不同耕作措施下旱作麦田CO2排放速率与土壤水热关系分析

采用定位试验,系统研究翻耕(T)、翻耕+秸秆还田(TS)、旋耕(RT)、旋耕+秸秆还田(RTS)、免耕(NT)、免耕+秸秆覆盖(NTS)6种不同耕作措施下土壤CO2排放速率的季节变化规律,分析土壤CO2排放速率与土壤水热的相互关系。结果表明,CO2排放速率有明显的季节变化规律,均表现为冬季低夏季高;整个生长季平均排放速率为TS>T>RTS>RT>NTS>NT,并且T、RT、NT 3种耕作措施之间差异均达到极显著水平(P<0.01);TS、RTS、NTS 3种有秸秆耕作措施的CO2排放速率均高于相应的T、RT、NT 3种无秸秆耕作措施,且T与TS之间差异达到极显著水平;土壤温度和CO2排放速率表现为极显著正相关,T、RT和NT分别与15、5、10 cm土层温度相关性最大,相关系数分别为0.899、0.779、0.934;土壤含水量与CO2排放速率未表现出显著相关性。     

耕作方式对冬小麦田土壤呼吸及各组分贡献的影响

 【目的】探讨不同耕作方式对冬小麦农田土壤呼吸组分及碳平衡的影响,比较不同耕作方式下农田的碳汇强度。【方法】试验于2006－2008年冬小麦生长季进行,共设3个处理：翻耕(CT)、旋耕(RT)、免耕(NT),采用静态箱法测定农田土壤CO2的排放速率,同时利用根去除法区分根系对土壤呼吸的贡献率,通过计算净生态系统生产力(NEP),来判断不同耕作方式下农田碳汇强度。【结果】耕作方式对冬小麦农田土壤CO2排放具有显著影响,且表现出明显的季节性排放特征,即先下降再升高,其中排放最低值出现在冬小麦越冬期。整个小麦生育期间农田CO2平均排放速率表现为翻耕＞旋耕＞免耕,其中根系呼吸所占比例平均为翻耕26.18%、旋耕29.96%、免耕36.44%。冬小麦生育期3种处理条件下,土壤呼吸中根系呼吸的贡献率波动在15%～85%,其中冬小麦拔节期农田土壤根系呼吸贡献率最高。【结论】3种耕作方式下农田土壤均表现为大气CO2排放的“汇”,但不同耕作方式下农田碳汇强弱不同,表现为免耕＞旋耕＞翻耕。     

耕作方式对旱作农田土壤水热特性及夏玉米产量的影响

设置田间定位试验,研究免耕(NT)、深松耕(DT)和旋耕(RT)对旱作玉米田土壤体积质量、土壤水分、土壤温度及夏玉米产量等的影响。2a研究结果表明,采取耕作措施后,各处理土壤体积质量差异主要集中在0~40cm(P0.05),耕作前后40~60cm土壤体积质量差异不显著(P0.05)。耕作方式对土壤储水量有明显影响,其中,播种后0~50d,深松耕和免耕处理0~100cm土壤储水量均高于旋耕;播种后70~120d,3种耕作方式下土壤储水量差异不显著(P0.05)。各耕作措施对土壤温度的影响在作物生育前期(播种后0~30d)表现明显(P0.05),表现为旋耕玉米田土壤温度高于免耕和深松耕,播种后50~120d各处理间无显著差异(P0.05)。深松耕和旋耕处理玉米籽粒产量较免耕分别高3.35%和1.91%。结合经济效益分析,免耕和深松耕净收入较旋耕分别高138.48元/hm~2和259.38元/hm~2。因此,深松耕为旱作夏玉米田较适宜的耕作方式。     

