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淮北砂姜黑土酶活性对长期不同施肥模式的响应
《中国农业科学 》 2014 北大核心 CSCD
摘要：【目的】针对安徽淮北砂姜黑土"旱、涝、僵、瘦"等不良属性,通过探讨长期定位施肥对砂姜黑土酶活性的影响,揭示土壤酶对施肥模式的响应机制,为有效改善土壤生物化学环境、提高土壤质量、进而保证作物高产稳产提供理论支撑。【方法】以安徽省濉溪县杨柳试验基点长期定位培肥试验(1981至今)为基础,研究5种不同施肥模式下(不施肥、单施化肥、单施有机肥、有机肥与化肥配施(等氮)、有机肥与化肥配施(高氮))小麦-玉米轮作系统中耕层土壤(0—20 cm)脲酶、酸性磷酸酶、中性磷酸酶、过氧化氢酶以及蔗糖酶活性的变化趋势,并进行相关性分析和成对比较,分别阐明土壤酶间的相互关系及各酶活性的季节性变化规律。【结果】与长期不施肥相比,长期单施有机肥可显著提高砂姜黑土脲酶、过氧化氢酶和蔗糖酶的活性,小麦收获期和玉米收获期分别提高了130.5%和129.5%、11.4%和14.9%、31.4%和12.0%,但对酸性磷酸酶和中性磷酸酶活性无明显促进作用;长期单施化肥可有效增强土壤酸性磷酸酶与中性磷酸酶活性,同时明显抑制其他3种土壤酶的活性;在同等施氮水平下,有机肥与化肥配施可使5种土壤酶活性均保持较高水平,弥补了单施化肥或单施有机肥因施肥模式单一导致某种土壤酶活性较差的不足;高氮水平下,有机肥与化肥配施可显著提高酸性磷酸酶和中性磷酸酶活性,但对其他酶作用规律不明显。砂姜黑土不同土壤酶之间普遍存在显著相关关系:脲酶与过氧化氢酶、蔗糖酶之间以及过氧化氢酶与蔗糖酶之间存在显著正相关关系,而磷酸酶与其他3种酶之间存在此消彼长的关系。此外,砂姜黑土脲酶、酸性和中性磷酸酶、过氧化氢酶以及蔗糖酶酶活受季节的影响也因施肥不同而不同。【结论】同等施氮水平下,有机肥与化肥配施与单施化肥或单施有机肥相比,能使砂姜黑土脲酶、磷酸酶、过氧化氢酶及蔗糖酶均保持较高的活性,有利于改善土壤生物化学环境,进而提高土壤可持续生产力;土壤酶之间相关关系各有不同,呈显著正相关关系的有脲酶与过氧化氢酶、脲酶与蔗糖酶及过氧化氢酶与蔗糖酶,而磷酸酶与其他3种酶之间均呈显著负相关关系;砂姜黑土酶活性受季节影响的程度因酶种类与施肥方式不同而有所不同。
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低温冷害下不同播期和播量对冬小麦籽粒灌浆特征的影响
《中国生态农业学报 》 2014 北大核心 CSCD
摘要：为解析低温冷害下不同播期和播量对小麦籽粒灌浆特征的影响,选择‘济麦22’和‘皖麦52’为试验材料,在安徽省蒙城县和太和县同步开展不同播期[早播(10月3日)和适播(10月15日)]和播量[N1(6×104株·666.7m?2)、N2(10×104株·666.7m?2)、N3(14×104株·666.7m?2)和N4(18×104株·666.7m?2)]互作试验。田间冷害和籽粒灌浆过程的调查结果表明,‘济麦22’和‘皖麦52’早播时冷害致灾严重,‘济麦22’抗寒性强于‘皖麦52’;同一播期下,2个品种单粒重变化趋势基本一致,‘济麦22’相应处理单粒重均高于‘皖麦52’,同一品种随播量增加单粒重呈降低趋势。利用Matlab编程获取小麦籽粒Richards方程的灌浆次级参数,不同播期之间各参数存在一定规律性,其中,起始势(R0)、平均灌浆速率(Vmean)、中期灌浆时间(T2)、前期籽粒灌浆速率(Vp1)和中期灌浆速率(Vp2)以适播处理较高,前期灌浆时间(T1)、后期灌浆时间(T3)和后期灌浆速率(Vp3)以早播处理较高,即早播小麦受低温冷害致灾严重。