退耕年限对压砂地植物群落及土壤化学计量特征的影响

宁夏压砂地由于长年连作,土壤质量降低,植被类型单一、稀疏,生态破坏严重,生境破碎。本研究以宁夏中部干旱带不同退耕年限压砂地为研究对象,通过分析退耕恢复过程中植物群落结构及土壤生态化学计量特征,阐明退耕年限对植物群落及土壤生态化学计量特征的影响。结果表明,植物群落特征在不同退耕年限之间差异显著(P<0.05),Shannon-Wiener多样性指数、Pielou均匀度指数呈逐步增加趋势,Margalef丰富度指数呈逐渐减少趋势;不同退耕年限下土壤化学计量特征具有显著性差异(P<0.05),有机碳含量在退耕20 a时最高,退耕10 a时最低,全氮、全磷含量呈波动增加的趋势;不同退耕年限、植物群落特征、土壤养分含量三者之间具有显著的相关关系(P<0.05)。因此,建议对不同退耕恢复年限的压砂地适当增施肥料,以加快促进植物群落结构重建与生物多样性恢复。

宁夏中部不同年限退耕压砂地土壤质量评价

探讨宁夏压砂区域退出耕地对土壤性状和土壤质量的影响,对于促进黄河流域生态保护和高质量发展先行区建设具有重要的生态学意义。以宁夏中卫市环香山地区退耕压砂地为研究对象,采用空间序列代替时间序列的方法,选取地势平缓一致、土壤类型相同的不同退耕年限压砂地,研究压砂地退耕2、5、10、15、20、30和100 a的土壤理化性质及酶活性的变化,采用隶属函数结合因子分析的方法评价压砂地退耕不同年限下的土壤质量。结果表明:1)自退耕5 a后,土壤全钾含量整体随退耕年限增加呈下降趋势;土壤硝态氮含量在退耕2 a时最高,其余年限间无显著差异;土壤全磷、有效磷、速效钾含量随退耕年限增加呈波动变化趋势,分别在退耕15、2、15 a时最高。2)土壤孔隙度随退耕年限增加呈先减后增趋势;田间持水量和土壤含水量均于退耕2 a时最大,退耕5 a时急剧降低,之后随年限增加显著增加;土壤含水量在退耕20 a后趋于稳定。3)土壤脲酶、蔗糖酶活性随退耕年限增加呈先下降后升高趋势,两者均在退耕30 a时活性最大。4)不同退耕年限土壤质量综合得分为2 a>30 a>100 a>15 a>20 a>10 a>5 a,退耕恢复2 a时土壤质量评价得分最高,综上所述,压砂地退耕2 a土壤质量有一定恢复,退耕5 a时土壤质量衰退,并随退耕年限增加土壤质量呈正向演替的趋势。

海原县压砂地退出区拱棚西甜瓜种植试验研究

为推动宁夏中部干旱区压砂地退出种植接续产业发展,本研究引进了多个西瓜、甜瓜品种,利用小拱棚、膜下滴灌开展了相关品种主要生育期、品种生长势、发病率、品质、产量的对比试验。试验结果表明,西州蜜、长江蜜魁、七彩脆蜜等甜瓜品种抗枯萎病、斑枯病能力较弱,都州蜜、A35抵抗蚜虫等病害较差。供试西瓜品种中NKY-05、NKY-08、日本R1抗病性较差。甜瓜品种果实中含糖量范围为9.8%~18.3%,其中七彩脆蜜最低,在10%以下。甜瓜品种A28、众天脆蜜,西瓜品种NKY-06、NKY-08较适合宁夏中部干旱区退出压砂地的作物接续种植。西甜瓜品种筛选试验,为宁夏中部干旱区清砂农田西甜瓜的接续种植提供了品种选择参考,有很好的推广价值。

宁夏中部压砂地朝天椒全程机械化栽培技术

压砂地朝天椒全程机械化栽培技术的应用推广,一是提高了朝天椒生产效率,解决了当前朝天椒生产管理劳动力不足的问题;二是提高了生产管理精细化程度和产量、品质,降低了生产投入;三是提高了农民的收入,促进了农村经济多元化和产业化发展。

