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胡麻间作模式对作物养分吸收利用及产量的影响

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中国生态农业学报（中英文） 2024年第6期32卷 997-1008页

作者：韩静王一帆高玉红王瑛泽剡斌文明王海娣刘宏胜甘肃农业大学农学院兰州730070 甘肃省干旱生境作物学国家重点实验室兰州730070 会宁县农业技术推广中心兰州730070

为明确不同胡麻间作系统中作物养分吸收利用对产量贡献的差异,本研究采用田间二因素随机区组试验设计,设置两种间作类型:胡麻||玉米间作(F||M)、胡麻||大豆间作(F||S), 3种带型配置[4∶2 (S1)、6∶3 (S2)和8∶4(S3)],以单作为对照,共计... 详细信息

为明确不同胡麻间作系统中作物养分吸收利用对产量贡献的差异,本研究采用田间二因素随机区组试验设计,设置两种间作类型:胡麻||玉米间作(F||M)、胡麻||大豆间作(F||S), 3种带型配置[4∶2 (S1)、6∶3 (S2)和8∶4(S3)],以单作为对照,共计9组处理,比较分析了两种间作系统中不同带型配置的间作优势以及成熟期养分吸收量和利用效率对间作优势的贡献。结果表明:与单作相比,间作提高了作物生物产量和籽粒产量,胡麻||玉米间作系统显著高于胡麻||大豆间作,且在8∶4行比配置下达到最大值;两种间作系统中土地当量比(LER)均大于1,具有间作产量优势。胡麻||玉米间作系统中,植株氮、磷和钾养分吸收总量比相应单作提高12.15%~50.38%、44.79%~67.29%和3.90%~25.75%,氮素利用效率高出单作73.20%~78.36%;氮、磷和钾吸收因子对LER的贡献分别为1.33~2.10、1.76~2.08和1.11~1.53,利用因子的贡献分别为-0.30~-0.12、-0.42~-0.25和-0.10~0.07。胡麻||大豆间作系统中,植株氮、磷和钾养分吸收总量比相应单作提高6.86%~60.06%、11.97%~59.21%和7.34%~65.30%,氮素利用效率高出单作48.77%~71.74%;氮、磷和钾吸收因子对LER的贡献分别为1.17~2.13、1.20~2.10和1.15~2.15,利用因子的贡献分别为-0.53~-0.30、-0.46~-0.15和-0.52~-0.03。综合分析认为,本研究中8行胡麻4行玉米间作带型能提高作物养分吸收利用能力,增加间作系统作物产量,其间作优势主要来源于养分吸收量的增加,而非利用效率的改变。

关键词：间作带型配置养分吸收养分利用作物产量

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作物产量对土壤pH的响应差异及其影响因素

植物营养与肥料学报 2023年第9期29卷 1618-1629页

作者：连旭东张璐刘思汝蔡泽江郑磊张强周建利徐明岗长江大学农学院湖北荆州434025 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所/农业农村部耕地质量监测与评价重点实验室北京100081 中国热带农业科学院南亚热带作物研究所/海南省热带作物营养重点实验室广东湛江524091 金正大生态工程集团股份有限公司山东临沭276700 山西农业大学生态环境产业技术研究院山西太原030031

【目的】土壤酸化是耕地质量退化的突出问题,研究主要农作物产量对土壤pH的响应及其影响因素,为土壤酸化防治提供理论依据。【方法】通过“中国知网”、“Web of Science”数据库,分别以玉米(maize)、水稻(rice)、小麦(wheat)、大豆(soy... 详细信息

