施氮水平对黄土旱塬区小麦产量和土壤有机碳、氮的影响

施用氮肥是提高作物产量和土壤有机碳(SOC)、氮(TSN)含量的重要养分管理措施。利用长期田间试验(19842~007),定量评价了常规耕作条件下5个施氮水平N 0(N0)、45(N45)、90(N90)、135(N135)和180(N180)kg/hm2处理下,小麦子粒产量、SOC、TSN和氮肥利用效率的变化。研究了施氮水平对黄土旱塬区小麦产量、SOC和TSN积累的影响。结果表明,19842~007年期间,N0、N45、N90、N135和N180处理小麦产量的平均值依次为1.2、2.4、2.9、3.2和3.4t/hm2;N0处理的小麦产量随试验年限而降低,年降低幅度达67 kg/hm2(P<0.001);但增施氮肥处理小麦产量降低趋势得到显著控制,当施氮水平提高到N 90 kg/hm2时,产量随年限呈现出缓慢升高的趋势。随着施氮水平的提高,地上部氮肥利用率由40%(N45)降低到28%(N180)。不同施氮水平条件下,SOC含量随年限呈缓慢升高趋势。23年后(2007年),N0、N45、N90、N135和N180处理下,0—20 cm土层SOC储量依次为16.9、18.2、18.7、19.0和19.1 t/...

土丘陵沟壑区植被恢复过程中的土壤抗蚀与细沟侵蚀演变

对黄土丘陵沟壑区安塞纸坊沟和县南沟、延安燕沟3个流域不同恢复年限的植物群落的土壤抗蚀性和侵蚀程度进行了研究。对12个土壤抗蚀性指标进行主成分分析表明,土壤抗蚀性(主成分综合指数)强弱为灌木群落阶段>多年生草本和蒿类群落阶段>一二年生草本群落阶段,与一二年生草本群落阶段相比,灌木群落阶段与多年生草本和蒿类群落阶段的土壤抗蚀性分别增加了362.29%～673.33%和574.71%～930.00%;野外调查结果分析表明,随着植被的恢复演替,土壤侵蚀量呈现明显的下降趋势,灌木群落阶段的土壤侵蚀量仅为演替初期的1.42%～5.59%;通过回归分析,土壤侵蚀量和水稳性团聚类因子,以及有机质含量之间分别存在极显著与显著相关关系,鉴于土壤分析的易获性,可选择>0.5mm水稳性团聚体与有机质含量作为反映土壤侵蚀程度的指标。

草甘膦的土壤酶效应研究

为了探讨当今世界使用量最大的除草剂——草甘膦的土壤环境效应,本文采用室内模拟方法,较为系统地研究了我国4类土壤:褐土、黄绵土、风沙土和红壤,共11个土样中4种主要酶类(脲酶、转化酶、磷酸酶以及脱氢酶)活性与草甘膦间的关系,计算并得到了能够表征土壤轻度污染的生态剂量值ED10。结果表明:非缓冲液法较好地反映了土壤酶的实际情况;草甘膦总体上激活土壤脲酶、转化酶和脱氢酶活性,最大增幅分别为190%、1372%和42%;抑制磷酸酶活性,最大幅度为35%;磷酸酶与草甘膦间为完全抑制作用机理;激活脱氢酶活性揭示出草甘膦导致了土壤中微生物活性增强,从侧面反映出草甘膦是一种毒性较低的农药。计算获得4类供试土壤褐土、黄绵土、风沙土和红壤ED10值分别为168.3、438.5、35.1和141.4mg·kg-1;在一定程度上用土壤酶活性比生物来表征土壤污染程度更敏感。土壤性质对草甘膦的毒性有重要影响。

黄土高原苜蓿草地在不同种植方式下的土壤水分变化

在长期定位试验的基础上,通过田间实地测定0~400 cm土壤含水量,分析和比较了不同种植方式下苜蓿草地土壤水分的变化。结果表明,连作苜蓿地、轮作苜蓿地的400 cm土层平均土壤含水量分别为10.6%和11.4%,均低于土壤稳定湿度,其干燥化指数为24.6%和37.2%,分别属强烈干燥化和严重干燥化,而小麦连作的干燥化指数为86.4%,属轻度干燥化。连作苜蓿地土壤干层最厚,400 cm处仍十分干燥,而轮作苜蓿地和连作小麦地到240 cm以下时,土壤水分开始有所恢复。连作苜蓿地和轮作苜蓿地通过降雨可恢复部分土壤水分,可恢复的土壤深度为40 cm和60 cm,而连作小麦地可达100 cm。不同施肥措施下连作苜蓿地土壤干燥化程度都很严重,施肥措施不是造成土壤干燥化的主要原因。轮作系统中不同轮作年限苜蓿地的土壤水分状况有一定的差异,但是均没有形成深厚的土壤干层。与连作苜蓿相比,轮作苜蓿不会大量消耗土壤深层水分而形成深厚的土壤干层,有利于土壤水分的可持续利用。