相同播期条件下,2个品种随播量变化趋势基本一致,随播量增加T1和Vp3逐渐增加,R0、Vmean、T2、T3、Vp1、Vp2和最终干重(Wmax)则呈降低趋势;品种间表现为‘济麦22’的Vmean、T2、T3和Vp1较高,‘皖麦52’的R0、T1、Vp2和Vp3较高。关联性分析结果表明:早播条件下,与单粒重关联性较高的参数有T2(0.871 1)、T3(0.809 6)、Vmean(0.777 5)和Vp2(0.761 6);适播条件下,与单粒重关联性较高的参数有T2(0.906 1)、R0(0.873 8)、Vmean(0.837 2)和Vp2(0.805 6)。通径分析结果表明:春季低温冷害发生时,无论在早播还是适播,起始势对单粒重均具有积极的正效应;灌浆中后期时间的延长有利于单粒重的增加,而灌浆前期时间的增加则具有负效应;前期和中期籽粒灌浆速率的提高有利于单粒重的增加,后期籽粒灌浆速率则具有负效应。因此,提高灌浆起始势和延长中后期灌浆时间对增加籽粒干重具有重要作用。
关键词： 冬小麦 冷害 播期 播量 Richards方程 籽粒灌浆
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自然降水条件下耕作方式对小麦生长、产量及土壤水分的影响
《麦类作物学报 》 2014 北大核心 CSCD
摘要：为探寻小麦高产节水耕作技术,在2011-2013小麦生长季,通过定位试验,以安徽大面积主推小麦品种济麦22为材料,比较分析了在自然降水条件下秸秆还田+深耕+播后镇压、深松+播后镇压、旋耕+播后镇压、旋耕和复式播种作业5种耕作方式下淮北地区小麦生长发育、产量及土壤水分的差异。结果表明,各耕作处理下小麦田间出苗率均在70%以上,基本可以满足小麦生产对田间出苗的要求。在5个处理中,旋耕+播后镇压处理出苗率最高,达83%;复式播种作业处理的单株次生根数最高,2年在生育后期分别达到24.2和28.9条;旋耕+播后镇压处理2年平均及各年度的籽粒产量均最高,分别为8 206.8、8 175.5和8 238.0kg·hm-2,复式播种作业次之,秸秆还田+深耕+播后镇压最低,处理间差异显著。深松和旋耕处理在小麦生育后期0~20cm土层土壤水分含量较低,而40~60cm土层土壤水分含量较高。本试验条件下,旋耕+播后镇压是小麦兼顾高产节水的最优耕作播种方式。
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砂姜黑土秸秆还田配施氮肥的固碳效应分析
《生态环境学报 》 2014 北大核心 CSCD
摘要：以安徽蒙城砂姜黑土4年秸秆还田定位试验为研究对象,研究了秸秆还田配施不同氮肥水平条件下砂姜黑土耕层土壤容重、有机质组分的变化特征,分析了土壤有机质含量与土壤容重的相关性以及秸秆还田和氮肥施用对土壤碳库管理指数、固碳效应的影响。结果表明,秸秆还田(S)显著降低了土壤容重,不同施氮水平间,秸秆移除的土壤容重在1.24~1.31 g·cm-3之间,而秸秆还田在1.14~1.20 g·cm-3范围内,后者较前者下降2.50%~9.20%(p<0.05),其中以秸秆还田配施N5(S+N 720kg·hm-2)处理的降幅最高。S较秸秆移除(R)显著提高了耕层土壤有机质含量(TOM)和活性有机质(LOM)含量,增加幅度分别为2.38%~10.61%(p<0.05)和9.10%~44.74%(p<0.05),其中分别以配施N2(N 450 kg·hm-2)、N3(N 540 kg·hm-2)水平的幅度最高。相同施氮条件下,碳库管理指数(CPMI)S较R高出2.42%~87.68%(p<0.05);秸秆还田配施氮肥较秸秆还田不施氮肥显著提高了CPMI,提高幅度分别为41.71%、38.17%、74.62%、48.84%和48.86%(p<0.05),并以配施N3处理的为最高,较N1(N 360 kg·hm-2)、N2、N4(N 630 kg·hm-2)和N5高出23.22%、26.38%、17.33%和17.31%(p<0.05);秸秆还田配施氮肥处理的CPMI较R+N0依次高出2.42%、45.14%、41.51%、78.85%、52.44%和52.46%(p<0.01);秸秆移除各氮肥水平间的CPMI无显著差异。