压差式和泵吸式施肥装置对棉花产量和氮肥利用率的影响

【目的】研究压差式施肥和泵吸式施肥两种施肥装置对滴灌棉田氮素吸收、棉花产量及氮肥利用率的影响,为新疆干旱区滴灌棉田水肥一体化技术提供理论依据。【方法】设置3个处理:不施氮(N_(0))、压差式施肥装置(N_(300)-压差式)、泵吸式施肥装置(N_(300)-泵吸式),其中氮肥为硫酸铵,用量为300 kg/hm^(2)。【结果】与N 0处理相比,N_(300)-压差式和N_(300)-泵吸式处理显著增加棉花总生物量、氮素吸收量和籽棉产量;与N_(300)-压差式处理相比,N_(300)-泵吸式处理滴头肥液铵态氮浓度分布更加均匀,且N_(300)-泵吸式处理棉花生物量、氮素吸收量、籽棉产量和氮肥利用率显著增加15.94%、31.50%、7.32%和52.98%。【结论】同一施肥量的条件下,泵吸式施肥装置滴头肥液铵态氮浓度随时间变化幅度比压差式施肥装置小,泵吸式施肥装置施肥均匀性优于压差式施肥装置,泵吸式施肥装置较压差式施肥装置促进棉花生长,且显著提高氮素吸收量及籽棉产量和氮肥利用率。

新疆棉田灰漠土氨氧化微生物群落对灌溉水盐度和施氮量的响应

采用灌溉水盐度和施氮量两因素试验,其中灌溉水盐度设置2个水平:0.35 dS·m^(-1)(淡水,FW)和8.04 dS·m^(-1)(咸水,SW),施氮量设2个水平:0(不施氮,N0)和360 kg·hm^(-2)(施氮,N360),以咸水滴灌的棉田土壤为材料,测定了土壤理化性质和生物学指标,结果显示:(1)咸水滴灌显著增加土壤EC 1∶5和NH_(4)^(+)-N含量,分别增加了457.74%和73.02%,但显著降低土壤NO_(3)^(-)-N含量,降低了35.88%;施氮显著增加土壤EC 1∶5、NO_(3)^(-)-N和NH_(4)^(+)-N含量,分别增加了32.09%、668.33%和39.88%。(2)咸水滴灌显著降低了土壤潜在硝化势,较淡水处理降低了28.97%;施氮显著增加了土壤潜在硝化势,较不施氮处理增加了317.27%。(3)咸水滴灌显著降低氨氧化细菌(AOB)和全程氨氧化细菌A分支(amoA-clade-A)和B分支(amoA-clade-B)的基因拷贝数,分别降低了81.27%、73.49%和62.51%,但显著增加氨氧化古菌(AOA)的基因拷贝数,增加了487.94%;氮肥施用均显著增加了氨氧化微生物的基因拷贝数,分别增加了511.20%(AOA)、958.13%(AOB)、72.66%(amoA-clade-A)和31.18%(amoA-clade-B)。(4)氨氧化微生物优势菌属为假单胞菌属、嗜甲基菌属、亚硝化螺菌属、慢生根瘤菌属、链霉菌属、硝化螺菌属、寡养单胞菌属、食甲基菌属、螯台球菌属、囊胞杆菌属、亚硝基单胞菌属、红假单胞菌属、芽孢杆菌属和拉姆利式杆菌。(5)咸水滴灌降低了AOA的多样性和丰富度及amoA-clade-A的多样性,但增加了AOB和amoA-clade-B的多样性和丰富度及amoA-clade-A的丰富度;氮肥施用显著降低了AOA和AOB的丰富度及amoA-clade-A的丰富度和多样性,但增加了amoA-clade-B的丰富度和多样性。综上,盐分是影响氨氧化微生物群落结构的主要驱动因子,氨氧化古菌是土壤氨氧化作用的优势物种,而氨氧化细菌和全程氨氧化细菌A分支是咸水滴灌棉田氨氧化作用的主导微生物种群。

棉秆和生物炭还田对棉田土壤理化性质及棉花水氮利用率的影响

通过探究棉秆及其生物炭还田对棉田土壤理化性质、硝态氮淋洗及水氮利用率的影响,为干旱区农业资源的合理利用及土壤地力提升提供理论依据。本研究在前期已连续开展了2年(2019—2020年)棉秆及其生物炭还田的基础上进行,试验设置4个处理:不施氮(N0)、施氮(N360)、施氮+秸秆(N360ST)和施氮+生物炭(N360BC);其中氮肥用量为360 kg/hm^(2),棉花秸秆用量为6 t/hm^(2),生物炭用量为3.7 t/hm^(2)(与棉花秸秆等炭量)。结果表明:与N0处理相比,N360、N360ST和N360BC处理显著增加土壤孔隙度、全氮、硝态氮淋洗量、棉花株高、总生物量、氮素吸收、籽棉产量和灌溉水利用率;显著降低土壤pH和水分淋洗量。与N360处理相比,N360ST和N360BC处理显著增加土壤总碳、速效钾、速效磷和碳氮比的含量,N360ST处理土壤水分淋洗量和硝态氮淋洗量分别较N360处理增加33.00%和40.16%,而N360BC的硝态氮淋洗量较N360处理降低40.06%。与N360处理相比,N360ST和N360BC处理显著增加棉花总生物量、氮素吸收和籽棉产量;N360ST和N360BC处理灌溉水利用率和氮肥利用率分别较N360处理增加4.24%、11.53%和15.70%、44.58%。棉秆和生物炭还田改变了土壤结构,显著提高土壤养分,降低硝态氮淋洗量的同时,提高氮素吸收量,从而增加籽棉产量和提高水氮利用率。

