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不同生物炭对酸性农田土壤性质和作物产量的动态影响

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环境科学 2020年第4期41卷 1914-1920页

作者：杨彩迪宗玉统卢升高浙江大学环境与资源学院杭州310058

为研究不同原料生物炭对农田土壤酸度、交换性能、磷素养分以及作物产量的综合动态影响,试验设置空白(CK)、水稻秸秆生物炭(RSB)、玉米秸秆生物炭(MSB)、小麦秸秆生物炭(WSB)、稻壳生物炭(RHB)和竹炭(BCB)这6种处理,生物炭按质量分数0.1... 详细信息

为研究不同原料生物炭对农田土壤酸度、交换性能、磷素养分以及作物产量的综合动态影响,试验设置空白(CK)、水稻秸秆生物炭(RSB)、玉米秸秆生物炭(MSB)、小麦秸秆生物炭(WSB)、稻壳生物炭(RHB)和竹炭(BCB)这6种处理,生物炭按质量分数0.1%施入农田进行长期定点试验,测定水稻、油菜和玉米这3季作物产量和作物收割后的土壤理化性质.结果表明,添加不同原料生物炭可有效提高土壤pH和交换性能,降低交换性酸含量,作用效果随时间下降.生物炭对盐基离子组成的影响为提高交换性K^+、Ca^2+和Mg^2+含量,降低Na+含量.生物炭能不同程度地增加土壤有机质(SOM)、速效磷、总磷和无机磷(Al-P和Fe-P)含量,作物产量较当季对照显著提高(P作物产量方面效果较好.

关键词：生物炭酸化交换性能磷素养分作物产量

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中国农田防护林对作物产量影响的整合分析

河南农业大学学报 2023年第4期57卷 705-712页

作者：任伟征田宇任泉静杨毅杨喜田河南农业大学林学院河南郑州450046

【目的】系统评价中国农田防护林对作物产量的影响。【方法】在中国知网和Web of Science公开发表的文献中,通过检索关键词“农田防护林和产量”构建目标数据库,利用整合分析研究农田防护林对作物产量的影响及其在不同环境条件下的变化... 详细信息

【目的】系统评价中国农田防护林对作物产量的影响。【方法】在中国知网和Web of Science公开发表的文献中,通过检索关键词“农田防护林和产量”构建目标数据库,利用整合分析研究农田防护林对作物产量的影响及其在不同环境条件下的变化。【结果】1)中国农田防护林对作物的平均增产率为16.4%,考虑林带占地因素后为5.6%;2)不同作物的增产效应有显著差异(Q_(M)=8.55,p=0.02),玉米(22.02%)增产率最大,小麦(14.36%)和水稻(11.15%)较低;3)不同气候类型(Q_(M)=1.8,p=0.79)和不同林网规格(Q_(M)=3.25,p=0.16)条件下农田防护林对作物产量的影响无显著差异;4)作物的增产效应和背景产量呈负相关,在产量低于9727.5 kg·hm^(-2)时具有显著增产效应。【结论】农田防护林可有效提高作物产量,是保障粮食安全和应对气候变化的有效途径,未来研究应适当关注政策工具的制定和综合经济效益的提升。

关键词：农田防护林作物产量整合分析粮食安全农业可持续发展

不同菌渣配合化肥施用对土壤养分、酶活性以及作物产量的影响

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不同菌渣配合化肥施用对土壤养分、酶活性以及作物产量的影响

作者：张涵苡四川农业大学

学位级别：硕士

我国食用菌产业发达,食用菌菌渣产量可达2亿吨,,菌渣富含有机质和氮、磷、钾等营养成分,菌渣作为有机物料施用能够改善土壤质量、提高作物产量,实现菌渣减量排放和化肥减量增效的目的。因此,针对目前菌渣配合化肥施用(菌渣还田)方面的... 详细信息

