西北绿洲灌区玉米叶片衰老特征对不同地膜覆盖利用方式的响应

西北绿洲灌区玉米传统生产模式中大量使用地膜伴随着生态环境污染严重,且在极端高温下玉米出现叶片早衰。针对该现象,通过免耕一膜2年覆盖利用技术探讨延缓玉米叶片衰老并增加玉米产量的可行性,以期为构建西北绿洲灌区地膜减量玉米高效生产技术提供理论支撑。2013年在西北绿洲灌区设置免耕一膜2年覆盖利用(NTP)、秋免耕春覆膜(RTP)和传统每年覆新膜(对照, CTP) 3种处理(本文采用2021-2023数据),探究玉米叶片光合源、持绿特性、细胞抗氧化酶活性和渗透调节物质含量对不同地膜覆盖利用方式的响应。结果表明,NTP和RTP可有效调节玉米生育期内光合源和叶片持绿性能的动态关系,维持生育后期较大的叶面积指数(LAI)、光合势(LAD)、叶片持绿性(SG)和叶绿素相对含量(SPAD),有利于延缓叶片衰老。与CTP相比, NTP玉米出苗后75~120 d的LAI、LAD、SG和SPAD分别提高15.1%~16.1%、14.8%~15.5%、7.2%~9.2%和11.3%~11.7%,RTP分别提高12.4%~13.0%、11.5%~12.4%、10.0%~17.6%和6.0%~6.7%。同时,通过单株绿色叶面积的拟合,发现NTP和RTP较CTP叶片衰老时间平均推迟了5.8~7.0d和6.2~7.7d,这可能是由于NTP和RTP有助于增强玉米大喇叭口期-灌浆期叶片的抗氧化能力和细胞渗透调节作用。玉米出苗后60~105 d, NTP较CTP叶片抗氧化酶(SOD、POD、CAT和APX)活性分别提高17.6%~20.0%、28.4%~34.4%、6.7%~8.4%和8.3%~10.9%, RTP较CTP分别提高11.3%~11.7%、16.9%~18.2%、4.4%~6.1%和5.8%~7.7%。此外,与CTP相比,NTP与RTP可溶性蛋白和脯氨酸含量分别提高35.9%~43.9%和29.5%~31.8%,20.7%~31.7%和17.4%~20.4%,丙二醛含量分别降低26.0%~27.8%和17.5%~25.9%。NTP对抗氧化酶和渗透调节物质的影响更大,NTP较CTP增产5.2%~6.0%。免耕一膜2年覆盖利用技术是西北灌区在实现资源减投条件下,有效延缓玉米叶片衰老且增加产量的适宜措施。

不同种植方式对高寒旱区地膜小麦耗水特征和产量的影响

于2019—2022年在陇中高寒旱区以裸地条播为对照(CK),设置全膜覆土穴播(FM)和膜侧沟播(FS)两种覆盖方式,研究不同覆盖种植方式对冬小麦耗水特性、生长发育及产量的影响。结果表明:与CK相比,FM和FS处理播种期~拔节期0~20 cm土层土壤温度分别平均提高3.1℃和2.1℃,灌浆期分别降低0.6℃和1.0℃。覆盖能不同程度提高冬小麦各生育期0~200 cm土层土壤含水量,其中出苗期、返青期、拔节期和灌浆期提高幅度均高于20%。与CK相比,FM处理返青后冬小麦耗水量平均显著提高29.2%,返青前显著降低42.4%;FS处理返青期~灌浆期耗水量提高12.6%,返青前降低25.7%。各处理冬小麦基本苗、分蘖数、公顷穗数、穗粒数、千粒重和产量均表现为FM>FS>CK,处理间差异显著,其中FM和FS处理产量分别较CK平均提高74.7%和45.4%;处理间耗水量差异不显著;FM处理水分利用效率最大,较CK平均提高67.3%,FS次之,较CK平均提高46.1%。综上,地膜覆盖可调节土壤水分状况,改善冬小麦生长发育和成穗情况,显著提高产量和水分利用效率,其中全膜覆土穴播调节效应优于膜侧沟播,是适宜在高寒旱区地膜小麦生产中推广应用的种植方式。

