耕作方式对麦–玉轮作农田固碳、保水性能及产量的影响

【目的】 农田固碳保水性能是影响作物产量的关键因素，研究耕作方式对耕层 (0—20 cm) 土壤碳、水含量和产量的影响，为选择适宜该地区的最佳耕作措施提供参考。 【方法】 保护性耕作长期定位试验始于2002年，种植制度为冬小麦–夏玉米一年两熟，两季秸秆全量粉碎 (3～5 cm) 还田，试验设传统翻耕、深松、旋耕和免耕4种耕作方式。对2015—2016年作物生长各时期土壤有机碳含量、土壤含水量、碳水储量、产量和等价产量等进行了测定。 【结果】 不同处理麦–玉轮作农田0—20 cm土层有机碳含量有所不同。耕作措施对土壤有机碳含量有显著 (P < 0.05) 影响，表现为深松和免耕能显著增加0—10 cm土层有机碳含量，且以深松效果最为显著 ( P < 0.05)。与传统翻耕相比，免耕和旋耕降低了10—20 cm土层土壤有机碳含量；深松比传统翻耕显著 ( P < 0.05) 增加了小麦季土壤有机碳含量，玉米季没有显著性差异 ( P < 0.05)。0—10 cm土层，玉米季旋耕和免耕处理的土壤含水量高于深松和传统翻耕；在10—20 cm土层小麦季免耕处理土壤含水量高于其他三种耕作方式。产量结果表明，深松能有效增加作物的有效穗数、穗粒数和千粒重，进而增加籽粒产量和周年等价产量；免耕显著 ( P < 0.05) 降低了亚表层 (10—20 cm) 有机碳含量，降低穗粒数和千粒重，不利于作物增产。两年小麦玉米单作产量和周年等价产量均表现为深松 > 传统翻耕 > 旋耕 > 免耕。 【结论】 深松能有效促进耕层土壤有机碳积累和保水性能提高，增加作物的有效穗数、穗粒数和千粒重，从而增加产量；免耕显著 (P < 0.05) 提高了表土层 (0—10 cm) 碳储量，有助于增强耕层土壤的保水性能。      

“旋松一体”耕作对潮土和砂姜黑土物理性质及作物生长的影响

为改善潮土和砂姜黑土容重大,穿透阻力强,犁底层紧实等结构障碍。研究提出一种“旋松一体”耕作方式,并在山东德州的典型潮土和安徽怀远的典型砂姜黑土进行试验。其中,潮土设置旋耕15 cm、旋松一体30 cm两个处理;砂姜黑土设置旋耕15 cm、深翻30 cm和旋松一体30 cm三个处理,研究旋松一体耕作对两种土壤0 ~ 40 cm土层土壤容重、紧实度、水分动态和小麦玉米根系及产量生长的影响。结果表明:与旋耕相比,旋松一体耕作显著降低了潮土和砂姜黑土容重和穿透阻力,与深翻相比,旋松一体耕作也显著降低了砂姜黑土容重和穿透阻力。旋松一体耕作显著提高了降水后土壤水分下渗速度、下渗量及下渗深度,进而提高潮土深层,砂姜黑土小麦季表层及玉米季深层土壤体积含水量。与旋耕相比,旋松一体耕作分别增加潮土和砂姜黑土小麦产量11.4%和7.1%,玉米产量6.7%和37%（受涝害胁迫）,提高直接经济收益1748和3277元hm?2。旋松一体耕作有效改善了潮土和砂姜黑土物理性质,提高作物产量和经济效益显著,可作为华北平原土壤耕层结构改良的新型耕作模式。     

