长期不同施肥对褐土持水性质的影响

为了评价长期不同施肥对褐土土壤物理性状和土壤持水性质的影响,依托山西省寿阳旱地农业生态系统国家野外科学观测研究站长期进行氮磷肥与有机肥配合施用定点定位试验的褐土农田,设置不施肥(CK)、单施氮磷肥(NP)、氮磷肥与有机肥配施(NPM)和单施高量有机肥(M)等4个处理,并测定其土壤容重、孔隙度、紧实度、饱和导水率以及土壤水分特征曲线等指标。结果表明,与CK相比,NPM和M处理显著降低了土壤容重和紧实度,提高了土壤孔隙度和饱和导水率,同时水分累计入渗量也分别提高了20.00%和47.62%;土壤水分特征曲线表明,不同处理土壤持水能力从高到低为M>NPM>NP>CK;Van Genuchten模型拟合结果表明,M处理下田间饱和含水量(θs)和剩余含水量(θr)均最高,而CK最低。与CK相比,NPM和M处理田间持水率分别提高了11.97%和40.27%,土壤有效含水率分别提高了15.11%和21.35%。综上,长期施用高量有机肥(M)以及氮磷肥与有机肥配施(NPM)配合施用可以提高土壤持水能力,是褐土区较为适宜的施肥措施。

长期玉米秸秆还田对褐土细菌群落和酶活性的影响

【目的】探讨不同秸秆还田模式对褐土农田养分的影响,解析土壤胞外酶活性和菌群功能的变化特征,为高效提升褐土农田土壤肥力提供理论依据。【方法】本研究基于1992—2022年位于山西寿阳的长期定位试验,包括4种玉米秸秆还田方式处理:秸秆不还田(CK)、秸秆过腹还田(CM)、秸秆粉碎直接还田(SC)和秸秆覆盖还田(SM)。取样分析土壤养分含量和胞外酶活性;利用高通量测序技术、FAPROTAX功能预测和生态网络方法,分析细菌群落结构,预测菌群功能。【结果】1)长期不同秸秆还田方式(SM、SC和CM)均可显著提高土壤肥力、玉米产量和胞外酶活性。与CK相比,3个秸秆还田处理的土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)、全钾(TK)、碱解氮(AN)、有效磷(AP)和速效钾(AK)含量分别提升了17.0%~42.9%、3.0%~50.0%、2.3%~27.9%、4.4%~11.5%、11.2%~71.0%、14.1%~320.8%、17.1%~153.6%;土壤葡萄糖苷酶(β-GC)、纤维二糖水解酶(CBH)和脱氢酶(DHA)含量分别提升了35.6%~190.7%、41.9%~58.6%和28.8%~773.8%;玉米累计产量提高了6.4%~23.0%。2)SM、SC和CM处理提高了土壤细菌Chao 1指数、Peilou’s evenness指数和Shannon指数,提高了拟杆菌门、变形菌门、厚壁菌门和放线菌门的相对丰度,降低绿弯菌门和酸杆菌门的相对丰度。土壤pH和土壤有机碳是影响细菌群落组成的重要影响因素。3)网络分析结果表明,长期秸秆还田处理指示种归属于不同模块,与土壤养分含量和酶活性呈显著相关关系,其中CM处理中富集的Chryseolinea通过强烈共生关系形成特定功能微生物集群。4)基于FAPROTAX的功能预测,发现长期不同秸秆还田提高了土壤菌群对有机物质的分解潜力和氮组分转化潜力。【结论】长期不同秸秆还田均显著提升土壤肥力和玉米产量,增加土壤酶活性,提高细菌多样性,改变细菌群落结构和组成,提高土壤碳氮循环功能,从而促进褐土形成适合作物和细菌生长的环境。