地膜覆盖在农业生产中应用概述

以地膜的发展历程为切入点,纵向分析了我国地膜使用强度的历史变化,横向分析了不同地域之间地膜使用的差异程度;同时,以国内外研究结果为依据,综合阐述了地膜覆盖技术对农业生产中土壤温、湿度和作物产量的影响、对温室气体排放的影响,以及地膜残留污染的危害性,概述了新型地膜在农业生产中的应用情况,以期为地膜覆盖技术更好地服务于农业生产提供参考。

两种覆盖方式下灌水定额对土壤温度变化、棉花产量及水分利用效率的影响

【目的】探究不同覆盖方式和灌水定额对棉花生产的影响。【方法】于2017―2019年在新疆阿拉尔市开展大田试验,其中,2017―2018年膜下滴灌试验以新陆中46号为供试材料,设置24 mm(M1)、30 mm(M2)和36 mm(M3)3个灌水定额;2018―2019年无膜滴灌试验以中棉619为供试材料,设置36 mm(W1)、45 mm(W2)和54 mm(W3)3个灌水定额;分析不同处理对10 cm、20 cm、40 cm土层土壤温度和土壤含水量、籽棉产量以及灌溉水利用效率的影响。【结果】2种模式下棉田10 cm、20 cm和40 cm土层土壤含水量和籽棉产量均随灌水定额的增大呈增加趋势。M2、M3处理的籽棉产量分别较M1处理显著增加8.82%~11.47%和14.24%~18.96%;W2、W3处理的籽棉产量分别较W1处理显著增加15.18%~22.61%和32.53%~46.29%。土壤温度和灌溉水利用效率均随灌水定额的增大呈降低趋势。M2、M3处理的灌溉水利用效率分别较M1处理显著降低10.82%~12.94%和20.70%~23.84%;W2、W3处理的灌溉水利用效率分别较W1处理降低1.91%~7.85%和2.47%~11.65%。2018年灌水定额相同时,M3处理的土壤含水量、0~40 cm土层土壤温度、籽棉产量和灌溉水利用效率均高于W1处理。基于逼近理想解排序法(technique for order preference by similarity to ideal solution, TOPSIS)的综合评价表明,膜下滴灌处理配套30 mm灌水定额,无膜滴灌处理配套54 mm灌水定额可取得较好的效果。【结论】提高灌水定额可以在一定程度上弥补无膜种植模式引起的籽棉产量降低,但会降低灌溉水利用效率。研究结果可为无膜滴灌植棉技术在当地的推广提供参考。

我国典型区域农户地膜应用与回收处理行为的调查研究

地膜是我国重要的农业生产资料,其残留污染的有效防控对于促进我国农业绿色发展具有重要意义。农户是地膜残留污染防控的基本单元,其行为直接影响防控成效。本研究采用互联网发放调研问卷的方式,在我国新疆、山东和湖北3个地膜使用具有代表性的省(自治区),对农户的地膜购买、使用、回收和处理行为开展调研,共收集389份有效调查问卷;使用二元Logistic回归分析方法,进一步研究了影响农户回收与处理地膜的因素。结果表明:调研农户中有85.9%的农户地膜购买渠道为农资零售店,且购买时有68.3%的农户主要关注地膜质量,53.2%的农户关注地膜价格;调研农户中有64.5%的农户在购买地膜时通过其拉伸强度来判断质量,但只有49.5%的农户了解新国标对地膜厚度的规定。在新疆地膜主要用于棉花、瓜类和玉米,作物地膜覆盖率分别为96.3%、48.3%和96.0%;在山东地膜主要用于花生和瓜类,作物地膜覆盖率分别为72.9%和92.3%;在湖北地膜主要用于瓜类和烟草,作物地膜覆盖率分别为40.1%和100%。地膜使用的主要驱动因素为提高收入,在新疆还有增温与保水、在山东有增温、在湖北则有控草等差异化的因素。人工回收是3个省份主要的回收方式,残膜回收率超过80%的农户仅有45.7%,回收的主要影响因素为农户的生态环境保护意识。网点回收是主要的残膜处理方式,占47.8%;塑料对环境的影响和投入成本是影响农户残膜处理行为的主要因素。农户年龄、家庭人口和不回收是否会影响耕种在5%水平上显著正向影响农户的回收行为;学历为高中以上人数、农业收入、是否会受到处罚在5%水平上显著正向影响农户的处理行为,是否有回收网点在1%水平上显著正向影响农户的处理行为。研究表明,农资零售店是调研区域农户购买地膜的主要渠道,调研区域的主要覆膜作物为棉花、瓜类、玉米和烟草,人工回收是主要的回收方式,并主要通过网点回收进行处理。此外,3个省份农户对地膜的科学认知水平还有待进一步提高,学历、农业收入、监管和是否设置回收网点会显著影响农户的处理行为。

