秸秆隔层及水肥管理对芥菜生长、产量和水氮利用的影响

研究秸秆还田及其水肥配套技术,可为秸秆资源化利用和水肥管理提供借鉴。采用桶栽试验,研究秸秆隔层及水氮管理对芥菜光合、产量及水肥利用的影响。对比分析不同秸秆埋深(0 cm、10 cm、20 cm)、灌水定额(17 mm、21 mm、25 mm)和施氮量(230 kg/hm^(2)、287 kg/hm^(2)、344 kg/hm^(2))耦合作用下对芥菜叶绿素相对含量(SPAD值)、光合参数、荧光参数、产量、干物质量、灌溉水利用效率(IWUE)和氮肥偏生产力(PFPN)的影响效果和变化规律,分析探讨各指标的影响因素及其影响机制,确定芥菜生长的最优秸秆隔层埋深及水氮组合。结果表明,施氮量和秸秆隔层埋深分别为芥菜光合作用(除Ci)、产量、干物质量(除根部干物质量)和PFPN的主、次影响因素,且两者均影响显著(P<0.05);高施氮量(344 kg/hm^(2))和秸秆埋深20 cm可显著提升芥菜光合作用、产量、干物质量和IWUE;灌水定额对IWUE影响极显著(P<0.01),两者呈反比,但对芥菜其他生长指标影响不显著(P>0.05);PFPN与施氮量亦呈反比,秸秆隔层对PFPN的影响优于秸秆覆盖。因此,秸秆隔层埋深20cm能促进芥菜的生长、产量、干物质量和水肥利用效率的提升,秸秆隔层埋深10 cm效果较差;秸秆还田条件下,80%~120%Iw对芥菜生长和产量影响不明显;适当增施氮肥可促进芥菜生长及产量提升,但增量20%效果并不显著。综上,秸秆隔层埋深20cm、灌水定额17mm和施氮量287kg/hm^(2)为芥菜生长的最优组合。

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。

浅埋秸秆隔层对滨海盐土水盐运移及番茄生长的影响

【目的】采取浅埋秸秆隔层方式,抑制江苏滨海盐碱土急剧返盐,促进作物生长及增产,实现盐碱土改良、秸秆资源化利用和农业高效生产。【方法】利用番茄盆栽试验,在土表以下17 cm处布设秸秆隔层,设置不同上下层土壤含盐量(1∶1、2∶4、1∶5、3∶3),研究浅埋秸秆隔层对江苏滨海盐碱土水盐运移的影响,探究浅埋秸秆隔层条件下番茄的生长情况及生理响应特征。【结果】①浅埋秸秆隔层显著减少土壤水分消耗5.7%~15.0%;增强上层土壤灌溉淋洗作用,上层土壤含盐量的降幅较无隔层处理高出9.6%~24.5%;抑制下层土壤返盐,下层土壤含盐量的涨幅较无隔层处理低于36.1%~155.0%。②浅埋秸秆隔层处理的上层根系分布数量明显增加,根质量密度分别显著升高了31.7%~40.0%,根长密度大幅升高了20.6%~35.1%,根表面积密度明显升高26.3%~26.6%;下层根系呈更为细长的形态,下层单位质量根系长度显著高出29.9%~38.2%,上下层根系平均直径的差值大幅高出29.2%~48.3%。③浅埋秸秆隔层处理显著增加番茄地上部分干物质积累3.3%~28.8%,提高番茄产量12.1%~80.7%,提升灌溉水利用效率19.1%~62.5%,在高盐环境下的增益效果更佳。【结论】浅埋秸秆隔层可有效调控水盐运移,提升脱盐效果,缓解番茄受到的盐分胁迫,促进番茄生长及产量提升,具有重大应用意义和应用价值。

秸秆隔层对沿海垦区盐渍土淋洗过程影响的模拟

为探究淋洗过程中秸秆隔层对江苏沿海垦区盐渍土壤水盐运移的影响,开展灌水淋洗的土柱试验,采用HYDRUS-2D模型模拟两类秸秆隔层(纯秸秆、土壤-秸秆混合)在覆盖、浅埋及深埋的单层、双层及三层布设形式下盐渍土壤水盐运移分布特征.结果表明,覆盖+浅埋+深埋的三层布设形式对土壤剖面水分的维持效果最优,但此时土壤盐分淋洗程度相对较低;秸秆隔层布设可显著提高其上方土壤淋洗后的蓄水量,且纯秸秆隔层的保水效果优于土壤-秸秆混合隔层;单层布设形式在首轮淋洗过程中的排盐速率比双层和三层布设形式分别高11.76%和17.41%,但各类布设形式在次轮淋洗后的累计排盐总量基本一致,最大差异仅为0.74%.

