利于小麦—玉米轮作田土壤理化性状和作物产量的耕作方式研究

【目的】干旱缺水是陕西渭北旱塬粮食生产的主要矛盾。该区长期采用单一土壤耕作方法,造成土壤质地紧实,蓄水纳墒和提供营养的能力变差,直接影响粮食作物产量的提高。本文通过多年不同轮耕方式定位试验研究,旨在探讨免耕/深松、深松/翻耕和翻耕/免耕3种土壤轮耕模式对旱地冬小麦春玉米轮作田土壤理化性状和作物产量的影响。【方法】以平衡施肥（每公顷基施N 150 kg、P2O5 120 kg和K2O 90 kg）为主处理,免耕、深松和翻耕3种耕作方式组成免耕/深松、深松/翻耕和翻耕/免耕3种土壤轮耕模式为副处理,以连年免耕、连年深松和连年翻耕为对照,进行为期连续 4 年（2007~2011年）的土壤轮耕结合平衡施肥定位试验,详细探讨了不同土壤处理模式对土壤的理化性状和作物产量的影响。【结果】在四年试验中,免耕/深松、深松/翻耕和翻耕/免耕模式下的040 cm土壤容重较连年免耕分别降低4.50%、6.45%和3.57%,深松/翻耕较连年深松无差异,而较连年翻耕降低1.78%。深松/翻耕较对照组040 cm土壤有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮和速效钾分别增加0.27%~15.60%、3.14%~8.61%、3.76%~24.32%、15.62%~25.17%、10.90%~14.43%、8.61%~15.53%,翻耕/免耕较连年翻耕仅有机质、全氮、碱解氮和速效钾含量提高。各处理的040 cm土壤0.25 mm水稳性团聚体含量依次为连免免/深连深深/翻翻/免连翻,连免显著高于（P0.05）其他处理1.1~2.5倍。冬小麦和春玉米籽粒产量有3年表现为深松/翻耕＞免耕/深松＞翻耕/免耕,2009年在免耕/深松轮耕模式下春玉米产量显著高于深松/翻耕模式。其余免耕/深松较连年免耕增产12.05%（P0.05）,深松/翻耕较连年免耕增产18.15%（P0.05）、较连年深松增产4.55%（P0.05）,较连年翻耕增产11.22%（P0.05）,比免耕/深松和翻耕/免耕分别增产5.44%（P0.05）和14.57%（P0.05）;而翻耕/免耕则在各方面的效应下降,增产效果降低,较连年翻耕减产2.92%（P0.05）。总之,以免耕/深松和深松/翻耕轮耕模式可创造良好的土壤耕层结构,增加水稳性团聚体,降低耕层及耕层以下土壤容重,提高土壤养分,促进作物生长发育。其中以深松/翻耕轮耕模式的效果较为明显,增产效果更突出。【结论】在渭北旱塬干旱少雨的生态环境下,深松/翻耕土壤耕作模式可以显著改善土壤的理化性状,提高土壤水性团聚体,降低土壤容重,释放土壤养分,从而提高作物产量,是陕西省渭北旱塬及类似地区冬小麦、春玉米一年一熟制作物轮作模式最佳的土壤轮耕模式,其次是免耕/深松轮耕模式。     