魔芋优质轻简高效栽培实用技术

魔芋大多集中种植于我国的云贵川渝地区及邻近的湖北、陕西等偏远山区,耕地单块面积小,地形情况复杂,存在栽培管理粗放、机械化应用率低、用工多、生产成本高等问题。集成旋耕机整地、起垄机起垄、履膜机覆膜、手动施肥器追肥等魔芋生产中主要工序机械化,在提高生产效率和减轻劳强度方面具有重要意义;同时通过在厚5~10μm的地膜上覆厚度为3~5 cm的土,让魔芋从膜中自然钻出,省去破膜和后期除草工序,大幅度减少了用工成本,667 m^(2)用工量由原来的20个减至10个左右。

覆盖栽培对旱地春玉米耗水特性的影响

【目的】探讨覆盖方式对旱地春玉米产量及耗水特性的影响,以期为半干旱区玉米高效及绿色生产提供理论支撑。【方法】在陇中旱作区设置秸秆带状覆盖(SM)、白膜双垄沟覆盖(BM)和黑膜双垄沟覆盖(HM)和露地平作(CK)4种栽培方式。【结果】与CK相比,SM、BM和HM处理下春玉米播种~成熟期0~200 cm土壤水分增加2.6%~20.9%;各生育时期间,增墒幅度SM以抽雄吐丝期最大,BM和HM均以苗期最大;不同土层间,SM、BM和HM增墒幅度分别以60~120、60~120和120~200 cm土层最大。覆盖处理较对照降低了春玉米全生育期耗水量5.1%,其中SM处理均降低了春玉米生育前期(播种期-拔节期)、中期(拔节期-灌浆期)和后期(灌浆期-收获期)耗水,降幅为2.4%~50.0%,而地膜覆盖(BM和HM)降低了生育前期和后期的耗水量,而增加了中期的耗水。与CK相比,覆盖均能显著增加春玉米籽粒产量22.9%~34.9%和水分利用效率33.1%~39.7%,增幅分别以BM和SM处理最大。相关分析发现,春玉米籽粒产量与穗粒数(r=0.922**)和百粒质量(r=0.833**)高度相关。【结论】在西北旱作区,应用秸秆带状覆盖能明显增墒、增产,显著降低耗水而增加水分利用效率,是适宜旱地玉米生产的可行措施。

基于生命周期评价的东北地区覆膜水稻环境影响分析

为探明覆膜水稻生命周期过程的资源消耗和环境影响,本研究基于2021—2022两年的田间试验对东北地区覆膜水稻进行生命周期评价。结果表明:仅考虑资源消耗、气候变化和环境酸化的情况下,覆PE膜旱直播水稻的环境影响潜值更小,对环境更友好。东北地区覆PE膜育秧移栽水稻能源消耗、水资源消耗、气候变化、环境酸化、富营养化和生态毒性6个环境影响指标对应的环境影响潜值分别为14046.40 MJ、957082.47 kg、1663.15 kg CO_(2)-eq、8.70 kg SO_(2)-eq、1.84 kg PO^(3-)_(4)-eq和57.05 kg 1,4-DCB-eq;东北地区覆PE膜旱直播水稻这6个环境影响指标对应的环境影响潜值分别为11990.32 MJ、312102.92 kg、1071.41 kg CO_(2)-eq、6.85 kg SO_(2)-eq、1.88 kg PO^(3-)_(4)-eq和73.75 kg 1,4-DCB-eq。造成资源消耗和气候变化的主要原因是氮肥和燃油的生产及使用,另外地膜生产和滴灌设备的生产也对环境造成了较大的影响。研究表明,水稻清洁生产的关键在于农资产品生产技术的优化和氮肥的合理施用。在两种覆膜水稻栽培方式中,覆膜旱直播水稻造成的环境影响更低,更适合我国农业绿色低碳发展。

