免耕覆盖作物对土壤团聚体和碳氮矿化的影响

可持续的免耕(NT)农业生产需要适当的覆盖作物,而不是简单地随机选取覆盖作物。然而,不同覆盖作物与大豆轮作对热带NT农地表层土壤长期影响的研究相对较少。在典型燥红土地区,研究不同覆盖作物12a后对土壤团聚体、土壤有机碳(C)和氮(N)以及土壤微生物活性的影响。处理包括冬旱季的主区(小黑麦和向日葵)和春季的副区(珍珠粟、大麻、饲料高粱和休闲),这8个处理都是在夏季大豆处理之后。冬茬处理对土壤团聚体没有显著影响,但小黑麦的总有机C和N浓度高于向日葵(p<0.05)。春季覆盖比休闲处理小区的土壤团聚体和C、N含量普遍增加。在这个未施肥的大豆种植体系中,小黑麦和大麻为土壤提供了覆盖层和新鲜的可矿化残茬,改善了土壤质量。结果表明,保持土壤覆盖对改善土壤团聚体和土壤C、N组分具有重要作用,而覆盖作物所决定的有机物输入质量是影响土壤养分组成的重要因素。     

在不同作物覆盖条件下免耕玉米地土壤的生物生化特性

在免耕制度中,进行作物覆盖,尤其采用豆科作物覆盖,可进一步改善土壤性质,增加表土有机质含量,改善土壤生物特性,为土壤微生物活动提供一个良好的生存环境。在施氮量为０和１６８ｋｇ／ｈｍ２、小区覆盖作物为毛野豌豆、冬小麦和未覆盖作物的条件下,研究了免耕玉米地的土壤生物特性。结果表明,毛野豌豆覆盖小区有机碳累积量最高,冬小麦覆盖小区和无作物覆盖小区在施氮后有机碳含量也有所增加。施氮与否对野豌豆覆盖区有机碳含量没有影响,但施氮后土壤ｐＨ值明显下降。野豌豆覆盖区对微生物数量有较大影响,其不施氮时细菌含量最高。不施氮的野豌豆覆盖区酸性磷酸酶、芳香基硫酸酯酶,β—糖苷酶和Ｌ—天门冬酰胺酶活性比其余处理方式都高。在小麦覆盖区和无作物覆盖区,施氮量为１６８ｋｇ／ｈｍ２时酶活性较高。土壤有机碳含量的增加,可增强土壤微生物活性,并为土壤中微生物分泌酶的固持,提供一个良好的环境。作物覆盖除了减少土壤流失外,还能显著地改善土壤生物特性,从而提高土壤肥力。     

覆盖作物不同利用方式对猕猴桃园土壤微生物群落结构的影响

为探讨覆盖作物不同利用方式对猕猴桃园土壤微生物群落结构的影响,通过磷脂脂肪酸(PLFA)方法,研究覆盖作物处理对猕猴桃园土壤微生物群落结构的影响。试验设置3个处理,分别为种植覆盖作物+覆盖作物刈割后留在土壤表面自然腐解(T1)、种植覆盖作物+覆盖作物刈割后从园中清除(T2)和清耕对照(CK)。结果表明,T1、T2处理土壤微生物PLFAs总量和微生物量碳、氮均显著高于CK(P0.05);土壤pH和碳氮比是影响猕猴桃园土壤微生物群落的主要环境因子,pH与土壤微生物PLFAs总量呈极显著正相关(P0.01),与细菌PLFAs量、革兰氏阴性菌PLFAs量呈显著正相关(P0.05),碳氮比与革兰氏阳性菌PLFAs量/革兰氏阴性菌PLFAs量呈极显著正相关(P0.01)。研究表明,猕猴桃园种植覆盖作物改变了土壤环境因子,影响土壤微生物群落结构组成。研究可为丹江口水源涵养区果园生态管理模式的探索提供理论依据。     