不同轮耕方式对旱作区土壤容重、水分及春玉米产量的影响

探索不同耕作方式对春玉米旱作田土壤容重、土壤水分、玉米产量和水分利用效率(WUE)的影响,为试区玉米高产、水分高效持续利用型耕作模式提供理论依据。于2014~2016年在兰州市榆中县清水驿乡孟家山村玉米田开展连续免耕(NT)、连续深松(ST)、连续翻耕(PT)、深松、免耕及深松轮耕(ST/NT/ST)、免耕、免耕和深松轮耕(NT/NT/ST)、翻耕、免耕及翻耕轮耕(PT/NT/PT)、翻耕、免耕及深松轮耕(PT/NT/ST)和深松、翻耕及深松轮耕(ST/PT/ST)8种耕作模式试验,测定了玉米产量及水分利用效率。结果表明:0~60 cm土层,随土层的增加土壤容重呈先增后降,20~40 cm土层的土壤容重最高。轮耕模式均能降低土壤容重,以ST/PT/ST轮耕模式最低,其次为ST/NT/ST,较PT提高了1.24%、0.25%;玉米生育期土壤含水量变化与降水分布呈现出一定的同步性,免耕有益于提高耕层土壤水分,深松与翻耕轮耕则会促进土壤水分的下渗,免耕与深松轮耕更有利于深层土壤水分的提高;NT/NT/ST轮作能显著提高玉米生育期0~100 cm土层土壤含水量,ST/NT/ST次之,较单一耕作(NT、ST、PT)相比,土壤含水量分别提高了1.20%、4.80%、19.77%,0.78%、1.89%、16.45%;3年产量比较,ST/NT/ST轮作模式显著高于其他耕作处理,ST/NT/ST较单一耕作(NT、ST、PT)玉米产量分别提高了5.97%、3.56%、15.75%;轮耕模式下的WUE较单一耕作(NT、ST、PT)高,以ST/NT/ST轮耕模式最高。在8种轮耕模式下,ST/NT/ST(深松、免耕及深松)轮耕模式下土壤容重和土壤含水量最佳,生产能力最强,水分利用效率最高,是旱作区玉米田最适宜轮耕模式。     

轮耕对宁南旱区土壤理化性状和旱地小麦产量的影响

为了探索免耕/深松隔年轮耕对土壤理化性状及冬小麦产量的影响,2007年至2010年在宁南旱区采用免耕/深松/免耕、深松/免耕/深松与连年翻耕3种耕作模式,对土壤容重、团聚体、养分及小麦产量等进行了研究。结果表明:与传统耕作相比,免耕/深松/免耕和深松/免耕/深松模式显著(p<0.05)降低土壤容重,改善了土壤的孔隙状况;两种轮耕模式可显著(p<0.05)增加0～40 cm各土层2～0.25 mm水稳性团聚体的含量。3种耕作方式比较,深松/免耕/深松模式最能有效增加0～40 cm土壤有机质和0～20 cm土层全氮含量;免耕/深松/免耕和深松/免耕/深松处理较传统耕作显著增加0～40 cm土层碱解氮和有效磷含量、20～40 cm土壤速效钾含量,改善了土壤的养分状况。试验期间,免耕/深松/免耕、深松/免耕/深松模式3年平均小麦籽粒产量较传统耕作显著增加,分别增产9.59%和10.69%(p<0.05),以深松/免耕/深松处理增产效果最佳。     

轮耕对渭北旱塬玉米连作系统土壤水分和作物产量的影响

陕西渭北旱塬属于暖温带半湿润易旱气候区,干旱对旱地农作物生产威胁严重,该地区制约春玉米生长发育和产量低而不稳的主要因素为降水少且季节性差异较大。该研究力求探索渭北旱塬春玉米连作田在不同保护性耕作措施下土壤蓄水保墒效果和作物增产增收效应。于2007-2013年在陕西合阳实施了渭北旱塬春玉米连作田保护性耕作长期定位试验,设置了连续免耕、免耕/深松和连续翻耕等3种不同轮耕处理措施下的田间定位试验,测定春玉米休闲期和生育期土壤水分,分析各耕作处理下春玉米产量及水分利用效率的变化规律。结果表明:1相对于连续翻耕处理,冬闲期免耕/深松和连续免耕处理0~200 cm土层土壤蓄水效率6 a平均值分别提高64.6%(P0.05)和46.1%(P0.05)。平水年免耕/深松较连续免耕处理土壤蓄水效率有提高的趋势,但枯水年差异不显著。2相对于连续翻耕处理,玉米生育期免耕/深松和连续免耕处理0~200 cm土层土壤蓄水量6 a平均分别增加了9.7和2.1 mm,休闲期蓄水效率分别增加了0.7和0.5个百分点(P0.05)。3相对于连续翻耕处理,免耕/深松和连续免耕处理6 a平均玉米籽粒产量分别提高7.6%、0.3%,收获指数分别提高3.6和2.3个百分点,水分利用效率分别提高18.6%、5.8%(P0.05)。在3种耕作处理中,冬闲期和生育期深松/翻耕和连续免耕模式下土壤蓄水量、玉米籽粒产量、收获指数和水分利用效率均优于传统连续翻耕,且免耕/深松处理模式对于提高土壤蓄水保墒能力和作物增产效果最好,可作为渭北旱塬区春玉米连作田较适宜的休闲保护性轮耕模式。     

