不同耕作制度对紫色水稻土活性有机质及碳库管理指数的影响

以长期定位试验点的紫色水稻土为研究对象，研究了耕作制度对紫色水稻土活性有机质和碳库管理指数的影响。结果表明：稻田长期垄作免耕0～10cm土层有机质含量比常规平作高，10～60cm土层有机质含量则比常规平作低；表明稻田长期垄作免耕土壤有机质具有表层富集现象；水旱轮作各土层有机质含量均比常规平作低。垄作免耕各土层活性有机质含量普遍增加，水旱轮作表层（0～10cm）活性有机质含量减少，其余土层变化不大。对活性有机质组分含量的研究表明：与常规平作相比，垄作免耕增加了土壤表层活性有机质各个组分的含量，在其余土层增加了低活性有机质含量，而减少了高活性有机质含量；水旱轮作增加了各土层低活性有机质含量而减少了中活性和高活性有机质含量。垄作免耕所有土层的碳库管理指数都在100以上，水旱轮作除表层（0～10cm）小于100以外，其余土层都在100以上。由此可见，农业管理措施对土壤有机质、活性有机质及碳库管理指数有较大影响。     

稻田长期垄作免耕对土壤肥力性状的影响研究

以长期田间定位试验为基本材料,研究了长期垄作免耕对稻田土壤肥力性状的影响.结果表明稻田长期垄作免耕有利于土壤结构的形成,土壤中＜0.01mm土粒团聚度增大,＞0.01mm有机微团聚体和＞0.01mm铁、铝-有机微团聚体所占比例表现为不同程度的提高,＞0.01mm元机微团聚体和钙、镁-有机微团聚体显著下降.免耕10年后,稻田长期垄作免耕土壤表层有机质含量提高,0～10cm土层的有机质含量达47.5g/kg,比常规平作高41.1%,比水旱轮作高51.3%,比试验前增加了89.0%;随着土壤层次的下移,各处理的土壤有机质含量降低.垄作免耕与常规平作和水旱轮作相比,土壤中的氮、磷、钾含量增加,稻田垄作免耕有利于土壤的定向培肥.     

不同耕作模式下水稻产量与器官多要素响应的比较研究

认识和理解水稻产量影响要素是实现水稻高产稳产的关键。选取冬水田、垄作免耕和常规水旱轮作3种处理,采用相关分析、主成分分析与主成分多元线性回归3种方法对水稻产量与成熟期根、茎、叶、籽粒碳同位素组成,根系特征以及养分的响应关系进行比较与综合分析。结果表明不同耕作模式下垄作免耕的水稻产量最高,根、茎、叶、籽粒的碳同位素组成与水稻产量有极显著的负相关关系(P0.01);主成分分析提取的6个主成分累计贡献率超过80%;主成分多元线性回归模型能够解释冬水田、垄作免耕和常规水旱轮作水稻产量67%、73%和97%的变异;与常规水旱轮作相比,冬水田和垄作免耕水稻产量与碳同位素组成及磷的关系更密切。该研究表明,垄作免耕具有较好的推广应用价值。     

耕作方式对紫色水稻土颗粒态氮的影响

土壤颗粒态氮作为土壤有机氮中的非稳定性部分,对土壤中氮的平衡有着重要的影响,对作物的生长及增产增收也有着重要意义.试验以西南大学农业部重庆紫色土生态环境重点野外科学观测试验站内于1989年设立的长期免耕试验田为研究对象,研究冬水田平作、水旱轮作、垄作免耕和垄作翻耕等耕作方式对土壤颗粒态氮的影响.结果表明,不同耕作方式下土壤全氮及颗粒态氮含量均具有明显的垂直分布特征,由上到下含量逐渐降低.在0-60 cm的土壤深度内,土壤全氮平均含量依次为垄作免耕(1.53g/kg)>冬水田平作(1.50 g/kg)>垄作翻耕(1.31 g/kg)>水旱轮作(1.16 g/kg);颗粒态氮平均含量依次为冬水田平作(0.55 g/kg)>垄作免耕(0.46 g/kg)>垄作翻耕(0.40 g/kg)>水旱轮作(0.35 g/kg).免耕能够增加土壤全氮含量,但无助于颗粒态氮含量的增加.不同耕作方式下的颗粒态土碳氮比大于全土碳氮比,表明颗粒态土壤有机质易被微生物分解,是土壤营养物质的重要来源.     

垄作免耕对稻田垄埂土壤有机碳累积和作物产量的影响

依托稻田免耕长期定位试验,研究了垄作免耕对稻田垄埂土壤有机碳累积和作物产量的影响。研究主要涉及常规平作(中稻-冬水田,简称中稻)、常规平作(中稻-油菜,简称稻油)、垄作免耕(中稻)和垄作免耕(稻油)等4个耕作处理。针对垄作对田面微地形的影响,将垄作小区中所有垄埂当成一个整体,统计其土壤有机碳的累积指标,再与平作处理中同体积或同质量的表土层(对比土层)作比较。结果表明,在对比土层和小区垄埂体积相同时,垄作免耕(稻油)的垄埂土壤有机碳密度要显著高于2个常规平作处理中对比土层和垄作免耕(中稻)的垄埂(p0.05);在对比土层与小区垄埂质量相同时,各耕作处理的垄埂或对比土层中单位质量土壤的固碳量依次为:垄作免耕(稻油)常规平作(中稻)垄作免耕(中稻)常规平作(稻油),且处理间差异显著(p0.05)。这表明,针对垄埂和对比土层而言,垄作免耕(稻油)的土壤有机碳累积效应要优于垄作免耕(中稻)和常规平作处理。与传统的常规平作相比,垄作免耕的水稻增产效应明显,虽然其会导致油菜减产,但不影响水旱两季作物的经济总产出。总体而言,垄作免耕(稻油)是一种能兼顾环境和经济效益的稻田保护性耕作措施。     