不同气候和施肥条件下保护性耕作对农田土壤碳氮储量的影响

【目的】 土壤有机碳氮是影响土壤肥力与作物产量的重要物质，而耕作是影响土壤碳氮储量的重要因素。通过分析不同耕作措施对我国东北、华北地区农田土壤碳氮储量的影响，为优化农田耕作管理、实现固碳减排、保护土壤提供科学依据。 【方法】 基于山西寿阳 (SSY)、山西临汾 (SLF)、河北廊坊 (HLF) 和吉林公主岭 (GZL) 四个长期定位试验，选择传统耕作 (CT)、免耕 (NTN) 和浅旋耕 (NTD) 三个耕作处理，分析了0—80 cm土壤剖面有机碳、氮的储量分布。 【结果】 1) 与传统耕作相比，浅旋耕显著降低褐土 (寿阳) 容重，免耕增加黑土 (公主岭) 容重，保护性耕作对沙性土 (临汾) 和潮土 (廊坊) 的影响很小。2) 耕作影响0—60 cm土壤有机碳储量。与传统耕作处理相比，黑土 (公主岭) 采用免耕和浅旋耕可显著提高0—60 cm土壤中的有机碳含量；免耕可提高褐土 (寿阳)0—50 cm的有机碳含量；沙性土 (临汾)、潮土 (廊坊) 免耕由于表层秸秆覆盖可提高0—15 cm土壤有机碳含量，但降低15—50 cm层土壤碳储量；潮土 (廊坊)15—60 cm土层，浅旋耕可增加土壤有机碳储量，而免耕则相反。3) 免耕处理的潮土 (廊坊) 土壤氮储量比传统耕作高出260 kg/hm2，差异不显著；黑土 (公主岭) 免耕和浅旋耕土壤氮储量则分别高出112 kg/hm2和207 kg/hm2，差异显著，保护性耕作降低临汾和寿阳1 m深土壤的氮储量。4) 保护性耕作加剧了0—20 cm沙性土和潮土壤氮储量的分层，对黑土 (公主岭) 和褐土 (寿阳) 土壤碳储量的层间分布影响很小。 【结论】 耕作影响0—60 cm土壤有机碳储量，免耕可以增加褐土的碳储量和潮土的氮储量，免耕和浅旋耕配合秸秆覆盖可显著增加黑土的碳、氮储量。因此，免耕适用于褐土和潮土，免耕和浅旋耕适用于黑土，沙性土采用保护性耕作的效果不显著。      

耕作方式对干旱绿洲滴灌复播大豆农田土壤有机碳的影响

为探讨不同耕作措施对不同层次土壤碳的影响,从而评价出滴灌条件下最有利于复播大豆农田固碳的耕作方式,于2012-2014年开展了冬小麦收获后土壤采取翻耕覆膜(tillage plough,TP)、翻耕(tillage,T)、旋耕(rotary tillage,RT)和免耕(no-till,NT)4种不同耕作方式的复播大豆田间试验,研究麦后不同土壤耕作方式对复播大豆农田0~100 cm土层土壤容重、总有机碳(soil organic carbon,SOC)及碳库管理指数(carbon pool management index,CPMI)的影响。结果表明,各处理土壤SOC和易氧化有机碳(easily oxidized organic carbon,EOC)含量随着土层的加深基本呈不断下降趋势。免耕、旋耕处理显著增加了表层0~10 cm土壤的SOC和EOC含量,而TP处理显著增加了耕层20~30 cm的SOC和EOC含量,60~100 cm土层TP处理的SOC含量显著低于其他处理,但各处理间EOC含量差异不显著;土壤容重与总有机碳含量呈显著负相关关系(P0.01);0~60 cm土层不同耕作方式CPMI平均值以免耕处理最高,分别比旋耕、翻耕覆膜、翻耕处理的增加了4.41%、9.90%、22.06%,表明免耕、旋耕能够提高0~60 cm土壤的总体CPMI,而耕翻覆膜显著提高20~30 cm耕层土壤CPMI值。该研究为干旱绿洲滴灌条件下选择最有利于复播大豆农田固碳的耕作方式提供了理论依据。     

