中国农业科学 ›› 2024, Vol. 57 ›› Issue (15): 3010-3022.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2024.15.008
收稿日期:
2023-09-27
接受日期:
2023-11-18
出版日期:
2024-08-05
发布日期:
2024-08-05
联系方式:
杨世琦,E-mail:shiqiyang@126.com
基金资助:
Received:
2023-09-27
Accepted:
2023-11-18
Published:
2024-08-05
Online:
2024-08-05
摘要:
【目的】探索土膜耕作法对农田土壤水分、温度和养分变化的影响,揭示土膜对作物根系生长及产量效应,明确土膜的农业生产价值,为其应用提供理论依据与技术。【方法】 在宁夏引黄灌区通过喷施1.0%浓度羧甲基纤维素铵(carboxymethyl cellulose ammonium,CMC-NH4)水溶液促使土膜产生。设CMC-NH4用量0(CK)、50.0(T1)、100.0(T2)、200.0(T3)和300.0 kg·hm-2(T4)5个处理,开展春小麦-夏玉米复种下的土壤水分、温度、养分、微生物、作物根系及产量效应研究。【结果】喷施CMC-NH4的各处理春小麦和夏玉米田土壤日均含水量提高3.3%-7.0%(P<0.05,下同)和1.9%-6.1%,日平均温度提高7.9%-12.6%和5.6%-11.7%,土壤积温增加88.98-141.94 ℃和60.25-136.65 ℃;0-30 cm土层根长提高37.5%-17.1%和11.2%-1.7%,根表面积提高15.3%-4.5%和12.5%-9.2%,土层根系干重增加17.0%-41.5%和30.9%-36.7%;提高春小麦籽粒产量7.3%-18.8%和夏玉米地上部干重33.6%-49.0%,提高土壤氮磷钾含量和促进土壤微生物多样性增加。【结论】喷施CMC-NH4形成的土膜具有农田覆盖功能,能够改善土壤水热环境,促进作物养分吸收利用、根系生长、提高产量;土膜耕作法为构造“表实上虚下实”良好耕层结构提供了技术方法,对作物产能提升、农田土壤改良及农业高质量发展有支撑作用。宁夏引黄灌区CMC-NH4推荐喷施量为100.0 kg·hm-2。
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表1
土膜对春小麦土壤养分的影响"
土层深度 Soil depth (cm) | 处理Treatment | 有机质 Organic matter (g·kg-1) | 全氮 Total nitrogen (g·kg-1) | 全磷 Total phosphorus (g·kg-1) | 全钾 Total potassium (g·kg-1) | 水解氮 Hydrolysis nitrogen (mg·kg-1) | 硝态氮 Nitrate nitrogen (mg·kg-1) | 有效磷 Available phosphorus (mg·kg-1) | 速效钾 Available potassium (mg·kg-1) |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
0-10 | CK | 14.03±0.51b | 0.084±0.004c | 0.075±0.001a | 1.75±0.02ab | 61.63±2.44c | 6.47±0.19d | 26.50±0.79d | 116.67±3.79d |
T1 | 15.37±0.19b | 0.089±0.001b | 0.079±0.004a | 1.68±0.08b | 64.27±0.76bc | 9.28±0.29a | 32.77±0.12c | 125.00±2.65d | |
T2 | 17.87±0.40a | 0.104±0.002a | 0.082±0.001a | 1.77±0.03ab | 70.37±1.48a | 7.12±0.27c | 42.70±0.36a | 149.67±7.64b | |
T3 | 17.53±0.19a | 0.102±0.005a | 0.079±0.003a | 1.78±0.02ab | 62.17±1.03c | 7.66±0.19b | 32.30±0.42c | 134.67±1.15c | |
T4 | 18.17±0.28a | 0.107±0.002a | 0.096±0.002a | 1.83±0.05a | 66.93±2.17b | 7.63±0.25b | 36.17±0.40b | 165.67±6.51a | |
10-20 | CK | 21.70±1.14a | 0.127±0.003a | 0.078±0.003a | 1.69±0.15a | 71.43±1.60a | 15.73±2.38a | 25.63±0.29b | 151.67±3.06a |
