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2.5 盐渍化灌区小麦玉米套作优化施肥试验设计

2.5.1 试验材料

试验以主要种植作物小麦、玉米为供试材料,采用当地常规品种(小麦:永良4号;玉米:西蒙168),种植方式为小麦玉米套种。试验选取轻度( EC 值介于0.7~1.24ms/cm)盐渍化耕地,在全生育期内灌六水,设1个灌水水平,灌水定额 750m 3 /hm 2 ,灌溉方式为漫灌;施用肥料选择:氮肥-尿素(40% N)、磷肥-过磷酸钙(16% P 2 O5 )、钾肥-加拿大氯化钾(60% K 2 O)。

2.5.2 试验方案

试验采用“3414”最优回归设计,采用部分实施方案,在钾肥全部做底肥的基础上进行氮、磷二元肥料效应试验,试验设10个处理,3次重复,共计30个试验区,小区面积6m×12m=72m 2 ,在试验开始之前进行平整土地,小区四周用埋深1.2m的聚乙烯塑料膜隔开,顶部留30cm,防止各小区肥水互窜,田间管理与当地农户管理一致。

氮肥施量参考精准农业最佳推荐施肥量,磷、钾肥施量参考精准农业中土壤平衡施肥量。施肥水平:0水平=不施肥、1水平=2水平×0.5、2水平=设计最优施肥量、3水平=2水平×1.5;施肥方式:小麦试验中氮肥的50%与全部的磷、钾肥在播种前基施,其余50%氮肥在一水前追施;玉米试验中氮肥的40%及全部的磷、钾肥在播种前基施,其余氮肥的20%、20%、20%分别在小麦玉米套种的三水、四水、五水追施。具体设计见表2.3。

表2.3 氮、磷二元肥料试验设计表

续表

2.5.3 测定项目

2.5.3.1 气象观测

在试验区野外架设气象站,及时收集气象资料(最高温度、最低温度、日照、气压、风速、降水、辐射等资料)。

2.5.3.2 植物生理指标及养分含量测定

按照作物关键生育期进行调查和取样,测定株高、茎粗、叶面积、每穴株数、叶绿素含量、光合作用、灌浆速率等,收获后测籽粒产量、秸秆产量、千粒重、穗长、穗粒数等。在作物各生育时期,按地上茎叶、地下根部、籽粒制备植物样品,测定植物体内全氮、全磷、全钾含量。

2.5.3.3 土样指标测定

试验开始前,每20cm为一个层次,共取6层深度为120cm,每层三个重复,测定土壤容重,并进行土壤颗粒粒径分析;在试验前及收获后不同区域取0~120cm深度(每层20cm)土壤原状土3~5份,鲜土样于4℃冷藏保存,并同时制备风干土样,测定土壤基本理化性质(TN、有效磷、速效钾、有机质、 EC 值、NO 3 N、 等指标);在作物全生育期内,分别采集0~20cm、20~40cm、40~60cm、60~80cm、80~100cm、100~120cm土层土样,在4℃冷藏保存,测定土壤硝态氮、铵态氮、有效磷含量、盐分、pH值及土壤含水率。

2.5.3.4 田间淋溶水观测

用PVC给水管(管径5cm)制作田间淋溶水观测井(顶部预留 30cm,防止灌水淹没;底部预留30cm,收集各次灌水后田间淋溶水样),在各试验小区分别按照0~40cm、40~80cm、80~120cm深度,埋置6根田间淋溶水观测井(小麦区、玉米区各3根),各管间距50cm,每次灌水前,抽出观测井中残留水,一年试验结束后,取出试验小区中的观测井,进行清淤,第二年重新安置。每次灌水后5天取样,下雨后加取,测定硝态氮、铵态氮及有效磷含量。

2.5.3.5 侧渗水测定

在各试验小区边界处埋置直径为 16cm的侧渗水收集装置,按照 0~40cm、40~80cm、80~120cm取样深度,在灌水后每天观测侧渗管中水深,计算侧渗水量,并在每次灌水后5天收集侧渗水,测定硝态氮、铵态氮及有效磷浓度。

2.5.3.6 地下水观测

在试验田中附近设置1个地下水观测井,井深5m,进水孔在距地面2m以下,定期观测地下水埋深,在作物各生育期取样,各次灌水后5天加取,测定水样中硝态氮、铵态氮及有效磷含量。

