温室环境不同灌水水平条件下DSSAT-CROPGRO-Tomato模型的调参与验证

在沈阳地区日光温室试验的基础上,利用番茄生长模型DSSAT-CROPGRO-Tomato模拟了不同灌水水平条件下温室番茄的生长发育和产量形成过程,并确定了参数估计和模型验证的最优方案.试验设4个处理,全育期的灌水上限均为计划湿润层田间持水率,灌水下限分别为计划湿润层田间持水率的50%(W₁)、60%(W₂)、70%(W₃)和80%(CK).利用DSSAT-GLUE参数估计模块得到遗传参数的不同估计结果,通过对比分析番茄物候期、冠层高度、地上干物质量、鲜果产量、叶面积指数(LAI)、土壤含水率的模拟值与实测值之间的差异,来确定该模型模拟精度.结果表明: 番茄遗传参数--最优条件下最终果实负载所需光热时间(PODUR)的估计值具有较大变异性,变异系数为11.5%,将CROPGRO-Tomato模型应用于不同地区日光温室时,应对此参数进行充分估计,否则会影响其模拟精度.在模型应用过程中,应选用充分灌水处理的观测数据进行遗传参数估计,可以提高模型的模拟精度.此时的绝对相对误差和标准均方根误差值分别为8.7%和10.5%.对作物LAI和土壤含水率动态模拟结果可以看出,灌水水平越高,模型模拟精度越高.留一交叉验证法的总体模拟误差在10.5%～12.5%.说明DSSAT-CROPGRO-Tomato模型可以较为准确地模拟沈阳日光温室不同灌水水平条件下番茄生长发育和产量形成过程.     

不同玉米秸秆还田方式对冬小麦田土壤呼吸的影响

在连续耕作10年的保护性耕作农田进行定位试验,采用静态箱-TGC气体分析仪法田间原位观测玉米秸秆还田对冬小麦田土壤呼吸的影响.结果表明:麦田土壤呼吸与玉米秸秆留茬高度呈显著正相关关系,且在小麦整个生育期具有两个峰值;免耕不还田处理的土壤呼吸为免耕全量还田处理的72.5％,常规耕作不还田处理的土壤呼吸为常规耕作全量还田处理的76.5％.土壤呼吸与20 cm土层土壤温度和有机碳含量呈显著正相关,但与40 cm土层土壤有机碳含量相关性不显著;土壤水分与土壤呼吸的相关性显著.麦田秸秆全量还田处理的土壤日呼吸值呈单峰曲线,于18:00达到最高.20 cm土层土壤温度与土壤呼吸值的变化趋势一致.不同秸秆还田量处理中,留茬1 m的秸秆还田处理能显著减少土壤呼吸,是较合理的秸秆还田方式.     

不同促腐条件下秸秆还田对土壤微生物量碳氮磷动态变化的影响

通过2年田间定位试验,研究了冀东地区小麦 玉米轮作制度下,不同促腐条件下玉米秸秆配施化肥直接还田对土壤微生物量C、N、P动态变化的影响,并讨论了其与土壤养分和酶活性的关系.结果表明,秸秆配施化肥并调节其C/N条件下,施用促腐剂处理作物各生育期土壤微生物量C、N、P均表现出高于未施用处理的趋势,并使微生物量N、P达到高峰期的时间提前,对土壤养分调控效果较好.土壤微生物量C、N、P与土壤酶活性在作物各生育期均表现为显著和极显著正相关关系,但与土壤碱解氮、有效磷的相关性受到施肥制度和作物生长的强烈影响.     

两种还田模式下玉米秸秆分解速率的比较

秸秆直接还田具有培肥地力 ,改善土壤理化性状 ,增加作物产量等优点。目前 ,各地玉米秸秆多采用粉碎方式直接还田 ,但投资大 ,费用高。中国农业大学曲周试验站在总结前人基础上 ,结合当地农村实际经济水平和耕作制度 ,提出了玉米秸秆整株还田方法。实践证明 ,整株还田省时省力 ,具有明显经济效益。本文主要探讨玉米秸秆在整株方式和粉碎方式下进行还田时其分解情况 ,从而为玉米秸秆整株还田的可行性提供理论依据。1　研究地区与方法1 1　自然概况曲周县位于河北省南部、太行山山前平原南端、漳河冲积扇下缘。属暖温带半湿润大陆性季风气候区…     