T1 | 15.30±0.61d | 0.090±0.002d | 0.090±0.026a | 1.76±0.05a | 61.53±2.90d | 8.10±0.16b | 24.05±0.92c | 101.00±1.00d | |
T2 | 16.93±0.40c | 0.099±0.003c | 0.077±0.001a | 1.76±0.06a | 67.83±1.92ab | 7.89±0.40b | 28.37±0.29a | 118.33±5.13c | |
T3 | 18.40±0.10b | 0.107±0.001b | 0.077±0.001a | 1.83±0.01a | 66.73±2.51bc | 6.97±0.43b | 23.93±0.55c | 107.00±10.58d | |
T4 | 16.80±0.61c | 0.093±0.004d | 0.073±0.001a | 1.81±0.06a | 63.03±0.68cd | 7.64±0.26b | 22.4±0.30d | 137.67±2.52b |
表2
土膜对夏玉米土壤养分的影响"
土层深度 Soil depth (cm) | 处理 Treatment | 有机质 Organic matter (g·kg-1) | 全氮 Total nitrogen (g·kg-1) | 全磷 Total phosphorus (g·kg-1) | 全钾 Total potassium (g·kg-1) | 水解氮 Hydrolysis nitrogen (mg·kg-1) | 硝态氮 Nitrate nitrogen (mg·kg-1) | 有效磷 Available phosphorus (mg·kg-1) | 速效钾 Available potassium (mg·kg-1) |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
0-10 | CK | 13.47±1.27c | 0.090±0.001d | 0.090±0.002a | 1.50±0.14b | 60.47±2.37c | 6.75±3.74b | 24.27±2.39c | 104.33±4.04c |
T1 | 16.73±0.84b | 0.100±0.002c | 0.093±0.007a | 1.33±0.23b | 63.97±0.81c | 7.94±1.89a | 32.37±0.80b | 169.00±36.59a | |
T2 | 13.53±1.78c | 0.094±0.002c | 0.092±0.003a | 1.52±0.16b | 67.60±2.72b | 8.20±1.56a | 28.30±0.70c | 108.67±13.28c | |
T3 | 16.20±0.35b | 0.130±0.013b | 0.093±0.001a | 1.81±0.09a | 70.83±0.47b | 8.26±0.13a | 27.47±0.92c | 120.00±5.29b | |
T4 | 21.13±2.22a | 0.140±0.002a | 0.090±0.003a | 1.65±0.28ab | 96.67±1.43a | 8.80±0.31a | 43.00±1.11a | 158.00±7.00a | |
10-20 | CK | 12.70±1.67b | 0.087±0.003c | 0.087±0.002b | 1.72±0.08a | 66.27±0.91a | 14.14±7.27a | 23.63±0.57c | 97.33±3.21d |
T1 | 14.57±2.65b | 0.092±0.003b | 0.090±0.004b | 1.52±0.09b | 64.90±2.33a | 5.06±0.68b | 29.77±0.45b | 113.00±4.58b | |
T2 | 18.33±6.18b | 0.094±0.004b | 0.096±0.006a | 1.73±0.26a | 69.00±2.70a | 12.71±3.80a | 34.70±0.36a | 128.00±3.61a | |
T3 | 17.13±1.88a | 0.101±0.002a | 0.091±0.004ab | 1.72±0.14a | 68.60±2.55a | 4.01±1.30b | 24.00±0.70d | 104.67±1.53c | |
T4 | 17.23±0.23a | 0.106±0.002a | 0.096±0.002a | 1.79±0.16a | 69.10±2.27a | 3.83±0.23c | 29.03±1.31b | 137.00±9.54a |
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