我国食用菌产业发达,食用菌菌渣产量可达2亿吨,,菌渣富含有机质和氮、磷、钾等营养成分,菌渣作为有机物料施用能够改善土壤质量、提高作物产量,实现菌渣减量排放和化肥减量增效的目的。因此,针对目前菌渣配合化肥施用(菌渣还田)方面的研究涉及菌渣种类单一、缺乏种类间(C/N)的比较研究等理论和实践问题,本研究以筛选的四川省有代表性的3种食用菌菌渣作有机物料配合化肥施用为研究对象,以成都平原稻-麦轮作体系常规化肥氮施用量为等氮施肥水平基准,设置空白对照(CK)、常规化肥(CF)、25%和50%毛木耳菌渣(APR1、APR2)、25%和50%香菇菌渣(LER1、LER2)、25%和50%双孢蘑菇菌渣(ABR1、ABR2)8组处理,开展为期1年的稻-麦轮作大田试验,并通过土壤养分含量、酶活性以及作物产量的相关性分析等,系统研究3种菌渣配合化肥施用对土壤养分、酶活性以及作物产量的影响,以期为稻-麦轮作体系下菌渣配合化肥施用的菌渣种类、氮肥替代率和用量选择提供科学依据。主要结论如下:(1)菌渣配合化肥施用能够提升土壤养分含量。与CF处理相比,菌渣配合化肥施用能够有效提升土壤p H值,50%氮肥替代率的毛木耳菌渣配合化肥施用处理(APR2)土壤p H值提升了0.28个单位。菌渣施用量越多,土壤有机碳含量越高;三种菌渣中,双孢蘑菇菌渣对土壤全量氮磷钾含量的提高效果优于毛木耳菌渣和香菇菌渣,50%氮肥替代率的双孢蘑菇菌渣配合化肥施用处理(ABR2)全氮、全磷、全钾含量与CF处理相比分别提高了3.20%、4.40%、2.51%。(2)不同菌渣配合化肥施用能够提高土壤蔗糖酶活性、脲酶活性和天冬酰胺酶活性,且菌渣施用量越多,土壤酶活性也越高。50%氮肥替代率的双孢蘑菇菌渣配合化肥施用处理(ABR2)的土壤蔗糖酶活性和脲酶活性较CF处理分别提高了134.59%、10.92%。50%氮肥替代率的毛木耳菌渣配合化肥施用处理(APR2)的土壤天冬酰胺酶活性较CF处理提高了13.27%。常规化肥、毛木耳菌渣和双孢蘑菇菌渣配合化肥施用处理提高了土壤淀粉酶活性,25%氮肥替代率的毛木耳菌渣配合化肥施用处理(APR1)土壤淀粉酶活性较CF处理提高32.88%。菌渣配合化肥施用处理抑制了酸性磷酸酶活性的下降。冗余分析结果表明,土壤全氮含量和有效磷含量是影响土壤酶活性的主要因素。(3)菌渣配合化肥施用处理能够明显刺激作物对养分的吸收,促进植株生长发育从而促产增产。各施肥处理的水稻株高和小麦的株高穗长显著高于CK处理。水稻季,25%氮肥替代率的香菇菌渣配合化肥施用处理(LER1)地上部氮素、磷素、钾素积累量最高,分别为163.24 kg·hm、36.71 kg·hm、180.48 kg·hm;小麦季,50%氮肥替代率的双孢蘑菇菌渣配合化肥施用处理(ABR2)地上部氮素积累量最高,为170.79 kg·hm;25%氮肥替代率的毛木耳菌渣配合化肥施用处理(APR1)地上部磷素积累量最高,为26.64 kg·hm,常规化肥处理地上部钾素积累量最高,为145.26 kg·hm。水稻季时,50%氮肥替代率的香菇菌渣配合化肥施用处理(LER2)的作物产量最高,达到10618.0 kg·hm,小麦季时,25%氮肥替代率的香菇菌渣配合化肥施用处理(LER1)的作物产量最高,达到6847.9 kg·hm。相关性分析结果表明,土壤养分含量的提高,能够显著提高水稻地上部养分积累量、小麦地上部氮、钾素积累量和作物产量。等氮量施肥水平条件下,C/N比高于30的菌渣配合化肥施用,能够获得显著高于不施肥下的作物产量,不能获得显著高于常规化肥施用下的作物产量,并随着菌渣施用量的增加,呈显著降低的趋势;随着菌渣施入量的增加,各施肥处理C/N比也不断增高,养分利用效率随之下降,造成作物产量显著降低,以至于菌渣有机碳、PO、KO施入对土壤和作物的正向效应也不足以补偿,使其与产量呈极显著负相关,只有C/N接近30的香菇菌渣(30.63),在50%氮肥替代率下,水稻产量显著高于常规化肥处理。综上,菌渣配合化肥施用处理能有效提高土壤养分含量和部分土壤酶活性,提高作物产量,但不同菌渣性质有所差异,因此对菌渣配合化肥施用的提出建议:在菌渣种类选择上,应尽可能选择C/N比接近30的菌渣配合化肥施用,如本研究的香菇菌渣等;菌渣用量上,水稻季应选用50%或以内的氮肥替代率,小麦季应选用25%的氮肥替代率;配合化肥比例上,应以施肥处理C/N比7-15范围作为基准,计算化肥氮配施量,并根据菌渣和土壤PO、KO含量,计算化肥PO、KO配施量。

关键词：菌渣配合化肥施用土壤养分土壤酶活性作物产量

不同施肥、种植制度下旱地作物产量对气候变化的响应及其水分利用效率的差异

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不同施肥、种植制度下旱地作物产量对气候变化的响应及其水分利用...

