少免耕对灌溉农田冬小麦/夏玉米作物水、肥利用的影响

土壤耕作可影响土壤硝态氮的淋失、土壤的贮水量和作物的水分利用效率。为了研究少免耕在冬小麦套作夏玉米一年两熟灌溉农田对作物产量、水分利用效率和土壤硝态氮含量的影响，采用了5种土壤耕作体系(常规耕作无秸秆还田、常规耕作秸秆还田、旋耕秸秆还田、缺口圆盘耙耕秸秆还田、免耕秸秆覆盖)在山东龙口进行了田间试验。利用烘干法测定了土壤含水率，利用连续流动分析仪测定了土壤硝态氮的含量。结果表明：相对于常规耕作，少耕特别是旋耕还田方式能够增加土壤贮水量、提高作物水分利用效率和全年作物产量，提高土壤0～60 cm层次硝态氮含量、减少硝态氮的淋失。以旋耕还田为主的耕作体系可以在该地区应用，而免耕覆盖则不适宜。     

冷凉区旱地玉米保护性耕作土壤环境及产量效应研究

针对冷凉区旱地玉米生产中存在的干旱缺水、低温冷凉、土壤肥力下降等问题,于2011—2016年采用裂区设计,在山西省旱作节水农业—阳曲县河村示范基地,设置了6种不同耕作覆盖处理,研究旱地玉米保护性耕作的土壤环境及产量效应。结果表明:(1)免耕+二元覆盖、条耕+二元覆盖分别较常规旋耕+地膜覆盖平均增加0—200cm土壤贮水量20.8,32.1mm;免耕+秸秆半覆盖、条耕+秸秆半覆盖分别较常规旋耕+露地种植平均增加0—200cm土壤贮水量24.3,16.3mm。(2)不同耕作处理土壤紧实度差异主要在15cm内,条耕平均为常规旋耕的2.6倍,免耕第1年土壤紧实度最高,为常规耕作的4.6倍,以后逐年下降。(3)免耕+二元覆盖、条耕+二元覆盖分别较常规旋耕+地膜覆盖日平均地温降低0.2,0.1℃(5cm)和0.8,0.3℃(10cm);免耕+秸秆半覆盖、条耕+秸秆半覆盖分别较常规旋耕+露地种植日平均地温降低0.7,0.4℃(5cm)和1.5,1.0℃(10cm)。(4)保护性耕作3年后,免耕和条耕平均较常规旋耕增加0—20cm土壤有机质含量1.5g/kg(覆膜)和1.2g/kg(不覆膜);保护性耕作5年后,土壤培肥效应更加明显。(5)免耕+二元覆盖、条耕+二元覆盖分别较常规旋耕+地膜覆盖平均增产4.4%和6.9%,且条耕+二元覆盖经济产量显著大于常规旋耕+地膜覆盖;免耕+秸秆半覆盖、条耕+秸秆半覆盖、常规旋耕+露地种植平均产量之间没有显著差异。目前来说,适宜该区域的蓄水保墒、培肥土壤、稳产高产的保护性耕作措施为条耕+二元覆盖。     

少免耕对小麦/玉米农田玉米还田秸秆腐解的影响

为了研究高产灌溉条件下土壤耕作模式对还田玉米秸秆腐解的影响,在山东龙口采用4种土壤耕作模式（常规耕作秸秆还田、旋耕秸秆还田、耙耕秸秆还田、免耕秸秆覆盖）进行了一年两季田间试验,测定了秸秆腐解率、秸秆腐解速率和秸秆的纤维素含量。结果表明：秸秆腐解速率与土壤温度具有显著的相关性。旋耕秸秆还田和耙耕秸秆还田两种少耕模式和常规耕作秸秆还田模式的秸秆腐解率、平均秸秆腐解速率无显著差异,说明少耕模式并不因减少耕作程序而降低作物秸秆在田间的腐解。免耕模式的秸秆腐解率和腐解速度显著低于以上3种耕作模式,经过小麦和玉米两个生长季节后仍有37.78%的玉米秸秆剩余,而且秸秆中纤维素质量分数为20.69%,腐解质量差,会对下年作物的出苗产生 影响。     