西北旱区压砂地土壤水分的时空分布特征

以西北旱区有着300多年历史的压砂地为研究对象,利用平均相对偏差、统计回归等方法研究土壤水分的时空稳定性特征。结果表明,表层土壤水分变异性最强,随着土层深度的增大,变异性减弱。0-10 cm土壤水分高低值区差异较明显,图形破碎化程度较大,随着土层深度的增大,土壤水分等值线由密变疏,逐渐趋于平滑,图形的破碎化程度相对减弱,斑块的空间连续性增强。土壤水分在干旱条件下斑块的空间破碎化程度高于湿润条件下,时间稳定性随土层厚度的增加而增强,平均相对偏差及标准差变化范围较小,可以选择代表性测点代表0-10、〉10-20、〉20-30、〉30-50 cm土壤水分平均值的估计值。利用2013年数据建立的统计回归模型对2014年不同土层代表性测点土壤水分进行预测,预测精度较高（相对误差最大为15.42%）,表明代表性测点可表征整个研究区土壤水分的均值。以期为该区域合理布设土壤水分监测点和墒情的准确预测提供理论依据。

压砂地西瓜光合作用干物质及产量水氮耦合模型及验证

为探明压砂地西瓜光合作用机理以及水氮条件对压砂地西瓜干物质积累和产量的影响,于2009年进行了桶栽对比试验,用高斯积分法计算冠层每日总光合同化量的方法建立压砂地西瓜光合作用干物质累积模型,并用试验实测值对模型进行验证。同时建立水氮耦合回归模型并进行验证。结果表明:1)光合作用干物质模型均方根误差(root mean square of error,RMSE)为22.5 kg/hm^2,相对均方根误差(normalized RMSE,n RMSE)为14.5%,相关系数(correlation coefficient,r)为0.89;2)当蒸发蒸腾量ET≥213~513.8 mm、可利用氮量N≥172.1~226.9 kg/hm^2时,水氮耦合压砂地西瓜干物质积累模型和产量模型的n RMSE均<20%,R2约0.8,说明水氮耦合干物质和产量模型的可靠性。所建立的光合作用干物质累积模型和水氮耦合模型在一定条件下能够准确的预测压砂地西瓜干物质累积和经济产量,但光合作用模型更具有广泛的适用性。

压砂地持续利用对土壤的影响

以宁夏中部干旱区压砂地为研究对象,分析压砂地持续利用对土壤质量的影响。结果表明,随着压砂地利用年限的增加土壤肥力呈逐年下降的趋势,持续压砂利用15a后,土壤有机质、全氮、碱解氮质量分数分别比对照下降57.43%、46.56%、48.89%。压砂地土壤微生物量碳、氮随着压砂利用年限的延长整体呈下降趋势,土壤微生物生物量碳/氮值低于对照;持续压砂利用后,土壤微生物群落中细菌、真菌、放线菌的数量均显著降低,压砂改变了土壤微生物群落结构组成。Biolog ECO板的平均颜色变化率(AWCD)随培养时间的增加呈上升趋势。压砂初期土壤微生物的碳源利用能力和微生物的功能多样性显著增加,但持续利用后期与对照无明显差异。压砂地不同土层土壤微生物类群对土壤碳源基质利用类型和利用能力存在差异,0~20cm土壤微生物群落对羧酸类化合物利用能力较强,20~40cm土壤微生物群落以碳水化合物利用类群为主。持续压砂影响土壤微生物的结构与功能,限制土壤养分的有效供给,可能是压砂地难以持续利用的主要因素。