不同灌水水平及一膜两年覆盖对玉米干物质积累与土壤温度的影响

【目的】为给绿洲灌区玉米生产优化耕作措施、地膜再利用和水分高效利用提供理论依据.【方法】以大田玉米为研究对象,在不同灌水水平下研究了覆膜免耕(NT)、秋免耕春覆膜(RT)和传统耕作覆膜(CT)方式下农田土壤温度和干物质积累的相关性.【结果】与CT和RT相比,覆膜免耕显著降低了玉米苗期的增温效果,NT平均地温分别较RT和CT方式低1.5和1.8℃,而对玉米拔节期以后的土壤温度无明显影响,且玉米全生育期0~25cm土壤平均温度在不同覆膜方式间无显著差异.覆膜免耕玉米相对生长率在抽雄吐丝期前明显低于CT和RT处理,分别低16.87%和18.34%;而吐丝期至成熟期,分别较RT和CT方式高出17.84%和18.80%.土壤温度与其干物质积累在玉米苗期具有显著线性正相关关系.覆膜免耕方式下玉米可获得与两种新膜覆盖方式相当的产量,且在低灌水水平下获得籽粒产量显著高于传统覆膜处理,覆膜免耕较传统覆膜处理高出16.39%.【结论】覆膜免耕虽对玉米苗期的土壤温度和干物质积累有显著影响,但可获得与两种新膜覆盖相当的籽粒产量,是适于西北绿洲灌区的具有良好生态效益的农田覆膜节水管理新技术.     

不同耕作措施下秸秆还田土壤CO2排放与溶解性有机碳的动态变化及其关系

田间定位试验开始于2008年,共设置秸秆还田翻耕(CT+)、无秸秆翻耕(CT-)、秸秆还田免耕(NT+)和无秸秆免耕(NT-)四个处理。利用静态箱——气相色谱法,测定分析了2010—2011年度和2012—2013年度两个小麦生长季内土壤CO2排放、土壤DOC含量及土壤有机质含量的动态变化。结果表明:两个小麦生长季内土壤CO2排放规律基本一致,从当年小麦出苗到越冬土壤CO2排放量下降,第二年小麦返青后,土壤CO2排放量开始上升,到开花期达到排放高峰,其后开始下降直至小麦成熟。各处理2010-2011年、2012—2013年度土壤CO2平均排放通量分别为:CT+246.44、273.94 mg·m-2·h-1,CT-183.54、212.57 mg·m-2·h-1,NT+188.41、200.06 mg·m-2·h-1,NT-179.66、179.10 mg·m-2·h-1。土壤DOC含量的动态变化表现为在一定范围内上下波动,各处理2010—2011年、2012—2013度年土壤DOC平均含量分别为:CT+0.601、0.467 g·kg-1;CT-0.530、0.377 g·kg-1;NT+0.621、0.544 g·kg-1;NT-0.528、0.402 g·kg-1。方差分析表明,秸秆还田能增加土壤CO2排放、DOC含量和有机质含量;翻耕能增加土壤CO2排放,对DOC含量和有机质含量无显著影响;免耕减少土壤CO2排放,对DOC含量无显著影响,能增加土壤有机质含量。相关分析表明,土壤CO2排放与DOC含量动态变化没有显著相关关系,土壤CO2排放总量与土壤有机质含量正相关,DOC含量和土壤有机质含量无明显相关关系。     

华北农田不同耕作方式的固碳效益评价

为研究长期耕作措施下农田土壤碳储量以及潜在碳成本的情况,在中国科学院石家庄栾城生态系统试验站进行了长期耕作定位试验,设置免耕(NT)、旋耕(RT)和翻耕(CT)3个处理,并对各处理的固碳效益进行了评价。结果表明在秸秆还田、化肥投入的条件下各处理碳储量均呈现增长趋势,2004—2010年各处理间碳储量平均值由37 867.06增长到48 316.33kg/hm2,SCS的大小为CT>NT>RT;潜在碳成本NT、RT与CT分别为499.50,516.91和564.84kg/(hm2.a);通过效益评价可知,NT的生态效益最好,各处理间差异显著。RT的经济效益最好,与NT间差异不显著,但RT显著高于CT。建议华北麦玉两熟区农田优化当前农艺措施,提高机械覆盖面积,提升免耕作物经济产量,在此区域适当推广少免耕技术。     