耕作方式转变和秸秆还田对土壤活性有机碳的影响

深松是解决长期旋免耕后耕层浅薄化、亚表层(15~30 cm)容重增加等问题的有效方法之一,长期旋免耕后进行深松显著影响土壤有机碳及其组分的周转。为对比转变耕作方式对土壤活性有机碳(LOC)及碳库管理指数的影响,该研究基于连续6 a的旋耕转变为深松和免耕转变为深松定位试验,对比了2012-2014年长期旋免耕农田进行深松对农田土壤活性有机碳及碳库管理指数的影响。研究结果表明,耕作方式转变和秸秆还田均对土壤LOC含量、活性有机碳与有机碳的比例(LOC/SOC)和碳库管理指数产生显著影响。相对于原旋耕秸秆还田处理(RTS),虽然旋耕-深松秸秆还田处理(RTS-STS)提高了0~30 cm土层的LOC含量,但其土壤中LOC/SOC比例和碳库管理指数显著下降。而免耕-深松秸秆还田(NTS-STS)处理和耕作方式未转变的免耕秸秆还田处理(NTS)在0~10 cm土层其LOC含量无显著性差异,但NTS-STS处理显著提高LOC/SOC比例。耕作方式转变导致RTS-STS处理碳库管理指数随着土层的加深而逐渐降低,而NTS-STS处理则呈逐渐升高趋势。耕作、秸秆、年份、耕作与秸秆、耕作与年份及3者交互作用是导致耕作方式转变后各处理0~30 cm的LOC含量变化的主要作用力(P0.05)。秸秆还田条件下,将长期旋耕处理转变为深松可显著降低土壤SOC中的LOC比例,降低碳库管理指数,促进土壤碳库的稳定性;而长期免耕处理转变为深松能够显著提高土壤下层(10~30 cm)的土壤碳库活性。     

深耕及培肥对砂姜黑土理化性质和小麦产量的影响

  目的  比较不同耕作培肥方式对土壤理化性质和小麦产量的影响,以解决砂姜黑土耕层浅薄、养分容量低的问题,实现小麦优质高产。  方法  田间试验（2018 ~ 2020年）采用裂区实验设计,旋耕和深耕为主区;5种培肥方式为副区,包括:单施化肥（CK）,增施有机肥15 t hm?2（15M）、有机肥22.5 t hm?2（22.5M）、生物炭15 t hm?2（15B）和生物炭22.5 t hm?2（22.5B）,分土层研究土壤理化指标和小麦产量的变化。  结果  深耕、施用生物炭和有机肥均显著提高0 ~ 10 cm 土壤pH值,深耕显著提高10 ~ 30 cm土壤含水率,降低10 ~ 30 cm土壤容重和紧实度,生物炭对土壤容重和紧实度的改善优于有机肥。深耕配合生物炭或有机肥显著提高10 ~ 30 cm土层有机质和全氮含量;高量有机肥对速效养分的提升效果最佳。旋耕增施有机肥显著增加小麦赤霉病病穗率;深耕显著降低赤霉病病情指数,深耕22.5M处理比旋耕22.5M处理降低52.6%。连续2年的产量表明,深耕显著提高小麦产量,深耕配合高量生物炭和有机肥处理分别比深耕CK处理显著增产18.3%和9.0%。结构方程模型分析表明,深耕和生物炭主要通过影响土壤物理性质促进小麦增产,有机肥显著改善土壤化学性质,但高量有机肥能促进赤霉病的发生。  结论  深耕配合高量生物炭或适量有机肥有效改良砂姜黑土障碍因素并增加小麦产量。     

