高儒学 , 戴全厚 , 甘艺贤 , 彭旭东 , 祝怀春 , 林桎桓
2018, 32(6):1-8,39. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2018.06.001
摘要:土石混合堆积体是一种堆弃物,因其特殊的物质组成与结构,受到雨水冲刷极易发生次生灾害,近年来越来越多的学者关注其坡面土壤侵蚀问题,但研究尚无完整的理论与方法,整体处于初步探索阶段;综述了土石混合堆积体坡面特性、入渗过程、水流水动力学特征及产流产沙特征等研究现状;提出在未来的研究中,可借鉴元素示踪等研究方法深入探讨土石混合堆积体内部水分运移规律,从物质来源、类型及研究方法等方面完善研究其坡面水流水动力学特性,注重探讨堆置形态、原地貌形态以及砾石的分布状况等对其坡面及地下土壤侵蚀的影响,着重研究降雨及径流共同作用下的坡面及地下侵蚀规律,进一步探究其不同治理措施的减水减沙效益,构建适宜各类型土石混合堆积体土壤侵蚀预报模型,为生态防护体系的构建及区域经济可持续发展奠定基础。
赵思远 , 苏辉东 , 贾仰文 , 龚家国 , 牛存稳 , 甘永德 , 赵翠平
2018, 32(6):9-15. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2018.06.002
摘要:以太行山区崇陵流域的典型坡面为研究对象,通过亮蓝(Blue-FCF)与KI染色示踪试验,利用图像处理软件技术,计算优先流形态特征参数,分析5个不同坡位的优先流形态特征变化规律。结果表明:(1)随着坡位升高,坡面土壤厚度、容重逐渐减小,而总孔隙度、渗透系数、饱和含水量逐渐增大,凋萎系数与田间持水量则呈现波动变化趋势;(2)随着坡位的升高,染色剂运移深度不断增加,基质流区域占比减小而优先流区域占比增大;各坡位染色面积比随深度缓慢下降,在40 cm以下深度范围高坡位点的土壤水分与周围土体交互作用较低坡位点较弱;染色剂入渗体积随坡位升高而逐渐增大;(3)随着坡位的升高,优先流对实际水分运移的贡献增大,高坡位坡面水分以优先流为主要方式向下入渗;(4)土壤质地与容重是影响土石山区坡面不同坡位优先流差异的主要因素。
2018, 32(6):16-21. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2018.06.003
摘要:以凸型坡为研究对象,利用室内径流冲刷试验,研究了不同植被配置下凸型坡水蚀动力的变化过程以及侵蚀产沙的差异。结果表明:裸坡条件下径流流速呈现出极强的空间波动状态,随水力断面与坡顶距离的逐渐增加表现出先减小后增大的空间变化态势,导致侵蚀最为严重的部位出现在上坡上部和下坡上部。将草带布设于与坡顶距离60%~80%位置处对径流流速影响较大,降幅为22%,蓄水效益和减沙效益分别为12%和69%,能够较好地发挥直接拦沙的水土保持功效。不同植被空间配置下的径流量和产沙量均表现出与径流流速相一致的空间变化特征,随着草带距坡顶距离的逐渐增加,径流量和产沙量呈现出先增加后减小的趋势,植被通过调控水蚀动力过程实现了对径流和侵蚀产沙的调控。在此过程中,植被的空间配置方式改变了径流流速时空变化特征,从而对水蚀动力过程起到了很大程度的调控。研究结果有助于加深对植被、冲刷与水蚀动力过程之间耦合关系的理解。
2018, 32(6):22-27,122. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2018.06.004
摘要:以坡沟系统单元为研究对象,利用室内降雨试验,结合三维激光扫描和微地貌分析技术,研究不同草带覆盖位置下坡沟系统侵蚀产沙差异性。结果表明:一些布设在合适位置的草带能够在p<0.05水平上显著影响坡沟系统的径流量和产沙量。植被布设于坡面中下部比布设于坡面上部具有更好的水沙调控作用,植被布设于坡面长度60%时,径流量和产沙量分别减少7.35%和62.93%,直接拦沙功效优于蓄水减沙功效,水土保持功效达到最优。植被布设于坡面下部时,其侵蚀输沙过程的剧烈程度得到了缓解,植被调控侵蚀发育的作用体现。植被布设于坡面中下部时,下垫面仅有52%的区域发生侵蚀,其侵蚀输沙过程的剧烈程度明显减少,植被调控侵蚀作用有效限制了侵蚀发育。植被布设于坡面中部和中上部时,加剧了侵蚀的发育程度。研究结果有助于更好地理解植被优化配置。
2018, 32(6):28-33. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2018.06.005
摘要:以顺坡垄作、平作、横坡垄作坡面为研究对象,研究自然降雨条件下,黄壤坡耕地地表径流、壤中流及其氮素流失特征,以期为研究区氮素流失预测和有效防控提供科学依据。结果表明:自然降雨条件下,玉米成熟期平均地表径流量分别为0—20,20—40 cm壤中流量的7.96,8.22倍。不同耕作措施间地表径流量和氮素流失量差异显著,地表径流量和氮素流失量均表现为顺坡垄作 > 平作 > 横坡垄作,顺坡垄作坡面地表径流量分别是平作和横坡垄作的1.20,2.07倍,顺坡垄作坡面氮素流失量分别是平作和横坡垄作的1.35,2.06倍。在0—20,20—40 cm壤中流中横坡垄作径流量和氮素流失量则明显高于其他耕作措施坡面,在0—20 cm壤中流中横坡垄作氮素流失量分别是顺坡垄作和平作的2.45,1.90倍;在20—40 cm壤中流中横坡垄作氮素流失量分别是顺坡垄作和平作的2.34,1.79倍。地表径流为氮素流失的主要途径,可溶态氮为氮素流失的主要形式,占总氮流失量的63.84%~72.61%;硝态氮是坡耕地无机氮流失的主要成分,占总氮流失量的16.47%~59.17%。氮素流失量与径流量和降雨量均呈显著线性正相关关系。研究区自然降雨条件下,横坡垄作能有效减少氮素流失,合理的耕作措施有助于防治研究区水土资源和氮素流失。
2018, 32(6):34-39. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2018.06.006
摘要:针对淮北平原黄潮土水土流失严重的问题,为揭示其产流产沙规律,利用五道沟水文实验站大型人工模拟降雨径流试验场,开展了40,60,80 mm/h 3个雨强及5°,10°,15° 3个坡度产流产沙规律试验模拟。结果表明:坡面初始产流时间随坡度、雨强的增大而缩短,雨强、坡度越大缩短越不明显;单位时间产流、产沙量随降雨时间变化的转折点在产流后6~15 min,单位时间产流量随降雨时间变化表现为前期快速增加,中期缓慢增加,后期平稳,其中40,60 mm/h雨强单位时间产流量随坡度增加而减小,80 mm/h雨强随坡度的增加而增加;单位时间产沙量随雨强、坡度的增大而增大;不同坡度累计产沙量及产流量随降雨时间变化呈幂函数或线性函数关系(R2>0.99);坡度及雨强与坡面产流、产沙总量分别呈多元线性和多元幂函数关系。
2018, 32(6):40-45. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2018.06.007
摘要:研究紫色土区坡耕地玉米全生育期细沟侵蚀阶段水土及氮素流失规律,以期为研究区氮素流失有效防控提供科学依据。采用人工模拟降雨与野外径流小区相结合的方法,开展降雨强度为1.5 mm/min条件下玉米全生育期细沟侵蚀阶段地表径流、壤中流和侵蚀泥沙中氮素流失特征的研究。结果表明:细沟侵蚀阶段,玉米各生育期地表径流量、壤中流量和侵蚀产沙量总体表现为随降雨时间延长呈先增加后平稳的变化趋势。地表径流中总氮、可溶性总氮、硝态氮和侵蚀泥沙中总氮流失量总体呈现先增加后平稳的趋势,而地表径流中铵态氮流失量变化趋势在降雨前期呈现波动性变化,降雨后期逐渐平稳。壤中流中总氮、可溶性总氮、硝态氮、铵态氮流失量则随着降雨时间延长呈现平稳的变化趋势。细沟侵蚀阶段地表径流中氮素流失总量在玉米苗期最大,为628.77 mg/m2;壤中流中氮素流失总量在拔节期和抽雄期最大;侵蚀泥沙中氮素流失总量在苗期最大,为144.95 mg/m2。壤中流为氮素流失主要途径,硝态氮为氮素流失主要形态。
2018, 32(6):46-51. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2018.06.008
摘要:通过在中国科学院长武黄土高原农业生态试验站半覆膜种植春玉米大田试验,研究了减氮及秸秆深埋对土壤电导率、土壤硝态氮淋溶和玉米产量的影响,旨在为提高氮肥利用效率和保护环境提供理论依据。试验设5个处理3个重复,处理包括不施氮(CK)、常规施氮(CON1,N 250 kg/hm2)、常规施氮加秸秆(CON2,N 250 kg/hm2+秸秆)、减量施氮(CR1,N 200 kg/hm2)和减量施氮加秸秆(CR2,N 200 kg/hm2+秸秆)。测量了春玉米各生育期土层剖面土壤电导率、收获期土壤硝态氮含量和春玉米产量。结果表明:土壤电导率在分蘖期、拔节期40—150 cm土层出现峰值,在抽穗期、成熟期40—200 cm土层出现峰值,峰值范围下移。在0—150 cm土层范围内,土壤电导率整体呈现CON2 > CON1,CR2 > CR1。在0—150 cm土层范围内,常规施氮土壤电导率高于减量施氮。与常规施氮相比,减量施氮减少了土壤剖面硝态氮含量,同时,采取秸秆深埋措施也能减少土壤剖面硝态氮含量,并延缓硝态氮的淋溶下移。与常规施氮相比,减量20%施氮增产9.59%。施氮条件下,秸秆深埋时,有利于提高作物产量,提高氮肥增产潜力。秸秆深埋有利于提高土壤电导率,减少土壤硝态氮含量,阻控土壤硝态氮向下淋溶,提高玉米产量。
刘海涛 , 姚莉 , 朱永群 , 王宏 , 许文志 , 王谢 , 林超文
2018, 32(6):52-57,165. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2018.06.009