长期覆膜旱作和施用包膜尿素对水稻产量、氮肥利用率及土壤养分的影响

水稻覆膜旱作栽培(non-flooding plastic film mulching cultivation,PM)是以地膜覆盖为核心来实现水稻节水生产的综合集成创新技术。然而,在覆盖地膜后,氮肥只能在移栽前作为基肥一次性施用,导致水稻前期营养生长过盛和生育后期潜在缺氮,从而限制了水稻高产。聚合物包膜尿素(polymer coated urea,CR)是一种控释氮肥,在传统淹水栽培(traditional flooding cultivation,TF)模式下已成为提高作物产量和氮肥利用率的最佳管理措施之一,但尚未在PM模式下进行长期定位试验评估。本研究以高产中熟籼型杂交稻‘两优培九’为供试水稻品种,比较在PM和TF 2种栽培模式下施用CR和普通尿素(urea,UR)对水稻产量、氮肥利用率及土壤养分含量的影响。结果表明:与UR相比,在TF和PM模式下施用CR使水稻氮肥利用率分别提高9.2%和15.4%(P<0.05),使水稻产量分别提高8.6%和15.0%(P<0.05)。与TF模式相比,PM模式加速了土壤有机质的分解,降低了土壤全氮、碱解氮含量。与施用UR相比,在PM模式下施用CR能缓解土壤全氮、碱解氮含量的下降,并使经济效益提高16.8%。综上所述,施用CR是解决在PM模式下水稻生育后期缺氮问题的有效途径。

覆盖对旱地玉米土壤温度及产量的影响

【目的】探究覆盖对旱地春玉米土壤温度和产量的影响。【方法】在陇中半干旱地区设置秸秆带状覆盖(SM)、白膜双垄沟覆盖(BM)及露地无覆盖(CK)3个栽培处理,分析不同覆盖措施对春玉米土壤温度、干物质积累及产量的影响。【结果】覆盖对春玉米全生育期土壤温度有明显的调控作用,与CK相比,SM处理降低了苗期~成熟期0~25 cm土壤温度0~1.1℃,而BM处理则增温0.2~3℃,并且SM和BM处理各生育时期的降幅和增幅均在苗期最大。各土层间,SM处理0~25 cm土层平均较CK降低0.6℃,以10 cm土层降幅最大;而BM平均增温0.6℃,以25 cm土层增幅最大。覆盖处理能显著增加春玉米单株干物质积累量和籽粒产量,与CK相比,SM和BM处理玉米单株干物质积累量分别增加32.4%和34.6%,籽粒产量分别提高13.4%和48.9%。相关分析发现,玉米籽粒产量与穗粒数显著正相关(r=0.771*),即覆盖主要通过影响穗粒数来提高玉米产量。【结论】地膜和秸秆带状覆盖均能调控春玉米全生育期土壤温度,并能显著增加干物质积累量和产量,而秸秆带状覆盖能提高废旧秸秆资源利用率,可作为旱地玉米绿色可持续生产的栽培技术。