秸秆还田方式对砂姜黑土有机碳组分和孔隙结构的影响

砂姜黑土容重高、土壤有机碳(soil organic carbon,SOC)含量低是限制作物产量的关键因子,秸秆还田能有效改善土壤结构,提高土壤有机碳含量。为探明砂姜黑土区适宜的秸秆还田方式,进一步培肥改良耕地地力,该研究利用砂姜黑土连续6 a耕作与秸秆还田定位试验,探究不同秸秆还田方式(免耕还田、旋耕还田、深翻还田)对砂姜黑土不同土层(0～10、>10～20、>20～40 cm)有机碳及其组分颗粒有机碳(particulate organic carbon,POC)、矿物结合态有机碳(mineral-associated organic carbon,MAOC)和孔隙结构的影响。研究结果表明:在0～10 cm土层内,3种还田方式下SOC及其组分、土壤总孔隙度和大孔隙度(>50 μm)均无显著性差异(P>0.05)。与旋耕还田相比,免耕还田使>10～20和>20～40 cm土层SOC含量分别降低了14.1%、23.7%(P<0.05),对>10～40 cm土层内孔隙结构特征参数无显著影响(P>0.05);与旋耕还田相比,深翻还田使&...     

耕作方式和秸秆还田对砂姜黑土碳库及玉米小麦产量的影响

长期秸秆还田免耕覆盖措施导致沿淮区域砂姜黑土耕层变浅、下表层(10～30 cm)容重增加、土壤养分不均衡等问题凸显,限制了小麦-玉米周年生产力的提高。耕作和秸秆还田措施合理的搭配组合是解决这一问题的有效方法。通过8年的小麦-玉米一年两熟田间试验,设置4个处理:1)玉米季免耕-小麦季免耕秸秆不还田(N);2)玉米季深耕-小麦季深耕秸秆不还田(D);3)玉米季秸秆免耕覆盖还田+小麦秸秆免耕覆盖还田(NS);4)玉米季秸秆免耕覆盖还田+小麦季秸秆深耕还田(DS)。通过分析作物收获后不同土壤深度(0～60 cm)总有机碳(TOC)、颗粒态碳(POC)、微生物生物量碳(MBC)、易氧化态碳(KMnO4-C)、可溶性有机碳(DOC)和土壤碳库管理指数(CPMI),并结合小麦-玉米的周年产量变化,以期获得培肥砂姜黑土的最佳模式。研究结果表明:1)相对于长期免耕措施(N),DS处理能够提高0～30 cm土层TOC、POC、MBC、KMnO4-C等组分含量和CPMI;而NS措施仅提高土壤表层(0～10 cm)TOC、活性有机碳组分含量和CPMI;2)DS处理显著提升了小麦-玉米的周年生产力,其麦玉的周年产量均值分别比N、D和NS处理高出14.7%、12.9%和8.5%;3)MBC和KMnO4-C对于耕作和秸秆还田措施都是较为敏感指示因子。总的来说,玉米季小麦秸秆覆盖还田+小麦季玉米秸秆深耕还田(DS)是改善沿淮地区砂姜黑土土壤碳库、提高小麦-玉米周年产量的一种有效农田管理模式。     