摘要:旨在明确深松和秸秆覆盖2种措施在紫色土坡耕地中的水分养分流失特征规律,利用径流小区,结合平作、垄作、深松、完整秸秆覆盖和粉碎秸秆覆盖措施共设置9个试验处理,开展了2年的田间试验,对产量、地表径流、壤中流以及径流中的养分流失进行了测定。结果表明:(1)与平作相比,深松可显著增加壤中流量和壤中流中的总氮浓度,增加39.6%的总径流,以及85%的总氮量流失,同时还会降低玉米产量。(2)秸秆覆盖降低地表径流,增加壤中流量和壤中流中的总氮浓度,总径流增加6.4%,总氮量流失增加9.4%,秸秆覆盖对产量无显著影响。(3)粉碎秸秆覆盖的地表径流总氮浓度比完整秸秆覆盖处理低43.2%,2种覆盖方式在地表径流、壤中流及壤中流总氮损失上无显著差异。(4)深松+垄作处理养分流失量在所有处理中最高,产量最低,不适合在紫色土坡耕地应用。本研究阐明了深松和秸秆覆盖在紫色土坡耕地上相对新型的2种耕作措施在紫色土坡耕地上的产量效应和水土养分流失特征,为该措施在紫色土坡耕地利用的可行性评价提供了很好的参考。
常海涛 , 刘任涛 , 刘佳楠 , 赵娟 , 罗雅曦 , 张静 , 马继
2018, 32(6):58-65,165. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2018.06.010
摘要:以腾格里沙漠东南缘草方格人工固沙植被区为研究对象,分别选取流动沙地、4年和30年固沙植被区为研究样地,于春季、夏季和秋季研究了草方格造林固沙过程中土壤性质变化及分形特征。结果表明:(1)土壤含水量与土壤pH既受到不同固沙年限的影响,亦受到季节变化的调控。(2)流动沙地、4年和30年固沙植被区土壤电导率分别为77.84~82.34,86.04~114.68,113.80~168.66 μS/m,土壤有机碳含量分别为0.86~1.74,1.30~1.52,7.96~17.36 g/kg,土壤全氮含量分别为0.18~0.32,0.24~0.26,0.44~0.78 g/kg。(3)仅流动沙地土壤具有粗沙粒成分,含量占0.50%~0.53%。流动沙地、4年和30年固沙植被区土壤中沙粒含量分别为40.42%~43.82%,14.36%~17.17%和12.01%~14.75%,土壤细沙粒含量分别为55.44%~58.84%,80.15%~83.19%和42.55%~53.30%,土壤极细沙粒含量分别为0.24%~0.31%,2.45%~3.33%和15.85%~21.35%。仅30年固沙植被区土壤具有黏粒和粉粒成分,含量分别为0.84%~1.33%和15.16%~22.75%。(4)土壤粗沙粒与土壤电导率间呈负相关性(P<0.05),土壤细沙粒、中沙粒均与土壤电导率、有机碳、全氮、碳氮比之间呈显著负相关性(P<0.01),而土壤黏粒、粉粒、极细沙粒均与土壤电导率、有机碳、全氮、碳氮比呈显著正相关性(P<0.01)。(5)土壤分形维数介于0~3。流动沙地、4年和30年固沙植被区土壤分形维数分别为0.55~0.82,1.57~1.67和2.37~2.59。(6)土壤分形维数与土壤粗沙粒和中沙粒间呈负相关性(P<0.05),与土壤黏粒、粉粒和极细沙粒间呈显著正相关性(P<0.01),而与土壤细沙粒间无相关性(P>0.05)。研究表明,在腾格里沙漠地区扎设草方格并进行人工造林固沙,有利于改善土壤质地,促使土壤理化性质向良好的方向发展,促进土壤质量提升和实现沙漠化防治。
2018, 32(6):66-71,235. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2018.06.011
摘要:通过向土壤中施加不同含量的羟丙基甲基纤维素(简称HPMC),研究了HPMC对土壤水分入渗特性及土壤水稳性团聚体的影响。结果表明:(1)土壤中施加一定量的HPMC可以显著降低土壤入渗能力,在施加量为0~1.0 g/kg范围内,累积入渗量、湿润锋运移距离和入渗率均随施加HPMC含量的增加而显著减小;利用Philip方程和Kostiakov公式对实测数据进行拟合发现,两者均能较好模拟施加HPMC后土壤的入渗过程,随HPMC施加量的增加,吸渗率S、稳渗率A和经验系数K明显减小,经验指数β逐渐增大。(2)随HPMC含量的增加,>0.25 mm的水稳性团聚体百分比明显增大,供试土壤的分形维数逐渐减小,其平均重量直径与水稳性团聚体含量间呈显著正相关关系,表明施加HPMC之后,土壤结构更趋于稳定,土壤抗破坏和抗侵蚀能力增强。HPMC加入土壤后具有明显的减渗效果,一定程度上可以增加水稳性团聚体含量,改良土壤结构,并提高土壤的抗侵蚀能力。
张建军 , 樊廷录 , 党翼 , 赵刚 , 王磊 , 李尚中 , 王淑英 , 程万莉
2018, 32(6):72-78. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2018.06.012
摘要:为了研究覆膜时期与施氮量对陇东旱地春玉米田土壤耗水特征、产量及籽粒品质的影响,达到高产高效优质生产的目的。采用大田试验方式,运用裂区设计,主处理为覆膜时期,设秋季覆膜(休闲期覆膜)和春季覆膜(播前覆膜)2个水平,副处理为施氮量,分别为施纯N 0(CK),75(N75),150(N150),225(N225),300(N300),375(N375),450(N450)kg/hm2 7个施氮水平。测定了春玉米休闲期与各生育时期0—300 cm土壤含水量、产量性状、干物质积累及籽粒品质。结果表明:(1)秋季覆膜能显著提高0—200,0—300 cm土壤贮水量,较春季覆膜增幅分别为54.0~97.7,53.9~108.8 mm。(2)无论何时覆膜,长期施氮较CK极显著降低了各生育时期0—300 cm土壤贮水量。(3)休闲期覆膜较不覆膜极显著降低了土壤耗水量,减少幅度为47.2~55.7 mm。(4)全生育期各处理玉米耗水量基本呈前期少、中期多、后期少的趋势,秋季覆膜较春季覆膜增幅为38.6~86.7 mm,与播前底墒密切相关。(5)无论何时覆膜,施氮225 kg/hm2春玉米产量和水分利用效率均较高,超过225 kg/hm2时,产量下降。各施氮处理平均产量秋季覆膜较春季覆膜增加5.2%。各生育时期干物质积累量和收获指数以施N 225 kg/hm2较高。另外,施氮极显著影响粗蛋白、粗脂肪和灰分含量。因此,覆膜尤其是秋季覆膜垄沟种植结合施氮225 kg/hm2能明显提高春玉米产量和水分利用效率,优化产量构成,改善籽粒品质,是陇东旱塬区玉米高效优质生产的适宜种植模式。
高剑民 , 邓忠 , 吕谋超 , 宗洁 , 王军可 , 谷少委
2018, 32(6):79-86. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2018.06.013
摘要:通过田间夏玉米畦灌试验,分析畦灌液施方式对作物生长和土壤水氮的影响,评价不同处理下的灌溉施肥质量和水分利用效率,探究适宜的畦灌液施方式。在畦田试验中选择不同畦宽、施肥时机和改水成数,采用正交设计选取最优的液施组合。结果表明,不同畦灌处理对土壤水氮存储效率影响不显著,但对水氮均匀度产生显著影响,土壤水分存储效率(59%~63%)略低于氮素存储效率(61%~64%),而均匀度(95%~99%)略高于氮素均匀度(85%~94%)。畦宽、施肥时机和改水成数显著影响夏玉米产量和水分利用效率。综合各项指标考虑,畦宽为1.5 m、改水成数为95%和灌溉到畦长1/2时施肥的畦灌灌水施肥方式下具有较高的土壤水氮储存效率(63.36%和64.01%)和均匀度(98.71%和94.42%),为作物高效吸收利用提供较为均匀的土壤状态,从而获得较高产量(9 886.1 kg/hm2)和水分利用效率(2.62 kg/(hm2·mm))。
运动特性HYDRUS模拟及验证陈琳 , 费良军 , 傅渝亮 , 王子路 , 钟韵
2018, 32(6):87-96,185. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2018.06.014
摘要:为探索西北干旱地区不同质地土壤以及土壤温度和容重对微咸水上升毛管水运动特性的影响,通过模拟和室内试验,研究了土壤温度和容重对砂壤土和粉壤土上升毛管水运动特性的影响。分别建立了地下水补给量与土壤温度和容重之间的模型,毛管水上升高度与土壤温度和容重之间的模型,其中地下水补给量模型,砂壤土的绝对系数均达到0.96以上,计算值与模拟值最大相对偏差小于10.9%,粉壤土的绝对系数均达到0.96以上,计算值与模拟值最大相对偏差小于8.4%,毛管水上升高度模型,砂壤土的绝对系数均达到0.996以上,计算值与模拟值最大相对偏差小于8.37%,粉壤土的绝对系数均达到0.997以上,计算值与模拟值最大相对偏差小于11.9%,模型拟合程度较好,所建立方程符合实际情况。砂壤土盐分主要聚集在距地表1.70~2.20 m处,粉壤土盐分主要聚集在距地表0.3~1.3 m处,砂壤土土壤盐分分布受土壤温度和容重的影响较显著,而粉壤土土壤盐分分布受其影响并不显著。该研究结果可为盐碱化地区水盐管理提供科学依据。
2018, 32(6):97-106. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2018.06.015
摘要:以云南红土为研究对象,以脱湿、吸湿引起的干湿循环作为控制条件,考虑初始干密度(1.20,1.25,1.30 g/cm3)、初始含水率(30.0%,33.0%,36.0%)、预固结压力(0,50,100,200 kPa)、过筛粒径(0.5,1.0,2.0 mm)等影响因素,通过压力板仪法,研究干湿循环下云南非饱和红土的土—水作用特性。结果表明:干湿循环过程中,不同影响因素下红土的基质吸力随含水率的增大而减小,其土—水特征曲线呈直线型或"倒J"形,其脱湿变化过程可以分为快速脱湿、缓慢脱湿、稳定脱湿3个阶段,对应的吸湿变化过程也可以分为快速吸湿、缓慢吸湿、稳定吸湿3个阶段。相同基质吸力下,随初始干密度、初始含水率、预固结压力的增大,红土的含水率增大;随粒径的增大,红土的含水率减小。初始干密度、预固结压力、粒径(0.5 mm除外)影响下的红土的土—水特征曲线可采用幂函数关系进行拟合,不同初始含水率、粒径0.5 mm时的土—水特征曲线可采用线性函数关系进行拟合。红土脱湿过程的含水率高于吸湿过程的含水率,脱湿—吸湿过程中的土—水特征曲线存在滞后现象,其实质在于干湿循环作用下红土具有孔隙效应、瓶颈效应、角度效应的综合结果。