模拟降雨条件下压砂地土壤水分入渗规律研究

为揭示压砂地土壤水分入渗特性,通过室内模拟降雨的方式,选取与野外大田相同配比的砂石覆盖和土壤,以裸地为对照(CK),研究了不均一介质覆盖条件下压砂地种植年限和降雨强度对土壤水分入渗过程的影响。结果表明,压砂地土壤水分入渗过程与CK相似;在相同降雨强度下,压砂地不同种植年限对累积入渗量有显著的影响,相同入渗时间内,压砂地累积入渗量均大于CK,而在不同种植年限压砂地之间,累积入渗量为NGM最大,MGM次之,OGM最小;对同一压砂地,不同降雨强度对累积入渗量也有显著的影响,在相同入渗时间内,随着降雨强度的增大,累积入渗量逐渐增大,随着压砂地种植年限增加,降雨强度的大小对土壤水分累积入渗量的影响将逐渐减弱;在不同种植年限和不同降雨强度条件下,压砂地土壤水分入渗速率的差异均不显著;Kostiakov入渗模型与Philip方程都可描述压砂地土壤水分入渗过程,但Kostiakov入渗模型拟合效果更好。

压砂地土壤导水特性空间格局及影响因子

采用10 m×10 m网格布点的方式对宁夏压砂田0-10 cm和10-20 cm深度下土壤饱和导水率（Ks）及其相关因素的空间变异规律进行研究。经典统计结果表明：2个采样深度下土壤容重、总孔隙度和毛管孔隙度表现为弱变异,饱和含水量和土壤有机质含量表现为中等变异;0-10 cm深度下K_s表现为中等变异,10-20 cm深度下K_s表现为强变异;10-20 cm深度下土壤各种性质的平均值均大于0-10 cm深度。Pearson相关性分析可知,影响K_s的主要因素是毛管孔隙度,其次为容重、总孔隙度、饱和含水量和有机质含量。地统计结果表明,0-10 cm深度下K_s表现为纯块金效应,主要受随机性因素的影响,10-20 cm深度下K_s主要受结构性因素的影响;在2个采样深度下容重主要受随机因素的影响。从空间分布图可以看出,2个采样深度下K_s和容重存在高度的负相关关系,与饱和含水量、总孔隙度和毛管孔隙度存在高度的正相关关系。

基于生理发育时间的压砂地西瓜发育动态模型及验证

考虑土壤、水分、养分、温度和光照等因素综合作用对压砂地西瓜生长发育和叶面积指数的影响,建立压砂地西瓜生长发育动态模型和叶面积指数发育模型。于2006年和2009年进行田间和桶栽试验,分别用生理发育时间法和Logistic方程建立压砂地西瓜生长发育阶段和叶面积指数模型,并对模型进行了检验。结果表明:1)压砂地西瓜生长发育阶段模型相对均方根误差(normalized root mean square of error,n RMSE)5.4%和9.6%(小于10%),相关系数r接近1;2)叶面积指数模型干旱年模拟n RMSE为2.3%,r为0.98;平水年模拟n RMSE为2.2%,r为0.98;丰水年模拟n RMSE为0.34%,r为0.98。可见,建立的模型能够准确模拟西瓜发育动态及叶面积指数动态变化。研究可为生产实践和科学研究提供参考。

水肥耦合对压砂地膜下滴灌甜瓜的产量效应研究

以甜瓜为供试材料,采用三因素五水平二次回归通用旋转组合设计方法,在宁夏中部干旱带进行了压砂地膜下滴灌水肥耦合效应试验,研究了不同水肥耦合水平对甜瓜产量的影响,并建立了非充分水肥耦合回归模型。结果表明:各因素对产量的影响顺序为灌水量>施磷量>施氮量,灌水量与施磷量的交互作用较显著;经模型寻优,得出不同目标产量下的水、氮、磷最佳组合方案,可为压砂地甜瓜节水节肥和高效栽培提供科学依据。

