基于Meta分析评价东北黑土地保护性耕作与深耕的区域适宜性：以作物产量为例

为防治黑土退化、保护好利用好黑土地,本研究基于东北黑土区已发表61篇文献543组研究数据,利用Meta分析和随机森林模型等方法,分析黑土地保护性耕作与深耕对作物产量的影响及其驱动因素,耦合东北黑土地区气候、地形和土壤等信息,评价保护性耕作与深耕的适宜性。结果表明：与传统耕作相比,东北黑土地区整体而言保护性耕作增产不明显（1.21%）,而深耕增产显著（12.3%）,区域分析表明前者仅在辽河平原显著增产14.6%,而后者在三江、松嫩和辽河平原均增产10%以上。因素分析表明黑土区保护性耕作产量效应主要受多年平均气温（20%）、积温（19%）和干燥指数（16%）的影响,深耕产量效果则受坡度影响最大（14%）,平坦区域适宜深耕,陡坡耕地适宜保护性耕作。综合上述因子评价区域适宜性程度,东北地区的西南部,包括辽宁省西部、吉林省西部以及内蒙古自治区东部（赤峰市、通辽）等严重风蚀区域实行保护性耕作效果更佳;典型黑土带以及三江平原等湿润、冷凉、低洼区域深耕的效果较好。本研究成果可为保护性耕作与深耕技术在东北黑土区的推广应用提供参考。     

东北黑土区水土保持保护性耕作措施探讨

水土保持保护性耕作是对农田实行免耕少耕,并用农作物秸秆残茬覆盖地表的一项先进耕作技术,保护性耕作技术是由秸秆覆盖、免耕播种、机械深松和化学除草等核心技术组成的一项集成技术,采用水土保持保护性耕作措施可以有效减少东北黑土区的水土流失,提高黑土区土壤抗蚀性。对保护黑土地、改善生态环境、生态省建设都具有重要意义。     

基于文献统计的CSLE模型中耕作措施因子的确定

为了研究CSLE模型中T因子的确定方法,收集并筛选了关于全国各水土保持区不同保护性耕作措施与传统耕作相比减少侵蚀的研究成果,利用文献统计的方法,计算并得出了我国6种保护性耕作措施在6个水土保持区的T因子取值。结果表明:(1)东北黑土区免耕秸秆覆盖、等高耕作和垄作区田3种保护性耕作措施下,T因子分别为:0.20±0.14,0.52±0.25,0.15±0.12;(2)北方土石山区免耕、垄作区田和等高耕作+植物篱3种保护性耕作措施下,T因子分别为:0.51±0.25,0.46±0.24,0.17±0.09;(3)西北黄土高原区免耕、免耕秸秆覆盖和等高耕作3种保护性耕作措施下,T因子分别为:0.73±0.17,0.69±0.22,0.27±0.22;(4)南方红壤区免耕秸秆覆盖和等高耕作2种保护性耕作措施下,T因子分别为:0.11±0.08,0.54±0.32;(5)西南紫色土区免耕秸秆覆盖、等高耕作、等高耕作+植物篱和聚土免耕4种保护性耕作措施下,T因子分别为:0.44±0.29,0.48±0.27,0.47±0.24,0.32±0.15;(6)西南岩溶区免耕和等高耕作2种保护性耕作措施下,T因子分别为:0.49±0.33,0.38±033。由此可知,在同一水土保持区,不同耕作方式的T因子取值不同,相同的水土保持耕作措施在不同的水土保持区的T因子取值也有较大差异。     

吉林黑土区水土流失及其防治对策

在论述吉林省黑土区水土流失状况、危害程度的基础上,分析了水土流失成因,包括自然因素、人为因素等,提出了吉林省黑土区水土流失防治对策,包括生物措施、工程措施、农业保护性耕作措施、开展沟壑治理等综合治理措施。对保护黑土地、改善生态环境、建设生态省都具有重要意义。     

长期保护性耕作对坡耕地黑土有机碳组分的影响

为对比长期保护性耕作模式与传统耕作模式对黑土有机碳组分的差异化,揭示长期保护性耕作对侵蚀退化黑土质量的恢复作用。基于典型黑土坡耕地连续15 a保护性耕作长期定位田间试验,设置免耕保护性耕作（NT）和旋耕传统耕作（CT）2个田间耕作试验,并实行玉米-大豆轮作模式,测定并分析了两种耕作措施下土壤有机碳及其不同碳组分随土壤剖面的垂直分布及变化特征。结果表明：连续实施15 a的NT与CT相比分别显著提高0～5和>5～10 cm土层的土壤有机碳质量分数（29.54%和22.38%）（P<0.05）,碳储量（31.11%和27.34%）（P<0.05）,全氮质量分数（53.74%和37.60%）（P<0.05）,表层土壤碳氮质量分数提升显著（P<0.05）,深层土壤碳氮质量分数变化不显著;以>5～10 cm土层土壤颗粒有机碳（69.85%）、0～5 cm土层的土壤轻组有机碳（130.81%）和0～5、>5～10 cm土层土壤微生物量碳（85.59%和59.53%）的提升为主,并且对深层土壤有机碳组分也产生一定的积极影响;耕作效应对于土壤团聚体稳定性指标影响显著（P<0.05）,并且土壤团聚体稳定性指标对于SOC质量分数提升也起到了关键作用。研究表明,与传统耕作相比,连续实施15 a保护性耕作,增加的有机碳以活性有机碳为主。长期的保护性耕作对恢复退化农田黑土质量及土壤固碳均具有重要意义。     