2018, 32(6):107-111. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2018.06.016
摘要:通过对山西右玉贾家窑阳坡退耕还林约20年后的4种植被恢复模式(自然恢复草地、油松林、柠条灌丛和油松—柠条林)土壤水分、理化性质、径流量和侵蚀量的测定,探讨了不同植被恢复模式的水土保持效应。结果表明:(1)4种植被恢复模式0—100 cm土层土壤平均含水量无显著差异,油松林和自然恢复草地的土壤容重高于油松—柠条林和柠条灌丛,土壤总孔隙度的变化趋势与容重相反;(2)4种植被恢复模式0—20 cm土层土壤粒度组成、pH、有机质、铵态氮和速效磷无显著差异,硝态氮和速效钾差异明显(P<0.05);(3)4种植被恢复模式径流量没有明显差异,但土壤侵蚀量自然恢复草地和油松林显著高于柠条灌丛和油松—柠条林(P<0.05);(4)覆盖度相似条件下,根系密度、近地表植被盖度和枯枝落叶层厚度是影响林草植被水土保持效应的主要因素。
蒋芳市 , 何恺文 , 李慧 , 林根根 , 彭绍云 , 岳辉 , 林金石 , 黄炎和
2018, 32(6):112-117. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2018.06.017
摘要:为探讨草本植物根系对崩岗洪积扇土壤分离的影响,以宽叶雀稗(Paspalum wettsteinii)和巨菌草(Pennisetum sp.)为研究对象,采用变坡水槽冲刷试验,研究种植草本植物后土壤分离的变化特征及影响因素。结果表明:各土层平均土壤分离速率大小为裸地(69.93 g/(s·m2)) > 宽叶雀稗(57.42 g/(s·m2)) > 巨菌草(43.28 g/(s·m2)),且不同植被土壤分离速率均随着土层的加深呈幂函数增加;根长密度是影响土壤分离最重要的根系指标,宽叶雀稗小区土壤分离速率随各根系参数指标的增大呈对数函数下降,而巨菌草区则表现为幂函数下降,体现了不同植被根系构型对土壤分离效应的差异;2种草地土壤分离速率可以用水流剪切力、土壤抗剪强度和根长密度很好的模拟(NSE≥0.90)。研究结果可为崩岗治理措施的配置提供科学依据。
2018, 32(6):118-122. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2018.06.018
摘要:为研究不同根系布置方式(方形、梅花形、环形)对草本植物根—土复合体抗剪强度影响,引入面积置换率的概念,解决了相同含根量或相同根数时无法同时满足方形、梅花形和环形布置的难题。在此基础上选取中国过渡带北侧山地土壤与莎草科植物开展植物根—土复合体抗剪强度试验研究,分析了相同布置形式下含根量对根—土复合体抗剪强度的影响、根系布置方式(方形、梅花形、环形)对草本植物根—土复合体抗剪强度增强作用以及抗剪强度指标变化规律。结果表明:根—土复合体试样的抗剪强度和黏聚力随着含根量的增大而逐渐增加;根—土复合体试样的内摩擦角随着含根量的增加变化不明显。根—土复合体试样的抗剪强度和黏聚力随着径级的增加而逐渐增大;根—土复合体内摩擦角与根系径级关系不大且规律性不明显。在法向应力较小时,根系的布置形式对根—土复合体的抗剪强度影响较小,当法向应力较大时,根系的布置形式对根—土复合体的抗剪强度影响不能忽略,且面积置换率越大,该误差越大。根—土面积置换率的较小时,方形布置的根系对黏聚力和内摩擦角影响最大,随着根—土面积置换率的增加,方形、梅花形及环形布置形式对根—土复合体黏聚力和内摩擦角的影响趋于稳定。
2018, 32(6):123-129. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2018.06.019
摘要:为研究和比较贺兰山山杨、青海云杉、油松单根和根土复合体的力学特性,通过单根拉伸、三轴压缩、饱和渗透试验测定了3种乔木单根和根土复合体的力学参数及土水特征曲线。结果表明:3种乔木单根力学特性存在显著差异,且直径对单根的力学特性有显著影响。单根最大拉力与直径成幂函数相关,随直径增大而增大;单根抗拉强度、杨氏模量与直径成对数函数相关,随直径增大而减小。山杨单根平均最大拉力(0.38 kN) > 青海云杉(0.25 kN) > 油松(0.17 kN);山杨单根平均抗拉强度(33.39 MPa) > 青海云杉(27.79 MPa) > 油松(18.45 MPa);山杨单根平均杨氏模量(0.17 GPa) > 青海云杉(0.12 GPa) > 油松(0.11 GPa)。3种乔木根土复合体的黏聚力、弹性模量存在显著差异,但摩擦角没有显著差异(平均值30.48°)。山杨根土复合体的黏聚力(10.65 kPa) > 青海云杉(8.97 kPa) > 油松(7.13 kPa);山杨根土复合体的弹性模量(2.17 MPa) < 青海云杉(2.52 MPa) < 油松(4.21 MPa)。3种乔木根土复合体的土水特征曲线、渗透函数曲线都存在极显著差异,山杨根土复合体的渗透能力 > 油松 > 青海云杉。研究结果对于评价山杨、青海云杉、油松稳定边坡能力和建立贺兰山边坡稳定性分析数值模型都具有重要参考价值。
2018, 32(6):130-133,235. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2018.06.020
摘要:土壤侵蚀是破坏黄土高原地区土地资源的重要因素,为深入了解黄土高原杨凌区水土流失现状,分析其土壤侵蚀空间分布规律及其时空变异性,基于GIS和RS技术,运用通用土壤流失方程(USLE)评估杨凌区侵蚀强度以及杨凌区土壤侵蚀的时空变异性。结果表明:杨凌区土壤侵蚀主要以微度侵蚀和轻度侵蚀为主,从2010—2014年间,土壤各级侵蚀强度所占比例基本稳定。分析土壤侵蚀与坡度和高程之间的关系表明,杨凌区<15°的缓坡地以微度和轻度侵蚀为主,随着坡度的增加轻微度侵蚀减少,强烈、极强烈和剧烈侵蚀所占比例有所增加。各土壤侵蚀强度面积随着高程的增加呈先增大后减少的趋势,其峰值多分布在500~550 m高程带。
曲成闯 , 陈效民 , 张佳宝 , 范树印 , 谭钧 , 阮月远 , 张银芳 , 吴冬和 , 韩召强 , 张志龙
2018, 32(6):134-140. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2018.06.021
摘要:为了探究木本泥炭对红壤岗地新垦耕地优质耕作层构建的机理以及木本泥炭相对于其他有机物料对红壤新垦耕地的改良效果,采用田间小区试验的方法,研究添加不同有机物料对红壤新垦耕地0—20 cm耕作层土壤理化性质和微生物生物量以及水稻产量的影响。试验共设6个不同处理:CK(不添加改良材料)、M30 FS(木本泥炭30 t/hm2+腐熟秸秆3 t/hm2+石灰石粉3.75 t/hm2)、M15 FS(木本泥炭15 t/hm2+腐熟秸秆3 t/hm2+石灰石粉3.75 t/hm2)、CFS(生物炭15 t/hm2+腐熟秸秆3 t/hm2+石灰石粉3.75 t/hm2)、OFS(有机肥15 t/hm2+腐熟秸秆3 t/hm2+石灰石粉3.75 t/hm2)和FS(腐熟秸秆3 t/hm2+石灰石粉3.75 t/hm2)。结果表明:(1)与对照相比,添加木本泥炭与有机物料处理显著降低了耕作层土壤容重,提高了土壤总孔隙度和pH,且添加木本泥炭与有机物料处理中土壤肥力均有不同程度提高,其中土壤有机质、全氮、全磷和全钾含量分别提高了36.41%~88.53%,2.22%~37.78%,6.25%~93.75%和27.57%~85.60%,土壤硝态氮、铵态氮、有效磷和有效钾含量分别提高了17.21%~134.85%,1.42%~72.76%,8.71%~156.79%和12.99%~332.39%。(2)添加木本泥炭与有机物料处理对耕作层土壤微生物生物量影响比较明显,与对照相比,各处理中土壤微生物量碳和氮含量分别显著增加了52.95%~219.00%和121.45%~548.73%。(3)添加木本泥炭与有机物料处理中水稻产量均明显提高,其中M30FS增产效果最明显,增幅为39.53%。(4)利用聚类分析方法将添加不同有机物料处理下新垦耕地耕作层土壤质量等级划分为3级,分别为:一级(M30 FS)、二级(M15 FS,OFS,CFS)、三级(FS,CK),其中经M30 FS处理后土壤质量水平等级最高。添加木本泥炭与有机物料可显著降低新垦耕地耕作层土壤容重,提高土壤总孔隙度和pH,解决了红壤黏重和酸化的特征,且土壤养分和微生物量碳、氮含量均得到了提高,改善了土壤理化性状和生物学特征,提高了水稻产量,其中添加30 t/hm2木本泥炭对红壤新垦耕地优质耕作层构建效果最明显。
2018, 32(6):141-148. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2018.06.022
摘要:为探求苔藓植物在石漠化地区的生态修复意义,筛选出4种石漠化地区常见的苔藓,即美灰藓(Eurohypnum leptothallum)、小青藓(Brachythecium perminusculum)、双色真藓(Bryum dichotomum)和多疣细羽藓(Cyrto-hypnum pygmaeum),测定其生物量、饱和吸水率、根系密度、蒸腾速率和抗冲刷能力,并初次将该4种苔藓应用于石漠化修复的实践中,对其土壤酶活性进行了1年的跟踪监测。结果表明:(1)4种苔藓持水保水能力差异显著,其生物量由大到小依次为美灰藓 > 双色真藓 > 小青藓 > 多疣细羽藓;饱和吸水率最低的是多疣细羽藓(660.78±3.46)%,最高的是美灰藓(1 627.82±4.68)%。(2)双色真藓的蒸发速率最高可达6.63 g/(kg·h),其水分更容易丧失;美灰藓蒸发速率为0.93 g/(kg·h),水分较其他苔藓不易丧失。(3)4种苔藓的抗冲刷能力与其假根的根长密度、根重密度、生物量存在显著正相关关系,美灰藓在各组冲刷试验中表现出较强的抗冲刷性,可以有效减少土壤流失。(4)4种苔藓均可有效提高被培养土壤的酶活性。苔藓层生物量、抗冲刷强化值、假根根系密度与土壤脱氢酶、脲酶呈正相关关系。4种苔藓均具有较高的水土保持效益,其中美灰藓的表现更为显著,建议利用物种演替规律将苔藓应用于石漠化修复的实践中。