秸秆还田与旋耕对川中土壤物理性状及玉米机播质量的影响

为明确川中丘陵地区紫土小麦-玉米两熟种植模式下机播玉米生产适宜的秸秆还田方式与耕作方式,改善土壤的瘠薄、黏性过大等问题,提高耕层土壤的播种条件、播种质量,达到作物高产的目的,设置秸秆还田旋耕(RTS)、秸秆还田免耕(NTS)、秸秆不还田旋耕(RT)、秸秆不还田免耕(NT)4个处理,研究麦秸还田与旋耕对川中丘区紫色黏土物理性状及机播夏玉米播种质量的影响。结果表明:与秸秆不还田相比,麦秸还田显著增加了拔节期0~10 cm土层土壤毛管孔隙度和免耕处理0~10 cm全生育时期土壤含水量,显著降低出苗率、播种均匀度和幼苗整齐度等指标。与免耕相比,旋耕处理降低了0~10 cm土壤容重、含水量,增加了毛管孔隙度,出苗率提高9.9%,幼苗株高、茎粗、叶面积和干重显著提高。麦秸还田条件下,旋耕处理较免耕处理0~10cm土壤容重降低2.0%~12.1%,出苗率、播种均匀度、每穴苗数、幼苗整齐度显著提高,其中出苗率增加17.9%。玉米出苗率与0~10 cm土壤含水量呈显著正相关,播种均匀度与幼苗整齐度均与0~10 cm土壤容重呈显著负相关。可见,麦秸还田下旋耕处理改善了土壤结构,增加了土壤含水量,更有利于川中丘陵地区小麦-夏玉米种植模式机播玉米质量和幼苗素质的提高。     

耕作措施对华北农田CO_2排放影响及水热关系分析

为探讨不同耕作措施对农田土壤呼吸排放的影响及其与土壤温度、水分之间的关系,该研究利用长期定位试验研究翻耕、旋耕、免耕3种耕作措施下冬小麦、夏玉米生育期农田CO2的排放通量及其季节变化规律,并通过农田土壤温度、水分对CO2的排放通量进行回归统计分析.结果表明:不同耕作措施下农田CO2排放通量具有明显的季节排放规律,冬小麦、夏玉米生育期农田CO2排放通量:翻耕>旋耕>免耕,且处理间差异都达到显著或极显著水平.不同耕作措施对农田土壤温度及土壤含水率具有显著的影响,免耕条件下农田各层土壤温度最低,冬小麦季免耕农田土壤水分含量高于其他两处理.各处理条件下农田CO2排放通量与土壤温度具有显著的相关性,其中翻耕处理的CO2排放通量与10 cm土温相关性最高,旋耕和免耕则均与20 cm土温相关性最高.当土壤温度高于10℃时CO2排放通量与5 cm土壤含水率具有显著的相关性,此时土壤水分成为CO2排放的主要影响因素.     

东北大豆农田保护性耕作水热效应的Meta分析

摘要：基于公开发表文章中有关东北地区保护性耕作下大豆农田土壤温度和湿度数据，以传统耕作（CT）为对照，免耕（NT）、少耕（RT）、秸秆覆盖（SM）、免耕秸秆覆盖（NTSM）为处理，应用Meta分析方法定量评估保护性耕作措施对东北大豆农田土壤水热状况的影响程度。结果表明：与CT相比，保护性耕作总体上使东北大豆农田0-170cm土层的土壤体积含水量增加了9.2%，使浅层土壤（0-30cm）温度降低了8.2%；不同气候条件下4种保护性耕作措施均能提高土壤湿度；秸秆覆盖可以提高大豆整个生育时期土壤含水量，且在营养生长期对土壤水热的影响最大，土壤温度随秸秆覆盖量的增加而增加；保护性耕作措施降低土壤温度的幅度随着土壤黏粒减少而降低，提高土壤湿度的幅度随土壤深度增加而降低；免耕秸秆覆盖在不同土壤深度的蓄水保墒效果最明显，在0-20cm土层提高了32.9%的土壤湿度。综上，保护性耕作措施较传统耕作具有增湿降温效应，气温、降水、生育时期、秸秆覆盖量、土壤类型及土壤深度均对保护性耕作下大豆农田的土壤水热状况产生影响。     