淹水条件下秸秆还田的面源污染物释放特征

通过模拟淹水实验,研究秸秆覆盖与秸秆深埋2种还田行为中N、P、COD等面源污染物的直接释放特征。结果表明,淹水条件下,上覆水TN浓度表现为淹水后一直持续下降,TP表现为急促上升后再持续下降,而COD则为缓慢上升后再下降。秸秆对TN的释放强度要高于TP;除了TP在淹水初期释放速率有所提高外,TN与COD的释放速率持续下降。秸秆覆盖时的面源污染物浓度高于秸秆翻埋;相同还田方式中,秸秆还田量越大,面源污染物浓度越高。从面源污染控制角度出发,淹水条件下秸秆TN防治的最佳时间为淹水初期,TP、COD为淹水后1—3周;最友好的还田方式为秸秆翻埋。试验结论为合理界定秸秆还田的负面效应,遏制秸秆还田造成的面源污染提供了依据。     

紫色土区不同秸秆还田量对土壤线虫群落的影响

为了研究不同秸秆还田量对紫色土区土壤线虫群落的影响, 作者于2011年5月和9月对川中丘陵区的100% (RMW1)、50%(RMW2)、30%(RMW3)和空白对照(CK)4种秸秆还田量的农田土壤线虫进行了调查。结果发现, 随着秸秆还田量的下降, 土壤线虫的群落结构有一定变化。总体上, 群落密度、食真菌类群和捕食-杂食类群的密度呈波动增加; 食细菌类群的密度持续增加; 植物寄生类群密度、Shannon-Wiener多样性指数(H')、植物寄生成熟指数(PPI)和瓦斯乐斯卡指数(WI)呈先增加后下降的变化趋势, 且多样性指数在秸秆还田量为30-50%之间最高; 类群数、自由生活成熟指数(MI)、线虫通路比值(CR)则先下降后增加; 所有变化均不显著(P > 0.05)。土壤速效钾含量随秸秆还田量的增加显著提高(P < 0.05), 且与线虫群落多样性指数呈显著负相关(P < 0.05)。研究结果表明, 在紫色土区秸秆还田主要是通过改变土壤钾含量对土壤线虫群落产生影响, 且秸秆还田量在30-50%之间时有利于维持线虫群落多样性。     

低施肥条件下秸秆还田对冬小麦旗叶衰老的影响

通过田间小区试验,在低施肥常规田间管理条件下,研究了不同秸秆还田量下接茬冬小麦旗叶叶绿素(Chl)含量、净光合速率(Pn)、超氧化物岐化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性、丙二醛(MDA)含量和可溶性蛋白(SP)含量的变化特征及其之间的关系.结果表明,低施肥常规田间管理条件下,接茬冬小麦旗叶叶绿素含量、净光合速率、超氧化物岐化酶活性和可溶性蛋白的变化随秸秆还田量的增加呈单峰趋势,过氧化物酶和丙二醛的变化随秸秆还田量的增加呈单谷趋势.秸秆还田对冬小麦旗叶衰老的影响主要是通过影响保护酶的水平,尤其是POD作用更大.在本试验条件下,玉米秸秆还田量为9000kg/hm2的处理各抗衰老性指标最好,抗衰老隶属函数综合评价值最大,产量最高;玉米秸秆还田量为15000kg/hm2的处理各抗衰老性指标最差,抗衰老隶属函数综合评价值最小,产量最低.在本地区低施肥常规田间管理下,9000kg/hm2的玉米秸秆还田量对接茬冬小麦旗叶抗衰老性及增产较为适宜.     

秸秆还田条件下盐渍土团聚体中有机碳化学结构特征

为揭示秸秆还田后盐渍土团聚体中有机碳分布规律和化学结构特征,本研究以苏打碱化潮土为对象,于2020年设置O(CK)、2100(STl)、4200(ST2)、6300(ST3)、8400(ST4)和10500 kg·hm-2(全量还田,ST5)6个不同秸秆还田用量处理,通过物理分组方法并结合红外光谱技术,测定土壤各粒级团...     