动态影响的定位研究林颖 , 索慧慧 , 王坤 , 郑翔宇 , 曲东
2018, 32(6):149-155. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2018.06.023
摘要:为揭示生物炭添加对旱作农田土壤溶解性有机质(DOM)及其动态的影响,通过定位试验,探讨了不同生物炭施用量小区土壤在2012—2017年间溶解性有机碳、溶解性无机碳和DOM的荧光光谱组分及其紫外光谱特征的变化特征。结果表明:添加生物炭总体上能够提高土壤DOC和DIC含量,且随着添加量的增加而递增。相同生物炭添加量处理中,DOC含量随施用时间增加显著降低,而DIC含量呈逐渐升高的趋势。DOM芳香化程度随施用时间延长而显著增大,施用3年后3%和5%添加量处理的芳香化程度较CK显著降低,而1%添加量处理与CK无显著差异。DOM分子量在不同施用年限之间呈增大趋势。随着生物炭添加量的增加,分子量在不同施用年限间的差异逐渐减小。土壤DOM主要由UVC类腐殖酸(C1)、UVA类腐殖酸(C2)、土壤富里酸(C3)和类色氨酸(C4)4种物质组成,其中以C1和C2为主。整体而言,除添加1%生物炭时C2随施用年限增加而降低之外,不同处理中C1及C2均随着施用年限的增加而逐渐增加,而C3和C4则显著降低。不同处理下DOM的来源以外源输入为主,微生物内源输入为辅,添加生物炭在一定程度上增强了DOM的生物可利用性。生物炭的长期施入会引起旱作农田土壤DOM组分变化,总体趋势是大分子量腐殖酸类物质在增加,而小分子量蛋白类物质在减少。
2018, 32(6):156-165. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2018.06.024
摘要:以黄土高原北部水蚀风蚀交错带六道沟流域内的1个支沟为对象,通过植被调查和采样分析,研究了坡向和植物群落类型对土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)含量、碳氮比(C/N)和有机碳氮密度(SOCD、TND)的影响。结果表明:(1)坡向对0—20 cm土壤SOC和TN含量及0—60 cm C/N均有显著影响。SOC、TN含量及C/N分别表现为:半阴坡 > 半阳坡 > 沟头半阴坡 > 半阳坡=沟头及半阳坡 > 半阴坡≥沟头的趋势;(2)植物群落对0—10 cm SOC和TN含量及0—20 cm C/N均有显著影响。半阴坡分布的3种豆科群落达乌里胡枝子、紫花苜蓿及白花草木樨间土壤碳氮差异不显著,但均显著高于禾本科的长芒草群落;半阳坡分布的达乌里胡枝子和紫花苜蓿群落SOC和TN含量相当,均显著高于茵陈蒿群落(菊科)和长芒草群落;沟头的达乌里胡枝子群落SOC、TN显著高于长芒草。豆科草本植物更有利于促进土壤碳氮的积累;(3)坡向主要影响表层0—20 cm SOCD和TND,其对60 cm剖面SOCD和TND贡献率分别为45%~55%和47%~53%。不同植物群落下土壤表层及整个剖面SOCD和TND均有显著差异。研究支沟内SOCD平均为2.13 kg/m2,远低于黄土高原其他地区。上述结果对于水蚀风蚀交错带土壤碳氮储量的精确评估及植被合理建造有一定指导价值。
万文亮 , 郭鹏飞 , 胡语妍 , 张筱茜 , 张坤 , 刁明
2018, 32(6):166-174. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2018.06.025
摘要:2017年和2018年在北疆滴灌春小麦栽培中,额定施氮量为纯氮300 kg/hm2,设置3个调亏灌水量(水分不调亏E1:100% ET0;水分中度调亏E2:80% ET0;水分重度调亏E3:60% ET0)和2个小麦品种(水分敏感型X1:新春22;水分不敏感型X2:新春44),灌溉频率为7天1次。研究不同处理对滴灌春小麦土壤水分、硝态氮分布及产量的影响。结果表明:(1)水分重度调亏(E3)可以缓解0—40 cm土壤水分和土壤硝态氮向深层流失,减少作物耗水量,提高水分利用效率。(2)新春22和新春44在土壤质量含水量、土壤硝态氮含量指标上无显著的品种间差异,小麦品种对于土壤理化性质的影响较小。(3)在水分中度调亏(E2)处理下,新春44(X2)能在节约大量灌水同时,提高水分利用效率,保持最适的氮素营养指数(NNI),进而使产量得到了显著的补偿,而新春22(X1)通过中度和重度调亏不能使产量得到有效的补偿。(4)在同一灌溉频率、施氮量水平下,品种对滴灌春小麦水分利用效率的影响大于调亏灌溉水平对滴灌春小麦水分利用效率的影响。(5)水分不敏感型品种新春44(X2)更适合在北疆地区采用调亏灌溉模式生产,综合考虑氮素营养指数(NNI)、耗水量、水分利用效率及产量,其最适的调亏灌溉水平为E2。
2018, 32(6):175-185. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2018.06.026
摘要:为探讨不同灌溉方式和灌水量对滴灌加工番茄生长特性、生理特性、产量及灌溉水利用效率的影响,寻求适宜新疆干旱地区加工番茄种植的灌水组合模式,优化干旱地区滴灌加工番茄种植管理。采用桶栽试验,设置3种灌溉方式,即分根区交替灌溉(APRI)、固定灌溉(FPRI)和常规灌溉(CI)分别与滴灌覆膜结合,在3个灌溉水平(充分灌溉1 060 mm、中度亏水810 mm和重度亏水560 mm,APRI和FPRI的灌水量为CI的2/3)下对加工番茄株高、茎粗、叶面积指数、光合、荧光、产量、灌溉水利用效率的影响,并得出最佳灌水组合模式。结果表明:9个处理间加工番茄各生育期株高变化规律均为CW1 > AW1 > CW2 > AW2 > FW1 > CW3 > AW3 > FW2 > FW3(平均值);茎粗变化规律均为AW1 > AW2 > CW1 > CW2 > AW3 > FW1 > CW3 > FW2 > FW3(平均值);叶面积指数变化规律为AW1 > CW1 > CW2 > AW2 > FW1 > CW3 > AW3 > FW2 > FW3(平均值);株高、茎粗和叶面积指数的最大生长速率均表现为AW1 > CW1 > CW2 > AW2 > FW1 > FW2 > CW3 > AW3 > FW3;灌溉方式和灌水量交互作用对各生育期Pn和Tr均具有极显著影响(P<0.01),在同一灌溉方式下,Pn和Tr均随着灌水量的增加而增加,在AW1处达到最大值。W1水平下,Pn和Tr变化为APRI>CI>FPRI(平均值)。W2和W3水平下,Pn和Tr变化为CI > APRI > FPRI(平均值);灌溉方式对加工番茄各生育期功能叶Fv/Fm、Fv/F0的影响显著(P<0.01),对qp的影响显著(P<0.05);灌水量对加工番茄各生育期功能叶Fv/Fm、Fv/F0的影响不显著(P > 0.05),对花果期及膨大期qp及NPQ的影响极显著(P<0.01);灌溉方式和灌水量交互作用均对加工番茄各生育期荧光参数的影响达到极显著水平(P<0.01)。其中,产量(Y)最大值出现在AW1处理,为3.41 kg/盆;最小值出现在FW3处理,为1.31 kg/盆,相对增加1.60倍。研究认为分根区交替灌溉充分灌水条件可作为适宜本地区的灌水组合模式,本研究可为新疆干旱区滴灌加工番茄高效节水生产提供科学依据。
2018, 32(6):186-191. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2018.06.027
摘要:通过探讨核桃(Juglansregia)响应降雨变化时的蒸腾耗水及光合特性,为核桃生产中合理栽植及水分管理提供理论参考。通过人工控制灌水量 (-50%,-25%,CK,+25%,+50%),采用盆栽苗木称重法和Li—6400便携式光合仪测定核桃品种香玲、清香和辽核1号在不同水分条件下蒸腾耗水及光合指标,并采用隶属函数法对指标进行分析。结果表明:(1)香玲、清香和辽核1号3种苗木的耗水量和耗水速率在不同水分条件下不同品种间存在显著差异(P<0.05)。夜间耗水量差异较明显,辽核1号在各降雨条件下夜间耗水量所占比例最大,耗水速率较小,具有良好的保水力。(2)清香和辽核1号在不同降雨条件下净光合速率(photosynthetic rate, Pn)的变化主要是由气孔因素限制;香玲在水分较匮乏和较湿润环境中,Pn的变化主要由非气孔限制因素引起。(3)辽核1号水分利用效率(water use efficiency,WUE)处于较高水平;香玲灌水量增加50%,水分利用效率较低;清香灌水量减少50%,水分利用效率骤然上升。(4)结合隶属函数结果分析,香玲不适于水分条件较湿润的环境,清香则在水分较匮乏时依然生长,辽核1号则在不同降雨条件下具有较高适应性。
2018, 32(6):192-199. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2018.06.028
摘要:为分析宁南黄土丘陵区林分结构的水文功能影响关系及差异,以彭阳县3种典型林分(山杏纯林、山杏柠条混交林、山杏沙棘混交林)为对象,在2017年生长季观测了林下草本生物量和生物多样性、冠层降雨再分配、林下蒸散、土壤湿度的变化特征。结果表明:(1)林分地表覆盖度大小顺序为山杏沙棘混交林(0.81) > 山杏柠条混交林(0.71) > 山杏纯林(0.67);草本植物地上生物量为山杏沙棘混交林(0.86) > 山杏纯林(0.62) > 山杏柠条混交林(0.41);草本植物生物多样性为山杏柠条混交林>山杏沙棘混交林>山杏纯林。(2)3种林分类型的冠层都相对稀疏,降雨穿透率均>90%,穿透雨量与林外降雨呈线性正相关;干流量和林冠截留量与林外降雨呈对数关系。(3)林下蒸散的季节变化呈"单峰型",研究期间林下蒸散表现为山杏沙棘混交林(245.0 mm) > 山杏纯林(227.7 mm) > 山杏柠条混交林(220.9 mm),其中山杏柠条混交林的月际间差异最小。(4)生长季内土壤湿度在中上层(0—80 cm)表现为逐渐降低趋势,在深层则相反;深层土壤水分的林分差异为山杏纯林 > 山杏沙棘混交林 > 山杏柠条混交林。在干旱缺水、侵蚀严重的黄土区,要恢复以水土保持为主要功能的稳定植被时,既要考虑植被配置模式对地表覆盖和草本生物量及物种多样性的影响,也要考虑对土壤湿度的影响,因此建议在植被恢复中尽量选择山杏沙棘混交林和山杏纯林。