【目的】土壤酸化是耕地质量退化的突出问题,研究主要农作物产量对土壤pH的响应及其影响因素,为土壤酸化防治提供理论依据。【方法】通过“中国知网”、“Web of Science”数据库,分别以玉米(maize)、水稻(rice)、小麦(wheat)、大豆(soybean)、土壤pH(soil pH)、作物产量(yield)为关键词,获取1980—2020年已公开发表的文献数据。基于国内外大田试验,分析了玉米、水稻、小麦、大豆产量与土壤pH的关系,运用Sigmoid函数计算作物酸害阈值,结合皮尔逊相关性分析与偏相关分析,明确作物酸害阈值的主要影响因素。【结果】1)4种作物产量伴随土壤pH降低均呈“S”型降低趋势;玉米、大豆、小麦和水稻产量95%的酸害阈值分别为pH 5.87、5.34、5.32和4.21。2)作物相对产量与交换性铝呈显著负相关,与土壤pH、交换性钙、钙铝比、有机质、有效磷、化学氮肥施用量呈显著正相关。当土壤pH大于酸害阈值时,作物产量与有机质、有效磷呈显著正相关,当土壤pH小于酸害阈值时,作物产量与土壤pH、交换性钙、钙铝比呈显著正相关,与交换性铝呈显著负相关。3)偏相关分析表明,剔除有机质影响后,相对产量与pH的相关系数升高0.207,交换性铝与相对产量的相关系数升高0.072;剔除有效磷影响后,相对产量与pH的相关系数升高0.085,交换性铝与相对产量的相关系数升高0.147;剔除施氮量影响后,相对产量与pH的相关系数升高0.026,交换性铝与相对产量的相关系数降低0.009。有效磷、有机质和化学氮肥施用量是影响作物产量对土壤pH响应的关键因素。【结论】当土壤pH低于酸害阈值时,较高的有效磷和有机质含量可降低土壤pH对作物产量的不利影响,即有效磷和有机质含量越高,作物酸害越轻。

关键词：酸害阈值作物产量土壤pH 整合分析有机质有效磷氮肥施用

基于改进SWAT模型的灌溉—施肥—耕作对乌梁素海流域营养物负荷及作物产量的影响

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湖泊科学 2022年第5期34卷 1505-1523页

作者：王维刚史海滨李仙岳孙亚楠张文聪周慧内蒙古农业大学水利与土木建筑工程学院呼和浩特010018 高效节水技术装备与水土环境效应内蒙古自治区工程研究中心呼和浩特010018

不合理的灌溉、施肥和耕作是导致乌梁素海流域农业面源污染的主要根源,乌梁素海作为我国北方地区重要的生态安全屏障,多年来面临着湖泊水环境污染、水生态退化等问题,科学开展湖泊水环境综合治理首先要解决流域内农业面源污染问题.研究... 详细信息

不合理的灌溉、施肥和耕作是导致乌梁素海流域农业面源污染的主要根源,乌梁素海作为我国北方地区重要的生态安全屏障,多年来面临着湖泊水环境污染、水生态退化等问题,科学开展湖泊水环境综合治理首先要解决流域内农业面源污染问题.研究通过修改土壤水平衡、溶质平衡、地下水平衡和作物生长等模块对SWAT 2012原始版本进行改进,并采用改进的SWAT模型构建了乌梁素海流域分布式水文模型,利用实测径流、硝态氮与总磷排放量、地下水埋深以及作物产量校正和验证模型.基于现状情景,以玉米、葵花和小麦3种主要作物为研究对象,设置了削减灌水量、施肥量及调整耕作方式3种农田管理情景.基于改进SWAT模型不同情景的模拟结果,计算分析各管理情景下的硝态氮与总磷负荷及对各作物产量的影响.结果表明,改进SWAT模型具有良好的模拟效果.不同作物削减5%夏灌水量增产最多达8.41%~10.32%,削减10%秋浇水量均明显减少硝态氮和总磷负荷.不同作物营养物负荷均随着氮磷施肥削减比例的增大呈现逐渐降低的趋势,但下降曲线逐渐趋于平缓;各作物产量随氮磷施肥削减比例的增加呈先增加后减少的趋势,其中玉米、小麦氮磷施肥削减比例达20%时产量开始下降,葵花氮磷施肥削减比例达25%时产量开始下降.不同作物营养物负荷与小麦产量均随耕作方式混合深度与混合效率参数的增大逐渐减小,而玉米和葵花产量则随耕作参数增大逐渐增加.综合分析,削减5%夏灌水量+削减20%氮磷施肥比例+模板犁耕作组合玉米产量增幅最大达36.5%;削减10%秋浇水量+削减25%氮磷施肥比例+模板犁耕作组合葵花硝态氮负荷降幅最大达42.1%;削减5%夏灌水量+削减20%氮磷施肥比例+免耕组合小麦产量增幅最大达29.1%;而削减5%秋浇水量+削减20%氮磷施肥比例+常规春耕组合小麦硝态氮负荷减少最大达27.2%,总磷负荷减少最大达18.5%.本研究可为降低流域内面源污染、提高作物产量及减少乌梁素海营养物入湖负荷农业管理措施的实施提供理论依据.