秸秆还田与氮肥施用对稻田温室气体排放的影响

秸秆还田与氮肥施用是农田生态系统中碳氮元素的两大主要补给途径,其在调控稻田甲烷(CH₄)和氧化亚氮(N₂O)排放以及水稻产量方面具有重要作用。以往的研究主要关注秸秆还田或氮肥施用单因素对稻田温室气体排放的影响,而双因素互作对甲烷和氧化亚氮排放的影响尚未明确。同时,在秸秆还田条件下如何进行合理的氮肥施用鲜有深入研究。本研究基于3个氮肥处理(0、180、360 kg N/hm²)和3个秸秆还田处理(0、2.25、3.75 t/hm²)进行多年水稻田间定位试验,研究结果表明:CH₄季节累积排放随秸秆还田量增加而增加,与施氮量无显著正相关关系;N₂O季节累积排放随施氮量增加而增加,与秸秆还田量无显著正相关关系;秸秆还田对于产量的影响具有不确定性,两年均在秸秆不还田+不施氮处理(S0N0)出现最低产量,2021与2022年最低产量分别为5740.64和4903.75 kg/hm²。2021与2022年最高产量分别在秸秆不还田+高氮(S0N2)和高量秸秆还田+高氮(S2N2)出现,分别为10938.48和10384.83 kg/hm²。同时,本研究发现在低量秸秆还田条件下,在碳足迹(CF, Carbon Footprint)方面,施氮量为251 kg N/hm²时碳足迹达到最低点,为1.01 kg C/kg;而在生态经济净收益(NEEB, Net Ecosystem Economic Benefits)方面,施氮量为294 kg N/hm²时生态经济净收益达到最高点,为11778.15 元/hm²。为协同生态经济净收益与碳排放,在低量秸秆还田(S1)下,配合251-294 kg N/hm²的施氮量为最优施肥方案。研究结果为指导稻田温室气体减排、实现稻田碳中和以及农田管理提供了理论支撑,为实现水稻的高产稳产与低碳生产科学依据。     

玉米秸秆还田量对黑土区农田地面节肢动物群落的影响

为考察玉米秸秆还田量对黑土区农田地面节肢动物群落的影响,2016年6—9月在内蒙古兴安盟扎赉特旗研究了0(CK)、9000(SR1)、10500(SR2)、12000(SR3)、13500(SR4) kg/hm25个梯度对农田地面节肢动物群落影响。结果表明:共捕获地面节肢动物1820只,隶属于16个类群; SR4处理显著提高了地面节肢动物个体数(P0.05),SR3处理显著提高了地面节肢动物类群数(P0.05)。各处理样地地面节肢动物个体数最高值均出现在8月,类群数则出现在7月; SR4处理显著提高了地面节肢动物多样性指数和丰富度指数(P0.05),SR1处理显著提高了地面节肢动物优势度指数(P0.05),对照CK的均匀度指数最高(P0.05)。相关分析表明:农田地面节肢动物的个体数与土壤有机质呈极显著相关(P0.01),与平均入渗率呈显著正相关(P0.05),与土壤容重呈显著负相关(P0.05);类群数与土壤温度呈显著正相关(P0.05);丰富度指数与平均入渗率和土壤含水量呈显著正相关(P0.05)。主成分分析表明:地面节肢动物的个体数、多样性指数、蟋蟀总科、跳甲科和步甲科5个特征指标对玉米秸秆还田最为敏感,初步认为是衡量黑土区土壤玉米秸秆还田后肥力状况的评价指标。     