施用生物炭对咸水滴灌棉田土壤理化性质及酶活性的影响

【目的】淡水资源不足是限制干旱区农业可持续发展的重要因素,咸水灌溉在缓解淡水资源短缺、维持作物生长的同时,也加剧了土壤次生盐渍化的风险,合理利用咸水资源、改善土壤性质、提高作物产量是干旱区农业可持续发展的重要目标。【方法】试验设置灌溉水盐度和有机物料两个因素,灌溉水盐度(电导率,ECw)设2个水平,为0.35 dS/m (淡水)和8.04 dS/m (咸水),分别用FW和SW表示;每个灌溉水盐度处理下分别设置对照、棉花秸秆和棉花秸秆生物炭3个处理,分别以CK、ST和BC来表示。【结果】与淡水灌溉相比,咸水灌溉增加土壤容重、含水量、盐分、总碳、全氮、速效磷含量和土壤脲酶活性,但土壤pH值、速效钾、蔗糖酶活性、碱性磷酸酶活性、芳基硫酸酯酶活性、土壤呼吸及棉花株高、生物量、氮素吸收和产量均呈降低趋势。生物炭和秸秆施用降低土壤容重,但增加土壤pH、总有机碳、全氮、速效磷和速效钾;淡水灌溉下土壤盐分差异不显著,但咸水灌溉下土壤盐分显著降低。与CK处理相比,BC和ST处理显著增加土壤蔗糖酶活性,总体上蔗糖酶活性分别较CK处理高38.65%和35.89%;ST处理显著增加碱性磷酸酶和芳基硫酸酯酶活性,总体上碱性磷酸酶和芳基硫酸酯酶活性分别较CK处理高35.90%和65.01%;土壤脲酶活性与3种酶活性呈相反趋势,尤其是在SW条件下,BC处理和ST处理较CK分别降低20.51%和2.91%。生物炭和秸秆施用也显著提高土壤基础呼吸,BC和ST处理的土壤基础呼吸分别较CK增加24.88%和27.03%。BC处理和ST处理均显著提高棉花株高、生物量、氮素吸收和产量,总体上,生物炭和秸秆施用后的棉花产量较对照提高9.09%和5.66%。【结论】生物炭和秸秆的施用改善土壤理化条件,增加土壤养分,促进了棉花对养分的吸收,提高棉花产量。

长期咸水滴灌对棉田土壤细菌和真菌群落结构的影响

【目的】研究长期咸水灌溉对棉田土壤理化性质、细菌和真菌群落结构多样性的影响。【方法】设3个灌溉水盐度处理为0.35、4.61和8.04 dS/m,分别代表淡水、微咸水、咸水3种灌溉水质,采用高通量测序法测定土壤中细菌和真菌群落结构多样性。【结果】与淡水灌溉相比,微咸水和咸水灌溉显著提高了土壤盐分和土壤容重,但降低了土壤pH、有机质和全氮含量。微咸水和咸水灌溉显著增加细菌OTUs,而咸水灌溉显著降低真菌OTUs。咸水灌溉显著增加细菌Chao1和ACE指数,降低Shannon指数,降低真菌Chao1和ACE指数,增加Simpson指数。微咸水和咸水灌溉显著降低细菌RB41、H16、Haliangium、硝化螺旋菌属、溶杆菌属、苔藓杆菌属、酸杆菌属和真菌被孢霉属、粉褶菌属、Tetracladium的相对丰度,但显著增加细菌鞘脂单胞菌属、芽单胞菌属、Gaiella、Ilumatobacter、Solirubrobacter、Nocardioides和真菌弯孢菌属、球腔菌属的相对丰度。随着灌溉水盐度的增加,细菌群落潜在生物标志物的数量逐渐减少,为4个、2个和1个,真菌群落潜在生物标志物数量在微咸水灌溉最高12个,咸水灌溉最低5个。细菌群落结构的改变与土壤含水量,容重和盐度的变化密切相关,而真菌群落结构的改变仅与土壤含水量显著相关。【结论】盐分是驱动土壤细菌和真菌群落组成变化的主要因素。土壤细菌和真菌群落通过调节物种组成来适应盐胁迫,不同灌溉水盐度胁迫下土壤细菌和真菌群落会形成显著差异的物种。