关键词：营养物负荷作物产量农业管理措施改进SWAT模型乌梁素海流域河套灌区面源污染

SWAT模拟耕作方式与盐分对区域土壤氮运移及作物产量影响

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农业工程学报 2022年第3期38卷 55-65页

作者：王维刚史海滨李仙岳孙亚楠郑倩张文聪王国帅周慧闫妍窦旭内蒙古农业大学水利与土木建筑工程学院呼和浩特010018 高效节水技术装备与水土环境效应内蒙古自治区工程研究中心呼和浩特010018

耕作方式与土壤盐渍化是影响河套灌区氮素流失及作物产量的重要因素。明确不同耕作方式与盐渍化水平下硝态氮运移量及作物产量的变化,可为制定合理的灌区耕作措施及盐渍化治理方案提供理论依据,对于揭示灌区氮素流失控制及不同作物增产... 详细信息

耕作方式与土壤盐渍化是影响河套灌区氮素流失及作物产量的重要因素。明确不同耕作方式与盐渍化水平下硝态氮运移量及作物产量的变化,可为制定合理的灌区耕作措施及盐渍化治理方案提供理论依据,对于揭示灌区氮素流失控制及不同作物增产潜力具有重要意义。该研究基于验证后的SWAT(Soil and Water Assessment Tool)模型,以河套灌区2种主要土壤类型为研究对象,设置不耕作(指不添加耕作管理,CK)、免耕(T1)、少耕(T2)、常规春耕(T3)和模板犁(T4)5种耕作处理,非盐化土(S1)、轻度(S2)、中度(S3)、重度(S4)4种盐分水平,研究耕作方式与土壤盐分对灌区产水量、作物吸氮量、硝态氮淋溶量及运移量、作物产量的影响。结果表明:耕作方式与土壤盐分对区域总产水量、作物吸氮量、硝态氮淋溶量、硝态氮运移及作物产量均有显著影响(P产量均随耕作混合深度与混合效率的增加逐渐减少;作物吸氮量、玉米与葵花产量均随耕作混合深度与混合效率的增加逐渐增加。与CK相比,模板犁耕作作物吸氮量平均增加11.78%,硝态氮淋溶量平均减少16.5%,有效降低了土壤养分流失和地下水污染。增加土壤盐分通过降低土壤层有效持水量,显著增加了区域总产水量、硝态氮淋溶量(草甸盐土除外)及硝态氮地下运移量,减少了作物吸氮量和作物产量。与非盐化土相比,重度盐化土处理小麦、玉米、葵花产量平均显著减少19.15%、27.31%、26%(P作物产量。因此,为更好解决灌区污染严重和作物产量下降等问题,仍需将区域土壤盐渍化防控与治理放在首要位置。

关键词：土壤盐分氮 SWAT模型河套灌区耕作方式硝态氮运移作物产量

不同配施比例下秸秆和木本泥炭对快速提升土壤有机质和作物产量的耦合影响

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土壤学报 2023年第6期60卷 1699-1711页

作者：周谈坛李丹丹邱丽丽徐基胜周云鹏谭钧赵炳梓土壤与农业可持续发展国家重点实验室(中国科学院南京土壤研究所) 南京210008 中国科学院大学北京100049 楚雄师范学院资源环境与化学学院云南楚雄675000 北京中向利丰科技有限公司北京100004

木本泥炭和秸秆配施有快速提升土壤有机质(SOM)和作物产量的潜力,但其配施比例如何影响作物产量及其微生物机制尚不清楚。本研究通过田间试验,在施用秸秆和激发剂(RJ)基础上,比较分析了木本泥炭和秸秆三种施用比例2︰1(RJM1)、3︰1(RJM2... 详细信息

木本泥炭和秸秆配施有快速提升土壤有机质(SOM)和作物产量的潜力,但其配施比例如何影响作物产量及其微生物机制尚不清楚。本研究通过田间试验,在施用秸秆和激发剂(RJ)基础上,比较分析了木本泥炭和秸秆三种施用比例2︰1(RJM1)、3︰1(RJM2)、4︰1(RJM3)对土壤理化性质、细菌群落组成和水稻产量影响,并与不施用有机物料的对照(CK)进行比较;同时基于网络分析和路径分析,明确不同处理特定细菌菌群与作物产量之间潜在关系。结果表明,RJM1、RJM2、RJM3间的水稻产量差异不明显,但平均较RJ和CK显著增产16.09%和31.46%。五个处理按土壤理化性质分成显著不同的三组(P产量正相关的盖勒氏菌(Gaiellaceaeunidentified)、类诺卡氏菌(Nocardioidaceae unidentified)、土壤球菌(Terracoccus)、从毛单胞菌(Comamonadaceae unidentified)、WD2101 unidentified、鞘脂杆菌(Sphingobacterialesunidentified)的丰度,而RJM1显著增加了上述除鞘脂杆菌外的其他5个物种的丰度,表示RJM2+RJM3较RJM1刺激更多的与作物产量有正相关的优势物种。上述结果表明,RJM2+RJM3通过改善土壤pH、SOM、DOC,较RJM1刺激更多的有利于作物增产的优势物种;同时由于RJM1的SOM含量与对照没有显著变化,导致其增产的可持续性要低于RJM2+RJM3处理。综合上述结果和经济效益,推荐RJM2,即木本泥炭和秸秆的施用比例为3︰1时具有同时快速提升SOM和作物产量的效果。