耕作方式与氮肥减施对黄褐土麦田土壤酶活性及温室气体排放的影响

为探明夏玉米秸秆粉碎还田后,不同耕作方式和氮肥减施对土壤酶活性及温室气体排放的影响,采用静态箱气相色谱法,以传统翻耕和常规施氮量为对照(PT+CN),测定并分析了免耕减氮(N T+LN)、免耕常规施氮(N T+CN)、旋耕减氮(R T+LN)、旋耕常规施氮(R T+CN)、翻耕减氮(PT+LN)对麦田土壤-作物系统温室气体排放的影响及其与土壤酶活性的关系。结果表明:土壤中脲酶和蔗糖酶活性均表现为0~20cm高于20~40cm土层,拔节期脲酶和蔗糖酶活性达到最高值。减少施氮量降低了土壤脲酶和蔗糖酶活性,其中以NT+LN处理土壤脲酶和蔗糖酶活性最低;不同处理小麦田均表现为CH4的汇和CO2与N2O的源。与对照相比,NT+LN、RT+LN、PT+LN、NT+CN、RT+CN处理的CH4平均吸收通量分别减少了25.57%、25.06%、18.03%、11.96%、11.61%,CO2和N2O平均排放通量分别降低了17.57%、12.28%、11.36%、10.24%、4.96%和34.05%、26.48%、20.60%、15.61%、3.02%;土壤脲酶与CH4排放通量呈负相关,与CO2、N2O排放通量呈正相关。蔗糖酶与0~20cm土层的CH4排放呈显著负相关,与N2O排放呈显著正相关,但20~40cm土层的蔗糖酶活性与温室气体排放通量相关性不显著。综上所述,在秸秆还田、减少化肥用量、提倡固碳减排的背景下,旋耕减氮处理是在保持较高土壤酶活性的同时减少农田温室气体排放的最优组合。     

旱地保护性耕作对土壤呼吸和夏玉米产量的影响

[目的]研究旱地保护性耕作对土壤呼吸和夏玉米(Zea mays L.)产量的影响,为西北旱作夏玉米田保护性耕作提供技术依据。[方法]设置传统耕作(CK)、还田免耕(NTS)、还田深松(CTS)和还田旋耕(RTS)4个耕作方式。[结果]夏玉米田CO2平均排放速率表现为RTS>CK>NTS>CTS,CTS处理能够较传统翻耕极显著地提高有效穗数和穗粒数(P<0.01)。与CK相比,CTS、NTS和RTS处理能提高产量24.44%、6.96%和9.17%,但差异未达到显著水平。[结论]土壤深松与秸秆还田相结合是西北地区旱地夏玉米较适宜的耕作方式。     

不同土壤耕作模式对双季稻植株生物学特性的影响

土壤耕作方式是影响稻田土壤物理性状和水稻产量的关键因素,以双季稻种植模式为研究对象,分析了双季水稻免耕(NT)、双季水稻翻耕(MP)、双季水稻旋耕(RT)、早稻旋耕-晚稻免耕(RT–NT)和早稻旋耕-晚稻翻耕(RT–MP)5种不同土壤耕作措施对双季稻植株生物学特性及产量的影响。结果表明:早稻和晚稻各个主要生育时期,各处理植株叶面积指数表现依次为早稻MPRTRTNTRT-MPNT,晚稻MPRT-MPRTRT-NTNT。其中,早稻各生育时期,MP处理植株的根系、茎、叶和穗干重均高于其他处理,均表现为MPRTRT-NTRT-MPNT;晚稻各生育时期,MP、RT-MP处理植株根系、茎和穗干重均显著高于NT,均表现为MPRT-MPRT-NTRTNT;MP、RT、RT-NT、RT-MP处理早稻产量比NT分别增加681.3、395.9、248.1、210.0kg/hm~2,晚稻产量比NT分别增加880.3、495.5、99.1、710.1kg/hm~2。说明不同土壤耕作模式下水稻植株干物质积累和产量有各自特征,以土壤翻耕和旋耕方式下水稻植株干物质总量大而且分配合理,有利于改善产量构成因素,增加水稻产量。     

不同耕作方式对小麦光合性能和产量形成的影响

耕作方式是影响小麦产量水平发挥的关键因素,明确其对小麦农艺性状指标的影响,可为选择适宜该区域的高效耕作方式提供理论支撑。本试验设免耕(NT)、旋耕(RT)、深松(DL)和深翻(DT)四种耕作方式,研究其对小麦光合性能与产量的影响。结果表明:免耕(NT)有利于小麦植株根重密度(DRWD)的增加,旋耕(RT)的小麦根重密度最小,两地区(德州和泰安)小麦免耕(NT)和旋耕(RT)处理的根重密度分别相差25.7%和21.7%,差异达显著水平;免耕(NT)处理的小麦叶绿素值(SPAD)最高,有助于灌浆后期叶片捕捉更多光能供光合作用所用,从而增加小麦产量;深松(DL)处理能够显著增加开花期叶面积指数(LAI=5.4),相反旋耕(RT)处理的开花期叶面积指数最小为3.6,两者相差33.3%,差异显著;两地区各耕作方式处理的小麦旗叶光合速率(Pn)表现为:NT﹥DL﹥RT、DT和NT、DL﹥DT﹥RT;泰安地区成熟期小麦干物质积累量免耕(NT)处理为22 673.6 kg/hm~2,旋耕(RT)处理为18 930.3 kg/hm~2,总体表现为NT﹥DL﹥DT﹥RT;从产量构成因素看,免耕(NT)和深松(DL)处理更有利于小麦栽培高效轻简方式的形成和产量的增加。     