作者：张锐西北农林科技大学

学位级别：硕士

全球气候变化正对粮食产量产生显著的影响,应对气候变化维持粮食高产是当前农业发展的重点。然而,不同田间管理措施下作物产量对气候变化的适应性尚不明确。此外,水分是制约干旱地区农业生产的重要因素,探究不同田间管理措施对农田水量... 详细信息

全球气候变化正对粮食产量产生显著的影响,应对气候变化维持粮食高产是当前农业发展的重点。然而,不同田间管理措施下作物产量对气候变化的适应性尚不明确。此外,水分是制约干旱地区农业生产的重要因素,探究不同田间管理措施对农田水量平衡及水分利用效率的影响,对提高农业用水效率以建设高产高效农业生产体系具有重要意义。本研究对黄土高原南部长期定位试验区内冬小麦、春玉米不同施肥(不施肥、单施化肥、单施有机肥和化肥有机肥配施)和种植制度(冬小麦连作、春玉米连作、冬小麦-冬小麦-春玉米轮作)下的作物产量对气候变化的响应、农田水量平衡要素和水分利用效率开展研究,在分析1985-2020年不同气象要素长期变化趋势及年际波动的同时探讨了不同施肥、种植制度下作物产量对气候长期变化趋势和短期波动的响应。并使用Hydrus-1D模型模拟了35a不同施肥和种植制度下冬小麦田和春玉米田水量平衡各分量的动态变化,进而分析了不同施肥及种植制度下农田水分利用效率的差异。主要结论如下:(1)1985-2020年间研究区平均气温、最高温、最低温、平均日照时数均有显著的上升趋势,年降水量均值为584.7 mm,呈不显著的上升趋势,但波动较大。冬小麦生育期平均最高温、最低温和日照时数均有显著的上升趋势,平均相对湿度呈显著下降趋势,生育期和生育年降水量波动范围分别为171.7-373.8 mm和318.4-890.5mm,但其长期上升趋势均不显著。春玉米生育期平均最高温、最低温和日照时数均有显著的上升趋势,平均相对湿度、生育期降水量、生育年降水量均没有显著的长期变化趋势,生育期和生育年降水量波动范围分别为225.2-629.6 mm和359.5-820.8mm。(2)施肥在显著提高产量的同时也增大了产量的变异性。气候年际波动对产量的影响随着施肥水平的增加而增加,但施肥可以在一定程度上缓解气候长期变化对产量的负面影响。本研究中以化肥有机肥配施增产效果最显著,产量年际波动最大,但受气候长期变化趋势的影响最小。(3)在相同施肥水平下,研究区冬小麦-冬小麦-春玉米轮作的平均产量指数比冬小麦连作和春玉米连作分别降低了6.5%和18.3%。春玉米连作下的产量受气候年际波动和长期变化趋势的影响最小,与冬小麦连作相比,冬小麦-冬小麦-春玉米轮作降低了气候年际波动和长期变化趋势对产量的影响。(4)优化后的Hydrus-1D模型在模拟研究区域农田水文状况时的可信度较高。施肥显著提高了作物蒸腾量、降低了3 m土壤剖面的渗漏量。不同作物的生长季差异和降水分布不均导致了连作系统下各农田水量平衡要素的差异,但轮作系统均衡了这种差别;施肥显著提高了水分利用效率,本研究中轮作系统的水分利用效率较低。

关键词：作物产量气候变化施肥种植制度水分利用效率

轮耕方式和施肥措施对关中旱地农业土壤有机碳固持及作物产量的影响

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轮耕方式和施肥措施对关中旱地农业土壤有机碳固持及作物产量的影...

作者：徐风嶷西北农林科技大学

学位级别：硕士

旱地耕作系统是中国最重要的农业生态系统之一,然而,土壤肥力水平低已成为制约该地区作物实际产量和农业生产潜力的主要因素,寻求有效的耕作和施肥措施来提高土壤有机碳固持能力已经成为实现作物增产的关键。迄今为止,关于耕作及肥料管... 详细信息