覆膜对河北坝上地区青贮玉米生产效应的影响

为研究不同种植模式对冀西北坝上地区青贮玉米生长性状的影响,设置了3个种植模式:宽窄行起垄覆膜膜内侧种植(IS-RCF)、宽窄行起垄覆膜膜外侧种植(OS-RCF)和宽窄行平作不覆膜种植(CK),并测定两个青贮玉米品种(德美亚1号和方玉1201)在3个种植模式下的生长表现。结果表明,宽窄行起垄覆膜膜内侧种植模式在生育期、鲜草产量、淀粉、干物质含量、水分利用效率等方面均优于其他两个种植模式。对比CK模式,起垄覆膜膜内侧种植模式生育期提前7~10 d;德美亚1号和方玉1201鲜草产量均超过了54 t/hm^(2),显著高于其他两个种植模式(P<0.05);抽穗期叶面积和叶绿素含量均显著高于其他两个模式;两个品种起垄覆膜膜内侧种植模式下干物质含量超过了34%,淀粉含量超过了33%,显著高于其他两个模式(P<0.05);生育期内0~40 cm土壤日平均温度和日平均含水量分别达到18.77℃和13.44%,对保证坝上青贮玉米产量和品质效果最佳;德美亚1号和方玉1201起垄覆膜膜内侧种植模式下的地上生物量水分利用效率分别为178.61 kg/(hm^(2)·mm)和172.93 kg/(hm^(2)·mm),显著高于其他两个模式(P<0.05)。综合比较,起垄覆膜膜内侧种植模式在坝上地区种植效果最佳,搭配短生育期青贮玉米品种,对提高坝上青贮玉米产量和品质等性状以及保证坝上青贮玉米达到收获期的品质要求具有重要意义。

陕北风沙草滩区覆膜对土壤理化性质和春玉米产量的影响

试验旨在探究覆膜方式对陕北风沙草滩区土壤理化性质和春玉米产量的影响。试验选取当地主推玉米品种中榆968,设置膜上栽培、膜际栽培和无膜栽培3个处理,分析覆膜对土壤含水量、pH值、有机质、玉米农艺性状、产量和籽粒营养品质的影响。结果显示,在0~20、21~40 cm土层,膜际栽培土壤含水量高于无膜栽培(P<0.05);在41~60 cm土层,膜上栽培和膜际栽培土壤含水量高于无膜栽培(P<0.05)。随着土壤深度的增加,各处理的土壤pH值均呈现下降趋势,不同土层的土壤pH值排序均为无膜栽培>膜际栽培>膜上栽培;其中0~20 cm土层膜上栽培土壤pH值低于无膜栽培(P<0.05)。在0~20 cm土层,膜际栽培与膜上栽培土壤有机质含量高于无膜栽培(P<0.05);41~60 cm土层膜际栽培土壤有机质含量高于膜上栽培和无膜栽培(P<0.05)。膜际栽培玉米的株高、鲜穗重、穗粒数和产量高于其他处理(P<0.05),茎粗和百粒重高于无膜栽培(P<0.05)。膜际栽培的玉米籽粒粗蛋白和粗脂肪含量为8.22%和4.58%,均高于无膜栽培(P<0.05)。研究表明,膜际栽培更适于陕北风沙草滩区的春玉米种植,可在该地进一步推广应用。

改善土壤理化性质和作物出苗率的最佳生物质炭施用量

确定改善土壤理化性质和作物出苗率的最佳生物质炭施用量,可为田间管理提供依据。以新疆盐碱土为研究对象,在生物质炭施用量分别为0、10、50及100t·hm^(-2)条件下,开展了膜下滴灌田间小区试验,对比了生物质炭施用量对土壤容重、温度、有机碳等理化性质和作物出苗率的影响,并进一步分析了作物出苗率与土壤理化性质的关系。结果表明,生物质炭施用量增加显著降低了0~30 cm土层的容重,棉花和甜菜的土壤容重分别降低0~0.32和0.04~0.25 g·cm^(-3)。与不施用处理比较,100 t·hm^(-2)的生物质炭施用量显著增加了棉花和甜菜不同生育期的5 cm深度地温,但10和50 t·hm^(-2)的施用量只显著增加了棉花蕾期和铃期的5 cm深度地温。施用生物质炭增加了棉花和甜菜的土壤有机碳含量,不区分年份和生育期增幅相应为0.98~13.2和0.66~12.1g·kg^(-1);苗期和收获期(不区分年份和作物)增幅分别为1.20~7.43和0.66~13.2 g·kg^(-1),苗期各施用量下有机碳均显著增加,收获期部分施用量下有机碳显著增加。出苗率大致随容重增加而增加,随土壤温度增加先增加后减小,最适宜作物出苗的温度为22~26℃;出苗率随土壤有机碳增加先增加后减小,但高生物质炭施用量导致的土壤有机碳增加过高抑制了作物出苗。当生物质炭施用量为10t·hm^(-2)时,棉花和甜菜的出苗率大于0.7,高于其他3种生物质炭处理,因此推荐10 t·hm^(-2)作为最优生物质炭施用量。

