黄土高原土壤调控原理与应用研究知识图谱——基于CiteSpace的文献可视化分析

[目的]黄土高原是中国一个伟大的地理单元,对国家粮食安全和生态安全具有重要的战略意义。通过长期的坡度治理、流域综合治理、植树造林等多种措施,黄土高原地区的生态环境已经得到显著改善,但仍然面临着局部地区植被恢复配置的合理性不足、全流域统筹不协调、平衡经济发展与生态保护等方面的挑战。在国家双碳目标的指引下,黄土高原生态系统及农业可持续发展的未来方向和目标应当是支持碳中和目标实现、建立环境适宜性的植被群落、推进生态系统统筹社会经济系统的发展实现发展方式绿色转型。[方法]通过文献计量学工具CiteSpace对1992—2023年发表的黄土高原土壤调控原理与应用研究相关文献进行可视化分析,重点针对该研究领域的核心研究力量、研究热点与研究趋势。[结果](1)从发文量的嬗变来看,整体呈上升趋势,在2001年后爆发式增长;(2)从发文机构来看,西北农林科技大学在该领域的发文量最高,为2157篇;(3)从作者的合作关系来看,邵明安和刘国彬是该领域的核心带头人,发文量分别为141,117篇,由他们构成的合作网络已经非常成熟;(4)从该领域的研究热点和发展趋势来看,主要研究热点集中在土壤水分、产量、旱地、土壤侵蚀、土壤养分和植被恢复等方面,未来微观主题趋势将集中在产量、坡位和施氮量上,而未来宏观趋势将探索生态—经济—社会系统耦合协调发展的新模式。[结论]基于可视化分析后的结果,对黄土高原土壤调控原理与应用研究领域提出了合作研究、研究热点和未来重点发展方向3个方面的展望。

基于微藻的滨海盐碱土壤调控技术集成与应用

针对近年耕地质量监测中发现的沿海土壤盐碱化问题,开展田间试验示范探索运用土壤改良剂(微藻营养液)对盐碱土壤进行调控,改善土壤盐碱状况,提高土壤肥力,促进有益土壤细菌群落丰度和多样性程度提高,促进作物生长,提高产量,再造土壤生态平衡。通过多点田间试验,验证了微藻及自身代谢产物,促使土壤团粒结构形成;对Na+的吸附调节土壤pH值,降低盐害;增加土壤放线菌门和变形菌门等有益细菌丰度,抑制厌氧菌的繁殖,优化土壤微生物环境。集成了基于微藻的滨海盐碱土壤调控技术。通过调控技术在滨海盐碱土的应用,降低了土壤pH值和水溶性盐总量,增加了土壤有机质含量,降低农业生产成本,提高了作物产量,有效促进了土壤盐渍化区域农业的可持续发展。

土壤调控剂与硅肥配施对镉污染土壤的改良效果及水稻吸收镉的影响

【目的】本研究为稻米Cd污染阻控技术提供理论依据和技术支撑。【方法】通过田间试验,研究了土壤调控剂T1(纳米活性炭+硅钾钙镁肥)、T2(火山石+钙镁磷肥)和Si(叶面硅肥)单一及组合共5种不同调控措施(T1、T2、Si、T1+Si、T2+Si)对云南个旧矿区稻田镉污染土壤的修复效应及对稻米镉累积的影响。【结果】土壤调控措施均能提高土壤pH,T2处理调控效果最好,较对照提高0.80个单位;调控剂处理后,土壤酸可提取态Cd都有不同程度的降低,残渣态有不同程度的增加,T1+Si处理对土壤酸可提取态调控效果最好,较对照降低了31.6%。经调控措施处理后水稻产量有不同程度的提高,组合调控处理的增产效果优于单一调控措施,T1+Si、T2+Si组合处理较对照分别增加27.2%、29.7%。不同处理水稻根系Cd含量有不同程度的降低,但茎叶中Cd含量有不同程度的上升,糙米中Cd含量均有不同程度的降低,符合国家食品污染物限量标准(GB 2762-2012),其中T1+Si处理糙米中Cd含量较对照降低45.3%。【结论】采用纳米活性炭+硅钾钙镁肥基施以及在水稻灌浆期和抽穗期分别喷施叶面硅肥不仅可以有效修复个旧矿区镉污染土壤,而且可以明显降低糙米中镉的含量,提高矿区稻米安全质量。