前茬冬季覆盖作物对稻田土壤的生物特征影响

通过对我国南方稻区不同冬季覆盖作物前茬对稻田主要微生物类群数量和主要土壤化学性状的变化进行研究,结果表明：冬季紫云英和黑麦草覆盖在翌年水稻田翻耕前土壤好气细菌、真菌、放线菌数量均比冬闲田高,其中好气性细菌数量差异最显著,分别是冬闲田的94.29%和25.71%;在水稻整个生长过程土壤细菌、真菌和放线菌均呈现移栽后前期迅速增加,然后随着水稻的生长发育逐渐下降,到早稻成熟期有渐渐回升,晚稻收获时又迅速下降的趋势,并且不同时期微生物数量冬季紫云英和黑麦草区均比冬闲田要高。土壤微生物活度在水稻生长过程呈增加的趋势,前茬冬季覆盖作物区明显高于冬闲田。另外土壤微生物活度与土壤有机碳含量存在显著的相关性（r^2=0.887,P〈0.05）。冬季种植覆盖作物对稻田土壤微生物有很强的改善作用,促进了土壤养分利用。     

放牧对作物残余覆盖率的影响

按照 1985年食品安全条例中有关保护条款精神 ,美国制定了许多保护计划 ,其主要部分是耕种后保留土壤表面的作物残余物。在这些计划实施中 ,首先要搞清放牧对作物残余覆盖物有何影响。通过连续 3a分别对放牧和免耕后土壤表面作物覆盖率的实测 ,并与未放牧、无其它破坏因素影响进行比较。结果表明 ,放牧使作物覆盖率平均减少 2 6 % ;放牧和耕作共同作用使作物残余覆盖率减少 37%。在计算类似土地的残余覆盖率时 ,由放牧引起的作物残余覆盖率降低量可用一个简单的放牧降低系数〔0 43%·hm2 / (d·t动物单位)〕来估算。     

覆盖作物黑麦对土壤碳及土壤理化性质的影响

在玉米大豆轮作区实施作物覆盖保护措施可有效修复并改良当地土壤性质。在不同气候条件下,分析覆盖作物黑麦对土壤理化性质的影响。测量土壤水稳性团聚体、土壤密度、保水性、土壤有机质碳(SOC)及总氮量(N)等相关数据。种植覆盖作物黑麦4 a后,0~10 cm及10~20 cm土层的土壤水稳性团聚体的平均质量直径高于保护措施实施前。但保护措施实施前后土壤的密度、保水性、SOC及总氮量无明显变化。研究表明短期种植覆盖作物黑麦可提升土壤水稳性团聚体,但对土壤其它理化性质的影响效果不明显。     

对玉米后茬冬小麦生物量和氮累积的研究

玉米产量的变化能引起土地内部氮肥的变化。冬季谷类覆盖作物能吸收土壤中的残留氮,但吸收的能力却要部分地取决于作物在土壤中的生长条件。试验的目的是通过早作玉米后茬种植覆盖作物来获取适度的土壤生物量和氮累积量。在多个测量区中,小麦生物量的变化要大于氮的变化。在同一个土壤单元间的变化相似,大多数的变化是由于同一土壤单元内各区与低洼地区的位置关系不同而产生的。在这些低洼地区附近,适量的氮肥施入显得比利用覆盖作物减少氮的流失更加有效。而在高低洼地区较远的地区,利用覆盖作物吸收氮和增加土壤有机质可能更加切实有效。     

滨海盐渍区海水养殖废水利用与减蒸抑盐措施研究

在半干旱的莱州地区,利用微区试验研究了海水养殖废水灌溉和秸秆覆盖双重作用下滨海盐土水盐行为及其耐盐能源作物(菊芋)效应。结果表明:秸秆覆盖能明显抑制土面蒸发,具有很好的保墒效果;秸秆覆盖能明显减弱土壤盐分的表聚作用,有效缓解了盐分对作物的直接接触危害。因海水养殖废水灌溉带入土体的大量盐分通过低频次的补充灌溉措施,以及夏季雨水的自然淋洗,土壤表层盐分在可控范围之内。秸秆覆盖能改善作物株形,显著增加作物产量,为我国滨海盐碱地区高矿化度的咸水资源有效利用以及耐盐能源作物生产提供了基本依据。     