促分解菌剂对还田玉米秸秆的分解效果及土壤微生物的影响

为了探明促分解菌剂的应用对还田玉米秸秆的促分解效果及对土壤微生物群落结构的影响,选用3组促分解菌剂,编号依次为ND、NK和NS,于2009年10月至2010年4月期间,在河北省农林科学院辛集实验站冬小麦-玉米轮作田对玉米秸秆还田地进行了接种试验。在接种后的15、25、145和160 d分别测定秸秆残重率和秸秆残渣中C/N,结果表明与未施菌剂对照(CK)相比,3组菌剂均在一定程度上加快了玉米秸秆的分解,其中以菌剂ND促分解效果最好,NK次之,NS较差,三者的最高促分解效果分别比CK提高了14.3%、7.7%和1.6%,主要促分解效果都出现在早期(前25 d),且菌剂促进秸秆残渣中C/N降低的效果也在早期明显。采用变性梯度凝胶电泳技术(DGGE)检测菌剂对玉米秸秆降解过程中土壤细菌和真菌群落结构的影响,结果表明,与不接种CK相比,接种菌剂主要在早期对土壤细菌和真菌的群落结构产生较大的影响,而后期对土壤微生物群的影响不明显。秸秆还田后接种促分解菌剂,能在接种早期有效加快秸秆分解,而随接种后时间的推进,其促进效果逐渐减弱,与之对应,土壤微生物群落结构早期差异明显,其后差异逐渐减小。     

滴灌条件下温室番茄需水量估算模型

基于修正后的Pnman-Monteith方程,通过分析作物系数与积温的关系,构建了基于常规气象资料的滴灌条件下温室番茄需水量估算模型,并分别采用2009年5月2-13日(开花坐果期)和6月9-20日(成熟采摘期)2个时段内的实测蒸腾量和实测棵间土壤蒸发量对模型模拟结果进行验证.结果表明:修正后的Penman-Monteith方程适用于温室参考作物需水量(ET0)的计算;温室番茄作物系数与积温呈抛物线关系;所建需水量模型模拟值的平均相对误差小于10%,可用于估算滴灌条件下温室番茄需水量.     

发酵肥与秸杆还田对土壤微生物区系与作物产量的影响

土壤中施入不发酵新鲜粪肥时土壤细菌与放线菌数量明显增加,当施入发酵肥时对土壤微生物活性影响较小;在施发酵肥基础上再进行秸杆还田,土壤微生物活性明显提高,作物获得持续丰产。单一秸杆还田也能提高土壤微生物活性,但当年无增产效果,在秸杆还田时喷雾接种木霉（Ｔｒｉｃｈｏｄｅｍａｋｏｎｉｎｇｉ）４５６—２与固氮菌（Ａｚ．ｖｉｎｅｌａｎｄｉｉ）２３０,当年获得增产效果。     

不同硝酸钙和氯化钠浓度处理土壤对番茄植株养分吸收的影响

试验以Ca(NO3)2和NaCl按5：1的比例均匀混合设计0、0．1％、0．3％、0．5％、0．7％的盐浓度5个处理,模拟宁夏不同日光温室的土壤含盐量,以番茄为试验材料,研究了不同浓度盐分对番茄养分吸收的影响。结果表明,在同一生育期内,随着盐分浓度的增大,番茄植株对养分吸收明显减少。在不同的生育期内,对照处理对氮磷钾钙镁的吸收在结果初期达到最大值;0．1％盐分处理对氮磷钾的吸收在结果初期达到最大值,而对钙镁的吸收在收获末期达到最大值;在高盐处理(0．3％以上)中,番茄植株对氮磷钾钙镁的吸收在收获末期达到最大值。     

施蚯蚓粪对日光温室土壤及番茄产量与品质的影响

设施蔬菜化肥过量施用造成土壤劣化、土传病虫害发生严重,从而导致蔬菜产量和品质下降。蚯蚓粪在改善土壤环境和促进蔬菜生长、提高产量和品质方面具有良好的效果。本试验在日光温室采用等量撒施和沟施两种方式研究了增施蚯蚓粪对土壤养分、酶活性、微生物数量及番茄生长、产量和品质的影响。结果表明: 与不施蚯蚓粪的对照相比,撒施蚯蚓粪和沟施蚯蚓粪处理均改善了土壤环境,显著增加了土壤有机质和氮、磷、钾等养分含量;显著提高了蔗糖酶和过氧化氢酶活性,增加了土壤中细菌、放线菌数量,降低了真菌数量。沟施蚯蚓粪处理明显促进了植株地上部的生长,撒施效果不显著。蚯蚓粪处理明显增强了植株根系活力,提高了叶片的光合作用和叶绿素含量,促进了植株氮和钾含量的积累。撒施和沟施蚯蚓粪处理的番茄产量比对照分别提高了22.7%和32.6%。沟施处理果实中可溶性蛋白、可溶性糖、维生素C和可滴定酸含量分别提高了66.1%、11.0%、122.6%和29.9%,硝酸盐含量降低了65.7%,而撒施处理对番茄果实品质提升效果不明显。     