秸秆隔层对滨海盐渍土水盐运移影响

通过室内土柱模拟试验,研究了秸秆隔层(埋深25cm)和不同地下水位(深度60、80、100cm)对滨海盐渍土水盐运移的影响,在淋洗入渗阶段(阶段Ⅰ)和潜水蒸发阶段(阶段Ⅱ)分别测定土壤含水率和含盐量。结果表明:1阶段I秸秆隔层增大了隔层以上土层的土壤含水率,阶段II则相反;2阶段I秸秆隔层增强了灌水淋盐效果,阶段II秸秆隔层抑制了土表返盐;3秸秆隔层显著抑制了潜水蒸发。研究结果可为滨海地区盐碱地的开发利用提供依据和参考。

玉米秸秆隔层改良盐碱土壤及应用于葡萄栽培中的效果初探

为改良沿海地区盐碱土壤环境,利用秸秆作为隔盐层改良盐碱土壤。试验设置高盐区、低盐区两组。结果表明:秸秆隔层措施对盐碱土壤改良有明显效果。隔层能够通过阻隔土壤水分运动,实现阻隔盐分、抑制返盐的目的。隔层有利于缓冲不同深度土壤盐分的年季变化,降低作物根部土壤含盐量。隔层处理显著提高了葡萄苗的成活率、存活率,葡萄苗新生叶片数也显著高于对照组。

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。

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。

秸秆隔层还田及水氮管理对设施土壤团聚体及固碳特征的影响

利用田间试验,探究了秸秆隔层还田及水氮管理对隔层以上土壤团聚体及有机碳含量的影响。结果表明:①埋设秸秆隔层、90%田间最大持率灌水上限及225 kg/hm2氮素用量均显著提高土壤大团聚体含量及稳定性。②秸秆隔层还田配合高水高氮处理土壤有机碳含量最高,秸秆隔层还田且水、氮用量较低处理的土壤有机碳含量与水、氮用量较高但未秸秆隔层还田处理间无显著差别。③随着土壤团聚体粒径增大其有机碳含量增加,2.000~0.251 mm团聚体对土壤有机碳贡献率最高。埋设秸秆隔层、90%θf灌水上限及225 kg/hm2氮素用量更有利于土壤大团聚体的形成,提高团聚体稳定性,增加土壤有机碳含量。

秸秆隔层及不同灌水上限对土壤水氮分布的影响

【目的】探究秸秆隔层以上适宜的灌水上限及其对土壤水分和氮素分布的影响。【方法】通过室内土柱入渗试验,研究了秸秆隔层埋深25cm时饱和含水率、田间持水率、80%田间持水率3个灌水上限情况下土壤水分入渗及水氮分布情况。【结果】①秸秆隔层能抑制水分入渗,显著增加0~25 cm土层的储水量和储水效率。在无蒸发条件下,当灌水上限不超过田间持水率时,6 d后0~25 cm土壤水的储存效率达89%~91%;②秸秆隔层能抑制硝态氮的深层渗漏,增加0~25cm土体硝态氮量。80%田间持水率灌水上限结合秸秆隔层处理对0~25cm土层硝态氮量高于其他处理。【结论】秸秆隔层以上适宜的灌水上限为80%田间持水率。