旱地耕作系统是中国最重要的农业生态系统之一,然而,土壤肥力水平低已成为制约该地区作物实际产量和农业生产潜力的主要因素,寻求有效的耕作和施肥措施来提高土壤有机碳固持能力已经成为实现作物增产的关键。迄今为止,关于耕作及肥料管理措施对土壤有机碳固持的影响及机制已进行了大量研究。然而在保护性耕作条件下,不同耕作措施集成的轮耕方式呈现轮耕周期短和耕作措施种类少等特点,不同施肥方式和肥料种类对土壤肥力的综合影响分析研究较少;因而二者对土壤有机碳固持的相关物理、化学和微生物影响机制仍有待进一步深入探索。那么在旱区农业生态系统中,何种轮耕方式和施肥措施能够更好地实现作物稳产增产和土壤培肥?为此,本研究聚焦关中平原这一典型的旱地农业区,基于前人研究及旱区农业栽培管理措施,在自然条件相似、作物栽培制度不同的两个区域(杨凌、富平)分别对小麦/玉米轮作旱地农田采取由免耕、深松、翻耕措施集成的轮耕方式和对保护性耕作下的旱地雨养春玉米单作农田采用不同施肥措施,用于揭示不同轮耕方式和施肥措施对SOC固持和作物产量的影响及机制研究。研究结果如下:在采用轮耕方式后,0-40 cm土层有机碳储量随耕作措施变化而呈现不同,各处理的0-20 cm土层有机碳储量相比于试验初期(2016年)增加-1.94～9.84 Mg hm;相较于连年免耕处理,轮耕措施主要促进了有机碳在20-40 cm土层积累,而在0-20 cm土层,仅深松-隔年翻耕和深松-免耕-翻耕-深松处理下有机碳储量显著提升,深松-隔年翻耕和深松-免耕-翻耕-深松处理下土壤有机碳固持效率增幅为1.9倍、1.5倍,免耕-隔年深松、免耕-隔年翻耕、连年深松、连年翻耕处理则分别降低了10.4%～158.0%。除深松-隔年翻耕处理以外,其余轮耕处理较连年免耕处理均增加了对土壤团聚体的破坏(团聚体破坏率指数增加15.2%～50.5%)。其中,深松-隔年翻耕和深松-免耕-翻耕-深松处理处理促进了土壤中粘粉粒和微团聚体向大团聚体的转变。相对于连年免耕处理,仅深松-隔年翻耕和深松-免耕-翻耕-深松处理提升了0-20 cm土壤中β-D-纤维二糖水解酶、β-木糖苷酶和β-葡糖苷酶活性,所有轮耕处理均提升了20-40 cm土壤中上述三种水解酶活性。各轮耕处理的系统生产率均高于连年免耕,其中,深松-免耕-翻耕-深松处理下系统生产率最高(14.76 Mg hmy)。从提升农业生产力角度看,深松-免耕-翻耕-深松处理是旱地免耕农业生产中最佳的轮耕培肥模式。经过7年的施肥处理,施肥土壤的土壤有机碳储量较试验初期(2013年)均增加了2.36～14.47 Mg hm,相较于不施肥土壤,施有机肥增加了0-20 cm土层土壤有机碳储量,其中高量施用有机肥效果最为显著,而施用化肥则降低了土壤中的有机碳储量。相较于不施肥处理,施用高量有机肥的土壤有机碳固持效率增加了10.6%,而其他施肥处理的土壤有机碳固持效率则分别降低了29.5%～41.2%。除绿肥翻压配施氮磷肥处理以外,其余施肥处理均显著破坏了土壤团聚体稳定性,其中,有机物料的施用促进了土壤中粘粉粒和微团聚体向大团聚体的团聚化过程。且相比于不施肥处理,施用有机肥处理在增加微生物生物量碳含量的同时提升了土壤β-D-纤维二糖水解酶(CBH)、β-木糖苷酶(BXYL)和β-葡糖苷酶(BG)活性。而在仅施化肥的土壤其则显著降低。采用施肥措施均提高了平均产量,其中,秸秆覆盖还田配施氮磷肥提升最多,为7227 kg hmy。从提升农业生产力角度看,氮磷肥配合秸秆覆盖还田模式是旱地免耕农业生产中最佳的施肥模式。综上所述,(1)在旱地农业少耕环境中,深松-免耕-翻耕-深松相结合的轮耕方式有助于固持土壤有机碳和减少耕层土壤扰动,以此来提升作物产量;而在土壤水肥不足条件下,秸秆覆盖还田配施氮磷肥可以通过提高土壤保水性能来增加土壤对外源物料的利用,达到土壤培肥和作物增产的目的。(2)不同农业生态系统中C净固持量范围相近,而C固持效率差异显著,表明土壤对外源有机物料利用存在上限,应当充分考虑农业生产中外源物料的最佳添加量。(3)在保护性免耕的基础上,不同农业管理措施对土壤团聚体的影响主要体现在土壤水稳性团聚体的形成和稳定性上,可通过这一角度对土壤结构作进一步探索。上述结果为关中地区旱作农业生产实现农田固碳-作物高产-环境友好目标提供了田间试验数据。

关键词：旱地农业轮耕措施施肥措施土壤C固持作物产量

砂姜黑土上麦玉轮作体系有机肥替减化肥对土壤供氮和作物产量的影响

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砂姜黑土上麦玉轮作体系有机肥替减化肥对土壤供氮和作物产量的影...

