亚表层培肥结合地膜覆盖对河套灌区盐碱土壤有机碳和无机碳的影响

土壤有机碳(SOC)和无机碳(SIC)是参与全球碳循环的重要碳库。亚表层(10~30 cm)培肥结合地膜覆盖措施是干旱区优化盐碱土壤物理结构和调控土壤水盐环境的有效措施,然而关于其如何调控0~60 cm土体SOC、SIC分布及其与土壤相关理化性状的关系尚不明确。本研究基于内蒙古河套灌区盐碱土壤6年的田间微区试验,设置常规对照(CK)、亚表层(10~30 cm)有机培肥(OM)、地膜覆盖(PM)、亚表层有机培肥+地膜覆盖(OM+PM)4个处理,测定了2019—2020年0~60 cm剖面SOC、SIC、全碳(TC)含量以及土壤理化指标(土壤水分、盐分、pH和全氮),分析了TC、SOC、SIC变化特征及其影响因素。结果表明:OM和OM+PM处理较CK和PM处理显著增加0~40 cm土层SOC含量31.9%~195.6%(P<0.05),显著增加40~60 cm SOC含量33.7%~49.4%(P<0.05,仅2020年),但显著降低0~40 cm SIC含量9.9%~35.0%(P<0.05)。基于SOC和SIC的变化,OM+PM较CK处理显著增加2019年20~60 cm TC含量10.4%~39.4%(P<0.05),并显著增加2020年0~20 cm TC含量13.0%(P<0.05)。回归分析结果进一步说明,覆膜条件下补充亚表层培肥,使总碳库变化的主导因素由SIC转变为SOC。冗余分析结果表明土壤理化性质是影响土壤碳库的主要因素(解释度为60.7%~91.9%),其中全氮和pH是0~40 cm土壤碳库的主要影响因子,而40~60 cm土壤碳库主要受盐分和pH影响。相关性分析结果表明SOC与SIC表现为完全相反的变化规律,其中SOC与全氮极显著正相关,与盐分和pH呈极显著负相关(P<0.01);SIC与全氮呈极显著负相关,与pH呈极显著正相关(P<0.01)。因此,亚表层培肥结合地膜覆盖可以通过增加SOC来弥补SIC的损失进而实现碳积累,是该区域盐碱地增加固碳潜力的有效措施。

秸秆隔层结合春灌对河套灌区盐碱地土壤呼吸及其温度敏感性的影响

【目的】探究河套灌区盐碱土壤呼吸对秸秆隔层与灌溉制度的响应,明确土壤呼吸速率与土壤温度、含水量的关系。【方法】采用完全随机区组设计,于2015年分别设置秋浇且春灌(ISA),不秋浇只春灌(IS),不秋浇只春灌+秸秆隔层(SIS)3个处理,于2017、2018年测定土壤呼吸、温度和含水量,并计算土壤呼吸的温度敏感性。【结果】(1)0—20 cm土层温度和含水量波动较为明显,而20—40 cm土层则相对稳定。相较于ISA、IS处理,SIS处理提高了0—40 cm土层温度和20—40 cm土层含水量。(2)2017年的土壤呼吸速率大于2018年;开花期土壤呼吸速率最高,其次为现蕾期、春灌前、播种前、收获期。(3)IS、SIS处理在开花期的土壤呼吸速率均显著高于ISA处理(P<0.05)。相较于ISA处理,IS和SIS处理的土壤呼吸速率分别增加了0.12—0.44和0.06—0.42μmol·m^(-2)·s^(-1)。相较于IS处理,SIS处理的土壤呼吸速率降低0.01—0.49μmol·m^(-2)·s^(-1)。表明不秋浇增加了土壤呼吸,但秸秆隔层降低了土壤呼吸。(4)土壤呼吸速率与土壤温度极显著正相关(P<0.01),与土壤含水量没有显著相关性。0—20和20—40 cm土层温度分别能够解释土壤呼吸速率变化的40.74%—53.84%和39.27%—53.46%。(5)不同处理的土壤呼吸敏感性(Q10)介于1.68—1.98,20—40 cm土层的Q10大于0—20 cm土层的。相较于ISA处理,IS和SIS处理能够降低土壤呼吸敏感性;相较于IS处理,SIS处理能够增加土壤呼吸敏感性。【结论】综合比较,不秋浇只春灌结合秸秆隔层可以提高0—40 cm土层温度和20—40 cm土层含水量,降低土壤呼吸速率,增加土壤呼吸的温度敏感性,可以作为河套灌区节水减排的有效措施。