深耕结合秸秆还田提高作物产量并改善耕层薄化土壤理化性质

  【目的】  小麦–玉米轮作区土壤耕层变薄，直接深耕往往导致土壤肥力降低。在存在该类问题的土壤上，研究不同耕作方式和秸秆还田对作物产量和土壤理化性质的影响，以期实现在增加耕层厚度的同时维持作物产量，并提升土壤肥力。  【方法】  试验于2012—2016年在华北平原南部濉溪县进行，供试土壤为砂姜黑土。在人工剥离5 cm土层的耕层薄化土壤上开展试验，设旋耕 (RT)、深耕 (DT)、旋耕 + 秸秆还田 (RTS)、深耕 + 秸秆还田 (DTS) 4个处理。在每年玉米和小麦成熟期进行田间测产；在第4季小麦收获后采集0—10和10—20 cm土层土样，分析土壤有机碳各组分和土壤养分含量、土壤团聚体分布。  【结果】  与旋耕 (RT) 相比，单纯深耕 (DT) 不能明显提高玉米和小麦产量，显著降低土壤总有机碳含量、0—10 cm土层有机碳各组分含量和土壤速效钾含量，并显著降低10—20 cm土层胡敏酸与富里酸比值及各土层粒径 > 0.25 mm水稳性团聚体的比例。深耕配合秸秆还田 (DTS) 处理玉米和小麦4季平均分别增产7.72%和8.06%，旋耕配合秸秆还田 (RTS) 处理分别增产7.55%和7.05%。在0—10 cm土层，DTS和RTS处理均明显提升土壤胡敏酸与富里酸比值，提高总有机碳及多数组分碳含量、提高土壤养分含量，RTS处理效果好于DTS处理；而在10—20 cm土层，DTS处理显著提高土壤胡敏酸、全氮和有效磷含量，效果好于RTS处理。DTS和RTS处理均可以显著提高粒径 > 0.25 mm水稳性团聚体的比例，在0—10 cm土层，以DTS处理效果最高，比RT处理增加23.09%，而在10—20 cm土层，以RTS处理效果最好，相比RT处理增加6.32%。  【结论】  在耕层薄化处理的土壤上，单纯深耕提升作物产量的效果不显著，也不利于土壤有机碳及各组分含量、土壤养分含量的提升，还破坏了土壤团粒结构。秸秆还田配合深耕或者旋耕均能显著提高作物产量，秸秆还田配合旋耕能有效培肥0—10 cm土层土壤，但对10—20 cm土层土壤肥力改善效果有限；秸秆还田配合深耕在增加耕层厚度的同时，还改善了土壤养分状况，明显减弱了单纯深耕对10—20 cm土层土壤结构稳定性的不利影响。     

耕作方式对华北农田土壤固碳效应的影响

研究不同耕作方式对华北农田土壤固碳及碳库管理指数的影响,可为探寻有利于农田固碳的耕作方式提供科学依据。该研究在中国农业大学吴桥实验站进行,试验于2008年设置了免耕秸秆不还田(NT0)、翻耕秸秆不还田(CT0)、免耕秸秆还田(NT)、翻耕秸秆还田(CT)和旋耕秸秆还田(RT)5个处理。研究测定分析了土壤容重、有机碳、易氧化有机碳含量及不同耕作方式下的碳库管理指数。通过对不同耕作方式下0～110cm土壤的分析,结果表明,随着土层的加深,土壤有机碳含量不断下降,NT显著增加了表层(0～10cm)土壤有机碳含量,而>10～50cm有机碳含量较其他处理(NT0除外)有所下降,深层(>50～110cm)处理间差异不明显;土壤容重与有机碳含量呈显著的负相关关系(P<0.01);0～30cm土层有机碳储量以NT最高,CT与其无明显差异,二者较CT0分别高出13.1%和11.0%,而至0～50cm土层,CT的碳储量最高,但与NT无显著差异(P<0.05);与CT0相比,NT0降低了各层土壤易氧化有机碳含量,而NT则在0～10cm土层表现为增加;RT、CT分别显著增加了0～10、>10～30cm土层的碳库管理指数。结果表明,秸秆还田可改善土壤质量,提高农田碳库管理指数,同时碳库管理指数受耕作方式的影响也较大,尤其是CT和RT;NT通过减少土壤扰动、增加有机质的输入,可提高上层土壤有机碳的储量。     