作者：张泽醌河南农业大学

学位级别：硕士

本试验以黄淮海平原麦玉轮作体系豫南砂姜黑土为研究对象,采用大田小区试验,设置正常施肥(T0)和不施氮对照组(N0)为对照组、有机肥替减化肥氮20%(T20)、40%(T40)、60%(T60)、80%(T80)、100%(T100)5个试验组,共7个处理,在小麦季进行替减... 详细信息

本试验以黄淮海平原麦玉轮作体系豫南砂姜黑土为研究对象,采用大田小区试验,设置正常施肥(T0)和不施氮对照组(N0)为对照组、有机肥替减化肥氮20%(T20)、40%(T40)、60%(T60)、80%(T80)、100%(T100)5个试验组,共7个处理,在小麦季进行替减施肥,在玉米季正常施用等量化肥,对小麦、玉米生长过程中的干物质积累、光合相关指标、作物养分积累量,抗倒伏性状、土壤基础理化性质,土壤酶活性等进行研究与分析,为砂姜黑土农田上的有机肥替代化肥技术的推广提供依据。主要结果如下:(1)有机肥替减各处理均能增加作物的产量,其中有机肥替减比例60%效果较好。有机肥替减各比例处理的小麦穗粒数增加1%～7.3%,小麦产量增加1.5%～11.2%,有机肥替减各比例处理的玉米百粒重增加了10.1%～16.3,玉米产量增加了4.7%～9.6%。替减比例60%的处理的小麦穗粒数比正常施肥增加了7.3%,小麦产量增加了11.2%,T60的玉米的穗粒数、百粒重、产量分别增加6.3%、16.2%、9.6%,且为最高。(2)作物在不同生育期的干物质积累均呈现出随着有机肥替减化肥比例的增加先增加后降低的趋势,并且有机肥替减处理的干物质积累均高于T0。玉米也呈现出与小麦一致的趋势。不管是小麦还是玉米,T60的干物质积累均是同生育期最高,在小麦拔节、扬花、成熟三个时期,该处理的干物质积累较T0显著增加25.8%、13.8%、15.3%,在玉米拔节、吐丝、成熟三个时期,该处理的干物质积累较T0处理显著增加26.4%、23.5%、7.5%。(3)有机肥替减各处理均能提升作物的光合作用。同一生育期内,有机肥替减处理的功能叶SPAD值、净光合速率、气孔导度、蒸腾作用均高于T0。其中T60的功能叶SPAD值、净光合速率、气孔导度、蒸腾速率均为最高,在小麦的拔节、扬花期,T60的小麦功能叶SPAD值较T0显著增加43.6%、32.5%,净光合速率较T0显著增加13.2%、30.1%,孔导度较T0显著增加22.2%、18.75%,蒸腾作用较T0显著增加9.4%、15.8%。在玉米的拔节、扬花期,T60的玉米功能叶SPAD值较T0显著增加31.8%、8.2%,净光合速率较T0显著增加37.1%、30.5%,气孔导度较T0显著增加26.3%、50%,蒸腾作用较T0显著增加37.3%、32.3%。(4)在麦玉轮作体系中,同一生育期内,有机肥替减处理的氮、磷、钾养分的积累量均高于T0,随着替减比例的增加作物的养分积累量呈现出先上升后下降的趋势,其中T60的养分积累量均为同生育期最高。在小麦拔节期,T60的氮、磷、钾养分积累量较T0显著增加37.6%、28.8%、40.5%;在小麦扬花期,T60的氮、磷、钾养分积累量较T0显著增加37.6%、37.8%、29.6%;在小麦成熟期,T60的氮、磷、钾养分积累量较T0显著增加12.4%、40.9%、27.3%;在玉米吐丝期,替T60的氮、磷、钾养分积累量较T0显著增加24.5%、32.8%、24.5%;在玉米成熟期,T60的氮、磷、钾养分积累量较T0显著增加27.1%、38.0%、25.3%。(5)有机肥替减处理可提高土壤的含水率,提升土壤p H值,降低土壤的容重,提升土壤有机质含量。其中T80、T100含水率最高,较T0显著增加4.9%、9.4%。T40、T60、T80、T100T的容重均低于T0。随替减比例的增加,有机肥替减各处理的土壤p H值呈现上升的趋势,有机肥替减各处理的土壤有机质含量呈现先上升后下降的趋势,有机肥替减各处理的土壤有机质含量均显著高于T0,其中有T60的有机质含量最高,较T0增加22.7%。(6)在砂姜黑土上的麦玉轮作体系中,随着小麦生育期的推移,各处理的铵态氮含量、硝态氮含量、硝化潜势均逐渐降低。在小麦拔节期,有机肥替减处理的土壤铵态氮含量随着替代比例的增加而增加。T20、T40、T60、T80、T100处理的土壤铵态氮含量较正常施肥显著增加16.2%、27.2%、36.9%、62.2%、61.7%。在小麦扬花期,有机肥替减处理的土壤铵态氮含量随着替代比例的增加有着先增加后降低的趋势,其中T60的土壤铵态氮含量最高。在小麦拔节、扬花、成熟三个生育期,随替代比例的增加土壤硝态氮均呈现出先升高后降低的趋势,均以T60的硝态氮含量最高,较T0显著增加36.5%、18.9%、86.2%。在小麦拔节期,有机肥替减处理的土壤硝化潜势均高于T0。(7)有机肥替减处理影响土壤酶的活性,不同的酶影响趋势不同。随着小麦生育期的推移,各处理的土壤蔗糖酶含量均呈现出逐渐降低的趋势。在同一生育期,随着替代比例的增加,有机肥替减处理的土壤蔗糖酶含量有着先增加后降低的趋势,且有机肥替减处理的土壤蔗糖酶含量均高于T0,三个生育期均以T60的土壤蔗糖酶含量为最高,较T0显著增加11.8%、29.8%、24.6%。随着小麦生育