不同轮耕模式对旱地土壤结构及入渗蓄水特性的影响

为了探索免耕与深松隔年轮耕对土壤结构及入渗蓄水性能的影响,2007-2010年在宁南旱区采用免耕/深松/免耕、深松/免耕/深松与连年翻耕3种耕作模式,对土壤体积质量、团聚体、入渗率及水分利用效率等方面的影响进行了研究。结果表明:与连年翻耕相比,免耕/深松/免耕、深松/免耕/深松处理使0～60cm各土层土壤体积质量平均降低3.5%、6.2%(P<0.05);使0～20cm土层>0.25mm机械稳定性团聚体数量平均分别增加10.3%(P<0.05)和20.3%(P<0.01),>20～40cm土层分别平均增加17.2%(P<0.05)和23.6%(P<0.01)。免耕/深松/免耕处理0～10cm和>30～40cm土层的水稳性团聚体稳定率分别比连年翻耕提高35.1%和45.8%(P<0.05),深松/免耕/深松处理>10～20cm和>20～30cm土层水稳性团聚体稳定率分别提高101.7%和61.7%(P<0.01)。不同轮耕模式显著增强了土壤的入渗性能,提高对土壤水分的有效利用及降水利用率,免耕/深松/免耕、深松/免耕/深松处理降雨入渗率较连年翻耕分别提高35.2%和15.3%(P<0.05),水分利用效率平均提高7.2%和7.7%(P<0.05),降水生产效率平均提高9.6%和10.7%(P<0.05)。     

小麦/玉米轮作旱地长期轮耕的保墒增产效应

保护性耕作能改善土壤物理结构,蓄水保墒,提高作物产量。但长期采用单一的耕作方式不仅不能促进作物增产,反而会对土壤和生态环境带来一些不利影响。土壤轮耕技术通过合理配置土壤耕作技术措施,将翻、旋、免等土壤耕作措施进行合理的组合与配置,对于减少长期单一耕作缺点具有重要的作用。为探寻适宜于黄土旱塬地区旱作麦玉轮作田长期生产的耕作模式,于2007-2017年在陕西省合阳县设置长期定位试验,该试验共设置4种轮耕模式:免耕/深松轮耕(NS)、深松/翻耕轮耕(SC)、翻耕/免耕轮耕(CN)和连续翻耕处理(CT),分析了不同轮耕模式的土壤物理性质变化、土壤水分利用规律、休闲期土壤蓄水保墒效应及农田增产效应。结果表明,1)轮耕能有效改善土壤结构,降低土壤容重,其中以CN轮耕处理土壤容重较低,0~60 cm土壤容重为1.31 g/cm~3。2)轮耕能在休闲期蓄存更多的土壤水分,其中以CN处理的蓄水效果较好。3)轮耕能在作物生育期为作物提供更好的土壤水分条件,其中以CN处理在冬小麦和春玉米生育期土壤水分状况较好。4)相较于传统翻耕模式,CN模式显著提高作物小麦/玉米轮作田作物产量和水分利用效率(WUE);冬小麦和春玉米平均产量分别为5 221和7 433 kg/hm~2,平均水分利用效率分别为15.5和20.7 kg/(hm~2·mm)。5)不同轮耕处理以CN处理经济投入较低,经济收益较高,2007-2017年平均经济收益为6254元/hm~2。综上所述,从长期可持续发展的角度考虑,CN模式是适宜于黄土旱塬小麦/玉米轮作田的最佳轮耕模式。     