不同生物有机肥对老压砂地西瓜生长及产量的影响

通过田间实验研究不同生物有机肥对老压砂地（种植时间超过50a）西瓜生长、产量、品质和光合特性的影响.结果表明,与不施生物有机肥相比,施用生物有机肥的西瓜产量提高了19%~44%,水分利用效率提高了17%~58%.在EM发酵堆肥、酵素菌发酵堆肥、EM发酵堆肥-枯草芽孢杆菌、EM发酵堆肥-三色源菌剂和EM发酵堆肥-5406菌5种生物有机肥中,EM发酵堆肥-三色源菌剂和EM发酵堆肥-5406菌处理能显著促进西瓜的生长发育,同时EM发酵堆肥-三色源菌剂处理还提高西瓜中可溶性固形物的含量,从而提高西瓜的品质.EM发酵堆肥-枯草杆菌处理提高西瓜植株叶片的光合速率和水分利用效率.EM发酵堆肥-三色源菌剂是一种适宜老压砂地上施用的生物有机肥.

压砂地土壤盐分演替特征研究

针对西北旱区特有的压砂地,分析了不同种植年限压砂地土壤盐分演替特征,结果表明,裸地及新、中、老压砂地土壤盐分平均相对偏差介于-15.43%~28.14%之间,标准差介于4.44%~31.02%之间,变化范围较小,Spearman秩相关系数较大且显著相关,通过时间稳定性可初步确定研究区土壤盐分均值的代表性测点。盐分均值与代表测点值相关系数的变化范围为0.762~0.952,标准误差及平均偏差均较小,代表测点的土壤盐分与区域平均值相关性较高,差异性较小。对新砂地表层土壤盐分进行时空模拟,各时段土壤盐分累计分布曲线变化规律相似,模拟值与实测值略有差异,其空间分布基本趋势与实测数据相符。各时段土壤盐分均属于中等弱变异性,盐渍化程度表现为裸地>老砂地>新砂地>中砂地,压砂地土壤盐分时刻都在发生着演替,中砂地土壤盐渍化程度最小,但伴随着种植时间的延长和覆盖砂石土砂比的增加,老砂地土壤盐渍化呈加剧趋势。

旱区老压砂地甜瓜配方施肥技术研究

以甜瓜为供试材料,采用二次回归通用旋转组合设计,在宁夏中部干旱带进行了老压砂地配方施肥效应试验,研究了非充分补灌条件下氮、磷、钾不同用量配比对甜瓜产量的影响,并建立了相应的回归模型。研究结果表明,影响甜瓜产量的顺序为磷>氮>钾,交互作用均不显著;经模型寻优,得出不同目标产量下的氮、磷、钾最佳组合方案,为降低甜瓜生产成本、提高老压砂地肥料利用率及增产增收提供有力依据。

压砂地西瓜水肥耦合模型及优化组合方案

针对宁夏压砂西瓜产业发展的需要，以“宁农科1号”西瓜为试材，采用3因素5水平二次回归通用旋转组合设计方法，在压砂地条件下，研究了不同补水量、高效有机肥施用量、油渣施用量及其水肥耦合对西瓜产量的影响，并进行了主因素效应、单因素效应和交互作用分析。结果表明：主因素效应分析对产量的影响大小为补水量X1（正效应）〉高效有机肥量X2（正效应）〉油渣量X3（正效应）；各因子间交互效应对产量影响大小顺序为：补水量×高效有机肥量（正效应）〉补水量×油渣量（负效应）〉高效有机肥量×油渣量（负效应）。产量大于2000kg／667m^2（≥1．68179）以上的最佳农艺措施为，补水量3．51～4．24kg／（株·次）、施高效有机肥量339．2-425．2kg／667m^2、施油渣量21．0～25．7g／（株·次）。

膜下小管出流压砂地西瓜水肥耦合产量效应研究

采用三因素五水平二次回归通用旋转组合设计方法进行了试验研究,得出了宁夏中部干旱带压砂地西瓜小管出流条件下,不同灌水量、施油渣量和施复合肥量与产量的回归模型,并进行了主因素效应、单因素效应和交互作用分析。研究结果表明:在本试验条件下各因素对产量影响的顺序为灌水定额(x1)>施油渣量(x2)>施复合肥量(x3),通过交互作用分析可知,施油渣量与灌水量较高的组合产量较高。经模型寻优,求出了不同目标产量下的水、油渣、复合肥最佳组合方案,可以为宁夏中部干旱地区压砂地西瓜补灌和施肥提供参考。