关键词：砂姜黑土麦玉轮作有机肥替减化肥作物产量土壤供氮

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榆林市旱涝急转特征及其对作物产量的影响

榆林市旱涝急转特征及其对作物产量的影响

作者：宋惠敏中国农业科学院

学位级别：硕士

随着人类活动影响日趋增大,全球气候变化日益明显,旱涝急转事件发生强度和频率也在不断增加。鉴于此,为深化生态脆弱区气候特性与区域农业生产关系的认识,本论文以榆林市旱涝急转事件为研究对象,利用气候倾向率、降水距平百分率（Pa）... 详细信息

随着人类活动影响日趋增大,全球气候变化日益明显,旱涝急转事件发生强度和频率也在不断增加。鉴于此,为深化生态脆弱区气候特性与区域农业生产关系的认识,本论文以榆林市旱涝急转事件为研究对象,利用气候倾向率、降水距平百分率（Pa）和长周期旱涝急转指数（LDFAI）计算榆林市气候变化特征及典型作物生育期内的旱涝急转变化,使用皮尔逊（Pearson）相关系数检验站点之间的相关性,采用Man-kendall突变检验法检验数据的趋势性,运用反距离空间插值法（IDW）对数据进行空间化处理并成图表达,以研究旱涝急转事件对农作物产量影响。经研究得到以下结论:（1）研究榆林市气候资源特征有助于理解农业生态脆弱区所面临的气候风险。通过榆林市典型作物生育期内的降水量、气温、日照时数变化特征分析发现:榆林市降水量、气温和日照时数在年际间存在规律性变化。在年代上,降水量在2000s前波动下降,在2000s后降水量陡然上升,气温在1990年以前相对较低,1990年之后相对较高,日照时数随着降水量增多整体在减少。榆林市≥33℃的高温天气发生频次随年代逐渐增多,与最高气温空间分布规律一致。在空间上,全市降水量由东向西递减,定边县始终是全市降水量的低值区,年代际最高气温和最低气温在空间上的分布与地形相反“东高西低”,日照时数在空间分布上大致呈现为“西北高-东南低”的变化特征。（2）通过对榆林市作物生育期内（5-8月）的长时间序列旱涝急转事件规律分析发现,1966-2018年期间,榆林市旱涝急转事件的发生频率为37.74%,其中2001年是“旱转涝”强度最大的年份,1991年为“涝转旱”事件最严重的年份。榆林市LDFAI强度整体以0.073/10a（P>0.05）的速率变化。LDFAI指数在1970年后发生突变,表明该地区1970年后“旱转涝”事件发生频率显著减少。旱涝典型年份5-8月LDFAI在0.6-1.6之间;典型旱转涝年份LDFAI大于1.8;典型涝转旱年份LDFAI均为负值,绝对值小于0.7。（3）旱涝急转事件的强度与频率在空间上分布不均,典型涝转旱年（1991年）和典型旱转涝年（2001年）,LDFAI高值区主要分布在中东部地区,低值区则分布在中西部和西部地区。西部山区旱转涝事件发生频次较少,涝转旱事件发生较多。LDFAI变化率呈现不显著变化趋势（P>0.05）。旱转涝事件发生频次较涝转旱多,在东北-西南方向上总体呈现明显的“少-多-少”的变化特点。（4）在旱涝急转事件对农作物的影响研究中,将榆林市作物生育期内旱涝急转指数强度(I)与典型作物总产量和单产做相关性分析。整体来看,榆林市旱涝急转事件的发生强度与农作物的总产量和单产量呈负相关关系（P作物的产量增减有一定的指示作用,遭遇涝转旱事件,粮食单产、大豆单产、薯类单产分别显著减少17.85%（P作物品种与种植制度优化以及农业气象灾害保险更新等措施建议,建议政府形成多方面应对预案,为榆林市旱涝急转事件农业综合应对措施提供理论参考。本文对榆林市典型作物生育期旱涝急转事件进行了研究,旱涝急转事件对作物产量影响的研究成果,可为黄土丘陵沟壑区农民有效应对旱涝灾害、科学调整农业结构提供数据支撑,为榆林市抗灾减灾部门制定旱涝急转农业综合应对措施提供理论参考。