2018, 32(6):200-207. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2018.06.029
摘要:采用田间试验的方法,通过对陕北地区矮化(自根砧M9-T337)富士一年生长量及其土壤含水量的测定,收集长时间序列气象资料,根据彭曼公式计算得出山地苹果幼树的潜在腾发量ETc与当年降水量进行对比,进而得出试验区第2年生幼树的需水规律。结果表明:在2017年的降水量条件下,试验区内降水量总和大于幼树需水量之和,但是在7月之前存在阶段性缺水问题;进一步分析得出,不管在湿润年、一般年、一般干旱年和特干旱年降水量条件下,由于陕北地区降水的时间分布不均匀性,虽然年内降水量足够满足果树生长所需水量,但在7月之前存在较为严重的水量亏缺,特干旱年甚至在10月之前都存在着水量亏缺,需要在果树萌芽前(3月)、枝条旺长期(4月)、花芽分化期(5,6月)以及开花期(7月)进行人为补充灌溉4~5次,根据前期降水量以及当前土壤含水量来确定灌水定额,灌水量范围选取果园田间持水量的60%~80%为标准。
董世杰 , 鲁屹 , 唐婉莹 , 刘琪 , 程梦笛 , 张庆国 , 杨书运 , 马友华
2018, 32(6):208-213,221. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2018.06.030
摘要:利用桶栽试验探究不同浓度水平的聚天门冬氨酸钙盐(PASP-Ca)对水稻田面水中铵态氮(NH4+)、硝态氮(NO3-)和总氮(TN)浓度动态变化的影响。结果表明,施氮后,田面水中TN、NH4+和NO3-分别于第1,3,9天达到最大值,随后逐渐降低。NO3-/TN多在0.1以下,(NH4++NO3-)/TN多在0.5以上。因此,可以将NH4+和TN作为农田水污染防治的主要监测指标,NO3-作为辅助指标。添加一定浓度的PASP—Ca能对田面水中氮素浓度的变化起到缓释作用,其中0.3%浓度水平的PASP—Ca效果相对较好,田面水中NH4+和TN的下降速率分别为3.452,4.806 mg/(L·d),与单施氮肥(CK)相比,分别降低了11.68%和16.25%;同时,NH4+的平均浓度为6.999 mg/L,较CK低了3.88%;NO3-的平均浓度为0.396 mg/L,较CK低了24.83%;TN的平均浓度为20.077 mg/L,较CK提升了3.10%。施氮后田面水中TN浓度随时间呈对数递减,而NH4+浓度在施氮后3天内随时间呈对数增加,之后随时间呈对数递减趋势。施氮后的9天内是防止稻田田面水中氮素流失的关键时期。
2018, 32(6):214-221. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2018.06.031
摘要:通过大田试验,研究相同氮肥施用量的条件下,不同比例控释尿素与普通尿素混合施用对土壤氮含量、玉米植株氮素吸收利用及产量的影响。结果表明:施氮显著提高了0-20,20-40 cm耕层土壤碱解氮和全氮含量。全施普通尿素时,一次施肥可提高前期土壤氮含量,而2次施肥则有利于提高后期土壤氮含量;与普通尿素施肥相比,掺混一定比例的控释尿素一次性底施可显著提高各生育时期耕层土壤含氮量。适宜比例的控释尿素与普通尿素掺混施用可在一定程度上增加玉米中后期的氮素积累量,提高氮肥表观利用率、氮肥农学效率和肥料贡献率以及玉米功能叶关键酶活性,在相同氮肥水平下,其一次性底施的效果甚至超过普通尿素2次施用。随控释尿素比例的增加,玉米产量呈先增后减趋势,以75%控释尿素+25%普通尿素处理产量最高,比普通尿素一次施增产12.09%(2014年)和21.58%(2015年),比普通尿素2次施肥增产8.27%(2014年)和14.19%(2015年)。因此,普通尿素掺混75%比例的控释尿素进行一次底施,不仅能够协调在整个玉米生育期土壤对氮素的供应,实现玉米的有效增产,而且还能够减少施肥次数和劳力投入。
张冬梅 , 姜春霞 , 张伟 , 王晓娟 , 刘化涛 , 杨柯 , 闫六英 , 刘恩科 , 翟广谦
2018, 32(6):222-228,242. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2018.06.032
摘要:针对冷凉区旱地玉米生产中存在的干旱缺水、低温冷凉、土壤肥力下降等问题,于2011—2016年采用裂区设计,在山西省旱作节水农业—阳曲县河村示范基地,设置了6种不同耕作覆盖处理,研究旱地玉米保护性耕作的土壤环境及产量效应。结果表明:(1)免耕+二元覆盖、条耕+二元覆盖分别较常规旋耕+地膜覆盖平均增加0—200 cm土壤贮水量20.8,32.1 mm;免耕+秸秆半覆盖、条耕+秸秆半覆盖分别较常规旋耕+露地种植平均增加0—200 cm土壤贮水量24.3,16.3 mm。(2)不同耕作处理土壤紧实度差异主要在15 cm内,条耕平均为常规旋耕的2.6倍,免耕第1年土壤紧实度最高,为常规耕作的4.6倍,以后逐年下降。(3)免耕+二元覆盖、条耕+二元覆盖分别较常规旋耕+地膜覆盖日平均地温降低0.2,0.1 ℃(5 cm)和0.8,0.3 ℃(10 cm);免耕+秸秆半覆盖、条耕+秸秆半覆盖分别较常规旋耕+露地种植日平均地温降低0.7,0.4 ℃(5 cm)和1.5,1.0 ℃(10 cm)。(4)保护性耕作3年后,免耕和条耕平均较常规旋耕增加0—20 cm土壤有机质含量1.5 g/kg(覆膜)和1.2 g/kg(不覆膜);保护性耕作5年后,土壤培肥效应更加明显。(5)免耕+二元覆盖、条耕+二元覆盖分别较常规旋耕+地膜覆盖平均增产4.4%和6.9%,且条耕+二元覆盖经济产量显著大于常规旋耕+地膜覆盖;免耕+秸秆半覆盖、条耕+秸秆半覆盖、常规旋耕+露地种植平均产量之间没有显著差异。目前来说,适宜该区域的蓄水保墒、培肥土壤、稳产高产的保护性耕作措施为条耕+二元覆盖。
刘晓林 , 陈伟 , 吴雅薇 , 王兴龙 , 李强 , 李鑫 , 袁继超 , 孔凡磊
2018, 32(6):229-235. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2018.06.033
摘要:为探明秸秆颗粒改良剂对川西北高寒沙地土壤氮素和黑麦草生长的影响,以农业废弃物(秸秆)为主要原料,复合聚丙烯酰胺、微生物菌剂和氮磷钾肥,加工成秸秆颗粒改良剂,设4个施用量水平(6,12,18,24 t/hm2),以空白对照(CK0)和当地常规牦牛粪处理(CK1)为对照。结果表明:与CK0相比,秸秆颗粒改良剂和CK1均能显著增加土壤全氮、全氮密度、全氮储量和硝态氮含量,增加黑麦草株高、总根长、总根表面积、总根体积、平均根系直径和单株干重(p<0.05),达到增加土壤氮素含量和促进黑麦草生长的效果。与CK1相比,秸秆颗粒改良剂处理的平均全氮含量、全氮密度、全氮储量和硝态氮含量分别增加了12.50%,22.73%,20.90%和344.56%,黑麦草地上和地下部平均单株干重分别增加了57.50%和66.86%。增施秸秆颗粒改良剂可有效增加土壤氮素含量,黑麦草各生长指标也随改良剂施用量增加呈逐渐增加的趋势。施用量超过18 t/hm2时,0—10 cm土层的全氮、全氮密度、全氮储量和黑麦草各生长指标差异不显著。土壤氮素指标与黑麦草单株干重存在正相关关系,其中土壤全氮、全氮储量与黑麦草单株干重的相关性最高(r≥0.90**)。随改良剂施用量增加,外源养分淋溶率呈先降低后升高的趋势,在18 t/hm2处有最小值。综合考虑土壤氮素含量、外源养分淋溶率和黑麦草生长的变化,秸秆颗粒改良剂以18 t/hm2为川西北沙地土壤改良的最佳施用量。
魏琛琛 , 廖人宽 , 王瑜 , 魏榕 , 杨凤茹 , 杨培岭
2018, 32(6):236-242. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2018.06.034
摘要:以夏玉米为研究对象,采用避雨桶栽试验方法精确控制水肥条件,研究保水剂(SAP)与5种氮磷肥配比(N∶P分别为1∶4,2∶3,1∶1,3∶2,4∶1)模式对土壤肥力水平、玉米植株生长及其养分吸收利用的效应。结果表明,保水剂与氮磷肥均衡施用(N∶P为1∶1)能够促进玉米植株的生长及对养分的吸收利用,生育期内平均株高、叶面积较其他处理分别提高了3.36%~7.19%,5.36%~29.26%;干物质积累与植株氮、磷累积量较其他处理分别提高了13.79%~27.61%,15.91%~32.47%,18.66%~33.75%;同时与未施保水剂处理相比,生育期内土壤平均无机氮含量减少5.42%,有效磷含量提高3.55%;在本试验条件下,施用SAP 1.68 g/pot、N 2.89 g/pot、P 2.89 g/pot可得到最大玉米产量113.93 g/pot,收获时产量较其他处理提高了18.69%~30.94%。试验结果为华北地区应用保水剂条件下的夏玉米氮磷肥施用配比提供了参考。
2018, 32(6):243-248. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2018.06.035
摘要:针对连续旋耕白土田耕层浅薄、下层土壤黏重紧实、养分分布不均衡等问题,探索适合于白土稻田的耕作与施肥措施,以进一步提高江淮地区白土生产力和水稻产量水平。设置2种耕作方式(旋耕和翻耕)及3种施肥措施(单施化肥、化肥+有机肥、化肥+秸秆还田),通过大田定位试验研究不同耕作方式与施肥措施对白土稻田土壤理化性质、水稳性团聚体分布以及水稻产量的影响。结果表明,相较于旋耕,翻耕降低0—10 cm土层土壤养分含量,而使10—20 cm土层有机质、全氮、有效磷和速效钾含量分别提高3.2%~8.8%,4.5%~9.2%,5.2%~8.2%和8.3%~17.7%。增施有机肥或秸秆还田使土壤有机质和速效钾含量较单施化肥处理分别提高1.3%~8.6%和4.1%~21.1%。翻耕方式下10—20 cm土层土壤容重较旋耕降低14.4%~19.5%,土壤大团聚体比例在0—10,10—20 cm土层则较旋耕分别降低3.0%~5.4%和3.5%~9.7%;在翻耕的基础上增施有机肥或秸秆还田土壤容重较单施化肥降低2.1%~6.6%,大团聚体比例则提高2.8%~8.4%。翻耕有利于水稻产量的提高,较旋耕的增产幅度在11.7%~18.0%,增施有机肥或秸秆还田使水稻产量提高1.7%~7.5%。因此,江淮地区连续多年旋耕的白土田进行适宜翻耕结合秸秆还田或增施有机肥可改善0—20 cm土层土壤理化性质,有利于水稻产量的提升。