旱区压砂地甜瓜平衡施肥产量效应研究

以甜瓜为供试材料,采用二次回归通用旋转组合设计,在宁夏中部干旱带进行了新压砂地平衡施肥效应试验,研究了非充分补灌条件下氮磷钾不同用量配比对甜瓜产量的影响,并建立了相应的回归模型。研究结果表明:影响甜瓜产量的顺序为磷>氮>钾,交互作用均不显著;经模型寻优,得出不同目标产量下的氮、磷、钾最佳组合方案,为降低甜瓜生产成本、提高新砂地肥料利用率及增产增收提供有力依据。

压砂地西瓜水肥耦合模型及优化组合方案

采用三因素五水平二次回归通用旋转组合设计方法,在宁夏中部干旱带进行了压砂地西瓜水肥耦合试验,结果表明：在该试验条件下,灌水定额对产量的影响极显著,株距对产量影响较显著,施氮量对产量无显著影响。水氮交互对产量有一定的影响效果,低氮配以高水、中氮配以高水能够达到高产。并且经过水肥耦合模型模拟,得到了实现不同产量目标的最佳水肥组合指标,压砂地西瓜不同产量水平下的因素最优组合方案为：（1）压砂地西瓜产量12000-15000 kg/hm2,补水定额48-61.5 m3/hm2,施氮量24-31.5 kg/hm2,株距1.7-1.9 m;（2）压砂地西瓜产量15000-18000 kg/hm2,补水定额55.5-69 m3/hm2,施氮量24-30 kg/hm2,株距1.4-1.6 m;（3）压砂地西瓜产量18 000-21 000 kg/hm2,补水定额58.5-72 m3/hm2,施氮量24-30 kg/hm2,株距1.2-1.3 m。

作物茬口对压砂地土壤酶活性及养分影响的研究

在连作5年西瓜的压砂地上,以西瓜→葵花、西瓜→豌豆、西瓜→辣椒、西瓜→棉花茬口土壤为研究对象,采用实验室常规测试方法,分析不同土层压砂地土壤酶活性和土壤养分变化,并以西瓜→西瓜茬口土壤为对照,探讨不同茬口土壤的肥力状况,为压砂地种植制度和施肥提供一定依据。结果表明：0-30cm土壤中对照的土壤中性磷酸酶、蔗糖酶、脲酶活性整体较高,过氧化氢酶活性居中;全氮、硝态氮、速效钾、有效磷、有机质、水分含量在5种茬口中最高。同一作物的土壤过氧化氢酶、脲酶、蔗糖酶活性和有机质、水分、全氮含量随土壤剖面深度加深大体呈增加趋势,其余指标随根系的分布和吸收能力的不同出现分异状态。在连作5年西瓜的压砂地上,西瓜茬口土壤肥力比其余作物土壤肥力更高,西瓜更适应压砂地干旱环境种植。

西瓜连作及倒茬对压砂地土壤酶活性的影响

分别以宁夏中卫市常乐镇香山村西瓜连作1、3、5、7、10年压砂地以及西瓜连作5年后改种油葵、辣椒、棉花、豌豆的压砂地为研究对象,研究西瓜连作和倒茬对压砂地土壤酶活性的影响,研究结果表明,西瓜连作3~4年后,压砂地土壤酶活性显著下降,随后逐渐升高,但仍低于未压砂土壤;西瓜连作5年后,改种油葵、辣椒、棉花、豌豆,除过氧化氢酶极显著升高,其他酶活性均变化不明显。一次倒茬不足以明显改善压砂地土壤酶活性,需要多次连续倒茬。在4种作物中,连续多次倒茬种植油葵更适合对压砂地土壤酶活性进行改善。