覆盖作物的效益及其合理选择的研究进展

覆盖作物的种植是一种可实现农业可持续发展的保护性耕作措施，对维护农业生产的可持续性具有积极意义。目前，对覆盖作物的研究主要侧重于覆盖作物对土壤和后茬作物的影响评价，包括对土壤有机碳、氮的固存，对杂草和病虫害的抑制、对土壤理化性质的改良和对土壤微生物活性的影响等方面。然而，覆盖作物的效益因覆盖作物类型、地理位置和覆盖时间不同而存在差异。另外，覆盖作物的选择、设置方法、终止方法、经济效益等充满了不确定性，这限制了其在农田中的大面积推广。该研究基于当前国内外的研究进展简要介绍了覆盖作物的种植管理现状，总结了覆盖作物提供的多种生态系统服务功能，讨论了限制覆盖作物在农作物种植系统中广泛应用的关键因素，提出了覆盖作物合理选择的建议。同时，基于覆盖作物在农学、生态环境上的经济和生态效益，对覆盖作物的贡献以及面临的瓶颈进行了思考。发现良种培育、覆盖作物-土壤微生物-土壤养分-作物之间的协同机制仍是今后需要突破的重点课题，以期为覆盖作物的合理选择及大面积推广提供依据。     

覆盖作物栽培对土壤质量的影响

研究选择3块地块,2002年以来一直在玉米或大豆轮作期间种植覆盖作物。自2012年初到2015年末持续取样,研究覆盖作物对土壤质量的影响。结果表明,覆盖作物有改变土壤化学特性的潜力,但多局限于土壤表层,可增加土壤表层的有机质含量。覆盖作物生长期间吸收土壤中的磷和硝态氮,防止流失,其残留物经过冬季分解,又为下一茬经济作物提供了氮和磷。种植覆盖作物可以作为一种土壤保护策略进行推广应用。     

覆盖作物－玉米间作对土壤碳氮含量及相关酶活性的影响

  目的  针对东北地区常规农业重用轻养以及玉米连作导致土壤养分不均衡、土壤健康下降等问题,开展覆盖作物－玉米间作对土壤碳氮含量及相关酶活性的影响研究,以期为东北地区保护性利用模式的扩展提供科学依据。  方法  在覆盖作物－玉米间作种植模式下,探讨紫花苜蓿、毛苕子和黑麦草三种覆盖作物对土壤碳氮及酶活性的影响。  结果  不同种植模式和覆盖作物类型显著影响了覆盖作物－玉米间作系统的土壤氮含量及相关酶活性,土壤有机碳含量仅在不同种植模式间有显著差异。在拔节期,与玉米单作相比,紫花苜蓿－玉米间作可以显著增加土壤速效氮含量,其硝态氮和铵态氮含量分别增加了14.94 mg kg?1和2.07 mg kg?1,并且参与氮转化的亮氨酸氨基肽酶活性提高17.9 nmol g?1 h?1。与其他覆盖作物相比,单作毛苕子可以显著提高土壤乙酰氨基葡萄糖苷酶和亮氨酸氨基肽酶的活性。毛苕子间作系统的过氧化氢酶和多酚氧化酶活性显著高于黑麦草间作系统,二者分别提高了12.65%和66.94%。在成熟期,玉米单作和间作的土壤有机碳和全氮含量显著高于覆盖作物单作,土壤碳氮水解酶和氧化酶活性均无显著差异。冗余分析表明,土壤铵态氮含量是影响土壤酶活性的关键环境因子。  结论  玉米与豆科覆盖作物的种植增加了间作玉米土壤速效氮的含量,提高了氮转化相关酶的活性,增强了土壤氮素转化潜能及可利用性。研究区适宜选取紫花苜蓿和毛苕子作为覆盖作物种植。     

宁夏河东沙地农牧交错区不同放牧方式对土壤环境的影响

研究了宁夏河东沙地农牧交错区不同放牧方式对土壤环境的影响。结果表明，不同放牧方式下的土壤含水量以6区轮牧的较高，自由放牧和封育地的土壤含水量较低，且不同放牧方式和封育地的土壤含水量随季节降雨量的变化呈一致性；封育、6区轮牧、4区轮牧和2区轮牧地土壤容重方别比自由放牧地的土壤容重下降了6％，7．77％，1．96％，1．43％；封育、6区轮牧、4区轮牧和2区轮牧地土壤总孔隙度分别比自由放牧的增加了7．38％，4．67％，3．79％，4．72％；土壤有机质、全氮、全磷、全钾的变化以自由放牧较高，不同放牧方式之间的差异不显著。土壤速效钾以6区轮牧地较高，自由放牧地较低。     