关键词：榆林市作物生育期旱涝急转事件长周期旱涝急转指数作物产量

江淮丘陵区土壤质量及作物产量对水土流失的响应

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江淮丘陵区土壤质量及作物产量对水土流失的响应

作者：武鹏安徽理工大学

学位级别：硕士

我国是世界上水土流失最严重的国家之一,据第一次全国水利普查结果显示,我国水土流失面积占全国面积的三分之一,严重的水土流失使得耕地面积减少,土壤肥力流失,农作物产量下降,因此,研究土壤侵蚀对土壤质量的影响,探究作物生长及其产量... 详细信息

我国是世界上水土流失最严重的国家之一,据第一次全国水利普查结果显示,我国水土流失面积占全国面积的三分之一,严重的水土流失使得耕地面积减少,土壤肥力流失,农作物产量下降,因此,研究土壤侵蚀对土壤质量的影响,探究作物生长及其产量对土壤侵蚀的响应,可为恢复土壤生产力提供重要依据。本研究选择江淮丘陵区黄褐土为供试土壤,以花生为种植对象,开展盆栽试验,模拟土层侵蚀深度为0、10、20、30、40cm时的土壤情况,主要采用统计学的分析方法,探究土壤侵蚀造成土壤质量和作物生长及产量变化情况以及施肥对作物的影响及产量补偿情况。主要结论如下:(1)江淮丘陵区的土壤化学指标总体上呈中等水平,运用土壤质量综合指数法对江淮丘陵区进行评价,基于指标全集计算的土壤质量指数平均值为0.423,基于最小数据集的土壤质量指数平均值为0.539,筛选出的指标包括全氮、全磷、PH和孔隙度。两种评价结果有较好的相关性,评价结果表明研究区内的土壤质量以低水平和较低水平为主。(2)随着土层侵蚀深度的加深,土壤容重有增加趋势,土壤孔隙度和表层沙粒含量及土壤有机质逐渐减少,同时施加有机肥可以显著提高有机质含量,土壤全量养分和速效养分在不施肥和只施有机肥时逐渐减少,在只施复合肥和施复合肥加有机肥时逐渐增加,土壤碱性氮含量不施肥时无明显变化,施肥后随侵蚀深度加深逐渐增加。种植花生后的土壤质量与产量有较好的相关性,可以为评价该地区农业生产力提供依据。(3)侵蚀深度和施肥种类对花生生长影响程度不同。在幼苗期,施肥种类和侵蚀深度对花生株高影响不显著,在开花下针期、结荚期、饱果期花生株高随着侵蚀深度的增加不断降低,施肥可以显著增加株高。侵蚀深度0、10cm时根系总长显著高于侵蚀深度20、30、40cm,施复合肥可以显著提高根系总长。花生地上部鲜重、干重和根系鲜重、干重随着土壤侵蚀程度的加深均有所降低。(4)土壤侵蚀对花生的产量有显著影响,侵蚀深度越大,花生减产率也越大;而在施复合肥时,土石层厚度对产量的影响明显大于表土层对产量的影响,土石层越厚,花生增产率越高。花生百果重和百仁重随着侵蚀深度的加深都有减小趋势,不施肥和只施有机肥时,花生荚果重和籽仁重随着侵蚀深度的增加在逐渐减少,而施复合肥后随着侵蚀深度的增加二者均有所增加。图[32]表[29]参[85]