农牧交错区保护性耕作对土壤含水量和温度的影响

试验比较了保护性耕作与常规翻耕处理土壤的含水量和温度。结果表明,保护性耕作土壤含水量比常规翻耕处理有所增加,整个生长季表现为:秸秆覆盖>留茬>常规翻耕;0-40 cm土层,随着土壤深度的增加含水量逐渐增加,其中留茬处理较常规翻耕处理增加11．8 g／kg,秸秆覆盖较常规翻耕处理增加23．2 g/kg。地温的变化规律表现为玉米大喇叭口期以前保护性耕作各土层地温均低于常规翻耕处理,即常规翻耕>留茬>秸秆覆盖;0-20cm耕作层内,播种时留茬处理土壤温度比常规翻耕处理低0．5℃,秸秆覆盖处理比常规翻耕处理低6．6 ℃;出苗时,留茬处理的土壤温度较常规翻耕处理低0．8℃,秸秆覆盖处理较常规翻耕处理低413℃;大喇叭口期以后,各处理地温逐渐降低并趋于一致。保护性耕作土层的含水量增加,有利于作物生长;而早春地温低则不利于出苗,易对作物生长造成不利影响,两者有一定的补偿效果,有必要进一步深入研究以克服其早春地温低回升慢的缺点。     

少免耕模式对土壤呼吸的影响

土壤耕作影响土壤呼吸.为了研究耕作模式对冬小麦/夏玉米一年两熟高产灌溉农田全年土壤呼吸的影响,在秸秆还田条件下采用了翻耕、旋耕、耙耕和免耕4种土壤耕作模式在山东龙口进行了田间试验.结果表明:全年土壤呼吸速率翻耕旋耕耙耕免耕.平均分别为515.70,491.08,485.63,455.65 mg/(m2·h),模式间差异显著.各模式土壤呼吸速率与5 cm土壤温度的相关性最大.翻耕、旋耕、耙耕和免耕模式全年秸秆腐解率分别为91.94%,89.72%,86.86%和66.22%,与土壤呼吸速率呈显著正相关.3年定位试验后,翻耕、旋耕、耙耕和免耕模式的土壤有机碳含量分别为7.66,8.62,8.93,8.07 g/kg.皆高于定位试验开始时的7.61 g/kg,说明在本试验条件下,农田土壤为碳汇,旋耕和耙耕两种模式的碳汇功能最强.     

免耕覆盖玉米秸秆对旱塬地土壤环境的影响

免耕覆盖试验结果表明,免耕覆盖玉米秸秆4500kg/hm2以上的处理比传统耕作玉米增产22.15%～25.65%,土壤水分利用效率提高2.9625kg/hm2·mm.春播前0～200cm土层速动易效水含量比传统耕作增加17.02～47.9mm,距地表5cm、10cm、15cm处的地积温与秸秆覆盖量呈极显著直线负相关关系,0～10cm土层土壤容重随秸秆覆盖量增加而减小,土壤有机质、全N、速效磷与秸秆覆盖量呈极显著直线回归关系.与传统耕作比较,脲酶、碱性磷酸酶和转化酶分别增加0.04～0.48mg/g、0.05～1.08mg/g和1.7～12.8mg/g,脲酶、碱性磷酸酶、转化酶与免耕秸秆覆盖量的关系呈极显著直线相关关系.     

耕作措施对土壤有机碳和活性有机碳的影响

以5年的不同耕作措施处理的长期试验为基础,研究了不同耕作措施对土壤总有机碳、微生物量碳、颗粒有机碳和可溶性有机碳的影响.试验结果显示,秸秆还田、免耕覆盖、浅旋耕和常规耕作等不同耕作措施对0～40 cm土壤有机碳有显著影响,而对40 cm以下土层土壤有机碳的影响较小.免耕覆盖处理可以提高0～10 cm土层有机碳含量,但10～40 cm土层有机碳含量低于秸秆还田和常规耕作处理.与浅旋耕和常规耕作相比,连续5年秸秆还田和免耕覆盖可显著提高0～100 cm土壤有机碳储量.同时,不同耕作措施也影响活性有机碳含量,在0～5 cm土层中,免耕覆盖处理的颗粒有机碳、可溶性有机碳和微生物碳含量最高,其次为秸秆还田、浅旋耕和常规耕作处理.与常规耕作处理相比,秸秆还田处理 20～40 cm土层的颗粒有机碳、可溶性有机碳和微生物碳含量分别提高了7.3%～121.8%、31.8%～49.3%和44.2%～84.6%.     