不同覆盖方式对旱地冬小麦土壤水热及光合特性的影响

为了探明不同覆盖方式对旱地冬小麦土壤水热、光合特性的影响,在陇中半干旱区,设置了露地无覆盖(CK)、秸秆带状覆盖(SM4、SM5)和地膜覆盖(PM),对不同处理下小麦田土壤水热状况、叶片光合指标和产量进行测定与分析。结果表明,与CK比较,SM4、SM5和PM处理均显著增加了冬小麦播种至收获期的土壤平均含水量,增幅分别为7.0%、9.0%和8.5%;SM4和SM5处理显著降低了冬小麦全生育期土壤平均温度,降幅分别为11.3%和13.7%,而PM处理显著增加了全生育期土壤平均温度,增幅为6.7%;SM4、SM5和PM处理使小麦净光合速率(P_(n))、蒸腾速率(T_(r))、气孔导度(G_(s))分别增加了16.3%、18.4%、2.6%,17.2%、19.2%、8.9%和26.0%、30.7%、8.9%,使胞间CO_(2)浓度(C_(i))分别降低7.2%、9.1%和3.1%,SM5处理较SM4处理的变幅更大。与CK相比,SM4、SM5、PM处理显著增加了冬小麦籽粒产量和生物产量,增幅分别为11.9%、18.0%、20.9%和16.7%、19.0%、25.5%。相关分析表明,冬小麦籽粒产量与旗叶P_(n)(r=0.539*)和T_(r)(r=0.633*)呈显著正相关;冬小麦开花期和灌浆前期旗叶光合生理特性对籽粒产量和千粒重的影响大于灌浆后期。可见,在旱地小麦种植中,秸秆带状覆盖能显著改善土壤水热情况,提高旗叶光合能力,使小麦产量显著增加。

旱地不同覆盖方式对春小麦土壤酸解有机氮含量的影响

【目的】探讨西北半干旱雨养区不同覆盖方式对春小麦土壤酸解有机氮含量及分布的影响。【方法】设玉米秸秆整秆带状覆盖(T_(SM))、地膜覆盖(T_(PM))与露地平作(CK)3个处理。测定分析了2019年收获期和2020年春小麦开花期和成熟期的秸秆带状覆盖(T_(SM))、秸秆种植带(T_(SM-d))、秸秆覆盖带(T_(SM-u))、地膜下(T_(PM))和露地(CK) 0~120 cm土层的酸解全氮、酸解氨态氮、酸解氨基酸态氮、酸解氨基糖态氮和酸解未知氮含量的变化。【结果】土壤中酸解全氮、酸解氨态氮和酸解氨基酸态氮含量均随着土层深度的增加而减少;在2019年成熟期、2020年开花期和2020年成熟期0~20 cm土层,T_(SM)处理酸解全氮含量较CK显著提高19.40%、7.26%和14.77%(P<0.05);3个时期0~20 cm土层T_(SM)处理较CK酸解氨态氮和酸解氨基酸态氮含量提高了17.95%和18.07%;与T_(PM)相比,T_(SM)处理降低了0~20 cm土壤酸解氨态氮、酸解氨基酸态氮占酸解全氮的比例。土壤中各酸解有机氮占酸解全氮的比例大小顺序为:酸解氨基酸态氮>酸解氨态氮>酸解未知氮>酸解氨基糖态氮。【结论】地膜覆盖降低了0~20 cm土壤酸解有机氮含量,而秸秆带状覆盖能够有效提高0~20 cm土壤酸解有机氮含量,秸秆带状覆盖有利于土壤氮素的积累,改善土壤供氮能力也是更有效的。