表层土壤调控措施对苹果根系形态及活力的影响

针对甘肃省陇东旱塬苹果园缺乏有效的表层土壤管理措施的现状,通过优化表层土壤管理方式,研究了优化化肥施用条件下,不同覆盖材料和不同有机肥对陇东红富士苹果根系形态及活力的影响.对比分析了常规管理(T1)与表层土壤调控措施(T2:覆膜+普通有机肥;T3:覆膜+微生物有机肥;T4:覆草+普通有机肥;T5:覆草+微生物有机肥)对苹果根系形态及根系活力的影响.结果表明,T5比T1的根长、根表面积、根体积和根尖数各增加了766.61cm、118.51cm2、6.64cm3和2216条,T5的根系活力比其他处理高,最高值达364.7μg/(g·h);相同有机肥条件下覆草处理效果优于覆膜处理;相同覆盖方式下微生物有机肥效果优于普通有机肥.

根际土壤调控对连作烟田青枯病的控制作用

针对一些烟区土壤存在的板结、酸化严重、营养失调、微生态环境失衡等问题,设置了窝施碳化玉米秸秆、增施碱性肥料、生石灰水和微肥斯德考普灌根4项措施对烟株根际土壤进行改良。通过调查各处理青枯病的发病情况、烟草农艺性状等指标,探索不同调控措施对青枯病的防控作用及烤烟农艺性状的影响。结果表明:4个处理中,生石灰水灌根和微肥斯德考普灌根对烟草青枯病均有较好的防控作用,在对照区发病率达到高峰时,病情指数分别比对照低9.74、8.45,防效分别为50.52%、40.47%;4种处理措施对烟草农艺性状均有一定的促进作用,以增施碱性肥料效果相对最佳,其后依次为斯德考普灌根、石灰水灌根、窝施碳化玉米秸秆。

茶树的钙镁营养及土壤调控

通过多年的大量分析结果表明，正常生长的茶树各器官中的钙、镁保持有一定的含量和比例，钙随组织老化而积累，而镁总是趋向新生的幼嫩组织，Ｃａ／Ｍｇ值则随组织老化而急速增大。叶中的Ｃａ／Ｍｇ值＞ｌ，根中的Ｃａ／Ｍｇ值＜１。茶叶品级随Ｃａ／Ｍｇ值升高而降低。茶树对土壤钙、镁的吸收，不仅取决于土壤活性钙、镁的绝对含量，同时也取决于钙镁的比例平衡。缺钙、缺镁或两者比例失调，对茶树生长和茶叶产量、品质均有一定的影响。文中还对钙、镁的土壤调控进行了讨论。

有机碳土壤调控剂对盐化潮土理化性质和甜菜效益的影响

进行了有机碳(SOC)土壤调控剂配方筛选及对盐化潮土理化性质和甜菜效益影响的研究。结果表明:SOC土壤调控剂配方比例为:有机碳肥0.9375∶保水剂0.0025∶甜菜专用肥0.0563∶聚乙烯醇0.0037,甜菜经济效益最佳施用量为23.85t/hm^2,甜菜理论产量为104.07t/hm^2。施用SOC土壤调控剂与传统化肥比较,盐化潮土容重、pH和重金属离子Hg、Cd、Cr和Pb分别降低6.92%、0.46、16.21%、28.85%、15.74%和18.02%;土壤总孔隙度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度和团聚体分别增加3.40、1.87、1.53和7.11个百分点;土壤总持水量、毛管持水量和非毛管持水量分别增加6.67%、6.67%和6.68%;土壤有机质、碱解氮、速效磷和速效钾分别增加11.81%、1.78%、1.68%和0.28%;土壤有益微生物真菌、细菌和放线菌分别增加122.64%、34.40%和21.13%;土壤蔗糖酶、脲酶、磷酸酶和多酚氧化酶分别增加61.42%、46.08%、33.33%和59.09%;甜菜叶丛高度、叶丛重量、根体长度、根直径和单株根重分别增加2.03%、3.79%、3.04%、3.03%和8.47%;产量、增产值和施肥利润分别增加8.33%、0.28万元/hm^2和0.07万元/hm^2。在盐化潮土施用SOC土壤调控剂,有效地改善了盐化潮土理化性质和生物学性质,提高了酶活性和甜菜的经济效益。