大田环境下转Bt基因玉米对土壤酶活性的影响

在大田自然条件下,比较研究了转Bt基因玉米和非转基因亲本玉米在种植和秸秆分解时对土壤酶活性影响的差异。结果表明,与亲本非转基因玉米相比,在各生育期内种植转Bt玉米对土壤蛋白酶和土壤脲酶活性均没有显著影响;在喇叭口期和抽雄期,土壤蔗糖酶和土壤酸性磷酸酶活性显著提高。在秸秆还田后,两种玉米秸秆对土壤酸性磷酸酶活性的影响没有显著差异,但使用转Bt玉米秸秆的土壤蔗糖酶、土壤脲酶和土壤蛋白酶的活性则有显著提高。与亲本玉米相比,在所有观测期内,种植Bt玉米及秸秆还田对土壤酶活性的影响,在影响的幅度及趋势上随玉米生育期和土壤酶种类的不同而产生差异,但没有观测到显著不利影响;商业化Bt玉米的环境释放仍有待长期定位观测和评价。     

基于双作物系数法估算不同水分条件下温室番茄蒸发蒸腾量

2015—2016年在中国农业科学院新乡综合试验基地,以华北地区典型日光温室滴灌番茄为研究对象,分析2种灌溉水平[参考20 cm标准蒸发皿的累积蒸发量(E_p),设置2种灌溉水平(高水: 0.9E_p;低水:0.5E_p)]下番茄不同生育期土壤蒸发(E)、作物蒸腾(T)、蒸发蒸腾(ET)和土壤蒸发占蒸发蒸腾比值(E/ET)的变化,探讨水分亏缺对作物系数(K_c)的影响以及水分胁迫系数(K_s)在全生育期的动态变化.采用双作物系数法分别估算E、T和ET,并与实测结果进行对比分析.结果表明: 2015和2016年全生育期高水处理的E分别比低水处理高21.5%和20.4%, 占总蒸发蒸腾量的24.0%和25.0%,E/ET在生育初期最大、中期最小;高水处理的K_c值在生育初期、发育期、生育中期和生育后期分别为0.45、0.89、1.06和0.93,低水处理下分别为0.45、0.89、0.87和0.41;低水处理的K_s值在0.32～1.0,生育初期、发育期、生育中期和生育后期分别为0.98、0.93、0.78和0.39.双作物系数法可较精确地估算不同水分处理的ET,其平均绝对误差(MAE)为0.36～0.48 mm·d^-1,均方根误差(RMSE)为0.44～0.65 mm·d^-1;该方法也可精确地估算E和T,其MAE分别为0.15～0.19和0.26～0.56 mm·d^-1,RMSE分别为0.20～0.24和0.33～0.72 mm·d^-1.     

日光温室番茄-西瓜轮作系统不同水氮处理氨挥发特征

为探究黄土高原地区日光温室果蔬栽培中氨挥发特征,在陕西省杨凌区选择当地典型的日光温室,设置4个不同的水氮处理,采用密闭式间歇抽气法监测番茄-西瓜轮作季的氨挥发特征.结果表明: 日光温室栽培土壤氮素转化快,施氮处理施肥后第1～2天氨挥发出现峰值,氨挥发峰值为0.26～2.02 kg N·hm^-2·d^-1,7 d左右各处理氨挥发通量相近;施氮处理间氨累积排放量无显著差异;相同施氮量条件下,降低灌溉量氨累积排放量两季平均增加了46.7%;不同种植季氨平均排放通量和累积排放量均表现为西瓜季高于番茄季,西瓜季高温促进了氨排放;土壤铵态氮含量、土壤孔隙含水量、0～5 cm地温和温室气温均对氨排放通量有极显著影响,而土壤pH值与氨挥发通量呈显著负相关关系.不同种植季氨挥发通量和累积排放量存在差异,降低施氮量可减少氨排放,相同施氮量条件下降低灌溉量增加了氨排放.