不同耕作方式对松嫩平原半干旱区玉米生长和产量的影响

耕作方式影响玉米的生长和产量。设置旋耕垄作（RT）、旋耕垄作深松（RTS）、免耕（NT）、免耕深松（NTS）、旋耕平作（FT）、旋耕平作深松（FTS）6个处理,分析不同耕作方式对玉米苗期根系生长、干物质积累、净光合速率和产量构成,研究不同耕作方式对半干旱区玉米生长和产量的影响。结果表明,免耕处理显著降低了玉米苗期根系的鲜重、干重和体积。旋耕垄作、旋耕平作和免耕结合深松处理干物质积累量较未深松处理增加 3.17%～15.08%,旋耕平作结合深松处理提高了玉米有效穗数、玉米净光合速率,进一步提高玉米产量。     

不同耕作方式对土壤水分及玉米生长发育的影响

针对辽宁省中北部地区土壤耕层变浅、犁地层变硬等问题,以当地传统的耕作方式秋季旋耕为对照,设置秋季旋耕后翻耕25 cm、秋季旋耕后深松30 cm、秋季旋耕后隔年深松30 cm 3种耕作方式,探讨不同耕作方式对土壤水分和玉米生长发育的影响。结果表明,翻耕或深松处理均有利于土壤含水量的提高,其中以秋季旋耕后深松30 cm和秋季旋耕后翻耕25 cm的保墒效果最佳;翻耕或深松处理均增加了根冠比和产量,提高了玉米叶片酶活性,延缓了玉米生育后期叶片的衰老,其中以秋季旋耕后翻耕25 cm效果最佳。秋季旋耕后翻耕25 cm的耕作方式较好。     

不同耕作方式对土壤环境及玉米产量与效益的影响

通过免耕(MF)、传统旋耕(CK)、深松+旋耕(SS)和深松深施肥+旋耕(SF)4种耕作处理方法,对比研究不同耕作方式对土壤环境、玉米根系分布、产量及经济效益的影响。结果表明,SS处理较CK和MF处理能够降低土壤紧实度,在0～40 cm土层,土壤紧实度由9 948.1 kPa降低到909.8 kPa,土壤容重从2.31 g/cm~3降到1.28 g/cm~3;在41～60 cm土层中,SS处理根系占总根重的23.55%以上,增加农田30 cm深层土壤中的总根量。玉米产量由高到低依次为SFSSCKMF处理,最大产量2019年为15 517.8 kg/hm~2。SS和SF处理比CK处理分别增加净收益20.16%和12.54%,单位产出效益显著高于CK(P0.05);MF处理净利润较CK降低了24.93%。研究结果表明,深松耕作可有效打破土壤犁底层,增加深层土壤养分,提高作物产量,增加效益。     

深松条件下春玉米花后衰老过程中根系生物学变化特征

采用PVC管栽方法,研究模拟犁底层和深松处理下春玉米花后衰老过程中根系的生物学变化特征。结果表明,在玉米花后,相同根层节根数均表现为深松处理>模拟犁底层处理。犁底层影响根系在不同深度土壤空间分布,深松处理20～35 cm 土壤深度和36～75 cm 土壤深度玉米根系体积分别比犁底层处理增加176.33%和185.92%;在模拟犁底层处理下,90%以上的根系主要集中在0～20 cm土壤深度,深松处理90%以上的根系主要集中分布在0～35 cm深度土壤。深松增加下层土壤（30～75 cm）根系比重,根系空间分布更加合理。根系衰老进程,花后20 d开始犁底层处理下36～75 cm土壤深度玉米根系衰老速度加快,该深度根系重量开花期比深松处理低2.91%,花后50 d比深松处理低12.31%。犁底层的存在限制玉米根系的发育,深松有利于增加深层土壤的根系分布,能减缓后期根系衰老速度。     

不同耕作方式对土壤水分及玉米生长发育的影响

针对辽宁省中北部地区土壤耕层变浅、犁底层坚硬的问题,以当地习惯的耕作方式秋季旋耕为对照,设置苗期垄沟深松30 cm、秋季翻耕25 cm、秋季深松30 cm 3种耕作方式,分析各处理对土壤水分及玉米生长发育的影响。研究结果表明：翻耕或深松处理均提高土壤含水量,其中以秋季深松30 cm和秋季翻耕25 cm的保墒效果最佳;翻耕或深松处理均增加了叶面积、根冠比、百粒重、产量,降低了倒伏率和空秆率,其中以秋季翻耕25 cm效果最佳。在研究设定的3种耕作措施中,以秋季旋耕耙地的基础上再翻耕的耕作方式比较适宜。     