多功能土壤调控剂对河西走廊灰棕漠土的改良效果

为了解决灰棕漠土贮水、保肥能力弱,有机质含量低,制种玉米产量低而不稳的问题,选择甘肃省酒泉市肃州区的灰棕漠土,采用田间试验方法,研究了多功能土壤调控剂对灰棕漠土的改良效果。结果表明:多功能土壤调控剂最佳配比为:土壤调控剂0.928 8∶土壤保水剂0.001 2∶土壤营养剂0.068 1∶土壤结构改良剂0.001 9。经回归统计分析,多功能土壤调控剂经济效益最佳的施肥量为24.22 t/hm^2,制种玉米理论产量为6.76 t/hm^2。施用多功能土壤调控剂与传统化肥比较,灰棕漠土容重、pH值和汞、镉、铬、铅含量分别降低7.20%、5.51%和16.21%、28.85%、15.74%、18.02%,总孔隙度、>0.25 mm团聚体含量、总持水量、有机质含量、碱解氮含量、速效磷含量和速效钾含量分别增加6.44%、27.35%、6.43%、20.12%、0.80%、0.96%和0.16%,真菌、细菌、放线菌、蔗糖酶、脲酶、磷酸酶和多酚氧化酶分别增加117.31%、34.83%、22.06%、61.48%、45.92%、34.78%和60.32%;制种玉米产量和施肥利润分别增加7.15%和29.70%。施用多功能土壤调控剂,改善了甘肃河西走廊灰棕漠土理化性质,提高了制种玉米的经济效益。

水氮炭动态调控对大豆根际土壤环境及其产量品质的影响

为探讨水肥耦合配施改性生物炭对大豆根际土壤理化性质、酶活性及其产量品质等的影响,设置3因素(灌溉量、施氮量和施炭量)3水平正交试验。结果表明:施炭量对土壤理化性质影响最为显著,其次是灌溉量;轻度或中度亏缺灌溉可以显著提高土壤微生物量碳、氮含量;对于土壤酶活性,灌溉量对土壤过氧化氢酶和磷酸酶影响最为显著,轻度亏缺灌溉条件下活性最高;相同灌溉量下,除N-乙酰基-β-D-葡萄糖苷酶外,酶活性都随着施氮量和施炭量的增加而增加;灌溉量对蛋白质和大豆籽粒含油量影响最显著,其他品质指标受水氮炭的影响不显著;基于正交试验的大豆最优产量水氮炭组合试验结果分析,3个因素主次顺序为灌溉量、施炭量和施氮量,大豆产量的最优组合为W1N1B1(即中度亏缺灌溉、氮肥施用量为75 kg/hm^(2)、生物炭施用量为15 t/hm^(2))。研究为认识水氮炭耦合关系、指导云南季节性干旱区大豆优质节水高产高效种植提供理论依据与技术支撑。

垄作沟播喷灌对油葵土壤水热调控及高效利用机理

垄作沟播喷灌技术对降水及灌溉水叠加利用效果明显,适用于北方井灌农业区。通过测定不同灌水处理下土壤水分变化、土壤温度变化、干物质积累与分配、产量、水分利用效率及效益等指标,分析了不同灌水处理对油葵土壤水分、土壤温度的调控、水热高效利用机理与效应。研究表明,垄作沟播处理可减少棵间蒸发,充分利用土壤中的冬季灌溉储水量和有限的灌溉水资源,提高了水分利用效率;其土壤温度变化幅度较CK(覆膜平作喷灌)小,且较为平缓,对土壤水热的调控效果明显,提高了水热利用效率,对油葵产量形成有促进作用。垄沟处理T3(垄作沟播喷灌,灌水定额36mm)、T4(垄作沟播喷灌,灌水定额42 mm)干物质积累量均高于其他垄沟处理和CK处理,在提高总体光合产物的同时提高了经济产品的积累量。在适宜灌水定额(T3)条件下,两年油葵产量较CK分别高6.1%和8.3%,水分利用效率分别提高0.34 kg/m^(3)和0.54 kg/m^(3),净产值分别提高6.7%和10.2%。在实际油葵种植生产中若采取垄作沟播喷灌技术,建议灌水定额以36mm为宜,灌水频率依据气候条件保持在3~5次。