耕作方式对冬小麦氮素积累与转运及土壤硝态氮含量的影响

以济麦22为试验材料,在大田条件下设置条旋耕（SR）、深松+条旋耕（SRS）、深松+旋耕（RS）、旋耕（R）和翻耕（P） 5个耕作方式处理,研究了耕作方式对冬小麦氮素积累、分配和转运及土壤硝态氮含量的影响。结果表明,1）深松+条旋耕和深松+旋耕处理小麦开花至成熟期20140 cm各土层的土壤含水量较低; 拔节期之后的小麦氮素吸收强度、开花和成熟期植株氮素积累量、成熟期氮素向子粒中的分配比例及开花期营养器官中贮存的氮素向子粒中的转运量均高于条旋耕和旋耕处理; 深松+条旋耕和深松+旋耕处理成熟期氮素向子粒中的分配量高于翻耕,翻耕高于旋耕和条旋耕处理。2）深松+条旋耕和深松+旋耕处理成熟期080 cm各土层的土壤硝态氮含量低于翻耕处理,翻耕低于旋耕和条旋耕处理,条旋耕最高; 深松+旋耕在120160 cm土层的土壤硝态氮含量高于其他处理; 各处理在160200 cm土层的土壤硝态氮含量无显著差异。3）深松+旋耕和深松+条旋耕的子粒产量和氮肥偏生产力最高且两者无显著差异,翻耕次之,旋耕和条旋耕低于上述处理。在本试验条件下,综合考虑氮素利用、子粒产量和土壤中硝态氮的淋溶,深松+条旋耕为最佳耕作方式,可供生产中参考。     

盐碱地玉米产量及土壤硝态氮对深松耕作和秸秆还田的响应

【目的】盐碱地是我国重要的土地资源,研究合理可行的耕作技术和培肥措施,为提高产量和实现盐碱地农业可持续发展提供理论依据。【方法】2014-2017年,在山东省滨州市无棣县的盐碱土上,以玉米为供试作物,连续进行了4年田间试验。试验采用裂区设计,以耕作方式为主区,分别设夏季旋耕15 cm (R)和旋耕后再深松35 cm处理(S);副区为冬季秸秆还田量,设秸秆半量还田(3350 kg/hm^2,B)和秸秆全量还田(6700kg/hm^2,Q)两个用量,以无秸秆还田为对照。所有处理的养分总量保持一致。开花后每隔10天取样1次,直到收获期,测定植株干物质和穗位叶硝酸还原酶活性。在玉米小口期、开花期及收获期,取0-100 cm土层样品,每10 cm为一层,测定了土壤硝态氮含量及累积量。【结果】各生育期玉米干物质积累量和产量在两个耕作方式间的差异不显著,与秸秆半量还田相比,秸秆全量还田处理开花期前干物质量较少,但在开花期时,已经开始赶超秸秆半量还田的处理。在收获期,秸秆全量还田处理的干物质量显著高于秸秆半量还田处理的干物质量,4年中的提高幅度为8.6%~9.7%,秸秆全量还田处理的籽粒产量显著优于秸秆半量还田处理(P <0.05)。4年干物质积累量,SQ处理平均比SB、RQ和RB分别提高2.5%~7.3%、1.6%~4.2%和7.6%~20.3%。深松与秸秆全量还田有明显的正耦合作用,秸秆全量还田与深松耕作相结合有利于籽粒产量的提高,与其他处理差异显著(P <0.05)。相同耕作方式下,4年中秸秆全量还田处理的平均硝态氮含量在小口期低于秸秆半量还田,在开花期显著高于秸秆半量还田,但在收获期又显著低于秸秆半量还田的处理,硝态氮累积量平均降低17.9%(P <0.05)。在4年中深松耕作处理的0-100 cm平均硝态氮累积量比旋耕处理的显著降低8.9%。【结论】在供试盐碱地土壤条件下,秸秆全量还田结合浅旋耕后再深松的效果最好,可提高玉米产量,减少土壤中硝态氮的累积。     