不同耕作方式对松嫩平原半干旱区玉米土壤生物特性影响

为探究不同耕作方式对松嫩平原半干旱区玉米土壤环境的影响,设置旋耕垄作(CK)、旋耕垄作深松、免耕、免耕深松、旋耕平作和旋耕平作深松6种耕作方式,研究不同耕作方式对土壤细菌、土壤真菌、土壤放线菌、土壤动物和土壤动物群落组成的影响。结果表明,免耕和免耕深松处理能够显著提高土壤细菌、真菌和放线菌数量,提高幅度分别为18.57%～31.01%、27.99%～48.76和12.32%～21.95%。免耕和免耕深松处理显著提高了0～30 cm土壤微生物量碳和微生物量氮含量,提高幅度分别为8.33%～16.55%和9.70%～19.89%。平作深松处理土壤动物捕获量最高,免耕和免耕深松处理Shannon-wiener指数最高,表明免耕更有利于农田生态系统土壤生物的生存环境的维护。     

不同耕作方式对辽西褐土物理性状及玉米根系分布的影响

通过连续3年大田试验,对旋耕、翻耕、深松3种耕作方式下的土壤物理性质、玉米根系分布和产量进行测定。结果表明,与翻耕和旋耕相比,深松显著增加了玉米田土壤耕层厚度和降低了犁底层厚度。在中下层土壤,深松还降低了土壤紧实度和容重,改善了土壤的孔隙状况,有利于玉米根系向下生长,使得中下层土壤的玉米根系不仅更丰富,而且占总根系量的比例也更高,最终提高了玉米产量。本研究表明,深松耕作有利于改善辽西褐土区土壤结构和促进玉米生长。     

不同耕作方式对土壤物理性状及玉米产量的影响

通过对土壤容重、土壤坚实度、土壤含水量、土壤田间持水量及玉米产量的测定和分析,研究深松、常规旋耕、免耕不同耕作方式对土壤物理性状及玉米产量的影响。结果表明,不同耕作方式对土壤容重和土壤坚实度的影响效果为深松>常规旋耕>免耕。深松耕作能够打破犁底层,降低深层土壤紧实度。深松耕作后,0~35 cm耕层土壤容重较常规旋耕和免耕分别下降6.5%和8.8%,土壤紧实度分别下降25.6%和32.3%。深松可显著增强接纳灌溉和降水能力,扩大土壤水库容。在21~40、41~60、61~80 cm土层,深松处理土壤含水量比常规旋耕分别提高3.4%、4.5%、2.4%,比免耕分别提高5.6%、4.8%、2.4%。土壤耕层0~35 cm田间持水量,深松和免耕比常规施耕分别提高7.4%和8.1%。不同耕作方式生物产量和经济产量均以深松最高,常规旋耕次之,免耕最小;深松耕作较常规旋耕和免耕分别增产4.3%和5.7%,与免耕处理间差异显著。     

不同耕作方式对玉米田土壤物理性质及产量的影响

通过对土壤容重、总孔隙度、含水量、田间持水量及玉米产量的测定和分析,研究一次性施肥条件下深松-旋耕、深松-免耕、常规旋耕和免耕不同耕作方式对土壤物理性状及玉米产量的影响。结果表明,不同耕作方式对土壤容重和土壤含水量的影响效果为深松-旋耕深松-免耕常规旋耕免耕;对土壤持水量的影响效果为深松-免耕常规旋耕深松-旋耕免耕;对玉米产量的影响效果为深松-免耕免耕常规旋耕深松-旋耕,深松-免耕和免耕分别与深松旋耕和常规旋耕的产量差异达极显著水平,深松-免耕较常规旋耕增产15.68%,产量高达6 829.73 kg/hm2。     

寒地秸秆还田配套深松对土壤肥力及花生生长和产量的影响

为明确寒地玉米秸秆还田和深松对土壤肥力、花生生长及产量的影响,以农花5号为试材,设置旋耕(T1)、旋耕+深松(T2)、旋耕+秸秆还田(T3)、旋耕+深松+秸秆还田(T4)4个处理,进行长期定位试验,测定土壤水分、容重、孔隙度、土壤养分、根系形态和产量。结果表明,深松和秸秆还田处理下,0～40 cm土层土壤孔隙度显著增加,土壤容重显著降低,0～20 cm土层土壤含水量显著增加;与T1处理相比,T3和T4处理可显著增加土壤中有机质、全氮、碱解氮和速效钾的含量,尤以全氮和碱解氮含量增加幅度最大,而T2处理的养分变化不显著;T2和T4处理下花生总根长、根表面积和根体积均高于其他处理,且T4处理下的根系干质量和根系活力始终保持在较高水平;T3和T4处理下的单株饱果数、百果质量、百仁质量和荚果产量均显著增加,且T4处理产量增加幅度较大,而T2处理下各产量指标变化不显著。由此可见,在秸秆还田配套深松措施中,秸秆还田可以增加以氮素为主的土壤养分含量,深松可以改善土壤结构、促进根系生长、维持根系活力,从而实现花生增产,而仅冬前25 cm深松措施并不能显著促进花生产量的增加。     