乡镇尺度农田土壤养分时空变异性研究

为探究乡镇尺度农田土壤养分时空变化,以山西省寿阳县宗艾镇为例,基于1982(第二次土壤普查)、1998、2008、2018年四个时期的样点土壤数据,采用地统计学与克里金插值方法分析耕层土壤有机质(SOM)、全氮(TN)、速效钾(AK)和速效磷(AP)的时空变异特征,并结合重心模型探究养分的重心迁移方向,揭示宗艾镇1982—2018年土壤养分时空变化规律及其影响因素。结果表明:1982—2018年土壤SOM、TN和AP、AK平均含量整体呈上升趋势,分别增加了3.30、0.19 g·kg^(-1)和7.75、53.13 mg·kg^(-1)。平均含量整体呈上升趋势,增幅分别为26.92%、26.39%、131.80%和70.31%。1982—2018年SOM和AP含量呈增加-减少-增加的趋势,而AK和TN含量则不断增加。与1982相比,2018年SOM、TN、AP和AK的块基比均有所提高,表明四个时期的养分受结构因素和非结构因素(随机因素)的共同影响,且受非结构因素的影响程度逐渐增强,人为活动干扰对其影响越来越大。2018年研究区SOM含量的空间分布呈现东南部高、西北部低的格局,AK含量的分布呈南部高、北部低的特征,AP和TN含量的空间分布比较均匀。SOM和TN含量在研究区正南方向的空间分布不断增强,AP和AK含量在研究区东南方向的空间分布不断增强;SOM含量的空间分布逐渐趋于集中,AP、AK和TN含量的空间分布趋于分散。研究表明,施肥、秸秆还田是影响宗艾镇养分含量时空分异的主要因素,应结合实地条件开展旱地作物秸秆适水还田并注意“控氮稳磷减钾补微肥”,以确保稳定提升耕地质量。

不同施肥模式下褐土的有机碳组分及碳固存效应变化

[目的]基于长期定位试验,研究长期有机无机肥配施下褐土有机碳含量及其组分构成的演变特征,以深入了解有机肥对土壤碳固存能力的影响机制,为通过科学养分管理实现褐土生态环境稳定和提高生产力提供理论依据。[方法]有机无机肥配施试验于1992年在山西寿阳旱地农业生态系统国家野外科学观测研究站进行,种植制度为一年一季玉米。试验采用氮、磷、有机肥三因素四水平正交设计,共18个处理,本研究选择其中的9个处理:N_(0)P_(0)M_(0)、N_(1)P_(1)M_(0)、N_(2)P_(2)M_(0)、N_(3)P_(3)M_(0)、N_(4)P_(4)M_(0)、N_(2)P_(1)M_(1)、N_(3)P_(2)M_(3)、N_(4)P_(2)M_(2)、N_(0)P_(0)M_(6)。N_(0)、N_(1)、N_(2)、N_(3)、N_(4)的施N量分别为0、60、120、180、240 kg/hm^(2),P_(0)、P_(1)、P_(2)、P_(3)、P_(4)的施P_(2)O_(5)量分别为0、37.5、75、112.5、150 kg/hm^(2),M_(0)、M_(1)、M_(2)、M_(3)、M_(6)的有机肥用量分别为0、22.5、45、67.5、135 t/hm^(2)。以5年为1个周期,分别在1996、2001、2006、2011、2016、2020年玉米收获后,采集0-20 cm土层土壤样品,测定土壤有机质含量,以及有机碳各组分含量,分析碳投入与土壤有机碳及其各碳组分含量之间的关系,探讨固碳速率和固碳效率在不同碳投入下的响应。[结果]连续试验29年后,与不施肥处理N_(0)P_(0)M_(0)相比,化肥有机肥配合处理N_(2)P_(1)M_(1)、N_(3)P_(2)M_(3)、N_(4)P_(2)M_(2)和N_(0)P_(0)M_(6)的土壤有机碳含量分别提高了25.7%、72.4%、30.3%和220%,各项碳组分含量均显著增加。与初始值相比,化肥处理N1P1M0、N3P3M0、N4P4M0的土壤颗粒有机碳含量分别降低了0.41、0.89和0.41 g/kg,易氧化有机碳含量分别大幅降低了40.3%、26.4%和9.6%。各处理土壤碳库管理指数的年际变化总体表现为先大幅降低再逐渐上升的趋势,其中N0P0M6处理碳库管理指数最高,较N0P0M0处理提高了6.6倍。长期施肥定位试验中,化肥配施有机肥处理N_(2)P_(1)M_(1)、N_(3)P_(2)M_(3)、N_(4)P_(2)M_(2)的土壤总有机碳固定速率在0.22~0.58 t/(hm^(2)∙a),远高于化肥处理N_(1)P_(1)M_(0)、N_(2)P_(2)M_(0)、N_(3)P_(3)M_(0)、N_(4)P_(4)M_(0),土壤有机碳各组分的固持速率变化趋势与总有机碳基本一致。现阶段土壤各组分有机碳储量和增加量与累积碳投入间呈显著正线性相关关系(P<0.01),且仍未出现饱和现象。[结论]长期有机无机肥配合施用显著增加了褐土有机碳及其组分含量,提高了土壤固碳速率和固碳潜力,且施用高量有机肥最有利于农田土壤碳固持和维持土壤肥力。因此,长期有机培肥是有效提高褐土土壤质量和增强土壤碳“汇”功能的农田施肥措施。