河套灌区春灌结合秸秆隔层对盐碱土壤温度的调控效果

【目的】对内蒙古河套灌区向日葵生长季土壤温度进行连续监测,从土壤温度变化的角度对春灌结合秸秆隔层措施进行了科学评价。【方法】田间微区定位试验在内蒙古五原县进行,供试作物为食用向日葵(Helianthus annuus L.),品种为JK601 (2016—2017年)和HT361 (2018年)。以无秸秆隔层+常规春灌量2250m^3/hm^2为对照(CK),其他处理均采用秸秆隔层,灌水量为对照的100%(W100)、90%(W90)、80%(W80)。秸秆隔层一次性布置,之后连续3年,用5TE-传感器测定食葵生育期膜内距地表下10、20、30和40 cm处土壤水分、电导率、温度。在食葵收获期,调查产量和产量构成因素。【结果】与CK相比,W100处理0—40cm土层土壤温度在食葵生育时期均表现出增温效果,但增温幅度随着试验年份的增加而降低,其中在2016年食葵蕾期、花期和成熟期显著增温0.7℃~1.8℃,2017年食葵苗期、蕾期和花期生长阶段显著增温0.6℃~1.7℃(P <0.05),而在2018年两处理间土壤温度无显著差异。W100处理0—40 cm土层土壤温度在食葵苗期和蕾期最高,与W90和W80处理相比,3年平均提高了0.3℃~0.4℃和0.2℃~0.5℃;而在食葵花期和成熟期表现为W80处理的土壤温度最高,与W100和W90处理相比,3年平均提高了0.8℃~1.0℃和0.5℃~1.0℃(P <0.05)。相较于CK处理,W100处理和W90处理均能增加食葵产量。其中,W100处理在3年分别增产34.63%、18.83%和6.57%,W90处理分别增产30.42%、15.91%和0.64%。【结论】综合比较土壤温度调控、节约水资源、作物产量,在当地常规春灌基础上减少10%灌水量结合秸秆隔层处理(W90)是较优方案。秸秆隔层处理对土壤温度的调控效果在前两年较为显著,因此,应考虑每两年进行一次隔层处理,以保证该措施对土壤温度调控的有效性。

施用功能微生物菌剂对重度盐碱地向日葵生长及土壤微生物的影响

为了明确功能微生物菌剂对重度盐碱土壤向日葵农艺性状及微生物群落的影响,采用盆栽试验,研究施用ACCC19743、ACCC19833两种不同微生物菌剂对向日葵农艺性状、叶绿素含量、土壤微生物细菌群落多样性及物种组成等的影响。结果表明:与对照处理相比,施用ACCC19743微生物菌剂的土壤pH显著下降了0.17个单位(P<0.05,下同),而施用两种微生物菌剂对土壤含盐量无显著影响;施用微生物菌剂后向日葵的叶面积、株高、地上部干物质量及SPAD值均有所提高,其中ACCC19743处理分别较对照提高了7.52%、57.67%、46.51%、8.72%,均达到显著水平。在门分类水平上,共检测分类12个菌门,其中变形菌门(Proteobacteria)占有明显优势,相对丰度为54.61%~57.68%,其次为拟杆菌门(Bacteroidetes)和放线菌门(Actinobacteria),而ACCC19743处理有利于增加变形菌门和拟杆菌门的丰度。综上所述,ACCC19743菌剂处理能有效降低土壤pH,增加变形菌门和拟杆菌门相对丰度,提高向日葵叶片中叶绿素含量,促进其生长发育,可推荐在河套灌区重度盐碱地应用。