2.5.3.7 土壤水及硝态氮渗漏量测定

在小麦区与玉米区分别埋设TDR(如无TDR,则每10天观测一次土壤含水率,降水前后加测,同土壤硝态氮观测)和张力计(80cm、120cm),共计8组,分别监测土壤含水量和80cm、120cm处土壤基质势(从开始灌水后每天观测,计算每次灌水后的土壤水分渗漏量及总的渗漏量),用土钻取土,测定土体80~100cm、100~120cm处的 浓度(每10天观测一次,下雨前后加测),最后通过估算的土壤水分渗漏量及相应的 浓度,求得土体中硝态氮的渗漏量。

2.5.3.8 土壤酶活性的测定

在作物全生育期内,取耕层0~20cm深处土壤鲜样(同土壤微生物种群数量取样时间),测定土壤尿酶、磷酸酶、蛋白酶及蔗糖酶活性。测定方法如下:

(1)脲酶活性测定。取5g新鲜土样(<2mm)于50mL容量瓶中,加入0.2mL甲苯和9mL 0.05mol/L Tris缓冲液,混合后加入1mL 0.2mol/L尿素溶液,混合约5s,盖上瓶盖,在37℃下培养2h,加入35mL KCl-AgSO 4 混合溶液,摇匀,冷却至室温,用KCL-AgSO 4 混合溶液定容至50mL,混匀。加入KCl-Ag 2 SO 4 综止酶促反应后,悬液可放置2h不会有铵释放出来。取20mL样液于100mL蒸馏水瓶中,加入0.2gMgO蒸馏,用5mL硼酸指示剂溶液吸收馏出液,当馏出液体积达到30mL左右后,用标准H 2 SO 4 溶液滴定至终点。

式中: C 为测定的土壤悬液中 的含量, (g·2h); dwt 为5g鲜土的烘干质量,g;50为酶促反应溶液总体积,mL。

(2)磷酸酶活性测定。取10g新鲜土壤(<2mm)于100mL容量瓶中,加入1.5mL甲苯,室温下静置15min,然后加10mL磷酸苯二钠溶液(碱性磷酸酶用硼酸缓冲溶液),盖上瓶塞,充分混匀后,37℃下培养3h,用38℃热去离子水定容至100mL,摇匀后迅速过滤。同时作空白对照,用10mL去离子水代替磷酸苯二钠溶液。取上述滤液1~4mL于50mL容量瓶中,加2.5mL缓冲液,混匀后用去离子水稀释至大约40mL,再加0.5mL 2,6-二溴醌氯亚胺溶液,室温下20~30min,定容至 50mL,在 600nm处比色测定。标准曲线:取0~20mL苯酚标准溶液(10μg/mL)制备0~200μg/mL系列浓度的苯酚溶液,加入等量的缓冲溶液和2,6-二溴醌氯亚胺溶液,同上比色测定。

式中: C 为样品苯酚含量,μg/mL; V 为土壤溶液体积,mL; dwt 为烘干土壤质量; t 为反应时间,h。

(3)蔗糖酶活性测定。取5g新鲜土壤(<2mm)于100mL三角瓶中,加15mL蔗糖溶液和15mL醋酸缓冲液,混合均匀,在50℃下培养3h后过滤。取2mL滤液于100mL容量瓶中,用去离子水稀释至鹿刻度。取稀释液2mL于20mL玻璃试管中,加入2mL还原糖试剂A和2mL还原糖试剂B,混匀后在100℃水浴上准确放置15min,然后在20℃水中冷却5min。加入10mL还原糖试剂C,摇匀,20℃下显色60min,690nm处比色测定(应在30min内完成)。

式中: C 为样品中葡萄糖浓度,μg/mL; V 为土壤溶液体积,mL; f 为稀释倍数; dwt 为烘干土壤质量,g。

(4)过氧化氢酶活性测定。取5~10g新鲜土壤(<2mm)于200mL离心管中,加入20mL磷酸缓冲液,摇匀后静置30min。加入10mL 3%H 2 O 2 ,混合后于20℃下不断搅拌培养3min,在Scheibler气量计或U形玻璃管上读取气体体积的变化。做空白对照时,土壤样品中加2mL叠氮化钠溶液和20mL磷酸盐缓冲溶液。另取0.5gMnO 2 和20mL碳酸钠溶液于200mL三角瓶中,加10mL 3% H 2 O 2 ,同样在Scheibler气量计或U形玻璃管上读取气体体积的变化,所产生的氧气作为100%。

式中: D O 为土壤不加叠氮化钠时所产生的氧气量,mL; D A 为土壤加叠氮化钠时所产生的氧气量,mL; D Mn 土壤加MnO 2 时所产生的氧气量,mL; dwt 为烘干土壤质量,g。 EZ5RG2oa0cok/iiAhRBwaMKJip9TVTAvYaCSo62prhuiqbSbZjB7ea9QKoGrEK+A

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