西北旱作农田不同耕作模式对土壤性状及小麦产量的影响

【目的】在雨养农业区,旱作区因连年翻耕而引起严重的土壤质量退化,使作物生产力下降,需定期改变其耕作方式。免耕深松隔年轮耕可以降低土壤容重,增加耕层土壤团聚体和有机碳氮的含量,增强土壤蓄水保墒能力,对改善土壤性状和提高作物产量具有重要意义。【方法】本研究于2007～2010年在宁夏南部半旱区进行了两年免耕一年深松 (NT/ST/NT)、两年深松一年免耕 (ST/NT/ST)、连年翻耕 (CT) 3种耕作模式试验,研究了其对耕层土壤容重、团聚体、土壤有机碳氮含量、土壤水分及作物产量的影响。【结果】3年耕作处理后,与连年翻耕相比,NT/ST/NT、ST/NT/ST处理0—20 cm层土壤容重分别降低了4.4%和7.3%,20—40 cm土层分别降低2.1%和5.7%,40—60 cm土层分别降低4.1%和5.5%;土壤孔隙度0—20 cm土层分别提高了4.1%和6.8%,20—40 cm土层提高了2.1%和4.3%,40—60 cm土层提高了5.5%和5.7%。0—20 cm土层,NT/ST/NT处理0.25～2 mm机械稳定性团聚体含量平均较CT处理提高了12.4%,ST/NT/ST处理 > 2 mm机械稳定性团聚体含量较CT处理平均提高了42.0%;20—40 cm土层,NT/ST/NT、ST/NT/ST处理 > 2 mm团聚体含量较CT处理平均分别提高了44.3%和50.4%。两种轮耕模式使0—40 cm土层土壤团聚体平均重量直径分别显著高于CT处理21.8%和22.5%,几何平均直径分别高于CT处理9.6%和9.5%。三个处理耕层土壤有机碳氮含量均比试验前有不同程度的增加,轮耕处理0—30 cm土层0.25～2 mm粒级有机碳含量和 < 0.25 mm粒级全氮含量显著高于CT,以ST/NT/ST处理效果最佳。NT/ST/NT和ST/NT/ST处理0—10 cm土层0.25～2 mm团聚体有机碳含量较CT处理分别显著提高7.9%和10.2%,10—20 cm土层分别提高19.0%和15.7%,20—30 cm土层分别提高10.6%和13.3%;0—10 cm土层 < 0.25 mm粒级全氮含量显著提高9.4%和10.9%,10—20 cm土层分别提高6.8%和10.2%,20—30 cm土层分别提高7.4%和9.3%。研究期间,NT/ST/NT和ST/NT/ST处理较CT处理可显著提高0—200 cm土壤贮水量,其中以ST/NT/ST处理保蓄土壤水分效果最佳。在小麦生长前期,轮耕处理土壤贮水量均高于连年翻耕,生长后期ST/NT/ST处理土壤水分含量最高,NT/ST/NT处理次之。轮耕处理的小麦生物量和籽粒产量显著高于连年翻耕,其中小麦籽粒产量分别增加9.6%和10.7%。【结论】免耕/深松轮耕可显著改善土壤的物理性状和水分环境,显著增加耕层土壤有机碳氮含量,提高作物的生产力,在宁南旱区有重要的应用前景。     