施氮对农用地膜表面微生物群落特征的影响

【目的】农用地膜表面是塑料降解菌筛选、动植物病原菌定殖及抗生素抗性基因富集的潜在热点区域,但地膜表面招募微生物的群落基本特征仍不明确,一定程度上限制了我们对地膜表面微生物定殖过程的理解。【方法】本研究基于地膜覆盖和施氮长期定位试验,2021年秋季采集覆膜当季的地膜样品,利用高通量测序分析了地膜表面的细菌与真菌群落特征。【结果】地膜表面细菌以蓝细菌门(Cyanobacteria)、变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)为主,而真菌以座囊菌纲(Dothideomycetes)为主。地膜及土壤表面均产生肉眼可见的绿色絮状微生物菌落,这说明了覆膜对地表微气候的改善有利于地衣系统的发育。施氮间接提高微生物群落α多样性,但不改变β多样性。同时,与对照相比,施氮增加了地膜表面细菌中芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)相对丰度约160%,并分别提高了真菌中银耳纲(Tremellomycetes)和囊担菌纲(Eurotiomycetes)的相对丰度4.8倍和3.9倍。此外,地膜表面的细菌群落比真菌群落对施氮的响应更敏感。【结论】地膜表面是微生物的一个独特生境,施氮可间接影响地膜表面的微生物群落特征。

秸秆还田和覆膜对旱作雨养农田土壤理化性质及春玉米产量的影响

【目的】研究干旱区不同秸秆还田方式与覆膜处理对农田土壤水分和养分含量及春玉米产量和水分利用效率的影响,分析不同秸秆还田方式的农田培肥和增产效应,筛选西北旱区绿色高效的秸秆资源化利用方式,为旱区农业高质量发展提供科技支撑。【方法】于2019~2020年在甘肃省会宁县设计大田试验,设置秸秆不还田+无膜(CK)、秸秆粉碎还田(SS)、秸秆发酵还田(FS)、秸秆不还田+覆膜(MK)、秸秆粉碎还田+覆膜(MS)和秸秆发酵还田+覆膜(MFS)6个处理,测定不同秸秆还田与覆膜处理下土壤水分含量、贮水量和耗水量、土壤碳氮磷钾、作物水分利用效率、干物质累积量和产量。【结果】2种覆膜处理下,秸秆还田可使全生育期耕层贮水量增加7.33%~16.29%,水分利用效率提高10.73%~19.25%,其中,秸秆发酵还田的耕层贮水量和水分利用效率较秸秆粉碎还田平均增加了6.39%和7.38%。覆膜处理可进一步提高土壤贮水量和水分利用率,增幅分别为10.62%~16.29%、13.88%~18.87%;并增加了土壤养分含量,其中土壤有机碳、全氮、碱解氮、速效磷和速效钾含量分别增加0.70%~8.03%、1.63%~8.01%、7.75%~13.86%、9.19%~40.48%和4.06%~10.62%。与秸秆还田或覆膜相比,秸秆还田结合覆膜处理的干物质量和产量分别增加3.10%~15.35%、11.02%~17.08%,1.84%~12.81%、8.94%~14.83%;其中秸秆发酵还田增加最多,平均为12.04%和10.08%。【结论】秸秆还田和覆膜通过调控土壤水分和养分,提升了土壤供水供肥能力,进而促进作物干物质积累量和产量的同步增长。其中秸秆发酵还田(MFS)效果优于粉碎还田(MS),有利于春玉米抗旱、增肥、增效和高产。

