水肥调控下土壤碳氮含量、酶活性和三七产量的响应特征研究

为揭示水肥对三七田土壤碳氮含量、酶活性和产量调控效应,明确三七不同生育时期最适水肥调控模式,于2018—2021年在云南省红河州泸西县三七种植基地开展田间试验,设3个灌水水平(5 mm, W1;10 mm, W2;15 mm, W3)和4个不同生育时期(根增期、苗期、花期、果期)施肥配比水平(25%∶25%∶25%∶25%,F1;20%∶25%∶30%∶25%,F2;15%∶30%∶30%∶25%,F3;10%∶40%∶20%∶30%,F4),以全生育期不灌溉施肥处理为对照(CK),研究不同水肥调控模式对土壤碳氮含量、酶活性、三七产量、总皂苷含量及各指标间相互关系的影响,同时采用CRITIC-VIKOR法对最适水肥调控模式综合评价。结果表明:灌水量和生育时期施肥配比对三七根增期、苗期、花期和果期土壤全氮、有机碳含量和脲酶、酸性磷酸酶、蔗糖酶、过氧化氢酶活性以及产量、总皂苷含量有显著影响(P<0.05),与CK相比,花期W2F3处理土壤全氮含量较其他处理显著提高7.69%~92.50%,W1F1处理土壤有机碳含量较其他处理显著提高5.11%~7.11%;根增期各灌水施肥处理土壤脲酶、蔗糖酶和酸性磷酸酶活性分别平均较CK增加7.20%、19.82%和47.44%,过氧化氢酶活性降低19.16%。与CK相比,收获后水肥调控处理三七水分利用效率平均提高53.83%,肥料偏生产力平均提高66.30%,W2F4处理产量最高(2 797.25 kg·hm^(-2)),W2F3处理总皂苷含量最高(176.34 mg·g^(-1))。综合评分法结果表明,三七根增期W3F1处理Q值为0.03,苗期W2F3处理Q值为0.02,花期W2F3处理的Q值为0.01,果期W3F2处理的Q值为0.02;根增期和果期最佳灌溉施肥方案为W3F1和W3F2,苗期和花期最佳灌溉施肥方案为W2F3。

基于CRITIC-VIKOR法的云南省水资源承载力综合评价

为衡量云南省经济、社会、生态发展协调程度,针对云南省水资源综合开发利用程度构建涵盖水资源、生态环境、经济社会的水资源承载力评价指标体系,采用CRITIC-VIKOR法对2004-2018年云南省和2018年云南省各地级市(自治州)水资源承载力进行综合评价。结果表明:2004-2018年云南省综合水资源承载力有所增大且具有改善潜力,水资源子系统和生态环境子系统的水资源承载力总体呈增大趋势,经济社会子系统水资源承载力最稳定且有明显提升空间;2018年云南省红河州、普洱市、丽江市、玉溪市、大理州的综合水资源承载力在各市(州)中位于前5位,综合水资源承载力评价值分别为0.0575、0.1019、0.1133、0.2076和0.2815;怒江州、临沧市、昭通市、保山市水资源综合承载力位于后4位,综合水资源承载力评价值分别为0.6345、0.8144、0.9081和0.9182。该研究对云南省水资源综合开发利用和保护具有参考意义。