土壤水分调控对棉花生长和土壤水盐分布的影响

【目的】针对北疆地区水资源短缺及棉田土壤盐渍化等问题,研究不同生育期土壤基质势调控对棉花生长、产量、土壤水分及脱盐效果的影响,为北疆棉田节水控盐高效灌溉制度制定提供理论依据。【方法】于2020年4月至2020年9月,在新疆石河子市146团进行大田试验,以棉花“新陆早42号”为材料,在棉花的苗期(A)、苗期+蕾期(B)、苗期+蕾期+花铃期(C)分别设置W_(1)(-10 kPa)、W_(2)(-20 kPa)和W_(3)(-30 kPa)3个土壤基质势调控灌溉水平,以整个生育期土壤基质势下限-40 kPa为对照(CK),共10个处理,对不同土壤基质势调控处理棉花生长、产量及土壤水盐等指标进行测定,最后采用TOPSIS法对不同处理效果进行综合评价。【结果】1)同一基质势灌溉水平下,不同生育期调控灌溉对棉花的株高、茎粗、叶面积指数、地上干物质量和籽棉产量有明显影响,表现为C>B>A>CK;同一生育期调控灌溉下,随着土壤基质势水平的提高,棉花株高、茎粗、叶面积指数、干物质量均明显增加,其中W_(1)和W_(2)处理明显高于W_(3)和CK。从籽棉产量来看,W_(1)C、W_(2)C、W_(3)C、W_(1)B处理显著高于其他处理,其中W_(1)C处理最高。2)在同一基质势调控水平下,0~40 cm土层的土壤含水率基本表现为C>B>A>CK;随着土壤基质势水平的提高,0~40 cm土层的土壤含水率明显增大,其中W_(1)C和W_(2)C处理土壤含水率明显高于其他处理。3)同一基质势灌溉水平下,不同生育期调控灌溉收获期0~100 cm土层相对脱盐率的平均值基本呈现C>B>A;相同生育期调控下土壤基质势水平越高,土壤脱盐效果越好,相对脱盐率均值越大(A除外),且膜内脱盐效果优于膜外。其中W_(1)C和W_(1)B处理脱盐效果优于其他处理,其相对脱盐率平均值分别为175.16%和152.44%。TOPSIS综合评析结果表明,W_(2)C处理更有利于棉花的生长发育、产量形成和较高的水分利用效率及较好的脱盐效果。【结论】在保证北疆棉田节水控盐高效生产的情况下,在苗期、蕾期和花铃期实施-20 kPa土壤基质势调控灌溉为最佳的灌溉模式。

冬小麦田咸水灌溉与土壤盐分调控试验

利用浅层咸水灌溉 ,可使浅层咸水分布区无效降水转化为有效水资源 ,缓解北方水资源紧缺的矛盾 ;通过王瞳试验场进行的咸水灌溉与土壤盐分调控试验表明 ,利用 3g/L左右的微咸水连续灌溉 5 a,根层土壤溶液浓度未超过小麦的耐盐能力 ,且作物增产 ;多年盐分变化趋势为 :1994～ 1997年 1m深度内土壤总含盐量在一定范围内波动 ,总体变化不大 ,连续干旱的 1997～1998年略呈上升趋势 ;麦秸覆盖和施有机肥能减少根层土壤盐分 ,对土壤盐分具有有利的调控作用 ,具有增产效果。

不同土壤水分调控技术对土壤含水量和鸭梨果实品质的影响

以13、20和30年生鸭梨为试材,分别在辛集市新垒头、泊头市苗圃场和曲阳县寺南庄梨园,研究了覆膜、定期浇水和对照3种不同土壤水分调控技术对土壤含水量和鸭梨品质的影响。结果表明,土壤含水量以定期浇水最高,对照和覆膜较低;平均单果重以定期浇水最大,覆膜次之,对照最小;果肉硬度则正相反;可溶性固形物、总糖含量和糖酸比以对照最高,覆膜次之,定期浇水最低;可滴定酸含量以定期浇水最高,对照和覆膜较低;Vc含量以覆膜最高,对照次之,定期浇水最低;果实淀粉和果皮叶绿素含量均表现为对照>定期浇水>覆膜。

黄土丘陵半干旱区天然草地土壤水分调控研究

以黄土丘陵半干旱区天然草地土壤水分为重点,研究封育和未封草地土壤水分的消耗与恢复过程。结果表明:平水年封育草地鲜草产量达5860.7kg/hm2,未封草地鲜草产量仅785.4kg/hm2,植物生长期降水补充量封育草地39.4mm,未封草地29.2mm;在丰水年干物质生产2.65kg/(hm2·mm);平水年1.94kg/(hm2·mm);枯水年仅0.64kg/(hm2·mm)。在未封草地上采用工程整地措施修筑蓄水带和蓄水沟,13年0～500cm土壤含水量为11.3%～13.5%,比对照提高3.0～5.2个百分点,鲜草产量提高5～8倍。采用调控措施集蓄土壤水分是促进植物生长和提高草地生产力的关键。

滴灌条件下马铃薯田的土壤水分调控方法

提出了滴灌条件下马铃薯土壤湿润范围调控的一般方法,重点探讨了通过制定更加合理的马铃薯滴灌灌溉计划来调控土壤水分时所要注意的问题。综述了马铃薯的需水特点,马铃薯耗水预报的方法,滴灌土壤水分状况的监控评价方法,降雨对土壤水分调控的影响以及5种制定马铃薯灌溉计划的参考方法。最后,根据国内外研究现状,提出了所需研究和解决的4个相关问题。