黄土旱塬区平衡施肥下不同土壤耕作模式的蓄水纳墒及作物增产增收效应研究

【目的】黄土旱塬半湿润易旱区是典型的雨养农业区,多数一年一熟或两年一熟制,冬小麦和春玉米是该区主要的粮食作物,平衡施肥是主要的施肥方式。多年研究和生产实践证明,建立与不同作物轮作方式相配套的土壤轮耕技术体系,可以为作物生长发育创造良好的土、 肥、 水、 气、 热的土壤环境条件,保持农田生态健康发展,促进作物增产增收。本文在当地平衡施肥条件下,通过多年耕作模式定位试验,研究在平衡施肥条件下,不同土壤耕作模式对休闲期和作物生育期0200 cm土层蓄水纳墒状况、 作物产量及其经济效益的影响,为黄土旱塬半湿润易旱区建立在一定肥力水平下与作物轮作体系相配套的土壤轮耕模式提供理论依据。【方法】选择位于黄土旱塬半湿润易旱区腹地的陕西省合阳县甘井镇一年一熟旱作冬小麦春玉米轮作田为试验区,采用免耕、 深松和翻耕3种土壤耕作方法组成4种土壤轮耕模式,即: 翻耕免耕翻耕免耕(RT1); 深松翻耕深松翻耕(RT2); 免耕深松免耕深松(RT3); 免耕翻耕深松免耕(RT4); 以连年翻耕(CK1)、 连年深松(CK2)和连年免耕(CK3)为对照,通过连续4年(2007~2011年)定位试验,研究平衡施肥条件下的7种土壤耕作模式对冬小麦春玉米轮作田0200 cm土层土壤贮水量、 土壤水分含量、 作物籽粒产量、 水分利用效率(WUE)和经济效益的影响。【结果】 1)在土壤休闲期,RT3模式下0200 cm土层土壤贮水量最高,其次是RT2。与对照组相比,4种轮耕模式0200 cm土层土壤贮水量均高于CK1; RT3显著高于CK3,但与CK2差异不显著。0200 cm土层土壤剖面含水量,亦以RT3模式最高。2)在冬小麦生育期,0200 cm土层土壤贮水量和土壤含水量,RT3和CK2模式的较高。3)在春玉米生育期,0200 cm土层土壤贮水量和土壤含水量RT3和CK3较高。4)不同耕作模式的作物籽粒产量、 水分利用效率(WUE)和经济效益,以RT2和CK2模式最高。四年平均结果RT2处理较CK1、 CK2和CK3处理增产10.2%、 3.6%和17.1%,增收23.6%(P0.05)、 6.8%(P0.05)和28.3%(P0.05),提高WUE 9.7%(P0.05)、 4.3%和18.6%(P0.05)。【结论】年际间轮流进行深松和翻耕(RT2)处理,虽然其在土壤蓄水保墒效应方面略低于年际间轮流进行免耕和深松(RT3)和连年深松(CK2)处理,但可获得最佳增产增收效果和最高水分利用效率; 连年深松能够增加水分入渗,保护土壤,增加蓄水能力,但产量和经济效益不如RT2处理,也是该区比较适宜的耕作方法。根据实际状况,在平衡施肥条件下的一年一熟作物轮作区,应推荐深松翻耕的轮耕或连年深松的耕作模式。     

轮耕体系对黄土台塬麦玉轮作土壤生产性能的影响

该研究针对黄土台塬地区长期采用单一土壤耕作制度存在的弊端,以连续免耕、连续深松和连续翻耕为对照,通过连续6年的定位试验(2007-2013年),研究免耕(NT)、深松(ST)和翻耕(PT)3种耕作法集成的6种轮耕体系(NT/ST、ST/PT、ST/NT、NT/PT/ST、NT/NT/ST和PT/PT/ST)对黄土台塬旱地冬小麦→春玉米轮作田土壤生产性能的影响。结果表明,1)在降低土壤容重、提高土壤孔隙度、改善土壤结构及增强土壤通透性方面,6种轮耕体系以ST/PT体系表现最优,其次是PT/PT/ST;2)6种轮耕体系0~40 cm土层土壤养分含量均较试验开始前显著增加,其中土壤有机质含量和全效养分含量均以NT/ST和NT/NT/ST增加较多,而土壤速效养分则以ST/PT和PT/PT/ST增加较多;3)播种和收获时0~200 cm土层土壤贮水量,均以NT/ST和NT/NT/ST较高;4)6种轮耕体系6年作物籽粒产量、水分利用效率(WUE)和经济效益整体效应,以ST/PT最高,其次是NT/ST,再次是NT/PT/ST,而NT/NT/ST体系最低,其中ST/PT作物籽粒产量较其他轮耕体系高5.4%~14.1%,且差异均达显著水平(P0.05),WUE高1.9%~14.1%,经济效益高8.2%~22.6%(P0.05)。总之,在6种轮耕体系中,以ST/PT(深松与翻耕逐年轮换)体系轮耕的土壤理化性状最佳、生产性能最优、水分利用效率最高,是黄土台塬及类似地区"冬小麦→春玉米"轮作田的最佳轮耕体系,其次是NT/ST(免耕与深松逐年轮换)体系。     