长期秸秆还田对褐土农田土壤有机碳、氮组分及玉米产量的影响

基于1992—2022年连续30 a的长期定位试验,研究秸秆不还田(CK)、秸秆覆盖还田(SM)、秸秆粉碎直接还田(SC)和秸秆过腹还田(CM)4种不同秸秆还田方式对土壤有机碳、氮组分和作物产量的影响。结果表明:(1)不同秸秆还田方式均可增加耕层土壤有机碳、全氮及其组分含量;与CK相比,CM处理0~20 cm土层土壤的总有机碳(SOC)、轻组有机碳(LFOC)、微生物量碳(MBC)、水溶性有机碳(DOC)和颗粒有机碳(POC)的含量分别显著增加42.85%、93.51%、80.09%、190.42%和123.38%;土壤全氮(TN)、轻组有机氮(LFON)、微生物量氮(MBN)、水溶性有机氮(WSON)和颗粒有机氮(PON)的含量分别显著增加49.37%、34.26%、69.49%、172.73%和129.29%。(2)各活性有机碳组分与土壤有机碳的比值表现为LFOC>POC>MBC>DOC;各氮组分与土壤全氮的比值表现为LFON>PON>MBN>WSON。(3)CM和SC处理下敏感指数最高的指标为DOC,DOC可作为CM和SC处理早期有机物变化的指示物;SM处理下敏感指数最高的指标为LFOC,LFOC可作为SM处理早期有机物变化的指示物。(4)土壤有机碳、氮组分间均呈显著正相关关系,其中DOC可以较好地反映SOC的变化情况,WSON可较好地反映TN的变化情况。(5)与CK相比,长期秸秆还田均可以显著提高玉米产量,SM、SC和CM处理30 a累计产量分别增加6.38%、7.82%和23.00%。综上,长期秸秆还田是提高土壤有机碳氮组分含量和作物产量的有效耕作措施,以秸秆过腹还田效果最为突出,可在黄土高原旱地玉米种植区域推广。

长期秸秆还田对旱地玉米产量、效益及水分利用的影响

在我国北方地区的旱作农田,从1992年秋季开始至2011年,进行了连续19年的不同秸秆还田方式的春玉米长期定位试验,研究秸秆不还田(CK)、长期秸秆覆盖还田(SM)、秸秆粉碎直接还田(SC)、秸秆养畜粪肥还田(CM)对玉米籽粒产量、经济效益和水分利用的影响。结果表明,1)秸秆还田具有显著的增产增收效果,19年累计增产13.43～24.28 t/hm2,增产幅度11.57%～20.92%,纯效益增加了12831～18171 yuan/hm2;2)秸秆还田可以减少玉米生育期耗水量、增加土壤贮水总量、明显提高水分利用效率,其中秸秆养畜粪肥还田的增产增收效果以及秸秆覆盖还田的保水效果最为明显。不同的降水年型,对玉米产量和水分利用也存在较大影响,正常降水年型玉米产量最高,偏旱年型玉米水分利用效率最高。丰水年份和偏丰年份应当注意减少降水的无效耗散,秸秆覆盖还田在偏旱年份的增产效果尤为突出。