耕作方式与玉米根系功能及其保护酶活性关系研究

采用根箱模拟方法,研究3种耕作方式(苗带耕作、行间耕作和全层耕作)和两种耕作深度(10 cm、30 cm)对玉米根系空间分布和保护酶活性的影响。结果表明,耕作方式显著影响玉米根系空间分布状况,深耕可延长行间耕作和全层耕作的根系功能期。根系超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性在耕作方式间表现为全层耕作行间耕作苗带耕作,深耕可增加玉米生育后期(乳熟期)深层土壤中根系SOD活性。行间耕作和全层深耕均延长玉米深层根系功能期和保护酶活性,实现增产(无显著差异)。因此,从节约成本和提高经济效益考虑,行间深耕是一种更适宜推广的玉米耕作栽培方式。     

模拟根层障碍条件下不同深度玉米根系与产量的关系研究

在池栽条件下采用模拟根层障碍的方法,研究不同深度根系与玉米生长和产量的关系。结果表明,根层阻隔显著降低玉米根系的生物量、总根长和根表面积,各处理光合生产能力和子粒产量显著低于无阻隔(对照);随着阻隔层的下移,根系和冠层各指标和产量受到的影响逐渐变小,0~20、21~40、41~60、61~80、80 cm以下各层根系对产量的相对贡献率分别为52%、11%、7%、12%、19%。20 cm耕层以下根系对产量的贡献达48%,其中60cm以下土层内根系对产量的贡献达31%,说明深层根系虽然生物量占总生物量比例很小,但其在花粒期对深层水肥的吸收利用对产量形成具有重要作用。     

小麦季不同耕作方式对砂姜黑土玉米农田土壤微生物特性及酶活性的影响

在山东省砂姜黑土田小麦、玉米轮作双季秸秆还田下,以传统小麦季旋耕为对照(CK),开展定位耕作试验探讨小麦季不同耕作措施对夏玉米灌浆期土壤微生物量和酶活性的影响。结果表明,与CK相比,免耕模式下能显著增加0~20 cm土层真菌数量(+48.4%)、土壤微生物生物量碳SMBC(+84.3%)和SMBC/SMBN比值(+100%;土壤蔗糖酶活性显著降低(-43.1%)。深耕和深松模式下微生物生物量碳(SMBC)与CK差异均不显著,微生物生物量氮(SMBN)显著降低,分别比对照下降33.0%和37.9%。深松模式下SMBC/SMBN比对照增加138%,深耕和深松下土壤脲酶活性均显著高于其它模式。本区域砂姜黑土农田在小麦季传统旋耕基础上,可适当结合免耕和深松进行轮耕以促进玉米季土壤碳氮转化,提升土壤质量。     

轮耕对麦田土壤容重和小麦根系发育的影响

为给小麦生产中的合理轮耕提供参考依据,通过田间定位试验,研究了轮耕麦田土壤容重及小麦根系发育的变化。结果表明,与连续旋耕3年相比,旋耕2年后深耕处理降低了15～25cm土层土壤容重,对表层土壤容重影响相对较小,增加了不同层次土壤根量、生育中后期15～20cm土壤单株次生根数和根系活力。说明在黄淮平原当前普遍采用一年两熟种植制度和作物秸秆通过旋耕还田的耕作方式下,采取旋耕2年后深耕对于改善麦田土壤条件、促进小麦根系生长发育更为有利。     

Effects of Subsoiling to the Non-tilled Field of Wheat-Soybean Rotation on the Root System Development,Water Uptake,and Yield

