心土间隔混层技术改善白浆土理化性质提高大豆产量

为了提高改土效率,打破白浆土障碍层次白浆层,改善贫瘠的心土层创造有利条件,该文设计了将白浆土"上翻20 cm,下混30 cm,同时间隔62 cm不混拌"的心土间隔混层犁。2016-2017年在黑龙江省八五四农场设置心土间隔混层区和浅翻深松区大区对比试验,研究改土作业后土壤理化性质、大豆产量及其农艺性状变化,明确改土机械作业效果与作物增产机理。结果表明:与浅翻深松相比,心土间隔处理改土2 a内:改善白浆土心土层土壤物理性质,提高土壤含水率,20～40 cm土层土壤含水率提高幅度为2.13～3.20个百分点;降低心土层土壤硬度,硬度值降低40%～50%,且在20～40cm心土层没有出现峰值,改善土壤三相比例,固相值降低5.06个百分点,液相值增加3.17个百分点,气相值增加1.89个百分点。改善心土层化学性质,20～40 cm土层碱解氮提高33.77%,有效磷提高39.25%,速效钾提高4.16%,有机质提高15.85%,同时提高心土层全量养分含量,降低土壤pH值,但效果不明显。连续调查两年大豆产量,心土间隔混层区比浅翻深松区增产12.66%～13.28%,一次改土后效时间长,增产效果显著。该研究结果可为旱地白浆土及其同类低产土壤的改良提供技术支撑。     

不同机械改土方式对白浆土物理特性及酶活性的影响

白浆土是我国东北地区主要低产土壤之一,土体中白浆层通气透水能力极差,生物酶活性很低,导致土壤表旱表涝严重,旱田作物根系有效土层一般只有20 cm左右。自20世纪80年代开始,包括深松在内的机械改土逐渐演变为白浆土的主要改良方式。为了探讨不同机械改土方式的改土效果,研究采用3种机械改土方式,依次为普通深松犁、秸秆心土混合犁、心土间隔混拌犁,并以普通深松犁为对照,在典型白浆土上开展改土试验。机械作业后,分别测定土壤物理性质及土壤酶活性。结果表明:秸秆心土混合犁、心土间隔混拌犁处理后,白浆层的硬度降低至7~9 kg cm-2,远低于对照白浆层硬度10~14 kg cm-2;固相分别为47.74%、50.13%,均低于对照53.16%;容重与对照相比分别降低了14.01%、10.19%。与对照相比,秸秆心土混合犁、心土间隔混拌犁降低了白浆层过氧化氢酶活性,秸秆心土混合犁处理降低了白浆层脲酶和蔗糖酶活性、增加了淀积层脲酶和蔗糖酶活性;两个处理与对照相比大豆分别增产21.34%、4.94%。秸秆心土混合犁、心土间隔混拌犁改善了土壤不良的理化性质,同时对土壤酶活性有很大的影响。研究为机械改良白浆土的评价方法探索了新途径。     

心土培肥改良白浆土的研究Ⅰ白浆土心土培肥的效果

采用心土培肥犁将白浆土的白浆层和淀积层混拌,并向混拌层施入改土物料钙肥和磷肥。试验结果显示:心土培肥的增产效果稳定,磷培肥区比对照区增产17.4%～26.4%,钙培肥区比对照区增产9.2%～16.3%。在心土混层耕基础上进行心土培肥,磷培肥的增产效果明显。对白浆土进行心土培肥,改善了其障碍层次,从而达到培肥土壤的目的。     

不同改土物料对白浆土磷吸附解吸的影响

向白浆土各层次土壤施入不同改土物料,比较不同处理土壤对 P 的吸附解吸情况.结果表明:各土层土壤对 P的吸附量均随着平衡液浓度的增加而增加;不同土层间土壤吸附 P 量大小顺序为淀积层＞混拌层＞白浆层＞黑土层;随着平衡液浓度的增大,P 吸附的增加率递减;施 Ca 加大了土壤对 P 的吸附,其中黑土层增加220.16%,白浆层增加54.50%,淀积层增加 52.36%;而施有机肥减弱了土壤对 P 的吸附,其中黑土层降低70.16%,白浆层降低45.50%,淀积层降低55.27%.Ca 有降低土壤 P 解吸率的趋势,有机肥能大幅度地提高其解吸率.     