2018, 32(6):249-253. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2018.06.036
摘要:为了解长期水耕植稻对南方地区水田表土层颗粒组成的影响,以浙江省为研究区,采用历史资料分析、典型样区调查及定点观察相结合的方法,研究水稻土耕作层(包括犁底层)与心土层间黏粒含量的差异,分析植稻时间对水稻土不同土层颗粒组成的影响,比较植稻期间稻田排水中泥砂物质的颗粒组成与对应土壤间的差异,探讨了长期植稻对水稻土剖面质地分异的影响。对浙江省456个代表性剖面统计,与水稻土心土层比较,耕作层和犁底层黏粒含量平均下降了14%和10%。对植稻不同时间的浅海沉积物(从10~20年至>80年)、第四纪红土(从5~20年至>70年)和玄武岩风化物(从5~20年至35~70年)发育的水稻土比较发现,随植稻时间的增加,耕作层和犁底层土壤砂粒含量呈现增加趋势,黏粒含量明显下降,耕作层、犁底层与心土层黏粒含量的比值逐渐下降。农田排水中泥砂物质的黏粒和粉砂含量高于对应农田土壤,而砂粒含量则低于相应的土壤。分析认为,长期水耕植稻可导致耕作层土壤砂化(即砂粒含量增加,黏粒含量下降),其原因除与水耕过程中黏粒淋淀外,排水中黏粒和粉砂细颗粒的选择性流失对耕作层砂化也有较大的贡献。
徐云连 , 马友华 , 吴蔚君 , 邢素林 , 马凡凡 , 甘曼琴
2018, 32(6):254-258. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2018.06.037
摘要:为探讨减量化施肥对水稻产量及土壤肥力的影响,对巢湖流域连续10年减量化施肥和秸秆还田定位试验后的水稻产量、土壤有机质、有效氮磷钾、有效铜锌铁锰含量及土壤酶活性进行了测定和分析。结果表明:长期减氮30%或减磷50%处理对水稻产量无明显降低作用,减量+秸秆还田有增产作用,但增产不显著;减氮30%或减磷50%会降低土壤中有机质含量,增加土壤中速效钾、碱解氮含量,减磷50%土壤中的有效磷含量显著降低,减量+秸秆还田会增加土壤中的有机质、速效钾、碱解氮、有效铜锌铁锰含量,对有效磷的增加效果不显著;较不施肥相比,施肥能够明显提高土壤的酶活性,减少氮磷肥会一定程度地降低土壤中的酶活性,减量+秸秆还田对脲酶的增加效果不明显,但会显著增加土壤中性磷酸酶和蔗糖酶活性;土壤酶活性与水稻产量及土壤养分含量之间呈显著或极显著正相关关系。综合考虑减量化施肥对水稻产量和土壤肥力的影响,可提出在巢湖流域实施减量化施肥+秸秆还田处理来代替高产施肥。
吕伟生 , 曾勇军 , 石庆华 , 潘晓华 , 黄山 , 商庆银 , 谭雪明
2018, 32(6):259-268. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2018.06.038
摘要:为明确双季机插稻合理氮肥运筹,2013—2014年在长江中游双季稻地区(江西上高)研究了氮肥施用量、施用比例及施用时期对双季机插稻产量与氮素吸收利用效率的影响。结果表明,适量施氮可同步增加有效穗数和每穗粒数,从而扩大群体库容量,机插早、晚稻分别在施氮量为180,195 kg/hm2时即可达到较高产量,同时保持较高的氮素吸收利用率。在适宜施氮量下,施氮比例及追氮时期对双季机插稻产量及氮素吸收利用具有显著影响,基蘖肥与穗肥比例早稻8∶2至7∶3、晚稻7∶3,移栽后7天+倒2叶抽出期追施氮肥有利于分蘖成穗,中后期维持较高的叶面积指数(LAI)和干物质积累量,粒叶比协调,穗数充足,穗型较大,总颖花量高,并同步提高产量及氮素吸收利用率。
张晗 , 欧阳真程 , 赵小敏 , 何炬 , 匡丽花 , 叶英聪
2018, 32(6):269-277,301. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2018.06.039
摘要:运用经典统计学和地统计学分析方法,探讨了江西省油菜种植区土壤碳氮磷生态化学计量特征的空间变异性及影响因素。结果表明:江西省油菜土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)和全磷(TP)平均含量分别为16.99,1.44,0.50 g/kg,土壤C∶N、C∶P和N∶P平均值分别为12.28,38.31和3.27,土壤总体C∶N∶P为33.86∶2.88∶1,整体处于相对较低水平,表现出中等程度的变异性和空间自相关性,其空间变异特征受到结构性因素和随机性因素的共同影响,但受结构性因素影响更大。从空间分布规律看,土壤SOC、TN和TP含量均表现出东北高西南低的空间分布格局。土壤C∶N高值区主要分布在赣北地区,分布面积较小,低值区主要分布在赣西、赣西北、赣西南以及赣东等地区。土壤C∶P与N∶P高值区零星分布在赣西南、赣东北等区域;低值区主要分布在赣西北及赣南地区。回归分析表明,成土母质、土壤类型、地形因子、气候条件、种植制度和氮肥施用量对研究区土壤C∶N、C∶P和N∶P空间变异特征有极显著影响(P<0.01);成土母质对土壤C∶N、C∶P和N∶P空间变异的独立解释能力分别为16.6%,3.7%和7.0%,地形因子的独立解释能力分别为3.5%,2.9%和4.2%,种植制度的独立解释能力分别为9.7%,4.4%和7.6%,氮肥施用量的独立解释能力分别为3.9%,4.4%和7.6%,土壤类型和气候条件独立解释能力最高,分别为16.8%,5.1%,9.0%和13.4%,9.8%,15.2%,是调控江西省油菜土壤C∶N、C∶P和N∶ P空间变异最主要的影响因素。
师澜峰 , 米彩红 , 郭成久 , 王瑄 , 周丽丽 , 许秀泉 , 刘菁华
2018, 32(6):278-285. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2018.06.040
摘要:为研究秸秆生物炭输入对冻融期黑土表层无机氮磷垂直迁移的影响,采用室内模拟冻融循环试验,设置冻融与不冻融、冻融循环次数和生物炭施加量3个影响因素,分析冻融作用下不同秸秆生物炭输入量土壤表层无机氮磷垂直迁移特征。结果表明:(1)冻融与不冻融、冻融循环次数及生物炭施加量对黑土表层NO3-—N、NH4+—N和PO43-—P垂直迁移液总体积、迁移液总浓度及迁移总量均有极显著影响。(2)淋溶时间随冻融作用增强而缩短,随生物炭施加量增加而延长。所有处理迁移液总体积均随生物炭输入量的增加呈降低趋势。未冻融组迁移液总体积随培养期增加呈现缓慢下降趋势,冻融组处理迁移液总体积在第5次冻融循环试验出现急剧增加,而后趋于平稳。(3)分析冻融作用下秸秆生物炭施入对无机氮磷垂直迁移累积影响,同一控制时间内生物炭对冻融组无机氮磷垂直迁移量的抑制作用大于不冻融组,且随生物炭施入量增加对无机氮磷垂直迁移的抑制作用增强。由于土壤物理性质的改变,冻融组NO3-—N、NH4+—N和PO43-—P累积迁移量均在第5次冻融循环左右发生急剧变化。综上可知,生物炭在冻融期可以有效的固持养分,研究结果可为寒冷地区解冻期面源污染防治提供一定的理论支持。
2018, 32(6):286-293. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2018.06.041
摘要:为探讨可溶性有机质存在条件下黏土矿物胶体对铀(VI)在饱和多孔介质中迁移的影响,选取2种石英砂(细砂和粗砂)分别构建均质构型的石英砂柱,研究了饱和水流条件下腐殖酸存在时高岭石胶体对铀在2种不同粒径石英砂中迁移的影响。结果表明,示踪溶质在2种均质石英砂柱中的穿透曲线相似且分布对称。当在石英砂柱中只通入铀(VI)溶液时,铀(VI)在2种粒径石英砂柱中的穿透量均较小(<25%),此时大量的铀(VI)通过络合作用吸附在石英砂表面上。当通入溶液中存在腐殖酸和高岭石胶体时,铀(VI)在2种石英砂柱中的穿透量增加,且在600~850 μm石英砂中(58.36%)比250~425 μm石英砂中(42.68%)穿透量更多。这充分表明腐殖酸—高岭石胶体和石英砂粒径是影响铀(VI)在地下环境中迁移的重要因素。
COD去除效果的影响张燕 , 刘雪兰 , 伏春燕 , 李新华 , 阎百兴 , 阎佩佩 , 石天虹 , 魏祥法
2018, 32(6):294-301. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2018.06.042
摘要:通过模拟试验,研究在进水氮浓度不同条件下C/N对种植美人蕉的表面流—水平流人工湿地氮元素和COD去除能力的影响,并初步探讨其作用机理。结果表明:在营养生长期和开花期,低C/N有利于人工湿地系统中总氮和铵态氮的去除,C/N越高,硝态氮去除越彻底,而低C/N条件下,表面流—水平流人工湿地内的硝化作用限制了硝态氮的去除效果;对比2个生长期,各处理组总氮和硝态氮的去除能力相当,而开花期各处理组人工湿地铵态氮的去除能力高于营养生长期。C/N对人工湿地系统COD的去除效果的影响较少,2个生长期COD的去除效果相当,各处理组人工湿地系统COD的去除率约高于90%。随着停留时间的增加,人工湿地氮元素和COD的去除率均增加。对pH而言,湿地系统出水pH总体上先升高后趋于平稳,而氧化还原电位则先降低后升高最后趋于平稳,随C/N增加,出水pH降低,而氧化还原电位升高;营养生长期出水pH高于开花期,而氧化还原电位则呈相反表现。进水C/N和人工湿地系统共同影响着出水pH和氧化还原电位。
2018, 32(6):302-308. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2018.06.043