关键词：秸秆木本泥炭共现网络土壤有机质作物产量

河套灌区耕地土壤性质与作物产量空间分布特征之间的关系

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灌溉排水学报 2023年第12期42卷 7-14页

作者：宋阿维刘雨星王相平谢文萍张琛平江晓东姚荣江南京信息工程大学应用气象学院南京210044 中国科学院南京土壤研究所土壤与农业可持续发展国家重点实验室南京210008 长江大学农学院湖北荆州434025 巴彦淖尔市现代农牧事业发展中心内蒙古巴彦淖尔015001

【目的】阐明内蒙古河套灌区耕地土壤性质与作物产量空间分布特征之间的关系,提出灌区耕地水肥管理优化对策。【方法】基于经典统计学与地统计学方法,研究河套灌区耕地土壤理化性质和作物产量的空间变异性与分布特征,剖析主要作物产量... 详细信息

【目的】阐明内蒙古河套灌区耕地土壤性质与作物产量空间分布特征之间的关系,提出灌区耕地水肥管理优化对策。【方法】基于经典统计学与地统计学方法,研究河套灌区耕地土壤理化性质和作物产量的空间变异性与分布特征,剖析主要作物产量与土壤性质之间的关系,基于土壤盐渍化程度和主要作物产量的空间分布格局提出水肥优化管理对策。【结果】巴彦淖尔市土壤盐渍化程度总体偏高,土壤体积质量较大,作物产量普遍较低,有机质和氮素贫乏,有效磷适量、速效钾富余。土壤含盐量属于强变异,有机质、全氮、有效磷、速效钾和作物产量系数属于中等变异,体积质量和pH值属于弱变异。在空间分布特征上,土壤含盐量呈中部高、四周低的空间格局;作物产量系数呈自西南向东北的递减趋势;有机质量自西向东递增;体积质量、pH值、全氮量、有效磷量呈中部高,东、西部低的空间格局;灌区东南部速效钾量贫乏。土壤含盐量是制约内蒙古河套灌区作物产量的突出因子。【结论】兼顾土壤培肥与作物增产,建议深施氮肥和有机肥,重度盐渍化和盐土区域建议尿素、有机肥施用量为225、3393.7 kg/hm^(2);中度盐渍化区域为295.4、2332.8 kg/hm^(2);轻度和非盐渍化区域为365.1、1280.9 kg/hm^(2)。建议重点完善灌区西北、南部和东南地区的排水系统,提高中部和东部地区排水、排盐效率。

关键词：河套灌区土壤性质作物产量空间分布土壤盐渍化水肥管理

燕麦与不同作物间作对土壤线虫群落结构及作物产量的影响

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中国生态农业学报（中英文） 2023年第4期31卷 505-515页

作者：王亚南乔月静范雅琦霍瑞轩郭来春杨珍平山西农业大学农学院太谷030801 吉林省白城市农业科学院白城137000

间作是土地可持续利用的重要种植模式。土壤线虫作为土壤健康的指示生物,可揭示地下生态系统的食物网功能。为探究燕麦不同间作模式对产量和土壤线虫群落的影响,本试验分别设置燕麦单作、燕麦||大豆、燕麦||赤小豆、燕麦||马铃薯和燕麦|... 详细信息