土壤养分和酶活性及三七产量、皂苷含量对水肥耦合的响应

【目的】研究不同灌水量和施肥量组合下三七根增期、苗期、花期和果期土壤养分和酶活性,以及三七产量和皂苷含量,为提升三七产量和品质提供优化的水肥管理方案。【方法】田间试验于2018—2021年在云南省红河州泸西县三七种植基地进行,试验设置3个灌水量:W1(120 mm)、W2(240 mm)和W3(360 mm);使用N-P_(2)O_(5)-K2O为15-15-30的大量元素水溶肥料,设置4个施肥量:F1(48.0 kg/hm^(2))、F2(72.0 kg/hm^(2))、F3(96.0 kg/hm^(2))和F4(120.0 kg/hm^(2)),组成12个水肥组合处理:W1F1、W1F2、W1F3、W1F4、W2F1、W2F2、W2F3、W2F4、W3F1、W3F2、W3F3、W3F4,以当地农民灌溉和施肥方式为对照(CK)。在三七根增期、苗期、花期和果期(成熟期),采集土壤样品测定硝态氮、铵态氮、速效磷、速效钾含量,测定脲酶、蔗糖酶、酸性磷酸酶和过氧化氢酶活性,成熟期测定三七产量和皂苷含量。利用熵权法计算各测定指标的权重,用TOPSIS方法对各处理组合效果进行综合排名,来确定最佳水肥组合。【结果】水肥耦合对三七土壤养分和酶活性影响显著(P<0.05)。在根增期,土壤硝态氮、铵态氮和速效钾含量均在W2F4处理最高,分别为34.6、21.0和132.1 mg/kg。苗期土壤硝态氮含量在W2F3处理最高,为39.4 mg/kg;铵态氮和速效钾含量均在W3F2处理最高,分别为25.4、136.0 mg/kg。花期硝态氮、铵态氮、速效钾含量分别在W1F4(49.9 mg/kg)、W3F3(30.2 mg/kg)、W2F4处理(178.1 mg/kg)最高。果期硝态氮、铵态氮含量分别在W2F4(41.8 mg/kg)、W3F3处理(25.7 mg/kg)最高,而速效钾含量在W2F4(158.0 mg/kg)最高。相同灌水水平下,速效磷含量随施肥量的增加而增加,在W3F4处理含量最高,根增期、花期、苗期和果期分别为23.6、25.9、30.1、26.7 mg/kg。不同生育期,脲酶、蔗糖酶、酸性磷酸酶和过氧化氢酶活性最大值均出现在W3F4处理。三七产量以W2F4处理最高,为2800 kg/hm^(2),水分利用效率以W1F3和W1F4处理最高,均为2.0 kg/m^(3),肥料偏生产力最高在W2F1和W3F1处理,均为1.7 kg/kg。W3F2处理的人参皂苷Rg1和Rb1含量最高,W1F4处理的Rd和三七皂苷R1含量最高。三七产量与土壤硝态氮、速效磷、速效钾含量,脲酶、酸性磷酸酶、过氧化氢酶和蔗糖酶活性,以及人参皂苷Re均显著相关(P<0.05);人参皂苷Rg_(1)和肥料偏生产力呈极显著正相关(P<0.01)。经TOPSIS评价分析,W3F4处理根增期、苗期和果期土壤养分、酶活性和皂苷含量贴近度Ei排名第1,花期W1F4处理排名第1。【结论】综合评价土壤养分、酶活性、产量、皂苷含量及其水肥利用效率,三七最优水肥组合方案为灌水量360 mm和施肥量120 kg/hm^(2)。

蔓竹单根抗拉及根-土复合体抗剪特性

【目的】为了丰富竹类植物的根系力学研究内容,更好地为高寒地区固土护坡提供植物选择。【方法】利用拉力仪和直剪仪,测定云南药山国家级自然保护区自然分布的蔓竹单根拉伸和根-土复合体力学特征。【结果】蔓竹根系最大抗拉力范围是11.94~194.14 N,抗拉强度为14.78~35.77 MPa、极限延伸率为119.90%~155.04%,杨氏模量为9.53~27.81 MPa。根径与抗拉力呈显著正相关的幂函数关系,与抗拉强度、杨氏模量呈显著负相关的幂函数关系,与极限延伸率呈显著正相关的线性函数关系。根系纤维素含量随根径的增大而减少,半纤维素、木质素含量随根径的增大而增多。根系抗拉特性与纤维素呈显著正相关,与半纤维素和木质素呈显著负相关。蔓竹根系提升土壤内聚力0.45~1.72 kPa,内聚力增量随着根径的增加而增大。【结论】蔓竹根系表现出良好的抗拉特性,有效提高了土壤的抗剪性能,能够作为高寒山区固持土壤、稳定边坡的植物使用。