覆盖后秋浇对翌年春玉米生育期水热盐及产量的影响

为探讨寒旱盐灌区覆盖后秋浇对翌年春玉米生育期水热盐状况的影响,2013年10月—2015年10月在河套灌区盐渍土壤进行覆盖秋浇后翌年春玉米田间试验,设5个处理,秸秆覆盖量0.9 kg/m2(F0.9)、秸秆覆盖量0.6 kg/m2(F0.6)、玉米整秆覆盖(YZ)、地膜覆盖(DM)、未覆盖(CK)。试验于每月中旬进行取土测定土壤含水率、电导率,玉米收获后测定籽粒产量及生物产量与经济系数。结果表明:秋浇前地面覆盖影响翌年春玉米生育期内各处理的土壤温度,地膜覆盖处理耕层地温均值最高,秸秆覆盖处理的土壤温度低于未覆盖处理,且秸秆覆盖使得春季土温升温缓慢而不利于春播作物生长;各处理覆盖秋浇后的土壤含水率均高于未覆盖处理CK,无论是播期的土壤储水量还是生育期内的土壤储水量,秸秆覆盖处理的蓄水保墒性地膜覆盖处理及未覆盖处理;各处理0~40 cm覆盖秋浇后的土壤含盐量均值均低于CK,其中处理YZ的土壤含盐量最低;地面覆盖处理的籽粒产量和生物产量均高于未覆盖处理CK,籽粒产量最高的是处理YZ;各处理中,玉米整杆覆盖处理YZ和粉碎的玉米秸秆覆盖量为0.9 kg/m2的产量与经济系数较高。研究可为覆盖秋浇农艺节水应用提供参考。     

科学耕作与留茬改良小麦-玉米两熟农田土壤物理性状及增产效果

为了探讨不同覆盖耕作方式对农田土壤物理性状及作物产量的影响,该试验研究了免耕、常规2种耕作方式和4种留茬高度的玉米秸秆还田处理,对麦-玉两熟农田土壤含水率、容重、孔隙度以及作物产量的影响。结果表明:在0～40cm土层内,秸秆还田的集雨和保水效果显著,免耕留茬0.5m还田处理的含水率比免耕无覆盖处理增加了15.95%。秸秆还田量对0～40cm内土壤贮水量的影响不同。耕作措施显著影响了土壤容重,小麦播种前常规留茬1m还田、常规全量还田处理容重低至1.0g/cm3左右。秸秆还田能增加土壤总孔隙度、降低毛管与非毛管孔隙度的比值。单一免耕处理降低了作物产量,而免耕覆盖能增产,其留茬1m还田处理比无还田处理增产22.44%,比常规留茬0.5m还田处理高3.64%。因此,免耕留茬1m还田处理在改善农田土壤物理性状和增加作物产量方面显著,该研究可为农田管理过程中耕作措施和秸秆还田量的选择提供参考依据。     

少免耕模式对冬小麦花后旗叶衰老和产量的影响

小麦开花后旗叶的生理活性对产量存在显著影响.为了研究少免耕耕作体系对冬小麦旗叶衰老状况的影响,采用4种土壤耕作模式(常规耕作秸秆还田、旋耕秸秆还田、耙耕秸秆还田、免耕秸秆覆盖)在山东龙口进行了3年田间试验,研究了耕作模式对小麦产量及花后不同时期旗叶超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性、丙二醛(MDA)和可溶性蛋白含量的影响.结果表明:与常规耕作秸秆还田模式相比,旋耕秸秆还田和耙耕秸秆还田模式旗叶衰老过程中活性氧清除系统的自动调节能力较强,SOD、POD活性变化幅度较常规耕作模式平稳;免耕覆盖模式小麦旗叶在蜡熟期MDA含量显著低于其他模式,而可溶性蛋白含量显著高于其他模式,表现出明显的贪青晚熟的特点.旋耕秸秆还田和耙耕秸秆还田模式产量与常规耕作秸秆还田差异不显著,免耕秸秆覆盖模式产量显著低于其他耕作模式.研究表明短期(1～3年)少耕耕作模式可以在该地区应用,而免耕覆盖则不适宜.     