间作是土地可持续利用的重要种植模式。土壤线虫作为土壤健康的指示生物,可揭示地下生态系统的食物网功能。为探究燕麦不同间作模式对产量和土壤线虫群落的影响,本试验分别设置燕麦单作、燕麦||大豆、燕麦||赤小豆、燕麦||马铃薯和燕麦||甘薯5个处理,分析燕麦不同间作模式对作物产量以及土壤线虫的数量、多样性和群落结构的影响,以筛选出较优的燕麦间作模式。结果表明:相比单作,间作模式在土地利用率和作物总产量方面有一定的优势,其中燕麦||马铃薯间作模式最佳,土地当量比(1.36)最高,其次为燕麦||大豆间作模式,土地当量比为1.29。4种燕麦间作模式均显著(P产量;燕麦||大豆是该试验条件下最佳的间作模式。

关键词：燕麦间作模式土地当量比线虫群落结构线虫多样性作物产量

秸秆还田配合化肥减施对潮土作物产量及土壤肥力的影响

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土壤学报 2023年第1期60卷 189-200页

作者：赵金花陈林段衍张丛志马东豪张佳宝封丘农田生态系统国家试验站(中国科学院南京土壤研究所) 南京210008 中国科学院大学北京100049

我国粮食主产区化肥施用过量,导致肥料利用率降低、土壤质量退化、环境污染风险提高等一系列问题。于黄淮海平原潮土区设置大田试验,研究秸秆还田配合不同比例氮磷减施对土壤养分、作物产量、秸秆养分释放及土壤微生物的影响。结果表明... 详细信息

我国粮食主产区化肥施用过量,导致肥料利用率降低、土壤质量退化、环境污染风险提高等一系列问题。于黄淮海平原潮土区设置大田试验,研究秸秆还田配合不同比例氮磷减施对土壤养分、作物产量、秸秆养分释放及土壤微生物的影响。结果表明:与常规施肥相比,减氮30%或减磷50%对作物产量及土壤养分含量无显著影响;秸秆降解率在第一季达43.33%~53.11%,减氮30%或减磷50%降解率可增加12.40%,两年后达到63.41%~75.62%;减氮100%显著降低细菌真菌丰度、物种丰富度和多样性,而减磷影响较弱;减氮30%和减磷50%主要增加细菌中芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)Longimicrobiaceae科和变形菌门(Proteobacteria)亚硝化单胞菌科(Nitrosomonadaceae)相对丰度,增加真菌中壶菌门(Chrytridiomycota)GS13纲相对丰度,降低子囊菌门(Ascomycota)粪壳菌纲(Sordariomycetes)和被孢霉门(Mortierellomycota)被孢霉纲(Mortierellomycetes)相对丰度;冗余分析表明,影响细菌和真菌的主要环境因子均为土壤有机碳(SOC)和全氮(TN)。综上,在潮土中高产田地区,秸秆全量还田配合减氮30%或减磷50%具有保肥稳产的潜力。

关键词：秸秆还田化肥减施作物产量土壤养分土壤微生物

近地层臭氧对我国树木生产力和作物产量的影响:进展与展望

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大气科学学报 2022年第3期45卷 376-386页

作者：冯兆忠尚博徐彦森南京信息工程大学固碳减排与全球变化研究中心江苏南京210044

大气污染严重威胁了我国陆地生态系统的固碳能力,但随着减污降碳协同治理的快速推进,减缓大气污染将有利于提升陆地碳汇,并切实推动碳达峰碳中和目标的实现。为了更好地理解大气污染与生态系统固碳的关系,本文以主要空气污染物臭氧(O_(... 详细信息

大气污染严重威胁了我国陆地生态系统的固碳能力,但随着减污降碳协同治理的快速推进,减缓大气污染将有利于提升陆地碳汇,并切实推动碳达峰碳中和目标的实现。为了更好地理解大气污染与生态系统固碳的关系,本文以主要空气污染物臭氧(O_(3))为例,基于田间控制实验的整合分析、剂量响应关系及机理模型三种评估方法综述了近地层O_(3)污染对植被碳固定影响的最新进展。尽管不同作物种类以及品种、不同功能型木本植物对O_(3)的响应有着显著的差异,且各种方法的评估结果也不尽相同,但目前O_(3)浓度造成我国粮食作物减产、森林生产力降低已是不争的事实。持续升高的O_(3)浓度将严重威胁我国陆地生态系统的固碳能力。利用我国作物和树木的O_(3)剂量响应方程进行评估的结果表明,在CO_(2)减排和O_(3)污染协同治理下,预计2060年我国树木生物量和作物产量将比当前显著提高,增加陆地生态系统碳汇,助力碳中和目标。最后,对如何提高O_(3)污染环境下植物固碳能力也进行了展望。

关键词：臭氧污染碳中和陆地生态系统作物产量碳汇