黄土高原坡地枣树地膜微集水造林效果研究

在黄土高原丘陵沟壑区,采用田间试验研究了地膜微集水造林技术对提高枣树成活率、土壤温度以及枣树根区土壤水分含量的影响。结果表明:地膜微集水方法提高枣树移栽期0~100cm土层土壤水分,提高0~20 cm土层地温,造林成活率较对照提高15%;在枣树生长期和发芽期,土壤0~100 cm剖面含水量比对照高30.3%;在集中降雨后48 h内,土壤水分下渗深度比对照深34 cm,达到67 cm。该方法成本低、操作简单、效率高,可以在黄土高原枣树栽植中推广应用。

黄土高原地区耕作制度区划探讨

黄土高原地区气候类型多样、地貌特征复杂、水土流失严重,造成农业生产条件在区域上存在很大差异,因此,有必要对耕作制度进行分区,以指导该区农业生产发展。以热量(≥0℃积温)、水分(降水量、干燥度)、地貌等作为分区指标,以县(区)为基本单元,采用地理位置-地貌-水旱作-熟制的命名方法,将该区划分为10个耕作区,并描述了各区的自然与社会条件、作物类型、主要耕作方式及发展方向等。

保水剂用量对土壤水分的影响

为确定保水剂的合理用量,于2008年5月在陕西米脂县进行保水剂不同用量玉米盆栽试验研究。盆栽试验设置了保水剂不同用量(0、30、40、50、60 g)五个处理及保水剂与风干黄绵土配比用量(0、0.05%、0.10%、0.15%、0.20%、0.30%)6个处理,分别研究了保水剂不同用量与土壤水势、土壤含水量的关系及对土壤持水时间的影响。试验结果表明,土壤含水量高(>18%)时各处理土壤水吸力十分接近,在土壤吸水力相同时,随着保水剂用量的提高其土壤含水量也随着提高;保水剂用量越大的处理玉米存活的时间也越长,0.20%和0.30%处理玉米存活时间较对照长3 d;综合分析表明本试验中保水剂与黄绵土配比0.20%和0.3%应用效果较好。

施肥对干旱胁迫下夏玉米根系提水的调节作用研究

以耐旱性玉米品种郑单958号为材料,采用两室分根土培装置,通过时域反射计(TDR)对上下土层土壤含水量进行控制和观测,研究施肥对干旱胁迫条件下玉米根系提水作用的影响.结果表明,玉米根系在土层上干下湿条件下(即上下层土壤存在一定水势差时)存在明显提水作用;玉米根系提水量在整个生育期呈单峰变化,并以吐丝期最大;上层土壤施肥可以调节玉米根系提水作用强弱,整个生育期根系总提水量表现为NP配施>单施P>CK>单施N,NP配施处理全生育期单株提水量(1 948.6 g)分别是单施P处理、CK和单施N处理的1.5倍、3.1倍和3.5倍.玉米整个生育期根系总提水量与收获期不同层次根系干重和体积存在极显著正相关关系,也与其地上部分生物量和籽粒产量呈极显著或显著正相关关系.可见,玉米根系的提水作用强弱因生育期和施肥处理而变化,施肥主要通过影响根系生长来调节其提水作用;在一定水分环境条件下,玉米根系提水作用能促进作物生长,提高其籽粒产量.

黄土结皮的发育机理与侵蚀效应研究

了解土壤结皮的发育特征及其对侵蚀的影响作用,是认识土壤侵蚀机理、建立精准侵蚀预报模型的重要理论支持之一。本文通过模拟降雨试验,探讨有无雨滴打击作用下黄土结皮的发育过程以及前期有无结皮时结皮侵蚀效应的动态特征。结果表明:(1)随降雨的进行,黄土结皮发生层容重、抗剪强度(含水率为20%)不断增加,30min内形成厚度约3～4mm稳定结皮层;(2)消除雨滴打击后,黄土结皮发育过程同有雨滴打击时类似,但程度减弱。雨滴打击同湿润作用对黄土结皮形成的贡献作用基本相当;(3)降雨初期有、无结皮处理抗剪强度差别大,随后急剧下降并趋同,因而黄土结皮影响抗蚀性的作用微弱,累积溅蚀量的差异主要由溅蚀起始时间的变化引起;(4)黄土结皮的存在明显的减少入渗、增加径流,但结皮效应随降雨进行逐渐消失。溅蚀效应的函数表达式为C=0.6670ln(t)-3.2459,结合溅蚀量的计算式,可较为准确地预测前期无结皮时某降雨历时的累积溅蚀量。