Soil water status mapping and two variable-rate irrigation scenarios

Irrigation is the major user of allocated global freshwaters, and scarcity of freshwater threatens to limit global food supply and ecosystem function—hence the need for decision tools to optimize use of irrigation water. This research shows that variable alluvial soil ideally requires variable placement of water to make the best use of irrigation water during crop growth. Further savings can be made by withholding irrigation during certain growth stages. The spatial variation of soil water supplied to (1) pasture and (2) a maize crop was modelled and mapped by relating high resolution apparent electrical conductivity maps to soil available water holding capacity (AWC) at two contrasting field sites. One field site, a 156-ha pastoral farm, has soil with wide ranging AWCs (116–230 mm m⁻¹); the second field site, a 53-ha maize field, has soil with similar AWCs (161–164 mm m⁻¹). The derived AWC maps were adjusted on a daily basis using a soil water balance prediction model. In addition, real-time hourly logging of soil moisture in the maize field showed a zone where poorly drained soil remained wetter than predicted. Variable-rate irrigation (VRI) scenarios are presented and compared with uniform-rate irrigation scenarios for 3 years of climate data at these two sites. The results show that implementation of VRI would enable significant potential mean annual water saving (21.8% at Site 1; 26.3% at Site 2). Daily soil water status mapping could be used to control a variable rate irrigator.     

EM38 for volumetric soil water content estimation in the root-zone of deep vertosol soils

Electromagnetic induction sensors, such as EM38, are used widely for monitoring and mapping soil attributes via the apparent electrical conductivity (EC_a) of the soil. The sensor response is the depth-integrated combination of the depth-response function of the EM38 and ‘local’ electrical conductivity (EC_az) at depth. In deep, Vertosol soils, assuming the instrument depth-response function is not perturbed by the soil and where volumetric moisture content at depth (θ_v(z)) dominates EC_az, EM38 should be capable of predicting average moisture content without recourse to mathematically complicated, and unstable profile inversion processes. Firstly a multi-height EM38 experiment was conducted over deep Vertosol soils to confirm the veracity of the EM38 depth-response function and test the concomitant hypothesis of the EM38 response being an integrated (i.e. additive) combination of depth-response function and θ_v(z). Secondly, depth profiles of moisture content were used to calibrate the EM38 to infer average θ_v(z) within the ‘root-zone’ of crop plants—here taken to be surface—0.8 m and surface—1.2 m. EM38 calibration was performed using soil samples acquired from both extracted cores and excavated pits. Mathematical summation of measured θ_v(z) from sectioned cores and the known depth-response function of the EM38 was found to explain 99% and 97% of the variance in measured EC_a for horizontal and vertical dipole configurations at multiple sensor heights above the ground. Average θ_v from surface to 0.8 m () and surface to 1.2 m () explained only 37% and 46% of the variance in on-ground EC_a for vertical dipole configuration measurements compared to 55% and 56% of the variance for horizontal dipole configuration. In a separate validation experiment, the shape of the vertical moisture profile proved highly influential in determining the ability of the calibration equations to infer underlying average moisture content, especially where the depth profile shapes differed between sensor calibration and subsequent field validation (for example following rainfall or irrigation).     