轮耕对渭北旱塬春玉米田土壤理化性状和产量的影响

为了揭示不同轮耕处理对渭北旱塬春玉米田土壤理化性状及春玉米产量的影响,于2008—2010年在陕西合阳设置了免耕深松免耕(NT/ST/NT)、深松翻耕深松(ST/CT/ST)、翻耕免耕翻耕(CT/NT/CT)、免耕免耕免耕(NT/NT/NT)、深松深松深松(ST/ST/ST)和翻耕翻耕翻耕(CT/CT/CT)6种轮耕模式,测定和分析了各轮耕处理下土壤容重、土壤养分与玉米产量差异。结果表明:(1)各轮耕处理降低了土壤容重,提高了土壤孔隙度,增加了田间持水量,且以NT/ST/NT处理效果最佳;与对照CT/CT/CT相比,NT/ST/NT处理0～20cm和20～40 cm土层土壤容重分别降低11.43%和9.79%,土壤孔隙度分别增加11.05%和9.87%。(2)NT/ST/NT处理对耕层0～20 cm土层土壤有机质和全氮含量影响显著(P<0.05),0～60 cm土层土壤有机质平均含量最高(10.36 g.kg 1),土壤全氮含量平均值比试验开始前和对照CT/CT/CT分别提高10.65%和4.31%;各耕作处理对0～20 cm土层土壤全氮和碱解氮含量影响较大,而对20～40 cm土层土壤有效磷和速效钾含量影响较大,保护性轮耕处理对土壤培肥效应显著(P<0.05)高于传统翻耕处理。(3)NT/ST/NT、ST/CT/ST、CT/NT/CT、NT/NT/NT和ST/ST/ST处理产量比对照CT/CT/CT处理分别增产22.42%、16.33%、3.77%、9.91%和14.18%(P<0.05),以NT/ST/NT处理春玉米增产率最高。     

渭北旱塬玉米田保护性轮耕土壤固碳效果与增产增收效应

针对渭北旱塬降水少、季节性差异大及长期采用单一土壤耕作制度等制约作物增产增收的因素,该研究探索有利于提高旱作农田土壤质量及作物生产能力的轮耕模式。2007-2012年在陕西合阳实施了渭北旱塬春玉米连作田6种不同轮耕模式的长期定位试验,设置以免耕(NT,no-tillage)、深松(ST,sub-soiling)和翻耕(CT,continuous tillage)3种耕作处理组合集成的6种轮耕模式(NT?ST、ST?CT、CT?NT、NT?NT、ST?ST和CT?CT),测定各轮耕模式下春玉米田土壤容重和有机碳储量,分析各轮耕模式下春玉米籽粒产量、水分利用效率和经济效益的变化规律。结果表明:1)在疏松土壤、减少耕作机械碾压次数,改善土壤结构和降低容重等方面,6种轮耕模式以NT?ST表现最佳,ST?ST次之,差异显著(P0.05)。2)6种轮耕模式在0~60 cm土层土壤有机碳平均储量较试验前均增加幅度6.6%~17.4%。NT?NT轮耕模式对增加表层土壤有机碳储量具有优势,且与各处理间差异显著(P0.05)。NT?ST轮耕模式可改变耕层土壤有机碳储量分布特征,进而使土壤营养均匀分布。3)6种轮耕模式5年春玉米籽粒产量、水分利用效率和经济效益综合评价分析,NT?ST轮耕模式最高,分别为9 338.8 kg/hm2、22.6 kg/(hm2·mm)和7 600.5元/hm2;其次是ST?CT,其中NT?ST轮耕模式下春玉米籽粒产量、水分利用效率和经济效益较其他处理增加幅度分别为3.7%~15.7%、17.6%~45.8%和10.1%~40.4%,差异显著(P0.05);且5种轮耕模式下作物籽粒产量、水分利用利用效率和经济效益均高于传统CT?CT模式。综上所述,在6种轮耕模式下,以NT?ST(免耕与深松逐年轮换)轮耕模式下土壤容重和有机碳储量最佳,生产能力最强,水分利用率最高,是渭北旱塬地区春玉米连作田最佳适宜轮耕模式,其次是ST?CT(深松与翻耕逐年轮换)轮耕模式。     