秸秆还田方式对土壤酶及大豆产量的影响

研究了秸秆不同还田方式,即秸秆覆盖还田、秸秆心土还田、秸秆焚烧还田对土壤不同层次酶活性的影响,同时探讨对大豆产量的影响,结果表明:土壤过氧化氢酶变化情况心土还田与对照相比降低了白浆层过氧化氢酶活性,低于对照13.51%。覆盖还田、焚烧还田与对照相比增加了土壤耕层过氧化氢酶活性;土壤脲酶活性变化情况与对照相比心土还田的白浆层、淀积层两个层次的土壤脲酶活性差值减少。覆盖还田、焚烧还田与对照相比增加了土壤耕层脲酶活性,增加百分比分别为26.62%、18.78%;土壤蔗糖酶变化情况为心土还田白浆层土壤蔗糖酶活性低于对照,淀积层高于对照,心土还田白浆层与淀积层土壤蔗糖酶差异不大,覆盖还田、焚烧还田与对照相比增加了土壤耕层蔗糖酶活性,增加百分比分别为26.83%、18.37%。本研究所采用的秸秆还田方式对大豆增产均有促进作用,与对照比相比,覆盖还田增产22.50%;心土还田增产32.31%;焚烧还田增产13.65%。本研究为合理认识秸不同还田方式对土壤酶活性及作物产量的影响提供数据依据。     

石灰板结田性态的研究

石灰板结田是水稻土类中的一种劣向发育类型。它与发育良好的水稻土(APWGC型)有着明显不同的剖面构造,如APB_CaGC或AB_CaGC型;即其P层或W层被由于次生钙质淀积作用而产生的次生钙质淀积层(B_Ca)所取代。     

辽宁省白浆化土壤中白土层的特征及其形成

本文以辽宁省浑河在不同历史时期形成的阶地上的黄土状物质发育的土壤为研究对象,通过对剖面形态学特征、基本理化性质和母质均一性判定等研究,探讨了浑河三级阶地白浆化土壤的白土层特征及其形成机制。结果显示:(1)土壤粉粒中的稳定元素钛与锆分析结果表明在三级阶地上的21-003、21-009、07和21-076剖面和二级阶地上的21-001、21-200、03和04剖面的母质均一;(2)由于土体发育程度不同,一级阶地土体中无淀积层;二级阶地土体中有淀积层且无白土层,尚未出现白浆化现象;三级阶地土体中淀积层和白浆化现象明显,出现了白土层,其形成以黏粒的机械淋溶和潴育淋溶为主;三级阶地上土壤比二级阶地和一级阶地发育时间长,但尚未达到漂白层的标准。     

白浆土心土间隔改良对土壤理化性状及作物产量的影响

为了探索机械作业改良白浆土新途径,在原有改土原理"上翻20 cm,下混30~40 cm"的农艺参数下,自主设计了将白浆土"上翻20 cm,下混30~40 cm,同时间隔62 cm不混拌"的新农艺参数及配套机械,即所谓的心土间隔混拌。应用该犁在白浆土上作业,2 a后调查土壤理化性状:结果显示,20~60 cm混拌层土壤含水量提高,两地提高分别为2.25%~1.43%和3.70%~2.48%;硬度降低,幅度为300~1300 kPa;改善土壤三相比和容重,固相降低幅度为4.71%~2.63%,液相增加幅度为2.19%~1.67%,气相增加幅度为2.52%~0.96%,容重下降幅度为0.12~0.07 g cm-3;提高心土土壤速效养分和全量养分、pH和有机质含量。连续2a调查作物产量,种植大豆第1 a、第2 a改土区分别比对照区增产4.8%和4.9%;种植玉米增产20.4%和21.3%。研究结果可为低产土壤改良及作物高产提供技术支撑。     

不同秸秆还田方式对白浆土土壤养分及大豆产量的影响

为确定秸秆还田方式对白浆土土壤养分及作物产量的影响,试验设置了普通翻耕的对照处理以及秸秆覆盖还田、心土还田和秸秆焚烧的3种还田方式。3年的试验结果表明:在耕层部分(0~20 cm),普通翻耕处理区土壤氮素和有机质含量测定值最低,而土壤磷素和钾素含量最高;在白浆层(20~40 cm),秸秆心土还田处理的土壤碱解氮、全氮、有效磷、全磷和有机质含量最高;在淀积层(40~60 cm),不同秸秆还田方式,氮素、磷素和有机质含量变化差异较小,钾素表现为土壤下层含量比表层高。两年的数据显示秸秆心土还田处理大豆产量最高,说明秸秆心土还田对土壤地力提升效果明显,利于大豆增产。     

设施园艺土壤的盐化与治理对策

对山东设施园艺土壤盐分状况进行了调查分析，结果表明：设施栽培土壤盐化的主要原因是连年施肥量的增加，使设施内比设施外土壤盐分高，一般为露地的1.34～3.74倍，尤其是3～5年棚龄出现积盐高峰，电导率平均1.21 ms/cm，高者达4.06 ms/cm；同时，土壤盐分离子也均有不同程度增加，其中K⁺、Ca²⁺、SO^2-₄与NO^-₃增幅较大，大多为对照(露地)的2.1～21.5倍。该文探讨了设施园艺土壤盐化的原因，为持续稳定利用提供了参考。     