六盘山不同森林群落地被物的持水特性

在森林生态系统中,地被物由林下枯落物、苔藓层以及表层土壤的根系组成(Kosugiet al.,2001;程金花等,2003)。在动物、微生物以及环境温湿度的作用下,地被物不断分解,补充了土壤养分含量(刘洋等,2006)。地被物在地表形成一层结构疏松的毡层,不仅能够减小雨水对地面的冲击,阻滞和分散降水,还增加了地表粗糙度,能够阻滞地表径流,吸收和储存降水,促使水分缓慢入渗,在防止土壤侵蚀和保持水土方面发挥了重要作用(张洪江等,2003)。此外,研究还发现,地被物层能够减少土壤蒸发(Schaapet al.,1997),缓解表层土温变化,影响冬季土壤的冻结过程(Sharratt,1997),同时又是林下种子萌发和幼苗更新的制约因素之一(班勇等,1995)。目前,国内外地被物研究主要集中于枯落物的凋落动态(张冀等,2001;杨玉盛等,2001;郑征等,2005)、苔藓层和枯落物的持水特性(Naethet al.,1991;薛立等,2005;叶吉等,2004;Zhanget al.,2006)、枯落物分解及养分归还(王瑾等,2001;Chandiniet al.,2002;魏晶等,2004;邵玉琴等,2004)、枯落...

WEPP模型坡面版在黄土丘陵沟壑区的适用性评价——以坡度因子为例

利用安塞试验站1985-1992年的气象观测数据和野外坡度径流小区径流和土壤侵蚀量监测资料,评价了WEPP模型在黄土丘陵沟壑区不同坡度条件下的适用性。结果表明,径流量的模拟值在10°、15°、20°、25°和28°五个坡度条件下,变化幅度不如实测值明显,但模拟值随坡度变化的趋势和实测值相一致;WEPP模型对次降雨、年平均和多年平均土壤侵蚀量模拟结果较好,且无论是模拟值在不同坡度之间的差值、还是模拟值随坡度变化趋势均与实测值接近。I30对WEPP模型模拟次降雨径流量有重要影响,当I30大于0.92mm/min,模型模拟误差较大。WEPP模型对次降雨土壤侵蚀量的模拟与PI30密切相关,当PI30大于129mm2/min时,模型模拟误差较大。∑PI30对WEPP模型模拟年平均径流量和侵蚀量有重要影响,当∑PI30大于150mm2/min时,模拟精度明显下降,且∑PI30对径流模拟影响较对土壤侵蚀模拟影响明显。WEPP模型对次降雨、年平均和多年平均径流量模拟的Nash-Sutcliffe有效性ME分别为0.914、0.912和0.617;对次降雨、年平均和多年平均土壤侵蚀量模拟的Nash-Sutcliffe有效性ME...

黄土高原石灰性土壤不同形态磷组分分布特征

以黄土高原自北向南采集的12个0～20 cm耕层土壤为供试土样,采用Tiessen和Moir修正的Hedley土壤有机无机磷分级方法研究了黄土高原石灰性土壤中不同形态磷组分的分布特征。结果表明:供试土壤各形态P总体分布特征为:HCl-P>Residual-P>NaHCO3-Po>NaHCO3-Pi>NaOH-Po>NaOH-Pi>H2O-P,以HCl-P和Residual-P为主,分别占土壤全磷的54.00%～88.96%和0～39.11%。黄土高原土壤磷含量总体分布表现为南高北低。在各土壤类型间,NaOH-Po、Residual-P和全磷平均含量表现为干润砂质新成土<黄土正常新成土<简育干润均腐土<土垫旱耕人为土,自北向南依次增加;H2O-P和HCl-P表现为简育干润均腐土<黄土正常新成土<干润砂质新成土<土垫旱耕人为土,自北向南先降后升,且上升幅度较大。黄土高原土壤全氮与全磷及各形态磷含量相关性均达显著水平,其中与NaOH-Pi、NaOH-Po、HCl-P及全磷含量达到极显著水平。C/N、pH及砂粒与全磷及各形态磷含量呈负相关关系,其中pH与NaHCO3-Po呈显著负相关,与H2O-P、NaHCO3-Pi...