土壤生态调控剂缓解酚酸类物质对番茄苗期生长抑制作用的效果

在以苯甲酸和香豆素作为番茄的连作障碍自毒物质模拟土培盆栽试验中，研究了苯甲酸和香豆素对番茄苗期生长抑制作用以及加入土壤生态调控剂缓解酚酸类物质对番茄苗期生长抑制作用的效果。结果表明：施用苯甲酸100～200μg／（mL·kg），株高较对照降低0．35～2．02cm，复叶数减少1片，复叶长减少0．11cm，叶面积减少29．93％～33．81％。加入土壤生态调控剂后，株高增加2．39～4．07cm，复叶数增加1～2片，复叶长增加3．10～3．52cm，叶面积增加11．94％～33．81％。施用香豆素100～200μg／（mL·kg）的处理，100μg/（mL·kg）处理株高较对照降低1．6cm左右。复叶数较对照减少1，2片，复叶长减少0．5cm左右，叶面积减少20．9％，其它两个浓度处理，番茄生长受到伤害而死亡；加入土壤生态调控剂后，株高增加0．25，2．51cm，复叶数增加1～2片，复叶长增加2．04～3．84cm，叶面积增加4．22％，66．61％。苯甲酸和香豆素混合处理及加入土壤生态调控剂后，结果与2种药剂分别处理有相同的趋势。分别施用苯甲酸、香豆素及混合处理加入土壤生态调控剂后，叶片丙二醛及苯丙氨酸解氨酶含量显著降低。

塑料暗管排灌对麦田土壤水分调控的试验研究

针对江苏淮北地区冬小麦既要灌溉又要排水的生产实际 ,探索塑料暗管排水和渗灌的效果 .试验结果表明 ,塑料暗管在小麦生育期间通过有控制的灌溉和排水 ,能起到保墒、增温、节水和降渍的作用 。

土壤水分调控对高产冬小麦生理特性及产量影响

采用田间防雨旱棚方法研究了高产小麦分蘖期、孕穗期、灌浆期的三个生育时期在不同水分胁迫下,冬小麦生理特性指标的变化、产量构成因素及最终产量的变化.结果表明:冬小麦各个生育时期对水分胁迫反应有显著差别,主要表现为光合速率、蒸腾速率、叶水势等方面;生育后期比生育前期对水分敏感性强,产量受后期水分影响较大;根据各时期光合速率、蒸腾速率、最终产量等指标得出高产冬小麦合理节水灌溉指标主要为各生育期田间持水量分蘖前期为45%～50%,分蘖后期到孕穗前期为55%～60%,孕穗后期至灌浆期要维持60%～65%左右.这种条件下可以获得较合理的生物产量和经济效益.

设施农业的土壤健康调控技术研究进展

设施农业土壤健康问题已成为制约现代设施农业发展的瓶颈。了解设施农业土壤健康问题,并设计举措进行健康调控,对提高设施农业土壤生产力及其健康可持续发展有重要指导意义。本文总结了设施农业土壤健康的内涵及其评价指标,论述了目前设施农业管理措施及土壤环境所存在的复种指数高、连作障碍、土传病害等一系列问题。针对上述问题,围绕作物和土壤的调控技术,从优化种植结构、栽培抗性品种、调节养分、添加外源菌剂、构建人工微生物群落和调节食物网等方面阐述了设施农业土壤健康状况的调控技术。最后,提出未来设施农业土壤健康调控措施研究中,应构建设施农业土壤健康评价体系、拓展新的调控技术、推动制度建设等,旨在为更深层次地研究设施农业的土壤健康调控技术提供参考。

酸碱调控对泥浆反应去除土壤中多环芳烃的影响研究

采用摇瓶试验模拟研究了酸碱调控对泥浆反应去除污染土壤中多环芳烃的影响，结果表明，泥浆反应对污染土壤中的多环芳烃具有一定的去除效果，长期污染土壤中多环芳烃的去除率为10．6％-20．7％，模拟污染土壤中的去除率为37．4％～42．1％：酸碱调控对不同性质的多环芳烃的去除影响不同，整体上看，酸性条件有利于高环（五环和六环）多环芳烃的去除，而中性条件有利于低环（三环和四环）多环芳烃的去除。在实际修复中，根据污染土壤中多环芳烃的组成进行适当的酸碱调控，可以促进污染土壤的快速修复。