋势呈现为CK T1T2T3,添加有机物料后的复配土稳定性指标均比对照高,且混施物料对团聚体稳定指标改善效果优于单一物料。在干筛法和湿筛法处理下,不同团聚体分形维数的范围为2.79～2.89,表现趋势为T3 T2 T1 CK;湿筛法,复配土分形维数(y)与WR_(0.25)(x)之间存在良好的线性方程关系,即为y=-0.002 8x-2.989 2,且R~2=0.93。研究综合分析,通过增加有机物料的施入可有效增加复配土稳定性,并且可改善结构,而且有机物料的混施后的改善效果更好。     

复配型土体有机重构技术初探——以砒砂岩与沙复配成土为例

为探明复配型土体有机重构技术对土体改良作用的机理,本文选择砒砂岩与沙复配成土技术作为典型实例,设置不同砒砂岩与沙的复配比例(1:1、1:2、1:5)田间试验小区与沙地进行对照,于2010-2015年连续监测不同处理土体的质地、有机质、水稳定性团聚体、矿质氮以及玉米产量变化。结果表明:砒砂岩的加入能将沙地土体中的粉粒和粘粒含量分别从3.21%和2.73%提升到20%和5%以上,满足作物生长的颗粒需求,因此适宜于作为一种沙地土体有机重构的材料;在6年的耕作管理中,0-30 cm表层的粉粒和粘粒缓慢向下层迁移,增加30 cm以下沙地土体的粉粒和粘粒含量,复配土土体0-30 cm内有机质含量从0.5%以下提升到3.7%以上,水稳定性团聚体含量则从18%-28%提升到20%以上,0-120 cm深度土体内矿质氮储量提升4.5倍以上,玉米产量随种植季数稳步提升至11000 kg·hm~(-2);其中,1:2复配比例上经6季种植后玉米产量达到14234.4 kg·hm~(-2),最适宜玉米生长。本文的研究结果不仅系统分析了砒砂岩与沙复配成土技术的机理,也为其它复配型土体有机重构技术的机制探讨和技术路线制订提供了参考。