新型渗透变形仪的研制

针对现有渗透变形仪存在的密封止水效果差、试样固定装置影响过流面积、仪器复杂等缺陷,通过对岩土渗透变形特性及测试原理进行分析,研制出一种适用于黏性土、水泥土类的新型渗透变形仪,该仪器设计方法独特,在试样外套橡皮膜并加围压的柔性密封止水,以及在试样顶部采用圆环型透水石固定试样等方法,既能测定岩土体的渗透系数又能测定渗透变形特性,同时,既保证试样的渗流面积不受影响又允许试样产生渗透变形,而且在渗透水压力作用下试样周围的密封性良好。实际工程应用结果表明,该仪器测定的岩土体的渗透系数及抗渗比降具有很高的可靠性和精度。

稗草对水稻及稻田土壤微生物的干扰作用

稗草对水稻的干扰一直是水稻生产中的难题，这种干扰不仅包括竞争和化感作用，而且还有土壤理化因子、土壤微生物和一些土壤酶的参与，所以本研究从水稻、稗草和土壤因子三者相互作用的角度探讨稗草对水稻的干扰作用，主要结论如下： 1、田间条件下，水稻和稗草共生土壤的各种养分在水稻根系附近的分布更丰富，稗草对养分的消耗能力强于水稻；共生处理，化感水稻品种PI312777根区养分含量明显升高，而普通水稻品种辽粳9根区土壤养分含量降低。 2、和稗草共生，PI312777和辽粳9根区土壤中微生物生物量C含量均显著下降，稗草受水稻的影响微生物生物量C含量也被抑制。化感水稻PI312777根系周围细菌和自生固氮菌数量显著增加，真菌、氨化细菌的数量明显下降，而放线菌无明显变化；普通水稻根系周围细菌、真菌、放线菌及氨化细菌数量均显著减少，自生固氮菌数量明显增加。 3、从脱氢酶、脲酶、转化酶和多酚氧化酶活性的变化比较两个水稻品种对抗稗草干扰的能力，化感品种PI312777的表现明显优于普通水稻辽粳9，稗草的存在显著诱导促进了PI312777根区土壤脲酶、转化酶和多酚氧化酶的活性。 4、稗草群体的生命活动对土壤主要微生物类群包括细菌、放线菌、自生固氮菌及氨化细菌的生长和繁殖均有促进作用，而对真菌数量表现为显著抑制。适当的稗草群体对土壤养分的活化作用明显，包括土壤中总N、总P和总K，提高了铵态氮、有效P及速效K的含量，而稗草密度过大则会过量消耗土壤养分。稗草群体的生命活动促进了土壤中脱氢酶、脲酶、转化酶和多酚氧化酶的活性。 5、稗草萌发液及稗草的伴生对三叶期化感水稻化感物质有诱导作用，而且稗草萌发液对水稻的萌发和生长均有抑制作用，尤其对普通水稻品种辽粳9，表明稗草萌发液对水稻有抑制作用。 6、稗草萌发液促进土壤细菌和放线菌的数量，随培养时间的延长，高浓度稗草萌发液的促进作用更明显；真菌和自生固氮菌被高浓度稗草萌发液抑制，而自生固氮菌在培养时间7天以后，适当的浓度可以促进其繁殖。

硝化抑制剂在我国棕壤和红壤上的应用效果研究

土壤类型、温度等条件是影响硝化抑制剂效果的重要因素，为了探讨几种国外报道的高效硝化抑制剂在我国棕壤和红壤上的适应情况，以及温度等条件对于施肥土壤中NO3--N的积累和硝化抑制剂效果的影响，进行了本研究。采用室内培养的方式，研究了ATC、DMPP和CMP（每种抑制剂在两种土壤上分别设两个浓度处理）在我国棕壤和红壤上的效果，与目前应用较多的DCD（0.5%、1.0%两个浓度处理）进行效果对比；研究了温度条件、添加C源及培养条件对土壤中NO3--N积累及CMP硝化抑制效果的影响。结果表明，土壤条件是影响NO3--N积累和所用四种硝化抑制剂（DMPP、CMP、ATC、DCD）抑制效果的一个显著因素，棕壤中氮素转化较快，硝化抑制剂表现出效果较早，在红壤中起效时间较晚，在两种土壤条件下，所用抑制剂都表现出了良好的效果，在60天内ATC、CMP和DMPP的效果与10倍用量的DCD效果类似，甚至好于DCD，在棕壤中同种抑制剂的两个浓度处理之间存在显著差异，但是在红壤几个处理之间没有表现出显著差异；温度条件也是影响NO3--N积累的一个显著因素，从计算硝化抑制率看出，在25℃和30℃下CMP表现出了高效，37℃下抑制率下降，效果变差；添加两个浓度的葡萄糖对于对照中NO3--N的积累以及硝化抑制剂的硝化抑制效果没有表现出显著作用；增加的一步预培养恢复了土壤中微生物的活性在短期内体现了出来，但是长期看对于NO3--N积累量、变化趋势以及硝化抑制率都没有表现出显著作用。