秸秆还田和秋施肥对旱地玉米生长发育及水肥效应的影响

在我国北方半湿润偏旱区的晋东豫西 (寿阳 )旱农试验区 ,持续 10年进行了多种方式秸秆还田与秋季深施肥配合定位试验 ,探讨秸秆还田秋施肥对旱地玉米生长发育、产量、土壤水肥高效利用和土壤肥力变化的影响 .结果表明 ,秸秆还田秋施肥较好地解决了深施肥与春季保墒捉全苗的矛盾 ,以及秸秆腐解与幼苗争夺水分养分而影响玉米幼苗生长的矛盾 ,秸秆资源丰富的区域优势得以充分利用 ,土壤微生物活动更为活跃 ,土壤水肥状况得到明显改善 ,表现为玉米苗全苗壮 ,根系发达 ,植株叶片光合速率、蒸腾速率提高 ,水分利用效率年平均提高了 3 2 6～ 4 5 1kg·hm-2 ·mm-1,生育期耗水量累计减少 8 1～ 2 6 4 5mm ,氮、磷肥利用率分别提高了 3 9%～ 13 9%和 3 0 %～ 9 1% ,水肥资源得到了高效利用 ,10年累计增加12 10～ 17 2 7t·hm-2 玉米籽粒 ,增产幅度达 2 5 6 %～ 36 5 % ,玉米产量年际间波动减小 ,同时维持了较高的土壤肥力和生产力 .

施肥和降水年型对旱地玉米产量及水分利用的影响

在我国北方半湿润偏旱区的山西省寿阳旱农试验区,经过长达10a的定位试验结果表明,施肥可使水分利用效率明显提高,是不施肥处理的2.25倍;旱地玉米产量和水分利用效率,同时受生育期降水量和播前土壤贮水量两个因素的影响。干旱年份,玉米产量的提高更依赖于土壤水分、养分的协调供应,施肥的增产效果受到土壤水分亏缺的限制,合理施肥、培肥土壤、保蓄水分,可增强旱地玉米抵御干旱的能力;丰水年份和正常年份,肥料的增产作用得到充分发挥,丰水年份应注意蓄水保墒。

旱地玉米秸秆还田秋施肥生态效应研究

长期定位试验研究结果表明旱地玉米秸秆还田秋施肥具有显著增产效果 ,10年累计玉米籽粒增产12 10～ 17 2 7t/hm2 ,增幅达 2 5 5 9%～ 36 5 2 % ;玉米秸秆增加 5 9～ 13 3t/hm2 ,为秸秆还田提供了充足的有机肥源。秸秆还田秋施肥可起到秋保春墒的作用 ,苗全苗壮 ,养分充分得到有效利用 ,且有利于土壤微生物繁殖 ,促进秸秆等有机物料腐解 ,对提高矿质营养元素有效性 ,改善土壤理化性质有显著作用。

施肥对饲草高粱生长及营养品质的影响

研究施用氮、磷、钾肥对饲草高粱生长及营养品质动态的影响结果表明,氮肥、磷肥和钾肥配合施用可大幅提高饲草高粱生物产量,增加饲草高粱植株粗蛋白质、粗纤维和粗脂肪的单位面积产出量;氮素是影响高粱生物产量的首要养分因素,其次为磷素,第三是钾素;饲草高粱植株高度以及粗蛋白质、粗纤维和粗脂肪含量的变化规律,主要取决于品种特性;施肥主要通过影响饲草高粱生物产量,对饲草高粱植株粗蛋白质、粗纤维和粗脂肪的单位面积产出量产生作用。从饲草高粱的生物产量和品质综合考虑,确定饲草高粱的适宜收割期,以开花末期至成熟中期之间为宜,过早收割饲草高粱生物产量较低,过晚收割则饲草高粱生物产量较低且品质变劣。