Abstract

We introduced subsoiling to a field of wheat-soybean rotation where no-tillage practice had been conducted for five years and whose yield tended to decrease or stagnate. By subsoiling a half of each plot just before wheat sowing, treatments of tillage/no-tillage × subsoiling/no-subsoiling were established. Root distribution, shoot growth, water uptake and yield of both crops were examined to elucidate whether the subsoiling improves the productivity such as shoot biomass and yield through the modification of root system development, and how differ the effects of subsoiling between tilled and non-tilled fields. In wheat, roots were less concentrated in surface (0 ? 5 cm) layer in no-tillage, and distributed more in deep (20 ? 25 cm) layer of the soil. Deuterium labeled heavy water analysis revealed that the subsoiling enhanced water uptake from the deep soil layer in the no-tillage field. Both the no-tillage and subsoiling showed positive and significant effect on total biomass and yield. The effect of subsoiling must be related to water supply by deep roots in spring. In soybean no-tillage significantly increased the productivity, but subsoiling did not though distribution of the roots was modified by both practices. Soybean in non-tilled accumulated roots in the surface soil layer, but subsoiling did not significantly modify the root distribution especially in the deep soil layer. Water uptake trend and yield was thus not changed significantly by subsoiling. Subsoiling in the non-tilled field increased rooting depth and showed the possibility of braking yield stagnation in long-term no-tillage cultivation in wheat, but not in soybean.     

耕作模式对夏玉米产量及灌浆特性的影响

以玉米品种郑单958为试验材料,通过4年(2009～2012年)的定位试验,比较研究了深松40 cm+秸秆还田(SSS)、连续深耕+秸秆不还田(CT)、连续深耕(30～35 cm)+秸秆还田(CTS)、常规耕作(旋耕)+秸秆还田(CK) 4种处理对玉米产量及农艺性状的影响。结果表明:(1)与CK相比,SSS处理平均增产幅度达到16. 9%;与CT处理相比,CTS处理平均增产11. 6%;(2) SSS处理有利于提高玉米散粉中后期灌浆速率,增加平均灌浆速率和最大灌浆速率,最终增加千粒重;而与CTS处理比较,CT处理的中后期灌浆速率、平均灌浆速率和最大灌浆速率均较低,最大灌浆速率出现日较早,灌浆总天数较少,最终千粒重较低;(3)SSS处理能改善土壤物理状况,降低土壤R值,有利于玉米根系下扎;而CT处理则较CTS增加了0～10 cm和20～30 cm土层容重,不利于玉米根系生长。因此深松和覆盖有利于玉米后期生长和土壤物理性状的改良,改善籽粒灌浆特性,从而提高夏玉米产量。     

砂姜黑土耕作深度对夏玉米物质积累和养分吸收的影响

以多年定位试验为基础,设置深松30 cm(S30)、深松40 cm(S40)、深松50 cm(S50)和深松60 cm(S60)4个耕作深度处理,以旋耕(RT,耕作深度为15 cm)为对照,研究不同耕作深度对夏玉米物质积累和养分吸收的影响。结果表明,增加耕作深度通过改善土壤环境促进夏玉米根系生长、植株物质积累和养分吸收,进而提高子粒产量。随耕作深度的增加,土壤孔隙状况不断改善,夏玉米子粒产量、物质积累和养分吸收呈先增加后降低趋势。4个耕作深度中,以深松50 cm的改土和增产效果最佳。与旋耕相比,深松50 cm处理41~50 cm土层的孔隙度和孔隙面积分别增加27.8%和24.8%,夏玉米根系干重密度、物质积累量、氮素积累量、磷素积累量和钾素积累量分别增加89.0%、13.2%、15.5%、20.7%和9.0%,子粒产量提高11.0%。因此,对夏玉米生产而言,砂姜黑土的耕作深度不宜超过50 cm。     

不同秸秆还田模式对大豆根系分布的影响

对免耕、灭茬还田和传统耕作条件下大豆根系在土壤剖面中的垂直分布的变化规律进行了研究,为改善在保护性耕作条件下大豆根系发育条件提供参考。结果表明,免耕、灭茬还田和传统耕作模式的根长、根表面积、根体积及根干重均主要分布于土壤剖面0～10 cm深度。在0～10 cm深度内,不同耕作模式之间的根体积密度、根干重密度差异显著,其中免耕模式最低。在10～20 cm深度内,免耕模式根长密度、根表面积密度、根体积密度和根干重密度最低,其根长、根表面积、根体积和根干重占土壤剖面比例最低。土壤剖面根长、根表面积、根体积和根干重累加值亦表现为免耕最低,灭茬还田与传统耕作差异不显著。灭茬还田模式的根长密度、根表面积密度、根体积密度及根干重密度与传统耕作差异不显著,同时其根长、根表面积、根体积及根干重的垂直分布与传统耕作间差异亦不显著。土壤机械阻力和根长密度、根表面积密度、根体积密度及根干重密度呈显著负相关,土壤机械阻力是限制免耕模式大豆根系发育的重要因素。