根据等质量土壤计算方法,等质量土壤为2615 Mg·hm-2(0~20 cm),秸秆还田配施氮肥增加了耕层等质量土壤有机碳储量,增加范围为6.58%~14.83%;秸秆还田配施氮肥较不施氮肥显著高出10.29%~16.35%(p<0.05),较R+N0高出25.99%~32.91%(p<0.01),均以配施N4水平的增幅最高;S+N0较R+N0提高14.23%(p<0.05)。相关分析表明,SOM和LOM含量均随土壤容重的减小而增加,相关系数为0.5540和0.7575,分别呈显著线性负相关(p<0.05)和极显著线性负相关(p<0.01)。由此可见,秸秆还田可显著降低土壤容重,提高SOM、LOM和CPMI,有机质和活性有机质含量随土壤容重的增加递减;秸秆还田和施肥均可提高等质量2615 Mg·hm-2的土壤有机碳储量,秸秆还田以配施N4、N5高氮量时表现为最高,N1、N2和N3处理次之,不施肥最低;单施氮肥对提高等质量土壤的有机碳储量具有显著作用,但不及秸秆还田与氮肥配施的效果显著。
关键词： 砂姜黑土 秸秆还田 氮肥水平 有机质组分 碳库管理指数 碳储量
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长期施肥下淮北砂姜黑土区小麦产量稳定性研究
《中国农业科学 》 2014 北大核心 CSCD
摘要：【目的】分析长期施肥条件下小麦产量的变化规律,试图探明淮北小麦产量稳定性对不同施肥模式的响应机制,为淮北砂姜黑土合理施肥管理、改善农田生态系统质量提供依据。【方法】以安徽杨柳长期定位试验为研究平台,通过研究小麦的平均产量、产量年际波动及土壤养分状况对5种施肥模式(不施肥、单施化肥、单施有机肥、有机肥与化肥配施(等氮)、有机肥与化肥配施(高氮))的响应,比较不同施肥条件下淮北砂姜黑土区小麦产量稳定性的优劣,并以此评判施肥的合理性。【结果】淮北砂姜黑土区长期不施肥的小麦产量总体呈下降趋势,年下降量为5.81 kg·hm-2;而长期施肥的小麦产量随时间呈锯齿状波动并总体上升的趋势,其中有机肥与化肥配施(高氮)处理(HMNPK)的产量趋势线最高,但其增产优势逐年减弱,有机肥与化肥配施(等氮)处理(MNPK)以9.75 kg·hm-2的年增长量缩短与其的差距;单施化肥处理(NPK)的小麦产量趋势线在试验前期高于单施有机肥(M),但在22年后有被M处理赶超的趋势。从32年小麦平均产量来看,与不施肥相比,有机肥与化肥配施(高氮与等氮)的增产幅度最大,平均产量分别达5 544.3和5 200.6 kg·hm-2;NPK次之,比当年不施肥处理产量提高了614.6%,M增产幅度最低,但与NPK差异并不明显。砂姜黑土地力贡献率在试验前10年持续降低,降至10%左右趋于稳定,而肥料对小麦产量的贡献率则是在前10年持续增加至80%—90%便维持动态平衡。长期不施肥易导致小麦产量变异系数(CV)偏高、可持续性产量指数(SYI)偏低,产量稳定性最低;施肥处理中HMNPK和MNPK处理的CV最低、SYI最高,产量稳定性最高,而M处理的产量稳定性和可持续性不及NPK。与长期不施肥相比,施肥可明显提高淮北砂姜黑土全氮、有机质、有效磷和速效钾的含量,其中有机肥的施入显著提高了土壤全氮和有机质含量,而有效磷含量与化肥的投入相关,处理M土壤速效钾含量较高,但与其他施肥处理差异不显著;通过相关性分析可知全氮、有机质、有效磷含量与小麦产量呈极显著正相关关系(P<0.01)。