秸秆心土混合犁改良白浆土效果

为将表层秸秆施入心土,改善贫瘠的心土层创造有利条件,该文设计了将白浆土"上翻20 cm,下混30~40 cm,同时将有机物料施入心土层"的秸秆心土混合犁。该研究通过设置秸秆心土混合区和浅翻深松区田间对比试验,调查机械作业后土壤理化性质,指示作物农艺性状以及产量指标等,明确秸秆心土混合的改土增产机理,进一步拓宽白浆土改良途径,为机械改土技术的广泛应用提供技术支撑。研究结果表明:与浅翻深松相比,秸秆心土混合改善心土层土壤物理性质,20~40 cm土层土壤含水率提高2.69~4.90个百分点;硬度降低44.45%左右,且没有出现峰值;改善土壤通透性,固相降低幅度为4.51~2.14个百分点,液相增加幅度为1.17~4.13个百分点,气相增加幅度为0.38~0.98个百分点,容重下降幅度为0.16~0.11 g/cm~3;提高心土层养分含量,碱解氮提高17.33%,有效磷提高116.39%,速效钾提高37.86%,有机质提高36.66%,同时提高心土层全量养分含量,缓解土壤酸性。连续2 a调查大豆产量,秸秆心土混合区比对照区增产15.77%~16.33%,一次改土后效时间长,增产效果显著。该研究结果可为白浆土及其同类低产土壤改良及作物高产提供技术支撑。     

SW—Soil and Water: Improvement of Whitish Oasis Soil, Part 1: Field Experiments with a Four-stage Subsoil Mixing Plough

A prototype four-stage subsoil mixing plough was designed in Japan and built in China for the improvement of whitish oasis soil. The machine was transported to two places in China for field tests where the whitish oasis soil is found. This paper presents the trash mixing rate into mixed layer of Bca and C horizons, the inverting rate of the Bca and C horizons and the draught of the plough in the whitish oasis soil.The results show that the rolling resistance of the tracked vehicle (T802), on which the plough was mounted, was about 8 kN and the draught of the first plough body which tilled the Ap horizon was about 4 kN with a working depth of 200 mm and a working width of 500 mm. The draught of the second plough body, which tilled the surface of the Ap horizon, was about 2 kN with a working depth of 50 mm. The draught of the third plough body increased steeply with greater working depths. The draughts were about 8, 14 and 24 kN, respectively, for working depths of 117, 239 and 300 mm. The draught of the fourth plough body also increased steeply with greater working depth. The draughts were about 7, 14 and 18 kN, respectively, for working depths of 117, 178 and 239 mm. When the whitish oasis soil was disturbed by the plough bodies, it was observed that the whitish oasis soil was very hard but comparatively brittle and easily broken up. This property explains the smaller draught requirements in the whitish oasis soil despite a greater soil strength. The values of the soil-inverting rate ranged between 0·45 and 0·6, and the average value was 0·5. Perfect inversion of the Bca and C horizons was not possible, but good mixing was achieved by the plough. The average trash mixing rate in Inner Mongolia was 0·85, and that in North of River was 0·95. These data show that even in Inner Mongolia where the trash material is long, a fairly uniform trash mixing was possible.     

Specific draught for mouldboard plough, chisel plough and disc harrow at different water contents

The objective of the present study was to measure the specific draught (force per cross-sectional area of worked soil) and energy use for soil fragmentation for different tillage implements and soil conditions. Draught was calculated from measurements of fuel consumption and speed during tillage with a mouldboard plough and a chisel plough set to working depths of 13, 17 and 21 cm, and a disc harrow. Tillage was carried out at three different water contents (“Wet”, “Moist” and “Dry”) on two sites. The average working depth was calculated from weighing the loose soil within a 0.25-m² frame. Specific area of the soil was determined by sieving. Soil strength was measured in situ using a shear vane and a penetrometer. Average working depth was much less than the set working depth for the chisel plough. Specific draught was generally the lowest for the mouldboard plough and the highest for the chisel plough, and increased with decreasing soil water content. The specific draught was strongly correlated to soil cohesion, but not to penetration resistance. The proportion of coarse aggregates after tillage was the highest for the mouldboard plough and the lowest for the moist soil. The energy use for soil fragmentation was in most cases the lowest for the disc harrow, while there were small differences between the chisel and the mouldboard ploughs. The results show that the mouldboard plough is energy efficient for loosening soil, while the disc harrow is energy efficient for soil fragmentation during primary tillage. Tillage at an intermediate water content, close to the plastic limit, gave the largest proportion of small aggregates and consequently the lowest energy use for soil fragmentation.     