不同轮牧方式对荒漠草原土壤理化性质及草地健康的影响

研究轮牧方式对草地土壤理化性质的影响,对草地科学利用和草地生态保护具有重要意义。以宁夏面积最大的荒漠草原为研究对象,通过放牧试验,研究围封禁牧、连续放牧、二区、四区和六区轮牧对0—40cm土壤理化性质的影响,并运用模糊评判法对草地健康状况进行评价。结果表明:(1)六区和四区轮牧土壤粉粒含量和含水率较高;轮牧方式对土壤容重和孔隙度影响较小;四区和六区轮牧有利于土壤物理结皮、地衣—藻类结皮维持。(2)连续放牧的土壤有机质含量最低,全氮含量以禁牧最低;速效氮含量在四区轮牧最高,六区轮牧下速效磷钾含量最高。(3)土壤性状间存在一定的相关性,但草地植物生物量与多数土壤性状相关性不明显。(4)六区轮牧的健康指数最高,连续放牧的健康指数最低。研究认为,研究区草原以六区轮牧为宜。     

坡位、土层深度和管理措施对土壤质量的影响

土地生产力对人口增长和人民生活水平提高至关重要,土壤质量评估的概念侧重于特定的土壤特性和维持一系列生态功能的能力。本项目主要研究不同管理措施下的覆盖作物、土层深度和不同坡位对土壤质量的影响。研究区位于美国密苏里的沙里顿县农场的4个小流域,其中2个试验小流域,种植了覆盖作物,采取了轮作和免耕,2012年秋种植覆盖作物,另外2个对照小流域没有覆盖作物。2012和2013年生长季持续干旱,2012-2014年,在4个流域不同坡位,不同深度(0~10cm、10~20cm和20~30cm)土层取样,分析了土壤酶活性、土壤微生物多样性和土壤养分。随着土层深度的增加,土壤酶活性和养分水平显著降低。不同坡位的养分含量、酶活性和水稳性团聚体(WSA)、碳(C)差异显著(p<0.01和p<0.05)。     

超量覆盖物对土壤氮矿化作用和玉米产量的影响

１９９３年，在美国的密执安州建立了长期作物栽培系统试验，以测量轮作和作物覆盖在玉米产量方面的影响。轮作和作物覆盖目的都是为了作物在生育期内得到足够的氮。土壤氮含量用ＰＳＮＴ得到。试验包括玉米—玉米—大豆—小麦轮作系统和玉米连作两种种植系统。实验地设１个裂区，每个裂区有４次重复，设有两种肥料管理：有机肥及化肥。撒播的覆盖作物有黑麦草和红苜蓿。研究结果表明：有覆盖作物的玉米比无覆盖的玉米产量明显提高，轮作的玉米比连作的玉米产量高，轮作有覆盖的玉米产量明显高于无覆盖玉米。     

深松条件下不同地表覆盖对马铃薯产量及水分利用效率的影响

水分不足是限制旱区作物生长的主要因素,覆盖耕作能够改善土壤的微环境,从而显著提高作物的产量和水分利用效率。为探讨深松结合地表覆盖对土壤物理性状、马铃薯生长、产量及水分利用效率的影响,2013-2015年在宁南旱区采用深松覆盖秸秆、深松覆盖地膜、深松不覆盖3种覆盖耕作模式,以传统耕作不覆盖为对照,对土壤体积质量、团聚体、水分、马铃薯产量和水分利用效率等方面的影响进行了研究。结果表明,与传统耕作相比,深松结合地表覆盖可有效降低耕层土壤体积质量,改善土壤孔隙状况,以深松覆盖秸秆处理效果最佳,深松覆盖秸秆处理0~40 cm平均土壤体积质量较传统耕作降低17.1%。与传统耕作相比,深松覆盖地膜和深松覆盖秸秆处理可使0~40 cm土层0.25 mm机械稳定性团聚体数量显著增加30.7%和17.4%。深松结合不同覆盖方式能有效改善马铃薯生育期0~200 cm土层土壤水分状况,深松覆盖地膜对作物生育前期土壤水分保蓄效果较好,深松覆盖秸秆对生育中后期土壤水分状况的改善效果最佳。深松结合不同覆盖方式下马铃薯植株株高、茎粗及地上部生物量均显著高于传统耕作。作物生育前期以深松覆盖地膜处理效果最佳,中后期以深松覆盖秸秆处理促进作用明显。深松结合地表覆盖能明显提高马铃薯的产量和水分利用效率,深松覆秸秆处理的马铃薯产量、商品薯率和水分利用效率分别较传统耕作处理平均提高37.3%、93.3%和41.2%。通过两年试验研究,在宁南旱区采用深松结合地表覆盖措施具有良好的蓄水保墒效果,对马铃薯生长有利,以深松覆盖秸秆处理的增产和提高水分利用效率效果最为显著。     