土壤碳酸盐几种测定方法的比较

碳酸盐是石灰性土壤碳库的重要组成，探索其测定方法对碳循环研究有重要意义。采用不同碳酸盐含量的[HT5”，7SS]土[KG-*4][HT5”，7”]娄[HT5”SS]土为样本，比较CO₂吸收法、改良气量法及总有机碳分析仪法测定碳酸盐含量的差异。结果表明：3种方法之间存在显著的相关性，改良气量法快速且易于操作，适合大批量样品的测定，但结果稍偏高；总有机碳分析仪法测定的无机碳含量回收率偏低，变异系数相对较大，当土壤无机碳含量较低时尤其明显；CO₂吸收法相对于其他两种方法比较稳定，变异系数较小，回收率达到98.46%，但测定相对耗时，适合样品比较多且精度要求较高的测定。     

黄河源高寒草甸退化过程中CO2通量的变化

为研究草地退化对高寒草甸碳排放的影响,选取青海省黄南州河南县的未退化(No degraded,ND)、中度退化(Moderate degraded,MD)和重度退化(Serious degraded, SD)高寒草甸,利用LI-8100A红外气体分析仪测定CO₂通量。结果表明：草地退化能够显著降低高寒草甸CO₂通量。未退化高寒草甸CO₂通量为12.44μmol/(m²·s),显著高于重度退化高寒草甸4.64μmol/(m²·s),中度与重度退化草甸差异不显著。全氮含量在重度退化区最高,全磷含量表现出相反趋势;速效养分随着退化的加剧逐渐减少。随机森林模型分析发现,植被特征中杂类草盖度和地上生物量是降低CO₂通量的关键因子,各土层中土壤pH,0～2、2～5 cm土壤细砂粒比例和5～10 cm土壤全磷含量为关键因子,均与CO₂通量呈显著正相关。说明高寒草甸的退化引起植被类型和土壤特征发生变化,进而导致CO₂通量发生变化...     

土壤呼吸的酶促作用研究

在介绍土壤酶的来源与环境因子对土壤酶影响的基础上,探讨了土壤呼吸的酶促作用,旨在为相关研究提供参考。     

烟草土壤生态学研究进展

通过对土壤生态学及其内容的阐述,综述了烟草土壤不同生态因子对土壤环境的不同作用,以期对今后的烟草土壤生态研究提供理论依据。     

2种土壤分类体系的比较及其展望

土壤分类是土壤学研究的一项基础工作,笔者就土壤发生分类和土壤系统分类进行了详细比较,并对土壤分类发展前景进行了探讨.     

免耕技术研究进展

免耕是适合中国国情的实用技术,对中国农业可持续发展作用甚大。在此,阐述了免耕定义、原理、作用及免耕的历史与发展,归纳了免耕对土壤水分、温度、土壤物理、土壤化学、土壤生物学和作物生长发育及最终产量、经济效益方面等的影响:免耕由于减少了土壤蒸发,有利于提高水分利用效率,促进作物生长;但免耕降低土壤温度,特别是春季,不利于作物的生长,同时,免耕土壤结构、土壤微生物数量与活性相对稳定有利于提高养分利用效率和作物生长。在产量和效益方面,免耕有利于提高产量,更有利于提高效益。     

海南省西部地区橡胶园土壤生物学特征与土壤类型关系初探

对海南省乐东县胶园土馕生物学特征与土壤类型关系进行了研究。结果表明,同一土层不同土壤类型的pH值、速效磷和胡敏酸C含量、细菌和放线菌个数差异不显著。真菌个数、过氧化氢酶、蔗糖转化酶、脲酶、多酚氧化酶和酸性磷酸酶活性在0～20cm土层中不同土壤类型间有差异,而在20—40、40—60cm土层中不同土壤类型无差异。有机质、全氮、速效钾、总腐殖酸、富里酸含量不同土壤类型间差异极显著。土壤中有机质、全氮、速效钾含量都偏低。有机质、全氮含量分别与速效养分含量、腐殖酸及其组分含量、部分微生物个数、大部分土壤酶之间极显著正相关。     

干旱区农田土壤呼吸与土壤温湿度的关系

[目的]研究土壤温湿度对土壤呼吸的影响。[方法]利用LI-cor8100土壤呼吸观测系统,连续观测2012年6月18~30日张掖绿洲农田的土壤呼吸速率和土壤温湿度;分析了土壤呼吸速率的日变化规律及土壤呼吸与土壤温湿度之间的关系;评价了现有的土壤呼吸模型。[结果]张掖绿洲农田的土壤呼吸具有明显的日变化规律,该区域土壤呼吸速率与4 cm深度土壤温湿度的相关性最好;土壤呼吸速率与土壤温度之间的相关性要远远好于土壤呼吸速率与土壤水分之间的相关性。[结论]在土壤呼吸模型中,同时考虑土壤温度和土壤水分的土壤呼吸模型的模拟结果要好于只考虑土壤温度或土壤水分的土壤呼吸模型。