小麦-玉米轮作体系不同旋耕和深耕管理对潮土微生物量碳氮与酶活性的影响

【目的】通过研究黄淮平原潮土区两年不同轮耕模式下土壤微生物量碳氮、酶活性的差异和变化特征,为该地区选择适宜的耕作制度提供理论依据。【方法】2016-2018年采用裂区设计进行田间小麦–玉米轮作系统下的轮耕试验。主处理为小麦季旋耕(RT)和深耕(DT),3个副处理为玉米季免耕(NT)、行间深松(SBR)、行内深松(SIR),共6个处理。2017、2018年玉米收获后,每10 cm一个层次,测定了0-50 cm土层土壤有机质、全氮、速效养分、微生物量碳(SMBC)、微生物量氮(SMBN)和脲酶、蔗糖酶、中性磷酸酶活性。【结果】各处理土壤有机质、全氮、速效养分、SMBC、SMBN及酶活性均随土层深度的增加而降低,40-50cm土层不受耕作方式的影响。小麦季深耕和玉米季深松对表层土壤有机质和全氮影响不明显,但显著提高了深层土壤有机质和全氮含量。小麦季旋耕显著增加了玉米季0-10 cm土层中速效养分含量,而小麦季深耕条件下的DT-SBR和DT-SIR处理则显著增加了20-40 cm土层中的速效养分含量。在0-20 cm土层,小麦季旋耕条件下的RT-NT、RT-SBR和RT-SIR处理的SMBC明显高于小麦季深耕条件下的DT-NT、DT-SBR和DT-SIR处理,但在20-40 cm土层,SMBC和SMBN均表现为小麦季深耕处理显著高于旋耕处理,且以DT-SIR处理SMBC (67.99 mg/kg)和SMBN (45.96 mg/kg)最高。小麦季深耕处理提高了深层(30-40 cm)土壤微生物量氮/全氮值,但降低了表层(0-20 cm)土壤中的微生物熵。玉米季深松处理(RT-SBR、RT-SIR、DT-SBR和DT-SIR)较免耕处理(RT-NT和DT-NT)均提高了土壤酶活性,其中,在0-20 cm土层,RT-SBR和RT-SIR处理土壤脲酶活、蔗糖酶和中性磷酸酶活性较高;而DT-SBR和DT-SIR处理则提高了深层(20-40 cm)土壤中这三种酶的活性。【结论】在本试验期内,小麦季旋耕–玉米季深松处理(RT-SBR和RT-SIR)能明显提高0-10 cm土壤速效养分含量、0-20 cm土壤微生物量碳含量,而小麦季深耕–玉米季深松处理(DT-SBR和DT-SIR)则提升了20-40 cm土层土壤有机质、全氮、速效养分、微生物量碳和氮含量;小麦季深耕处理提高了深层(30-40 cm)微生物量氮/全氮比,但降低了表层(0-20 cm)土壤微生物熵。     

适宜耕作模式提高黄淮海平原冬小麦产量并改善土壤水肥状况

为了探索黄淮海小麦生产适宜的耕作模式,该研究设计长期定位试验（2017年—2022年）对比了简化耕作模式深耕（deep tillage, DT）、轮耕（rotational tillage, RT）和免耕（no-tillage, NT）对冬小麦产量和土壤水肥状况的影响。结果表明：RT处理显著提高了冬小麦苗期0～20 cm土层土壤水分吸收利用情况,冬小麦孕穗期、灌浆期RT处理0～20、>20~40 cm土层土壤含水量显著高于DT、NT处理。RT处理0～20、>20～40 cm土壤全氮、有机质含量和碳氮比含量较DT、NT处理显著提高, 2021—2022年0～20 cm土壤全氮、有机质含量、碳氮比RT处理较DT和NT处理分别显著提高40.45%和31.58%、56.66%和45.34%、11.62%和9.91%。2020—2021年和2021—2022年RT处理冬小麦产量较DT、NT处理分别显著提高20.20%、13.39%和20.35%、18.74%。RT处理显著增加了冬小麦千粒质量,其产量变异系数最低,产量可持续指数最高,说明RT处理有助于增加冬小麦生产力稳定性和可持续性,可以实现黄淮海冬小麦高产稳产。研究可为黄淮海平原冬小麦生产应用一年深耕、两年免耕的轮耕耕作模式提供理论指导与技术支撑。     