不同耕作方式对土壤水热变化的影响

为了研究各免耕处理下土壤的水热变化,2005～2008年在黄河流域清水河县对玉米进行了5种不同耕作方式的试验研究。结果表明,土壤含水量、温度在5种不同耕作方式下均达到了显著(p0.05)或极显著(p0.01)差异。①三年间在0～10 cm土层,整个生育期内留高茬覆盖、留低茬覆盖、留高茬、留低茬处理的平均土壤含水量分别较常规耕作增加了29.92%、26.23%、17.30%、13.95%。在0～40 cm土层,留茬覆盖处理能有效地抑制土壤水分蒸发,提高作物的水分利用率。在80～100 cm土层,土壤含水量达到最大值。土壤水分变化主要受季节影响,随秸秆覆盖和降雨量的变化而变化。②土壤温度在5 cm土层变化幅度最大,留茬覆盖能有效地调节土壤温度,使土壤温度日变化平缓,且随土层深度的增加土壤温度的变化幅度减小。③不同耕作方式形成的土壤微环境为玉米的生长发育提供了更好的基础,其中留茬覆盖处理效果最佳,由于水热状况良好,留茬覆盖下作物产量较高。     

小麦/玉米免耕处理对产量及土壤水分和风蚀的影响

通过3年田间定位试验,研究在小麦、玉米间作条件下,免耕高留茬、免耕秸秆覆盖、免耕秸秆覆盖+播前耙地、传统耕作4种耕作处理对小麦/玉米产量、土壤含水率、土壤风蚀的影响.结果表明:1)免耕处理小麦玉米间作混合产量比传统耕作产量增产2.6％～6.6％,其中玉米产量比传统耕作处理增产8.6％ ～ 13.2％,小麦产量比传统耕作降低5.2％～8.8％;2)免耕处理可增加耕作层土壤蓄水量13.4％～15.9％,降低土壤风蚀量55.6％～100.0％.说明小麦秸秆高茬收割覆盖、玉米秸秆立地过冬的间作免耕技术可在甘肃河西、沿黄地区及国内同类型的小麦玉米间作地区进行示范推广.     

地膜秸秆双覆盖对免耕种植玉米田土壤水热效应的影响

针对免耕秸秆覆盖种植在北方旱区导致土壤温度降低,从而造成作物产量下降的问题,该研究依托山西寿阳农业部旱地农业野外科学试验站长期保护性耕作定位试验,在免耕秸秆覆盖(NTSM)的处理上增加了地膜覆盖措施,研究秸秆地膜双覆盖免耕(NTSMP)措施对农田土壤水分、土壤温度、水分利用效率及作物产量的影响。研究结果表明,在玉米生长前期,NTSMP 0~20 cm土层的土壤含水率分别比NTSM和对照处理(CT)高20.2%和21.5%,差异显著(P0.05),但在40~110 cm土层,NTSMP处理土壤含水率却分别比NTSM及CT低8.8%~14.0%和12.7%~18.8%,差异显著(P0.05)。整个生育期结束后,NTSMP处理的土壤储水量出现了负增长,但与CT处理相比差异并不显著(P0.05)。玉米生育期前期(4月~5月)0~10 cm土壤平均温度,NTSMP处理比NTSM和CT分别高3.2℃和1.9℃,差异显著(P0.05)。NTSMP处理的玉米产量分别比NTSM和CT高50.3%、36.8%(P0.05),水分利用效率分别提高了42.5%和30.4%(P0.05)。可见,NTSMP在玉米生育前期可以增加表层土壤温度,提高表层土壤含水率,为玉米生长提供了良好的水热条件,并最终实现了玉米产量和水分利用效率的大幅提高。     