搞好黑土区水土保持保障国家粮食安全

分析东北黑土区粮食生产成本效益、耕作面积、粮食产量和粮食商品率,证明了黑土区在我国粮食安全中的战略地位。通过调查水土流失对粮食生产带来的负面影响,总结了近年来黑土区在水土流失防治方面的工作成效,阐述了水土保持在我国黑土区商品粮基地建设中的重要地位和作用。     

东北地区垄作免耕覆盖模式对土壤理化特性的影响(英文)

为了实现东北垄作区的保护性耕作,针对目前生产上常规垄作与免耕覆盖垄作的保护性耕作模式,就2种不同模式对土壤理化特性的影响,深入东北三省保护性耕作示范区,进行田间实际试验和取样分析。对比结果说明免耕覆盖垄作模式较好地满足了玉米种子发芽的种床环境要求:在5~10 cm耕层温度超过10~12℃;土壤含水量达到13%以上;土壤紧实度上层疏松,下层紧实。并且与常规耕作比较提高了土壤有机质含量(1.43 g/kg)与N、P、K含量(22.32 mg/kg,2.05 mg/kg,3.11 mg/kg)。但是发现由于垄高(9.43~11.5 cm)低于常规垄作(13~18 cm)达到3.57~6.5 cm,而不利于垄作优势的发挥,建议加大东北玉米垄作免耕播种机的创新设计,以解决整机超重,压平垄台,压实垄沟的问题。研究结果可为东北寒地干旱区保护性耕作技术模式的推广应用提供理论依据。     

东北黑土区典型坡面耕作侵蚀定量分析

东北黑土区水土流失主要集中在坡耕地,以往研究多关注水蚀而忽略了耕作侵蚀的存在。为印证并定量描述黑土耕作侵蚀,该文采用物理示踪法,测定了典型坡耕地耕作位移量及其分布格局。结果表明:铧式犁耕作后示踪剂沿耕作方向发生扩散,上坡耕作示踪剂集中分布在0~20 cm范围,而下坡耕作示踪剂集中分布在0~20和50~150 cm。一次耕作引起的耕作位移量为32.68~134.14 kg/m,耕作迁移系数234 kg/m。坡度是影响耕作位移的重要因素,二者呈显著的正相关关系,且对上坡耕作的影响大于下坡耕作。研究区耕作年侵蚀速率0.4~11.0 Mg/(hm2·a),凸起的坡背、坡肩处及坡度较大的位置侵蚀严重。虽然黑土区坡度较小,但由于耕作深度大,速度快,耕作侵蚀严重,应引起足够重视。     

秸秆还田和保护性耕作对砂姜黑土有机质和氮素养分的影响

通过田间试验,分别采集小麦成熟期、玉米成熟期和小麦播种期耕层土样,研究不同的秸秆还田方式(秸秆还田、焚烧还田和火粪还田)与保护性耕作(减耕和免耕)对砂姜黑土有机质和氮素养分的影响,以期得到培肥砂姜黑土的最佳方式。结果表明:作物秸秆还田可以增加砂姜黑土有机质和全氮的含量,但是对速效氮含量影响不大。在不同的秸秆还田和保护性耕作处理中,秸秆火粪还田和免耕条件下的秸秆还田对砂姜黑土有机质和全氮含量的增加效果最为明显。与对照相比,秸秆火粪还田后土壤有机质和全氮含量分别平均提高4.45 g/kg和0.131 g/kg;免耕条件下的秸秆还田其土壤有机质和全氮含量分别平均提高3.36 g/kg和0.095 g/kg;减耕条件下的秸秆还田和秸秆粉碎还田对增加砂姜黑土有机质和全氮含量的效果不显著;秸秆焚烧不能增加砂姜黑土有机质和全氮的含量。秸秆还田和保护性耕作不会大幅度提高砂姜黑土C/N进而影响土壤氮素养分的供应,同时秸秆还田能有效提高土壤微生物量碳氮,但微生物量的碳氮比却保持在适宜的范围内。     

保护性耕作对黑土微生物群落的影响

耕作方式通过影响土壤微生物群落而影响土壤生态系统过程。本研究以传统耕作玉米连作处理为对照,通过测定土壤微生物量碳及磷脂脂肪酸含量,分析了保护性耕作(包括免耕玉米连作和免耕大豆-玉米轮作)对黑土微生物群落的影响。结果表明,保护性耕作可显著增加土壤表层(0～5cm)全碳、全氮、水溶性有机碳、碱解氮和微生物量碳(P0.05),为微生物代谢提供了丰富的资源。同时,保护性耕作显著提高了土壤表层(0～5cm)总脂肪酸量、真菌和细菌生物量(P0.05),提高了土壤的真菌/细菌值,有利于农田土壤生态系统的稳定性。研究结果对于探讨保护性耕作的内在机制具有重要意义。