生物菌剂对根际盐碱土壤理化性质和微生物区系的影响

为明确微生物菌剂在内蒙古河套地区中度盐碱土壤改良中的作用,可为盐碱土壤质量提升提供技术支撑。采用大田随机区组试验设计方法,以空白处理(CK)为对照,设置3种微生物菌剂处理,包括丹路牌微生物菌剂(DL)、自主研发的复合微生物菌剂BZ1^(T)/1-15(由芽孢杆菌、芽单胞菌和草炭组成),其使用量分别为570 kg·hm^(−2)(BL1)和1140 kg·hm^(−2)(BL2)。分析不同处理措施下的土壤盐分、养分以及细菌群落结构组成和多样性的变化特征。结果表明:施用微生物菌剂(DL、BL)均可显著降低土壤盐分和pH值,其中BL2处理对降低土壤盐分的效果最显著,与CK、DL、BL1相比分别降低了14.0%、4.2%、7.4%(P<0.05)。同时,施用BL1和BL2微生物菌剂对提高根际土壤的碱解氮、速效钾和有效磷含量有显著作用,其中BL1、BL2处理的碱解氮含量较CK和DL分别显著提高26.4%和11.67%、50.94%和33.33%,BL2处理的速效钾含量较CK、DL和BL1分别显著提高24.1%、24.7%和11.1%(P<0.05)。高通量测序结果表明,BL2处理的丰富度指数(ACE、Chao1)显著高于其他处理,还可显著提升放线菌门、厚壁菌门和蓝细菌门的优势菌群丰度,另外BL1和BL2处理显著降低了酸杆菌门、芽单胞菌门、拟杆菌门、硝化螺旋菌门和浮霉菌门细菌菌群的相对丰度(P<0.05)。相关性分析结果显示,放线菌门与土壤pH值、碱解氮分别呈显著负相关、正相关(r分别为−0.581^(*)、0.595^(*));土壤速效钾与变形菌门、酸杆菌门和绿弯菌门分别呈极显著负相关、正相关和正相关(r分别为−0.753^(**)、0.503^(*)和0.569^(*))。因子分析结果表明,有机质、盐分和养分等是影响土壤细菌群落结构的主控环境因子,因为其总共解释了67.0%的群落变化;它们的贡献率依次为:土壤有机质>盐分>速效钾>pH>有效磷>碱解氮。另外,BL1和BL2菌剂的施用对提高向日葵的产量有显著作用,且作物产量与养分含量呈极显著正相关关系。因此,施用微生物菌剂不仅可以降低土壤盐分和pH值,而且还可显著提高土壤养分含量和作物产量,改善细菌菌群结构。该研究可以为微生物菌剂在内蒙古河套灌区盐碱土壤改良方面提供试验基础和参考。

不同厚度秸秆隔层对河套灌区盐碱土壤温度、水分和食葵产量的影响

【目的】研究不同厚度秸秆隔层对盐碱地食葵农田土壤温度、水分动态变化及产量的影响,为河套灌区筛选适宜盐碱地食葵生长的合理厚度秸秆隔层措施提供依据。【方法】2015-2017年在内蒙古河套地区典型盐碱农田设置了4个不同厚度的秸秆隔层,分别为CK(无秸秆隔层)、S3(厚度3 cm秸秆隔层)、S5(厚度5 cm秸秆隔层)和S7(厚度7 cm秸秆隔层),研究不同厚度秸秆隔层对食葵生育期土壤温度、水分动态变化特征和食葵产量的影响。【结果】秸秆隔层处理(S3、S5和S7)显著提高了食葵全生育期0-40 cm土层温度,其中2015-2017年在食葵苗期分别较CK处理显著增加了0.7、0.6、0.5℃(P<0.05),但其增温幅度随秸秆埋设时长的增加逐渐减小,花期秸秆隔层处理间差异显著,其中S5、S7处理3年平均分别较CK处理提高了0.4、0.6℃(P<0.05);40-50 cm土层的秸秆隔层处理在食葵苗期、蕾期表现出增温趋势,在生长后期表现出降温趋势。不同处理下向日葵全生育期土壤温度整体上均随土层加深而降低,且土壤温度和大气温度间均具有极显著的正相关关系,3年内R 2值的分布范围为0.628-0.735,秸秆隔层处理增强了土壤温度对大气温度的敏感程度,且土壤温度对大气温度的响应随秸秆埋设时长的增加而减弱。不同秸秆隔层处理与不同灌水时期间交互作用对土壤含水量有显著影响(P<0.05),秸秆隔层处理能够降低灌溉前、收获后0-40 cm土层平均土壤含水量,其中S7处理降幅最大,3年平均分别较CK处理降低了7.9%、5.4%(P<0.05);但在灌溉后S3、S5和S7处理平均土壤含水量3年分别较CK处理提高了2.3%、3.4%、3.6%(P<0.05)。秸秆隔层处理能够促进食葵生长,增加食葵产量,提高灌溉水生产率和水分利用效率,其中以5、7 cm厚度秸秆隔层处理增幅最大,但两处理间无显著差异(P>0.05)。【结论】不同厚度秸秆隔层均能够提高食葵生育期0-40 cm土层温度,温度增幅随秸秆埋设时长的增加而减小,在花期各处理间差异较显著,并且秸秆隔层处理能够提高灌后0-40 cm土层平均土壤含水量,为食葵提供适宜的生长环境,综合考虑3年土壤温度、作物水分利用效率等,5 cm厚度秸秆隔层处理最适宜在内蒙古河套灌区推广应用。