玉米对土壤深层标记硝态氮的利用

采用将15N标记的硝态氮注射于土壤剖面110cm处的田间微区试验法,在施氮和不施氮两种条件下研究玉米对深层累积硝态氮的利用程度。结果表明,对于试验土壤在施氮和不施氮的条件下,玉米对注射于土壤剖面110cm处15N标记的硝态氮的回收率分别为11.9％和6.7％;土壤耕层施用氮肥促进了玉米中下层根系的发育,提高了对深层标记NO3--N的回收率;在偏旱气候年份,土壤深层110cm处标记的硝态氮没有发生明显向下迁移,仅以标记区域为中心向上和向下扩散了20cm左右。研究结果还表明,通过植物利用土壤深层累积NO3--N,避免硝态氮进一步向浅层地下水迁移具有一定的可行性。     

碱化盐土掺砂对土壤理化性状和玉米产量影响的研究

为解决内蒙古河套平原黏性碱化盐土土壤黏重,作物难以正常生长、产量低下等问题,对河套平原黏性碱化盐土进行了土壤耕层(0~20 cm)掺砂的土壤改良试验,研究掺砂对土壤理化性状和玉米产量的影响。结果表明:试验区土壤掺砂可以降低土壤容重,改变土壤机械组成和土壤质地,提高了黏性碱化盐土的通气孔隙度,改善土壤的通气透水性,降低土壤全盐量和碱化度,有效改善玉米生长环境,提高了玉米的产量。掺砂20%处理的土壤容重从1.64 g/cm3(CK)降低到1.49 g/cm3,土壤通气孔隙度从8.57%提高到18.17%,达到正常范围,使土壤砂粒、粉粒、粘粒含量比例趋向适中,土壤质地由壤质黏土转变为黏壤土,土壤全盐量下降了13%,碱化度降低了21%,玉米产量提高了301%。综合分析,掺砂20%处理对当地碱化盐土改良效果较为适宜。     

红壤坡耕地耕层土壤质量特征及障碍因素研究

为探究红壤坡耕地耕层质量特征及其障碍因素,通过野外调查、资料查阅及室内土壤理化性质分析等综合性研究手段,对江西红壤坡耕地耕层土壤质量统计特征、演变特征及主要障碍因素进行分析。结果表明:(1)红壤坡耕地田面坡度主要分布在2~16°之间,耕层平均厚度13.40 cm,有效土层厚度平均88.30 cm,土壤容重平均为1.17 g/cm~3;耕层土壤有机质平均含量19.37 g/kg,土壤pH值平均5.36。(2)红壤坡耕地耕层质量近20年有明显提高,田面坡度从6°降至4°,耕层厚度从13.68 cm增至16.42 cm;耕层土壤有机质含量24.63 g/kg,提高33.93%,全氮、有效磷和速效钾含量分别增加10.53%、230.98%、44.18%。(3)红壤坡耕地低产耕层土壤质量的主要障碍因素是土壤养分贫瘠化、粘重化和酸化;花生和木薯低产耕层的土壤容重和粘粒含量均大于高产耕层,而土壤孔隙度、田间持水量、有机质含量及pH值均小于高产耕层,表明高产坡耕地耕层土壤质量优于低产坡耕地。研究结果可为江西红壤坡耕地耕层质量改善和合理耕层构建提供科学参考。     

不同机械深耕的改土及促进作物生长和增产效果

长期不合理耕作导致土壤结构性能恶化、土壤耕性变差,限制作物根系下扎、影响土壤生产潜力发挥。为了改善土壤耕层构造,该试验采用自主研发的改土机械ES-210型深松犁和前置式心土(亚表层)耕作犁进行深耕,以灭茬旋耕(常规耕作)为对照,进行大区耕作对比试验。结果表明:1)深松、亚表层耕作处理与对照相比,耕层土壤固相率分别降低1.6%~3.3%、2.8%~4.5%,液相、汽相相对增加,三相比更趋于合理化;打破犁底层,降低耕层土壤硬度,其中20~35 cm土层效果更为明显;耕层土壤有效水含量上升1.1%~1.2%、0.9%,束缚水(无效水)含量下降0.4%~1.1%、0.5%~0.9%。2)深松、亚表层耕作处理比对照根长增长,其中甜菜增长5.1%、2.9%,大豆增长11.5%、13.2%;干物质积累量增加,其中甜菜增加2.3%~4.1%、3.1%~4.8%,大豆增加7.8%~10.0%、10.4%~13.6%;3)深松、亚表层耕作处理与对照相比,其中甜菜增产8.5%、12.6%;大豆增产5.0%、6.1%;深松及亚表层耕作改土处理分别比对照增收1003.3、1454.4元/hm2,其中收益大小为亚表层耕作处理深松处理对照。可见,采用ES-210深松犁及心土耕作犁深耕改土,改变了土壤耕层构造,起到扩库增容的效果;改善了作物根系生长环境,提高了作物产量,为今后农业耕作机械的发展提供了技术支撑。