秸秆隔层还田及水氮管理对土壤无机氮量及酶活性的影响

【目的】秸秆是农业生态系统中宝贵的生物质资源,资源总量丰富,利用潜力巨大,其中秸秆还田为最主要利用方式。研究确定秸秆隔层埋深以及最优的水氮组合,为秸秆还田资源化高效利用提供理论支撑和应用依据。【方法】通过小区试验,研究不同秸秆埋深(表面覆盖、埋深20 cm、埋深30 cm)配合不同灌水量(80%Iw、Iw、120%Iw,其中Iw为灌水定额)和不同施氮量(180、225、270 kg/hm^(2))下,在番茄不同生育期土壤无机氮量及和酶活性受到的影响,对比分析秸秆埋深、灌水量和施氮量耦合作用下对土壤中铵态氮、硝态氮量和脲酶、蔗糖酶及过氧化氢酶活性变化规律和影响效果。【结果】上层土壤铵态氮和硝态氮量随时间呈显著下降趋势(P<0.05),下层土壤铵态氮和硝态氮量随时间呈显著上升趋势(P<0.05);上层土壤脲酶活性随时间呈先显著下降后显著上升的趋势(P<0.05),下层土壤脲酶活性呈先不变后显著上升的趋势(P<0.05);上、下层土壤蔗糖酶活性均呈显著下降的趋势(P<0.05);上、下层土壤过氧化氢酶活性变化不显著(P>0.05);施氮量和秸秆埋深显著影响上层土壤铵态氮和硝态氮量(P<0.05),高施氮量和秸秆埋深20 cm可显著提升上层土壤铵态氮和硝态氮量(P<0.05);灌水量对下层土壤的铵态氮和硝态氮量影响显著(P<0.05),增加灌水量有利于上层土壤铵态氮和硝态氮向下层土壤运移;秸秆埋深对上、下层土壤脲酶、蔗糖酶和过氧化氢酶活性均影响显著(P<0.05),秸秆埋深20 cm可有效提升上、下层土壤脲酶、蔗糖酶和过氧化氢酶活性。【结论】秸秆埋深20cm具有较优保水保肥作用。综合考虑土壤无机氮量、酶活性、作物生长特点和节水需求,当前水肥管理模式下,秸秆埋深20cm,灌水量80%Iw,施氮量270 kg/hm^(2)为最优组合。

秸秆隔层及水氮管理对番茄光合特性、产量品质和水氮利用的影响

通过秸秆隔层、灌水上限和施氮量对番茄的光合特性、产量、品质和水氮利用的影响,研究番茄生产中秸秆隔层下适宜的灌水上限和施氮量,寻求节水、节肥、高产优质的秸秆隔层下水氮管理模式。在温室内进行小区试验,设置2个秸秆隔层水平(0、1.6×104 kg/hm^(2))、2个灌水上限(90%FC、80%FC,FC为田间持水率)、2个施氮水平(225、180kg/hm^(2)),共8个处理,对番茄光合特性、产量品质等进行监测分析。研究结果,番茄在无秸秆隔层、90%FC灌水上限、225kg/hm^(2)施氮量下光合指标及产量最高,产量为95.37t/hm2;番茄水分利用效率(WUE)和氮肥偏生产力(PFPN)在有秸秆隔层,80%FC灌水上限,180kg/hm^(2)施氮量条件下最高,为53.66kg/m^(3)、479.28kg/kg;番茄综合品质在有秸秆隔层、80%FC灌水上限、225kg/hm2施氮量条件下最高,且与180kg/hm^(2)施氮量下无显著差异。研究结果表明,综合考虑产量、品质、水分利用效率、氮肥偏生产力等指标,灌水下限为60%FC时,适宜的灌溉施肥模式为设置秸秆隔层(1.6×104kg/hm^(2))、80%FC灌水上限、180kg/hm^(2)施氮量(P2O5112.5kg/hm^(2),K2O135kg/hm^(2)),其经济效益好,能够达到节水、节肥、高产优质的目的。

地膜覆盖结合秸秆深埋对土壤水盐动态影响的微区试验

为了研究地膜覆盖结合秸秆深埋（简称上膜下秸，P＋S）措施对内蒙古河套灌区盐碱障碍土壤的水盐调控机制，进行了微区试验，以翻耕（T）、地膜覆盖（P）和秸秆深埋（s）为对照，对比分析了不同耕作措施下食葵生育期内土壤水盐时空动态变化。结果表明：（1）P＋S处理能显著增强耕层（0～40cm）土壤蓄水能力并可持续保墒，播种时其耕层土壤含水率分别较T、P和s处理高5．13％、3．49％和1．99％，食葵生长前期分别高5．01％、5．87％和2．70％，生长中期也分别高7．53％、11．02％和6．16％。（2）P＋s处理对耕层土壤具有显著且长效的控盐抑盐效果，播种时其含盐量分别较T、P和s处理低18．37％、20．33％和1．90％，食葵生长前期分别低45．46％、37．63％和39．67％，生长中期分别低17．89％、29．77％和37．22％，生长后期也分别低14．46％、13．90％和19．88％。（3）P＋s处理可显著降低单位土体积盐量，淡化耕层作用尤为明显。总之，P＋s可调控、优化土壤水盐分布，为食葵生长创造良好的土壤环境，促进食葵生长发育。