华北典型区域土壤耕作方式对土壤特性和作物产量的影响

华北平原是我国重要的小麦玉米种植区,长期土壤旋耕免耕和秸秆全量还田带来耕层变浅、犁底层变厚和上移、土壤养分表聚等现象,通过耕作方式改变,解决上述问题对维持区域粮食生产有重要意义。试验以冬小麦-夏玉米轮作系统为研究对象,分别在代表华北平原高产区的栾城试验区和代表中低产区的南皮试验区进行,设置冬小麦播种前进行土壤深耕、深松、窄深松3种处理,以生产上常用的旋耕为对照。所有处理夏玉米季均采用土壤免耕播种,测定项目包括土壤容重、作物根系、作物产量和水分利用效率。结果表明,不同耕作方式对土壤特性和作物产量的影响具有区域差异。南皮试验区土壤深耕(松)显著地(P0.05)提高了作物产量,深耕、深松和窄深松处理的冬小麦产量比旋耕分别增加16.5%、19.3%和13.1%,夏玉米产量分别增加17.3%、16.2%和21.9%,周年产量分别增加16.9%、17.6%和17.8%;深耕、深松和窄深松处理间作物产量差异不显著。栾城试验区冬小麦、夏玉米产量和周年产量各处理之间差异不显著。土壤深耕、深松、窄深松和旋耕均能降低0～20 cm土层土壤紧实度和土壤容重。冬小麦播种后,与土壤耕作前比较,土壤深耕、深松和旋耕处理土壤紧实度南皮试验区分别平均降低71.6%和68.2%,栾城试验区分别降低88.8%和?7.7%,常用的旋耕模式在栾城试区没有降低土壤紧实度。小麦收获时不同耕作方式0～40cm土层的土壤容重均低于土壤耕作前的土壤容重,至夏玉米收获时不同耕作处理的土壤容重与耕作前基本一致,不同耕作处理对土壤容重的影响差异不显著。在南皮试验区, 3种耕作方式与旋耕相比,均显著提高了冬小麦和夏玉米水分利用效率;在栾城试验区,各处理冬小麦和夏玉米水分利用效率差异不显著。本研究结果显示在华北平原高产区连续实施土壤旋耕模式没有影响作物产量,而在中低产区实施土壤深耕或者深松模式更利于作物产量提高。     

耕翻和秸秆还田深度对东北黑土物理性质的影响

为了明确耕翻和秸秆还田深度对土壤物理性质的影响,在东北黑土区中部进行了6 a的耕翻和秸秆还田定位试验,设置了免耕(D0)、浅耕翻(0～20 cm)(D20)、浅耕翻+秸秆(D20S)、深耕翻(0～35 cm)(D35)、深耕翻+秸秆(D35S)、超深耕翻(0～50 cm)(D50)和超深耕翻+秸秆(D50S)7个处理开展研究,秸秆还田处理将10 000 kg/hm2秸秆均匀地还入相应的耕翻土层。结果表明,耕翻和秸秆还田深度是影响土壤物理性质的重要农艺措施。与初始土壤相比,免耕显著增加了0～20cm土层土壤容重,减少了孔隙度、持水量、饱和导水率和0.25mm水稳性团聚体的含量(WAS0.25)(P0.05),而对20～50 cm土层没有显著影响(P0.05)。在0～20 cm土层,除了D50处理显著降低了WAS0.25含量以外,D20,D35和D50处理对各项土壤物理指标均没有显著影响;而D20S和D35S处理则显著改善了该层各项土壤物理指标。在20～35 cm土层,D35、D35S、D50和D50S处理显著改善了该土层各项土壤物理指标(除了2014年的容重)。在35～50cm土层,D50和D50S处理对各项土壤物理指标改善效果显著,特别是相应土层通气孔隙度和饱和导水率显著增加。研究结果表明耕翻配合秸秆对土壤物理指标的改善效果优于仅耕翻处理。综合评分结果也表明D35S和D50S处理分别对20～35 cm和35～50 cm土层土壤物理性质的改善效果最好,说明在质地黏重的黑土上深翻耕或者超深翻耕配合秸秆还田通过土层翻转秸秆全层混合施用能够显著改善全耕作层土壤的物理性质,增加耕层厚度,扩充土壤的水分库容,提高黑土的水分调节能力。