关键词：土壤侵蚀盆栽试验施肥种类土壤质量评价作物产量

长期覆盖施肥下作物产量演变规律及土壤碳转化特征研究

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长期覆盖施肥下作物产量演变规律及土壤碳转化特征研究

作者：王明达西北农林科技大学

学位级别：硕士

秸秆和地膜覆盖在干旱、半干旱区被广泛用于提高作物产量,但二者增产效应的比较性研究及其不同降雨区适应性缺乏系统研究,同时秸秆和地膜覆盖下土壤碳转化特征及其转化机制仍不完善。因此,本研究以文献数据统计探究秸秆和地膜覆盖下作... 详细信息

秸秆和地膜覆盖在干旱、半干旱区被广泛用于提高作物产量,但二者增产效应的比较性研究及其不同降雨区适应性缺乏系统研究,同时秸秆和地膜覆盖下土壤碳转化特征及其转化机制仍不完善。因此,本研究以文献数据统计探究秸秆和地膜覆盖下作物产量响应特征;基于2003年开始长期覆盖施肥定位试验[撂荒(Fallow);平作无覆盖(CT);平作+秸秆覆盖(SM);垄上覆膜+沟内覆秸秆(RF)],采用土体水平和团聚体尺度相结合,通过碳分布、碳转化相关酶活性及功能基因分析,阐明土壤碳转化特征及其生物学机制。主要研究结果如下:(1)与不覆盖(CK)相比,地膜覆盖(PM)显著提高玉米单作、小麦单作以及小麦-玉米轮作体系作物产量,秸秆覆盖(SM)表现趋势相同,但玉米单作体系二者产量差异不显著;与SM相比,PM显著提高玉米单作和小麦单作体系作物产量,而小麦-玉米轮作体系下二者差异不显著。PM与SM产量比(R)表现为单作玉米(1.28)>单作小麦(1.11)>轮作玉米(1.05)≈轮作小麦(1.04)。生育期降雨量(MSP)对R的调节作用大于整年降雨量(MAP)。MSP分别超过576 mm(单作玉米)、500 mm(轮作玉米)时,R分别稳定在1.082和1.001;MSP分别超过530 mm(单作小麦)、395 mm(轮作小麦)时,R小于1。当覆盖年限超过10.3年(单作玉米)、14.6年(轮作玉米)和16.7年(轮作小麦)时,R小于1;覆盖年限超过3.7年(单作小麦)R稳定在1.075。与CK和PM相比,SM提高土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、速效钾(AK)和微生物生物量碳(MBC)有效性,在单作制度中,覆盖模式间土壤质量指数(SQI)为SM>PM≈CK;轮作制度中SQI表现为SM>PM>CK。MSP、播种期土壤水分(SWC)、SOC和TN是调节R的重要气候和物理化学变量,而与种植制度无关。(2)与CT相比,RF和SM显著提高SWC、SOC、MBC、腐殖酸和富里酸、β-葡萄糖苷酶、纤维素二糖苷酶和过氧化物酶活性,而显著降低土壤容重。与RF相比,SM显著提高土壤有机碳、胡敏素、α-葡萄糖苷酶、β-葡萄糖苷酶、纤维素二糖苷酶和过氧化物酶活性,分别提高16.4%、12.8%、48.8%、156.9%、195.1%和22.1%;与Fallow相比,CT显著降低p H,但提高了微生物生物量碳、腐殖质组分的含量和α-葡萄糖苷酶的活性。(3)与CT相比,RF土壤大团聚体比例显著提高7.6%,平均重量直径提高5.9%。覆盖增加大团聚体(>0.25mm)、微团聚体(0.053-0.25mm)和大团聚体内微团聚体的有机碳含量,分别提高10.2%─17.5%、11.4%─17.5%和10.2%─38.1%,且SM的效果大于RF。SOC随着团聚体粒径的增加而提高。与Fallow相比,CT土壤大团聚体比例显著提高9.6%,平均重量直径提高9.0%,大团聚体中的有机碳增加19.5%。覆盖显著提高大团聚体中纤维素二糖苷酶的活性。碳转化相关水解酶在粉粘粒(<0.053mm)中活性最高,氧化酶在微团聚体(0.053-0.25mm)中活性最高。与覆盖措施相比,团聚体粒径效应对土壤有机碳、微生物生物量碳和胞外酶的影响更大。综上可知,长期秸秆覆盖比地膜覆盖有更好的农学效益;团聚体对土壤碳周转的影响比覆盖措施更明显;今后应加强秸秆覆盖下团聚体尺度碳转化特征研究。

关键词：地表覆盖作物产量土壤质量碳转化土壤团聚体