水泥硬壳覆盖对盐渍土水盐运动及作物生长发育的影响

通过田间定位试验,研究了水泥硬壳覆盖对盐渍化土壤蒸发、作物蒸腾、土壤盐分变化、作物生长发育状况、产量及水分利用效率的影响。结果表明：硬壳覆盖能减少农田土壤无效蒸发,调节土壤盐分在土体中的分布,促进春播作物苗全苗壮,提高作物产量和水分利用效率。     

黄土塬区长期不同耕作、覆盖措施对表层土壤理化性状和玉米产量的影响

【目的】研究不同耕作、覆盖措施对土壤理化性质及对作物农艺性状的影响,为选择适合黄土高原沟壑区最佳耕作、覆盖措施提供参考。【方法】田间定位试验设置12个处理,分别为传统耕作、传统耕作+膜上种植、传统耕作+秸秆覆盖、传统耕作+膜侧种植、传统耕作+全膜覆盖、传统耕作+秸秆覆盖+地膜覆盖、隔年耕作、免耕、免耕+地膜覆盖、免耕+秸秆覆盖、免耕+生草覆盖、免耕+秸秆覆盖+地膜覆盖,每个处理3个重复。于2014年对已持续12年的不同耕作、覆盖措施土壤理化性质与农艺指标进行测定与分析。【结果】免耕处理降低了土壤容重,提高了土壤饱和导水率和4月下旬至10月上旬表层土壤含水量,降低了作物出苗期温度,降低了成熟期土壤全磷与速效磷含量,降低了株高、叶面积指数和产量。相反,地膜覆盖极显著增加了土壤容重(P < 0.01),显著降低了土壤饱和导水率(P < 0.05),降低了成熟期土壤有机质、全氮含量,有较为明显的保持和调节温度的作用,不同类型的地膜覆盖均能极显著提高玉米株高和叶面积指数进而提高产量(P < 0.01)。秸秆覆盖对土壤容重和含水量的影响与耕作方式有关,翻耕条件下,秸秆覆盖增加了土壤容重;免耕条件下,降低了土壤容重且均不显著。翻耕+秸秆覆盖土壤表层含水量最高;免耕+秸秆覆盖处理的土壤含水量最低。但秸秆覆盖下土壤有机质含量、全氮含量、作物株高、叶面积指数和产量与未覆盖时相比均有增加,影响皆达到显著水平(P < 0.05),且均有降低地表温度的作用。【结论】免耕虽有利于改良土壤物理性状,却较传统耕作降低了作物产量。免耕条件下秸秆+地膜处理显著提高作物产量和土壤全氮、有机质含量(P < 0.05),是免耕处理组中最优选择。不同类型的地膜覆盖均可显著提高作物产量(P < 0.05),而且秸秆+地膜双覆盖增产效果最显著,并显著提高土壤全氮、有机质含量,是黄土塬区最适宜的覆盖措施。     

黄土高原区农田覆盖效应与前景分析

依据黄土高原区的水热条件,结合已有研究结果,简述了黄土高原地区农田不同覆盖类型,诸如秸秆覆盖、聚氯乙烯薄膜覆盖、生物覆盖等,分析了农田覆盖技术的生态环境效应和经济效应,农田覆盖可提高土壤含水率,增加土壤耕层温度改善土壤肥力状况,减少水土流失,促进作物生长,并指出生物覆盖、秸秆还田和聚氯乙烯薄膜覆盖技术在该区的应用前景。     

红壤旱坡地免耕覆盖研究

红壤旱地免耕覆盖能明显减少水土流失;长期免耕覆盖会增加土壤亚表层容重,减少土壤毛管孔隙,降低１０－５０ｃｍ土层贮水量;免耕覆盖土壤养分略高于常规耕作,免耕覆盖初期微生物量高于常规耕作,但后期微生物量低于常规耕作,免耕覆盖对作物产量影响因作物而异,对作物的增产效果随着时间推移而降低,甚至导致减产。