亚表层有机培肥调控盐渍土孔隙结构与水盐运移机制

为探明亚表层有机培肥结合地膜覆盖对土壤孔隙结构及其水盐运移的调控机制,以内蒙古河套灌区典型盐渍土为研究对象,设置了地表不覆膜(CK)、地膜每年覆盖(PM)和亚表层单次有机培肥+地膜每年覆盖(OMP)3个处理,3年后采用X射线CT扫描和图像处理技术获取了部分亚表层(15~21 cm)与深层(35~41 cm)土壤孔隙结构信息,同时测定了土壤剖面水盐含量,分析了土壤孔隙结构与水盐分布特征的关系。结果表明,PM处理与CK相比,亚表层大孔隙度(>30μm)无明显差异(P>0.05),但深土层降低了0.48个百分点(P<0.05)。OMP处理与CK相比,亚表层及深土层大孔隙度分别提高了11.95、0.75个百分点(P<0.05),其中不同当量直径孔隙度和孔隙连通度均差异显著(P<0.05)。与CK和PM处理相比,OMP处理春灌后0~40 cm土层含水率分别提高12.02%和6.33%(P<0.05),全盐含量分别降低了16.22%和13.21%(P<0.05);收获后0~40 cm土壤含水率分别降低40.69%和35.77%(P<0.05),返盐率分别降低了12.22、11.56个百分点(P<0.05)。大孔隙度、土壤孔隙连通度与水盐含量显著相关(P<0.05),增加当量直径小于1500μm孔隙度可以显著提高春灌后土壤保水效果,而增加当量直径小于500μm孔隙度可以促进春灌后盐分淋洗。通过在亚表层施用有机肥结合地膜覆盖可以优化土壤物理结构,增强盐渍土水盐调控能力。

红地球葡萄养分积累及分配规律研究

【目的】为量化葡萄各生育期施肥量,科学施肥避免肥料浪费。【方法】以7年生鲜食葡萄"红地球"为供试材料,设置施肥与不施肥处理,同时全生育期每隔10 d采样1次,探究葡萄的养分积累动态以及养分分配规律。【结果】果实、叶片以及新梢中全氮、全磷以及全钾均占到植株体的60%以上,是养分分配的的主要器官。萌芽期和花期需要施用氮168 kg/hm^2,膨大期51 kg/hm^2,转色期91 kg/hm^2,成熟期55 kg/hm^2。萌芽期和花期需要施用磷123 kg/hm^2。膨大期122 kg/hm^2,转色期46 kg/hm^2,成熟期18 kg/hm^2。萌芽期和花期施需要施用钾41 kg/hm^2,膨大期139 kg/hm^2,转色期121 kg/hm^2,成熟期147 kg/hm^2。【结论】以期为贺兰山东麓鲜食葡萄的科学施肥以及修剪提提供科学依据,同时实现宁夏葡萄栽培园区标准化、科学化、精准化的目标。

滴灌专用肥对酿酒葡萄‘赤霞珠’生长、品质以及产量的影响

为解决宁夏红寺堡酿酒葡萄产区土壤贫瘠、肥力不足等问题,寻求最佳施肥量,以4年生酿酒葡萄‘赤霞珠’为试验材料,研究不同的滴灌专用肥施用量对酿酒葡萄生长、果实品质以及产量的影响。结果表明:施用滴灌专用肥可以促进酿酒葡萄树新稍的伸长以及增加发生数,并能提高果实的可溶性固形物、还原性糖、总酚含量,降低可滴定酸含量。但随着施肥量的增加,酿酒葡萄会出现品质变差,产量减少等现象。综合而言,酿酒葡萄滴灌专用肥的合理施用量为750 kg/hm2。