旱地玉米水分高效利用平衡施肥技术的试验研究

通过６年田间试验研究，探讨平衡施肥技术对旱地玉米水分利用的影响。结果表明，在晋东豫西半湿润偏旱区，采用适宜的肥料品种、适宜的肥料用量、适宜的施肥时期以及适宜的施肥培肥方式方法，即采用平衡施肥技术有利于旱地玉米水分利用效率的提高，同时，可培肥土壤、保蓄土壤水分。

不同树龄仁用杏人工林地土壤水肥状况研究

通过比较种植在相临地块上而定植年限不同的仁用杏人工林地土壤理化性质,分析了不同定植年限仁用杏人工林地土壤水分和养分的变化规律。研究结果表明,仁用杏定植时间越长,对土壤理化性质影响越大。定植2年仁用杏的耗水量与同期降水量基本相同,而随着定植年限的延长,仁用杏的耗水量逐渐增大,定植6年仁用杏的耗水量就已经超过了同期降水量,土壤有效水贮量减少,土壤水分处于逐渐耗竭的状态;同时,随着仁用杏种植年限的延长,仁用杏人工林地的土壤有机质、硝态氮、有效磷、速效钾等含量降低,土壤肥力迅速下降,硝态氮、有效磷和速效钾都成为了仁用杏生长发育的限制因素。

施肥和降水年型对旱地玉米产量及水分利用的影响

在我国北方半湿润偏旱区的山西省寿阳县旱农试验区,经过长达10年的定位试验结果表明,施肥可使水分利用效率明显提高,是不施肥处理的2.25倍;旱地玉米产量和水分利用效率,同时受生育期降水量和播前土壤贮水量两个因素的影响.干旱年份,玉米产量的提高更依赖于土壤水分、养分的协调供应,施肥的增产效果受到土壤水分亏缺的限制,合理施肥、培肥土壤、保蓄水分,可增强旱地玉米抵御干旱的能力;丰水年份和正常年份,肥料的增产作用得到充分发挥,丰水年份应注意蓄水保墒.

晋东豫西（寿阳）旱农试区水肥效应研究

在晋东豫西（寿阳）旱农试区，研究土壤水肥状况及施肥措施对玉米产量和水分利用效率的影响。结果表明，播前土体贮水量影响玉米的产量和生育期耗水量，适宜的土壤水分状况，有益于产量的提高。耕层土进养分越充裕，玉米产量和水分利用效率就越高．相反，则越低，适宜的土壤养分状况，促进玉米水分的吸收及其有效利用。各种肥料的优化施用，培肥土壤实行秋季施肥，是改变该区低产面貌，有效利用降水的重要途径。

旱地玉米秋施肥增产机制和施用技术研究

１９９１年秋至１９９４年秋，在山西寿阳县对旱地玉米秋施肥的增产机制和施用技术进行了研究。结果表明，肥料在秋季施用能增加玉米产量，提高水肥利用效率。秋施肥较传统施肥亩增产玉米子粒２８．８～６６．ｇｋｇ，亩增纯收入２３．２４～６２．３５元；春播时耕层土壤含水量提高０．２３％～３．１６％，水分利用效率提高０．０８４～０．２０３ｋｇ／ｍｍ；玉米植株氮素和磷素的积累量分别增加了０．３８～０．９３ｋｇ／亩和０．０４～０．１５ｋｇ／亩。秋施肥后，玉米苗全苗壮，亩穗数、穗粒数和百粒重增加。秋施肥技术的关键是于１０月下旬采用条施或全层施的方式，将有机无机合理配方肥料深施到１０～２０ｃｍ的土层。

捷变频雷达本振功率曲线多变原因分析

频率捷变雷达(FAR)主要分为非相干与全相干2种,是公认的最具发展前途的雷达之一。本文结合试验中某型号非相参FAR本振功率遥测曲线多变现象,基于捷变频技术、本振系统、遥测读数等原理,分析了曲线多变的原因,并最终认定系统性能良好,解释了装备鉴定部门对该类产品核心性能的长期困扰,发挥了较高的工程效益。