秸秆覆盖对盐渍化土壤水盐影响的试验研究

研究了不同秸秆覆盖量处理对盐渍化土壤蒸发量、含水率及含盐量动态变化的影响。结果表明,（1）随着秸秆覆盖量增加,土壤蒸发量逐渐减少,当秸秆覆盖量为7 500 kg/hm2时,日蒸发量减少幅度趋于稳定。（2）秸秆覆盖量为10 500,7 500,4 500,1 500 kg/hm2时,蒸发抑制率依次为80.54%,79.01%,62.45%,37.93%。（3）随着秸秆覆盖量增加,不同土层含水率逐渐增加。当秸秆覆盖量为7 500 kg/hm2时,0—10 cm土层含水率达到最大值,比对照实验增加了9.28%;0—10 cm土层含盐量下降幅度最大,含盐量减少了3.21%。因此,秸秆覆盖盐渍土壤能够减少土壤水分蒸发损失,提高水分利用效率,抑制盐渍化土壤可溶性盐分的表聚作用,对改良盐渍化土壤具有显著效果。     

不同耕作措施对旱作春玉米农田土壤呼吸影响的研究——土壤温度对土壤呼吸速率的影响

以山西省寿阳县长期耕作试验为基础,采用碱吸收法研究不同耕作土壤呼吸,结果表明,在中国北方旱作玉米地不同耕作土壤呼吸速率动态变化趋势皆与土壤温度季节变化规律一样,呈单峰抛物线型,峰值出现在7月上旬,达C 1 253 mg/(m2·d);不同时期土壤呼吸速率均值,少耕为C 650 mg/(m2·d)和免耕为C 658 mg/(m2·d),分别比传统耕作C 649 mg/(m2·d)高0.1%和1.4%;不同耕作下土壤呼吸速率与土壤温度均呈显著正相关,免耕>传统耕作>少耕;免耕能显著增加土壤呼吸温度敏感性,免耕Q10值为2.26,比传统耕作高出40.1%,与少耕Q10值1.41相比则降低12.6%;15 cm和10 cm土层Q10均值分别为2.05和1.98,比 5 cm 土层Q10值分别显著高出64.7%和59.1%.可以看出,耕作措施改变土壤温度是影响旱作农田CO2排放的重要因素.     

冷凉地区不同耕作措施对土壤环境和作物生长发育的影响

通过不同耕作措施的实施,比较其对玉米种植地土壤水分、土壤温度、玉米生长发育及产量的影响,从而探讨不同的耕作方式在旱作农业试验区的适宜性。结果表明:不同的保护性耕作措施均可提高土壤水分含量,其中留茬旋耕处理的土壤贮水量最高,达(4.542±0.894)×105L/hm2;在玉米播种前期及苗期,免耕覆盖处理降低土壤温度1~2℃,而整个生育期留茬旋耕处理与传统耕作处理的土壤温度相近;苗期,留茬旋耕处理的玉米株高、根长、鲜重和干重均优于其它处理,促进了玉米的生长发育;不同的保护性耕作措施均可提高玉米的产量,与传统耕作相比可增产4.01%~22.1%。整秆还田和留茬旋耕处理玉米产量较高,两者之间差异不显著。综合考虑不同耕作措施的效应,留茬旋耕处理比整秆还田处理更适宜于冷凉地区的推广、应用。     

耕作措施对华北农田CO2排放影响及水热关系分析

为探讨不同耕作措施对农田土壤呼吸排放的影响及其与土壤温度、水分之间的关系,该研究利用长期定位试验研究翻耕、旋耕、免耕3种耕作措施下冬小麦、夏玉米生育期农田CO₂的排放通量及其季节变化规律,并通过农田土壤温度、水分对CO₂的排放通量进行回归统计分析。结果表明：不同耕作措施下农田CO₂排放通量具有明显的季节排放规律,冬小麦、夏玉米生育期农田CO₂排放通量：翻耕＞旋耕＞免耕,且处理间差异都达到显著或极显著水平。不同耕作措施对农田土壤温度及土壤含水率具有显著的影响,免耕条件下农田各层土壤温度最低,冬小麦季免耕农田土壤水分含量高于其他两处理。各处理条件下农田CO₂排放通量与土壤温度具有显著的相关性,其中翻耕处理的CO₂排放通量与10 cm土温相关性最高,旋耕和免耕则均与20 cm土温相关性最高。当土壤温度高于10℃时CO₂排放通量与5 cm土壤含水率具有显著的相关性,此时土壤水分成为CO₂排放的主要影响因素。