休闲期不同耕作方式对洛阳冬小麦农田土壤水分的影响

采用连续5a的田间定位试验资料，研究了洛阳地区休闲期4种不同耕作方式对冬小麦农田土壤水分变化、水分利用效率及作物产量的影响。结果表明：休闲期不同耕作方式对冬小麦播种前底墒具有明显的影响，与传统耕作方式相比，免耕和深松覆盖处理可以显著增加土壤含水率，具有良好的保墒作用；各处理以深松覆盖作物产量和水分利用效率最高，其次为免耕处理，深翻处理效果较差。因此，洛阳地区采用深松覆盖保护性耕作方式比较有利。     

Effects of rotational tillage practices on soil structure,organic carbon concentration and crop yields in semi‐arid areas of northwest China

Continuous conventional tillage can cause serious soil degradation in rain‐fed agriculture, which reduces crop productivity. Adopting suitable tillage practices is very important for improving the soil and increasing crop productivity. Between 2007 and 2010, a 3‐year field study was conducted in semi‐arid areas of southern Ningxia, China, to determine the effects of rotational tillage practices on bulk density, soil aggregate, organic carbon concentration and crop yields. Three tillage treatments were tested: no‐tillage the first and third year and subsoiling the second year (NT/ST/NT); subsoiling the first and third year and no‐tillage the second year (ST/NT/ST); and conventional tillage each year (CT). A conventional tillage treatment was used as the control. Under the rotational tillage treatments, the mean soil bulk density at a depth of 0–60 cm was significantly (P < 0.05) decreased by 4.9% compared with CT, and with the best effect under ST/NT/ST. The soil organic carbon (SOC) concentration and aggregate size fractions and stability at 0–40 cm depth were significantly (P < 0.05) increased in rotational tillage treatments when compared with the conventional tillage, and the ST/NT/ST treatment produced the highest increases. Significant differences were detected in the SOC concentration in 2 to 0.25–mm size fractions at 0–30 cm depth between rotational tillage treatments and conventional tillage. Biomass and grain yield with the rotational tillage practices were significantly positively influenced over 3 years, and ST/NT/ST produced the highest average crop yields among the three treatments. Therefore, it was concluded that the application of rotational tillage with subsoiling every 2 years and no‐tillage every other year (ST/NT/ST) should be of benefit in promoting the development of dryland farming in semi‐arid areas of northwest China.     