摘要:为确定螯合剂活化土壤磷素的最佳浓度和最优浸提时间,参考水肥一体化技术,在室内浸提条件下,研究了不同浓度(0,0.05,0.1,0.25,0.5,1.0 g/L)乙二胺四乙酸(EDTA)和柠檬酸螯合剂(pH=4)在不同浸提时间(1,12,24,48,72 h)下对粮田、菜田土壤和有效磷被钝化后菜田土壤中磷素提取效果。结果表明:EDTA和柠檬酸在粮田土壤上对磷素提取中最佳条件为螯合剂浓度0.05 g/L,浸提时间12 h。EDTA和柠檬酸在菜田土壤、明矾钝化和混合钝化(明矾∶白云石为1∶1)菜田土壤上提取磷素的最佳条件为螯合剂浓度0.5 g/L,浸提时间12 h;而在白云石钝化土壤中则为螯合剂浓度0.5 g/L,浸提时间1 h。总体来看,柠檬酸的活化提取磷素效果优于EDTA,尤其是在采用明矾和白云石钝化的土壤上。
朱小梅 , 王建红 , 赵宝泉 , 温祝桂 , 董静 , 邢锦城 , 刘冲 , 洪立洲
2018, 32(6):309-314. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2018.06.044
摘要:通过尼龙网袋埋田法研究了绿肥苕子、黑麦草在不同盐分滨海盐渍土壤中的腐解及养分释放规律。结果表明,不同盐分地块黑麦草干物质残留率、总有机碳含量和C/N总体高于苕子。苕子氮、钾在最初15天内快速释放,不同盐分地块的残留率分别为20.4%~34.0%和13.2%~18.1%,黑麦草钾在前45天释放了近90%,氮、磷释放持续整个腐解过程。低盐分地块绿肥钠的最终残留率为5.2%~7.6%,高盐分地块为36.2%~49.2%。不同盐分地块绿肥镁、钙、锌残留率以黑麦草高于苕子。铜的释放主要集中于前45天,之后趋于停滞。镁、铁、锰分别在腐解45~60天或45~75天出现养分富集现象。整体来看,禾本科绿肥干物质及养分残留率均高于豆科绿肥,高盐分明显阻滞了绿肥氮、钙、镁、铁、锰、铜和锌养分的释放。
张建 , 申思 , 万琪慧 , 李宁宁 , 蒋先军 , 罗红燕
2018, 32(6):315-320. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2018.06.045
摘要:为研究冬水田土壤基本理化性质对微生物多样性和冬水田生态系统功能与结构的作用,以西南地区3个不同样地的冬水田为研究对象,采用烘干法、电位法、静态室内培养法、稀释涂布平板法和氯仿熏蒸法对土壤理化和生物学指标进行检测。结果表明:(1)各样地含水量均沿垂直深度逐渐降低,pH为6.3~7.1,呈微酸—中性生境,铵态氮(NH4+—N)含量总体呈现为合川区冬水田 > 沙坪坝区冬水田 > 北碚区紫色土基地,且表层(0—10 cm) > 亚表层(10—20 cm) > 底层(20—40 cm),整体为36.97~52.02 mg/kg,3种冬水田各土层硝态氮(NO3-—N)含量差异不显著(2.13~2.61 mg/kg)。(2)微生物量碳(MBC)和微生物量氮(MBN)含量呈现为北碚区紫色土基地>合川区冬水田>沙坪坝区冬水田,不同层次表现为表层(0—10 cm)>亚表层(10—20 cm)>底层(20—40 cm)。(3)各样地间微生物丰度表现为细菌>放线菌>真菌,微生物数量沿土层垂直深度降低,各土层细菌、放线菌和真菌数量均呈极显著负相关(p<0.01),不同样地间表现为合川区冬水田>沙坪坝区冬水田>北碚区紫色土基地。
2018, 32(6):321-326. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2018.06.046
摘要:为探究煤矸石对盐碱土壤绿化的改良效果和对土壤微生物的影响,将不同用量(0,10%,20%,30%,40%,50%)和不同粒径(小粒径<1 mm,中粒径1~5 mm,大粒径>5 mm,以及小中大粒径等比例的混合粒径)煤矸石施用于盐碱土壤,进行紫花苜蓿盆栽试验,测定紫花苜蓿株高、生物量以及土壤微生物量和酶活性指标。结果表明,不同粒径煤矸石处理的土壤微生物量碳氮,土壤的脲酶、过氧化氢酶、脱氢酶活性,以及紫花苜蓿株高、生物量均随着煤矸石用量的增加呈先增大后降低的趋势,混合粒径、小粒径、中粒径、大粒径煤矸石处理的盐碱土上述指标分别在20%,20%,30%,40%用量下达到峰值。其中,20%用量的混合粒径煤矸石在盐碱土壤的绿化方面应用效果最好,将紫花苜蓿株高和鲜重分别显著提高了34.86%和45.28%。因而,一定用量的煤矸石可以改善盐碱土壤的生态质量,20%用量的混合粒径煤矸石可以作为盐碱土壤绿化的改良剂。
李萍 , 荀咪 , 岳松青 , 曹辉 , 冯丰 , 范伟国 , 杨洪强
2018, 32(6):327-332. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2018.06.047
摘要:在行间长期(连续6年)种植豆科植物毛苕子和禾本科植物黑麦草的苹果园,调查土壤不同深度的有机碳组分和表层土壤呼吸速率日变化。结果表明:间作2种植物后,行间土壤0—20,20—40 cm土层总有机碳(TOC)、轻质有机碳(LFOC)、可溶性有机碳(DOC)、颗粒有机碳(POC)、易氧化有机碳(ROC)和微生物生物量碳(MBC)含量均显著提高;在40—60 cm土层,仅DOC含量明显提高;0—20 cm土层的TOC和全部有机碳组分及20—40 cm土层的TOC、DOC、POC和ROC的含量在种植毛苕子后均明显高于种植黑麦草。TOC与LFOC、TOC与POC、DOC与LFOC、DOC与MBC、DOC与ROC、MBC与ROC、ROC与POC、LFOC与ROC之间均呈显著正相关,土壤呼吸速率与LFOC、DOC、MBC和ROC之间也呈显著正相关。种植2种草类均显著提高土壤呼吸速率,并使呼吸速率日变化峰型更突出,其中毛苕子的作用效果比黑麦草更显著。
张杰 , 张海燕 , 赵姣 , 金晓芳 , 龚磊 , 李凤 , 金志农
2018, 32(6):333-339,345. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2018.06.048
摘要:通过对湘东红壤丘陵区樟树(Cinnamomum camphora)人工林林下与林间土壤进行配对采样与分析,研究樟树人工林对退化红壤性质及微生物碳源利用的影响。结果表明:与林间土壤相比,林下土壤的pH增加0.95个单位,全磷、全钾和含水量分别提高14.8%,16.8%和45.6%,容重降低8.1%,均达到显著水平。樟树人工林显著增加林下土壤微生物的平均颜色变化率(average well color development,AWCD),林间土壤微生物对碳水化合物、氨基酸、羧酸、聚合物和酚酸类碳源的利用强度依次仅相当于林下土壤微生物的27.6%,19.2%,23.4%,47.1%和3.5%,但二者对胺类碳源的利用没有明显变化。樟树人工林显著增加林下土壤微生物的丰富度指数、多样性指数、优势度指数和均匀度指数。主成分分析发现,樟树人工林改变土壤微生物的碳源利用模式;相关性分析表明,樟林恢复后土壤理化性质的改善是造成微生物碳源利用能力和多样性指数提升的主要原因,而土壤pH是其中的首要驱动因素。综上,樟树人工林有助于提高湘东退化红壤的微生物生态功能,樟树是进行退化红壤生态修复和重建的适宜树种。
张梦璇 , 董智 , 李红丽 , 王强 , 梁玉 , 韩秀峰
2018, 32(6):340-345. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2018.06.049
摘要:为揭示不同白榆(Ulmus pumila L.)品系对滨海盐碱地土壤盐分的改良作用及盐分离子在土壤-白榆系统中的分布与吸收特征,筛选适宜在滨海盐碱地造林的耐盐白榆品系,以中度盐渍化生境下4年生的6种白榆品系(1,5,28,30,46,105号)为试验材料,采用野外取样与室内测试相结合的方法,研究了Na+、K+、Ca2+、Mg2+等盐离子在土壤及白榆品系各器官(根、茎、叶)中的分布特征。结果表明:(1)白榆可降低滨海盐碱地土壤中盐离子及全盐含量,不同白榆品系较对照的土壤全盐含量降低了55.0%~63.1%,30号白榆降幅最大。(2)不同白榆品系将Na+、K+、Ca2+、Mg2+优先积累到叶中,且叶中维持较高的K+/Na+、Ca2+/Na+、Mg2+/Na+比值,不同白榆品系通过建立新的离子平衡以适应盐胁迫环境。(3)不同白榆品系的离子吸收选择性系数均为SK,Na > SCa,Na > SMg,Na,其对K+的吸收选择性大于对Ca2+、Mg2+吸收选择性;种内差异导致不同白榆品系对Na+、K+、Ca2+、Mg2+吸收选择能力不同,28号白榆根系对K+的吸收性最强,5号白榆根系对Ca2+、Mg2+的吸收性最强。
聂天宏 , 韩学博 , 王海龙 , 黄化刚 , 班国军 , 张龙 , 杨兴 , 车磊
2018, 32(6):346-351,358. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2018.06.050
摘要:通过盆栽试验,研究施加等量(3%)椰壳炭、竹炭、猪炭和烟秆炭对植烟土壤基本理化性质、土壤养分、烤烟生长状况以及烤烟常规化学成分的影响。结果表明:施用生物质炭对土壤电导率、有效养分含量、有机碳含量和酶活性有显著影响,其中施用竹炭后土壤有机碳含量较CK增幅最大,达146.37%;而施加猪炭能显著提高植烟土壤中电导率、有效磷、速效钾含量以及过氧化氢酶和脲酶的活性(p<0.05)。生物质炭对烤烟农艺性状的影响较小,仅在猪炭处理下,烤烟茎围较对照增加0.78 cm。施用生物质炭能显著提高烤烟的生物量(p<0.05),其中猪炭和烟秆炭处理下烤烟叶片干质量较CK分别提高了58.07%和47.01%。另外,在施用竹炭、猪炭和烟秆炭后,烤烟叶片中烟碱、总氮、还原糖和钾均处于优质烟叶适宜范围内。猪炭处理还可以显著提高烟叶氯含量(p<0.05),并使烤后烟叶糖碱比和氮碱比达到优质烟叶标准。综上所述,在各类生物质炭中,施用猪炭和烟秆炭对于改善植烟土壤理化性质和养分状况、提高烤烟产量和品质的效果较好。