【结论】施肥可有效提高淮北小麦产量,且产量随时间呈锯齿状波动;有机肥与化肥配施(高氮和等氮)的增产效果最佳,但高氮与等氮水平间的产量差随种植年限的增长而逐渐缩短;在试验开始前一阶段单施化肥的增产效果优于单施有机肥处理,但在22年后有被赶超的趋势。与长期不施肥相比,有机肥与化肥配施的施肥模式更有利于促进小麦产量稳定性和生产可持续性的提高,其次为单施化肥,单施有机肥最低。施肥可有效提高砂姜黑土养分含量,其中有机肥对有机质、全氮及速效钾含量的提高作用较强,而化肥则对有效磷含量提高作用较强,且小麦产量与全氮、有机质和有效磷均呈极显著正相关关系。因此,安徽淮北砂姜黑土区有机肥与化肥配施为最佳施肥模式,土壤养分供应较均衡,小麦产量幅度最大且稳定性最佳,农田生态系统质量最优。
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秸秆还田和施肥对砂姜黑土理化性质及小麦-玉米产量的影响
《生态学报 》 2014 北大核心 CSCD
摘要：通过安徽省蒙城县砂姜黑土上连续4a的冬小麦-夏玉米连作长期定位试验,研究了秸秆还田配合施用不同量氮肥对土壤理化性质及作物产量的影响。结果表明,秸秆还田可降低土壤容重2.5%—9.2%,提高含水量8.2%—28.5%和表层土壤贮水量4.1%—19.9%;增加土壤总孔隙度1.1%—8.9%、毛管孔隙度18.9%—41.0%,非毛管孔隙度降低6.4%—38.8%,土壤毛管孔隙度占土壤总孔隙度的比例增加。秸秆还田所有处理耕层的土壤硝态氮含量高于秸秆移除处理,施氮540、630、720 kg N hm-2a-1时,秸秆还田处理的硝态氮含量显著高于秸秆移除,而铵态氮含量无明显变化规律。无论秸秆还田还是秸秆移除,耕层土壤的硝态氮含量随氮肥用量的增加呈指数趋势增加,硝态氮含量与施氮量的相关性秸秆移除处理高于秸秆还田处理;秸秆还田处理的铵态氮含量随施氮量增加成指数趋势增加,而秸秆移除处理呈指数趋势减小,相关性均不显著。秸秆还田条件下,小麦和玉米获得高产的年氮肥用量分别为630、696 kg N hm-2a-1,秸秆移除为579、627 kg N hm-2a-1。经作用力分析,秸秆还田是影响土壤物理性质的最重要因素,作物产量受秸秆还田和施氮量的影响,但氮肥水平大于秸秆还田。
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基于主成分-聚类分析评价长期施肥对砂姜黑土肥力的影响
《土壤学报 》 2014 北大核心 CSCD
摘要：利用安徽濉溪杨柳定位试验(1981-)为平台,以土壤的5种酶活性(脲酶、酸性磷酸酶、中性磷酸酶、过氧化氢酶、蔗糖酶)及7种基础化学性质(pH、EC、有机质、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾)作为评价指标进行主成分分析,最后将各主成分得分系统聚类。结果表明,通过主成分分析方法可将原12个土壤生物化学性质指标降维、提取出2个主成分,反映了原信息量的88.22%,且无原变量丢失。其中第一主成分以酸性磷酸酶、中性磷酸酶、EC、有机质、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾贡献最大;第二主成分则以脲酶、过氧化氢酶、蔗糖酶、pH贡献最大。作为综合评价砂姜黑土肥力的生物指标,酸性和中性磷酸酶优于其他三种土壤酶。以两个主成分得分为新指标进行聚类得到长期不同施肥方式对砂姜黑土的培肥效果排序为MNPK,HMNPK>M>NPK>CK,即有机肥与化肥配施是砂姜黑土的最佳培肥模式,单施有机肥次之,而长期单施化肥或者不施肥则会导致土壤肥力下降。
关键词： 主成分分析 聚类分析 砂姜黑土 土壤肥力 施肥方式
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