中国黄土高原区轮耕对土壤团聚体、有机碳氮含量的影响

In rain-fed semi-arid agroecosystems, continuous conventional tillage can cause serious problems in soil quality and crop production, whereas rotational tillage (no-tillage and subsoiling) could decrease soil bulk density, and increase soil aggregates and organic carbon in the 0-40 cm soil layer. A 3-year field study was conducted to determine the effect of tillage practices on soil organic carbon (SOC), total nitrogen (TN), water-stable aggregate size distribution and aggregate C and N sequestration from 0 to 40 cm soil in semi-arid areas of southern Ningxia. Three tillage treatments were tested: no-tillage in year 1, subsoiling in year 2, and no-tillage in year 3 (NT-ST-NT); subsoiling in year 1, no-tillage in year 2, and subsoiling in year 3 (ST-NT-ST); and conventional tillage over years 1-3 (CT). Mean values of soil bulk density in 0-40 cm under NT-ST-NT and ST-NT-ST were significantly decreased by 3.3% and 6.5%, respectively, compared with CT, while soil total porosity was greatly improved. Rotational tillage increased SOC, TN, and water-stable aggregates in the 0-40 cm soil, with the greatest effect under ST-NT-ST. In 0-20 and 20-40 cm soils, the tillage effect was confined to the 2-0.25 mm size fraction of soil aggregates, and rotational tillage treatments obtained significantly higher SOC and TN contents than conventional tillage. No significant differences were detected in SOC and TN contents in the >2 mm and <0.25 mm aggregates among all treatments. In conclusion, rotational tillage practices could significantly increase SOC and TN levels, due to a fundamental change in soil structure, and maintain agroecosystem sustainability in the Loess Plateau area of China.     

夏闲期不同耕作模式对土壤蓄水保墒效果及作物水分利用效率的影响

为了探讨夏闲期不同耕作模式对土壤蓄水保墒效果及小麦水分利用效率的影响,2007-2010年在宁南旱区采用免耕/深松/免耕、深松/免耕/深松、连年翻耕(传统耕作)3种耕作方式对土壤水分及冬小麦产量的影响进行了研究。结果表明,保护性耕作模式改善了麦田的土壤水分状况,且提高作物产量和水分利用效率效果显著。夏闲末期,相对于传统耕作,免耕/深松/免耕、深松/免耕/深松处理3a平均土壤蓄水量分别增加(P<0.05)3.92%和7.84%,降雨蓄水效率提高(P<0.05)13.64%和22.80%;小麦生育期,3a平均土壤蓄水量分别较传统耕作增加(P<0.05)7.96%和8.60%,平均生育期降水利用效率提高(P<0.05)9.59%和10.69%,平均年降水利用效率提高(P<0.05)9.52%和10.65%;3a平均产量分别较传统耕作提高(P<0.05)9.59%和10.69%,籽粒产量水分利用效率提高(P<0.05)7.17%和7.68%,生物产量水分利用效率提高(P<0.05)3.83%和4.34%。     

耕作方式对土壤水分入渗、有机碳含量及土壤结构的影响

为探明不同耕作方式对土壤剖面结构、水分入渗过程等的作用机理,采集田间长期定位耕作措施(常规耕作、免耕、深松)试验中的原状土柱(0~100 cm)及0~10 cm、10~20 cm、…、90~100 cm环刀样、原状土及混合土样,通过室内模拟试验进行了0~100 cm土层土壤入渗过程和饱和导水率的测定,分析了不同土层的土壤有机碳含量、土壤结构特征及相互关系。结果表明:从土柱顶部开始供水(恒定水头)到水分全部入渗到土柱底部的时间为:常规耕作免耕深松;土柱土壤入渗速率和累积入渗量为:深松免耕常规耕作;土柱累积蒸发量为:常规耕作免耕深松。土壤的饱和导水率表现为:0~10 cm和50~60 cm土层,免耕深松常规耕作;20~50 cm和60~100 cm土层,深松免耕常规耕作。随土层的加深,0.25 mm水稳性团聚体含量和土壤有机碳含量均表现为先增加(10~20 cm)再降低的趋势。在0~40 cm土层和80~100 cm土层,均以深松处理0.25 mm水稳性团聚体含量最高。在60 cm以上土层,土壤有机碳含量表现为:免耕深松常规耕作,而60 cm土层以下土壤有机碳显著降低,均低于4 g·kg?1,且在70 cm以下土层,常规耕作免耕深松。综上,耕作措施能够改变土壤有机碳含量,改善土壤结构,促进土壤蓄水保墒;深松更利于水分就地入渗,而免耕则更利于有机碳的提升和水分的储存,其作用深度在0~60 cm土层。