2018, 32(6):352-358. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2018.06.051
摘要:为探究As对谷子苗期生长的影响及谷子生长的临界浓度,设置As浓度梯度分别为0,2,4,8,10 mg/kg,以石英砂为基质,通过培养试验,分析探讨不同浓度As对谷子萌发、苗期生长与抗氧化酶系统的影响。研究表明:低浓度的As(<4 mg/kg)促进谷子萌发,高浓度的As(≥4 mg/kg)抑制谷子萌发。当As浓度为2 mg/kg时,谷子的发芽势、发芽率和发芽指数在所有处理中最高,其值分别为18.67%,32.00%和19.00%。低浓度的As对谷子幼苗生长有促进作用,高浓度对其有抑制作用,当As浓度为2 mg/kg,谷子的株高、根长和地上部鲜重与地下部鲜重都达到最大值,分别为15.46,7.34 cm和0.64,0.16 g,随着As浓度梯度增加,地下部鲜重/地上部鲜重先增加后降低,As对根系的促进与抑制作用大于地上部,谷子幼苗根部的As含量均明显高于地上部,且TF值逐渐减小;当As浓度<4 mg/kg时,As能促进谷子叶绿素的合成,在As浓度为2 mg/kg时,谷子的叶绿素a、叶绿素b和叶绿素总量显著高于对照28.38%,51.60%,37.06%,As浓度高于4 mg/kg时,谷子的叶绿素合成受到抑制;随着As浓度梯度的增加,谷子幼苗的SOD活性不断增强,POD与CAT活性呈先增加后减小的趋势,但均高于对照,As浓度>4 mg/kg后,CAT活性开始减小;As浓度>8 mg/kg后,谷子幼苗的POD活性开始减小,表明低浓度的As(<4 mg/kg)对谷子萌发及幼苗生长有促进作用,高浓度的As(≥4 mg/kg)抑制谷子萌发和幼苗生长,且根系对As胁迫的反应更为敏感,抗氧化酶系统(POD和CAT)活性降低。研究可为谷子的抗污染栽培和无公害生产提供科学依据。
赖星 , 伍钧 , 王静雯 , 徐敏 , 孟晓霞 , 毛晓月 , 李炎
2018, 32(6):359-364,370. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2018.06.052
摘要:为实现沼液资源化利用,采用3年田间定位试验研究施用猪粪沼液对土壤理化性质的影响,并评估其对土壤潜在的重金属污染风险。田间试验种植方式为水稻—油菜轮作,施肥方式分别以清水和常规化肥为对照,另设10个猪粪沼液施用量梯度。通过单因子污染、内梅罗综合污染和Hakanson潜在生态风险指数法,评价连续施用猪粪沼液对土壤潜在的重金属污染风险。结果表明:当3年沼液施用总量为(546.25~626.00)×103 kg/hm2时,能显著提高土壤肥力,改善土壤结构,防止土壤生态功能遭破坏,保障农业安全生产,但需合理配施氮肥,防止土壤养分失衡;单因子污染指数显示土壤重金属Cd、As、Cr、Hg为轻度污染,Pb较安全;内梅罗综合污染指数显示Cd、As、Pb、Cr、Hg总体为轻度污染;Hakanson潜在生态风险指数显示Pb、Cd、Cr、As存在轻微潜在生态污染风险,Hg存在中等潜在生态污染风险,综合潜在生态污染风险程度属轻度;沼液还田引起土壤环境重金属污染的风险较小,需合理管控Hg和As可能引起的土壤环境污染问题。
李玉辉 , 李源环 , 邓小华 , 周米良 , 田明慧 , 田峰 , 张明发 , 杨丽丽
2018, 32(6):365-370. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2018.06.053
摘要:为寻求酸性植烟土壤可持续改良方法,采用大田试验研究了石灰、石灰+绿肥在烤烟连作、烤烟与玉米轮作方式上对酸性植烟土壤物理特性、主要养分和酸度特征指标的影响,并分析了土壤pH与土壤理化指标的相关性。结果表明:在烤烟连作方式下,施用石灰并结合种植绿肥还田改良酸性土壤比单施石灰效果好,能使土壤容重、水解性酸、交换性酸、交换性氢和交换性铝分别降低11.97%,25.00%,18.46%,21.74%和16.67%,土壤孔隙度、有机质、碱解氮、有效磷、速效钾含量、pH、阳离子交换量、盐基饱和度和土壤缓冲容量分别提高42.26%,57.02%,11.86%,16.39%,50.65%,5.97%,8.05%,13.17%和81.90%。施用石灰并结合种植绿肥对烤烟与玉米轮作方式的酸性土壤修复效果较烤烟连作更好,土壤容重、水解性酸、交换性酸、交换性氢和交换性铝可分别降低4.00%,20.51%,27.92%,10.00%和37.14%,土壤孔隙度、有机质、碱解氮、有效磷、速效钾含量、pH、阳离子交换量、盐基饱和度和土壤缓冲容量可分别提高9.17%,13.97%,7.22%,12.06%,5.08%,5.15%,35.27%,15.44%和28.05%。石灰+绿肥协同改良酸性土壤的效果比单施石灰好,烤烟与玉米轮作较烤烟连作更有利于酸化土壤的修复。研究结果为采用石灰和种植绿肥还田改良酸性土壤提供了理论依据和实践指导。
麻云霞 , 李钢铁 , 梁田雨 , 李星 , 闫晶秋子 , 胡杨 , 马慧
2018, 32(6):371-378,383. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2018.06.054
摘要:探讨外施NO减轻NaCl逆境对酸枣植株伤害的生理生态效应,旨在为深入认识NO增强植株的抗逆性及其在酸枣绿色栽培生产上的应用提供科学依据。采用营养液培养方法,设置对照(T1)、0.1 mmol/L SNP(T2)、100 mmol/L NaCl(T3)、0.1 mmol/L SNP+100 mmol/L NaCl(T4)4个处理组,研究外施NO对NaCl盐害下酸枣(Zizyphus jujuba Mill)多胺、谷胱甘肽抗氧化酶系统及叶绿素荧光特性的作用。结果表明:100 mmol/L NaCl盐害处理抑制了酸枣植株的长势,施加NO明显缓解了NaCl逆境对酸枣植株生长的毒害,外源NO使腐胺(Put)、多胺(PAs)、精胺(Spm)、亚精胺(Spd)含量呈持续上升趋势,提高了叶片还原型谷胱甘肽(GSH)含量、谷胱甘肽还原酶(GR)活性及GSH/GSSG比值,而氧化型谷胱甘肽(GSSG)总量略有下降,谷胱甘肽-S-转移酶(GST)的活性、抗坏血酸(ASA)的总量以及抗坏血酸过氧化物酶(APX)的活性均上升。同时,NO处理亦显著增强了酸枣植株的PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)、PSⅡ潜在活性(Fv/Fo)、表观光合电子传递速率(ETR)、实际光化学效率(ΦPSⅡ)和光化学荧光猝灭系数(qP),而非光化学荧光猝灭系数(qN)出现下降。施用外源NO通过提高NaCl逆境下幼苗游离态多胺含量,同时增强抗氧化酶活性和非酶抗氧化物质含量,减少光抑制现象,保证摄入光能的合理利用,进而减轻NaCl逆境对酸枣幼苗生长的毒害,提高植株的耐盐性。
王刚 , 孙育强 , 杜立宇 , 吴岩 , 梁成华 , 王沛文 , 郭炜辰
2018, 32(6):379-383. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2018.06.055
摘要:通过室内培养试验,研究生物炭与石灰不同用量配施对镉污染土壤pH和镉赋存形态的影响。结果表明,生物炭与石灰配施能够明显提高污染土壤pH,且随着施入量的增加pH提升效果显著。随着石灰和生物炭配施用量的增加,土壤交换态镉降低比例逐渐增大。培养60天后,镉污染浓度为5 mg/kg的土壤交换态镉含量同对照处理相比依次减少36.80%,49.12%和57.38%;而土壤镉污染浓度为20 mg/kg的土壤交换态镉含量较对照相比分别降低29.27%,31.68%和39.03%。2个浓度中土壤碳酸盐结合态镉、铁锰氧化物结合态镉和有机结合态镉均有所增加,残渣态镉虽有所增加,但在不同浓度之间存在差异。总体来看,本试验用量条件下,石灰和生物炭配施对污染浓度为5 mg/kg的土壤镉钝化效果优于污染浓度为20 mg/kg的土壤。
马强 , 李洪杰 , 张民 , 王薇 , 赵同凯 , 李子双 , 周晓琳 , 路艳艳
2018, 32(6):384-392. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2018.06.056
摘要:通过连续2年的田间试验,采用随机区组设计,设置6个处理,以喷清水为对照,研究了3种铜基营养叶面肥及传统波尔多液和美国商品铜制剂Kocide 2000对辣椒产量、品质、叶片叶绿素含量及光合特性、微量元素的含量及积累量、防病效果以及对土壤酶活性的影响。结果表明,喷施CFFe、CFZnB、CF、KCD可以显著增加辣椒叶片叶绿素含量,以CFFe处理增加最多,最高增幅为20.13%,其次为CFZnB处理,增幅为16.19%~18.13%;还可显著增加辣椒叶片的光合速率、气孔导度和蒸腾速率,显著降低胞间CO2浓度。喷施BDM、KCD、CF、CFFe、CFZnB可以显著增加辣椒各器官全铜含量及积累量;喷施CFZnB、CFFe、CF、KCD可以显著增加辣椒各器官全锌含量及积累量;喷施CFFe、CFZnB、CF、KCD可以显著增加辣椒各器官全铁含量及积累量。喷施CFFe、CFZnB、CF、KCD及BDM能显著降低辣椒初果期和盛果期的病情指数。CFFe、CFZnB处理土壤脲酶活性最高;各处理及CK土壤过氧化氢酶活性均比BDM处理增加显著;CFFe、CFZnB、CF、KCD处理土壤蔗糖酶活性均比CK增加显著。CFFe处理辣椒营养品质最好,其次为CFZnB处理。喷施CFFe、CFZnB、CF、KCD可以显著增加辣椒产量,以CFFe处理增产最多,最大增幅为13.22%;其次为CFZnB处理,增幅为11.93%~12.52%。喷施CFFe、CFZnB、CF可以显著增加辣椒产量,以CFFe处理增产最多,其次为CFZnB处理;喷施CFFe、CFZnB、CF可以显著改善辣椒的品质,CFFe处理的辣椒营养品质最好;其次为CFZnB处理;山东农业大学研制的铜基营养叶面肥作为一种杀菌防病和植物营养保健双重功能的叶面肥,既能显著增加辣椒产量、改善辣椒品质,又具有一定的杀菌防病效果,推荐使用加铁铜基营养叶面肥和加锌硼铜基营养叶面肥。