基于非线性观测器的永磁同步电机无传感器控制

为实现永磁同步电机(PMSM)无传感器控制,设计一种对两相静止坐标系下的PMSM模型进行状态重构的非线性观测器来估计转子位置和速度。设计的非线性观测器中不含转速,可使转速变化对观测器性能基本无影响,从而提高了观测精确度。采用基于积分切换的滑模变结构控制器代替了传统的比例-积分-微分(PID)控制中转速环,增强了电机控制系统对自身某些参数变化和外界扰动的鲁棒性。仿真结果证明,所设计的非线性观测器具有较高的观测精确度,控制系统具有良好的动静态性能。

长期有机无机肥配施对褐土微生物生物量碳、氮及酶活性的影响

通过对山西省寿阳长期定位试验田0—20 cm和20—40 cm的土壤测定和分析,探讨了长期有机无机肥配施下褐土微生物生物量碳、氮和酶活性的变化以及相关性。结果表明,褐土微生物生物量碳、氮变化基本一致。褐土微生物生物量碳、氮从0—20 cm到20—40 cm土层均呈减少趋势;长期单施高量有机肥、有机无机肥合理配施都能提高褐土微生物生物量碳、氮;不同用量的长期单施化肥处理不能使微生物生物量碳、氮显著增加。脲酶和碱性磷酸酶活性从0—20 cm到20—40 cm土层呈减少趋势;长期单施高量有机肥和有机无机肥合理配施可使褐土脲酶及碱性磷酸酶活性增加。脲酶活性随单施化肥量的增加有增加趋势,而碱性磷酸酶活性则呈减小趋势。土壤微生物量碳、氮、土壤酶活性及土壤养分之间的显著相关性表明,微生物生物量碳、氮和土壤酶活性可以判断褐土土壤有机质和N素状况,可作为评价褐土肥力水平和土壤培肥效果的生物学指标,同时也为提高褐土肥力水平和土壤培肥效果提供依据。

秸秆还田方式对旱地玉米产量和水分利用效率的影响

基于中国北方干旱地区18年的长期秸秆还田田间定位试验,开展了不同秸秆还田方式及施肥时期对春玉米产量及水分利用效率影响的比较研究。结果表明:与春施肥对应处理相比,不同方式秸秆还田秋施肥具有显著增产效果,18年累计增产玉米籽粒9.71～15.58 t/hm2,增产率为8.33%～16.19%;同时,玉米生育期耗水量减少,土壤贮水量增加,水分利用效率明显提高。4种不同秸秆还田方式对春玉米18年总产量、总水分利用效率的贡献从大到小依次为:秸秆过腹还田、秸秆覆盖还田、秸秆粉碎直接还田、秸秆未还田。不同的降水年型,对各处理玉米产量和水分利用也存在较大影响。正常年型玉米产量最高,偏旱年型玉米水分利用效率最高。秸秆覆盖还田秋施肥对偏旱年份的增产及水分利用效率提高的效果尤为突出。

太原市污灌区土壤重金属污染现状评价

对太原市污灌区土壤重金属分布特征进行了分析评价,结果表明重金属Pb、Zn、Cu、Ni、Mn、Cr、As、Hg、Cd含量均值均未超过土壤环境质量标准(GB15618—1995),但其平均值均显著高于太原市土壤背景值。各重金属间的相关分析表明,Pb、Zn、Cu、Ni、Mn、Cr、As、Cd之间呈极显著相关,说明这8种元素污染源可能相同。Hg是本区表层土壤重金属污染的主要因子,重金属元素的污染程度依次为Hg>Cd>Pb>As>Cu>Zn>Cr>Mn>Ni。土壤重金属单项污染指数均值均大于1,综合污染指数为2.81,总体上,污染水平为中度及其以上。各种重金属单因子污染指数和综合指数在研究区有相似的空间分布格局,总体分布趋势为东南部小店地区和中南部晋源区相对较高,南部清徐县相对较小;通过因子分析并结合污灌区污染源调查,表明Hg除受污水灌溉的影响外,燃煤释放的Hg可能是重要来源之一,Cd、Zn、Pb和Cu可能来自污水灌溉和大气沉降,以污水灌溉的贡献为主,Ni、Mn、As、Cr来自污水灌溉。Hg、Cd是太原市污灌区土壤中需要优先控制的重金属。