覆膜垄作对旱地雨养马铃薯田N2O排放的影响

旱地雨养马铃薯(Solanum tuberosum)田是一个重要的氧化亚氮(N_(2)O)排放源,是当前农业温室气体排放的研究热点之一。在马铃薯主粮化战略的推动下,马铃薯种植面积不断扩大,覆膜和垄作栽培是其中两种重要的种植方式,但其栽培下的马铃薯田N_(2)O排放规律尚不十分明确。选择内蒙古自治区武川县自然降水条件下的马铃薯田为试验对象,设置平作覆膜、垄作覆膜、平作不覆膜和垄作不覆膜4种处理,采用静态箱(暗箱)-气相色谱法监测N_(2)O的排放通量并分析其排放特征,运用实时荧光定量PCR技术(Real-time quantitative PCR,q-PCR)检测不同时期与N_(2)O排放相关的硝化菌和反硝化菌丰度,并测定相关的土壤要素,进而探究在覆膜和垄作条件下,影响雨养马铃薯田N_(2)O排放特性和规律的微生物机理。结果表明,雨养马铃薯田是N_(2)O排放源,其全生育期内平均N_(2)O累积排放量为N(0.47±0.08)kg·hm^(-2)。N_(2)O排放通量与土壤温度、水分含量之间具有显著的正相关关系(P<0.05)。在整个马铃薯生育期,氨氧化古菌(Ammonia-oxidizing Archaea,AOA)基本起到了控制N_(2)O排放的作用(P<0.05),而不是氨氧化细菌和反硝化菌。覆膜和垄作都可以直接或间接改变土壤物理性质使根际生态微环境发生变化,进而影响硝化菌和反硝化菌的活性,最终使N_(2)O排放发生变化。其中,覆膜垄作处理的N_(2)O累积排放量及排放强度最高,且垄作不覆膜处理的排放最少(P<0.05),累积量达到了0.401-0.515 kg·hm^(-2)。因此,从减排和不减产的角度来看,采用垄作不覆膜的种植方式效果最显著,旨在为旱地农业生产的可持续发展提供理论依据。

贵州覆膜烟田土壤中微塑料丰度与赋存特征研究

农田土壤微塑料(microplastics,MPs)研究处于起步阶段,地膜覆盖被认为是农田土壤中MPs的主要来源,但土壤中地膜源MPs的研究仍较少。采集贵州省主产烟区覆膜烟田土壤样品,采用浮选-静电法分离提取土壤中MPs,分析其丰度及赋存特征。结果表明:覆膜烟田土壤的MPs丰度范围在4325~7949颗∙kg^(-1),MPs粒径随着覆膜年限的增加而变小。土壤中0.25~0.85 mm粒径MPs丰度占比均较高,以覆膜时间最长的黔西县荆州村占比最高,达到98.86%。与其他研究区对比发现,贵州覆膜烟田MPs丰度相对较高,存在潜在的生态风险。研究结果将进一步丰富我国农田土壤MPs数据,可为土壤MPs的进一步研究和污染防治提供参考。

干旱灌区地膜秸秆带状覆盖对玉米农田土壤温度的调控效应

针对长期地膜覆盖在西北绿洲灌区造成的残膜污染严重、土壤质量恶化以及玉米产量下降等问题,研究不同耕作(免耕、传统耕作)与覆盖方式(全膜覆盖、70%地膜覆盖/30%捆状玉米秸秆覆盖、70%地膜覆盖/30%不覆盖、50%地膜覆盖/50%捆状玉米秸秆覆盖、50%地膜覆盖/50%不覆盖)对玉米农田土壤温度及产量的影响。结果表明:地膜秸秆交替覆盖解决了秸秆覆盖早春低温制约因子及地膜覆盖盛夏极端高温制约因子,低温季节有保持土壤热量的作用,而在高温季节相比于传统耕作全膜覆盖能够降低土壤热量,免耕措施下70%地膜覆盖结合30%捆状玉米秸秆覆盖(NTP7S3)能够降低玉米农田土壤温度日变化幅度,起到稳定土壤温度的效果;较传统耕作全膜覆盖(CTP)有效改善了玉米农田土壤表层热量条件,较CTP处理全生育期平均土壤温度降低1.8℃~2.9℃,土壤积温降低294℃~470℃,避免了玉米根系及叶片发生早衰。同时,NTP7S3处理大气与玉米农田土壤温度的差值变化幅度最小,较传统对照CTP处理小1.1℃,减少了气温变化对玉米生长发育的过度影响。根据玉米籽粒产量与土壤温度及产量构成因素的灰色相关性分析,免耕地膜秸秆带状覆盖获得较高籽粒产量源于穗数、穗粒质量和千粒质量协同提高,以NTP7S3处理增产效果较好,比CTP增产4.6%。西北绿洲灌区70%地膜覆盖与30%捆状玉米秸秆覆盖结合免耕替代传统耕作全膜覆盖能在保证玉米高产稳产的同时减少地膜与机械投入,是适用于绿洲灌区玉米高产栽培的耕作覆盖方式。