不同耕作制下水稻土有机物质变化及其团聚作用

本文论述了半旱式垄作和常规水旱轮作在不同施肥处理条件下有机物质变化及其团聚作用.结果表明,猪粪的施用能明显提高土壤有机碳和松、稳结态腐殖质含量.土壤有机碳和松、稳结态腐殖质随时间准移而减少,重组碳、复合量和复合度则随之增加,表明猪粪的施入不断地参与了土壤有机无机复合.半旱式垄作比常规水旱轮作更有利于有机碳和重组碳的积累,且具有较高含量的松结态腐殖质.松、稳结态腐殖质有助于>0.25毫米团聚体的形成和稳定,而紧结态腐殖质对微团聚体的稳定起着重要作用.     

寒地水稻垄作双深耕作栽培模式技术效果的评价

为评价垄作双深耕作栽培模式对土壤部分理化指标和水稻产量及肥料利用效率的影响,在3个试验地点,对垄作双深耕作栽培(简称垄作)和常规平作耕作栽培(简称平作)的产量、干物质生产、根部性状、肥料利用率及土壤容重、团聚体和温度进行了比较研究。结果表明:采用该技术模式,土壤容重下降,土壤温度和团聚体升高是普遍现象。垄作0—5 cm和5—10 cm土层的容重分别下降10.40%,10.26%,0—10 cm和10—20 cm土层团聚体分别增加27.85%,14.18%,6月上旬—9月上旬距地表5,10,15 cm位置旬平均温度分别升高2.35,0.58,1.12℃。垄作齐穗期干物重和叶面积指数、灌浆期干物重和叶面积指数、各时期根干重方面表现出显著优势。垄作平均增产7.85%,增产幅度为7.92%～9.86%,穗数或穗粒数增加是其增产的主要原因。垄作氮肥贡献率、土壤氮素依存率、氮肥农学利用率和氮肥偏生产力分别较平作提高13.85%,15.46%,20.86%,6.97%。因此,垄作双深耕作栽培模式改善了土壤理化性质,促进根系生长发育,从而使水稻地上部分表现出生长优势,提高了肥料利用率和产量。     

耕作制度对紫色水稻土有机碳累积及矿化动态的影响

以稻田长期定位试验为平台,研究常规平作（中稻-冬水田）、垄作免耕（中稻-冬水田）、垄作免耕（中稻-油菜）和水旱轮作（中稻-油菜）4种耕作制度对紫色水稻土有机碳累积及矿化动态的影响。结果表明：实行不同耕作制度均能提高土壤有机碳密度,以垄作免耕（中稻-油菜）最佳。不同耕作制度实施20年后,农田0-10 cm表层土壤有机碳密度已趋于稳定,垄作免耕会提高10-20 cm和20-40 cm土层有机碳密度,而水旱轮作各土层有机碳密度均低于其他耕作处理。不同耕作制度下水稻土中易氧化有机碳数量和有机碳氧化稳定系数差异较大,其中,垄作免耕（中稻-油菜）下水稻土有机碳氧化稳定系数最大。各耕作处理中,土壤有机碳的最大矿化速率差异显著,有机碳矿化率和pH呈显著正相关;在培养期间,垄作免耕（中稻-油菜）的累积矿化量始终显著低于其他处理;常规平作（中稻-冬水田）的总矿化强度最大,垄作免耕（中稻-油菜）最小。     

紫色水稻土不同耕作生境中土壤动物群落变化及影响效应的初步研究

本文是对紫色水稻土不同耕作方式的生态系统中土壤动物种类和数量变化及对土壤与作物产生效应的研究。随着实行麦稻水旱轮作、垄作免耕和施肥等耕作技术，土壤动物的种类和数量在空间上发生了相应变化。     

耕作方式对紫色水稻土总有机碳及颗粒态有机碳的影响

为研究耕作方式对西南地区紫色水稻土总有机碳及颗粒态有机碳的影响,以1989年设立的位于西南大学农场的农业部重庆紫色土生态环境重点野外科学观测试验站内的长期免耕试验田为对象,研究在冬水田平作（DP）、水旱轮作（SH）、垄作免耕（LM）、厢作免耕（XM）和垄作翻耕（LF）5种不同耕作方式下,土壤中总有机碳（TOC）含量、颗粒态有机碳（POC）含量、颗粒态土壤质量分数和颗粒态有机碳分配比在土壤中的分布特点。结果表明,不同的耕作方式主要对表层土壤的TOC、POC分布产生显著影响,其中LM对提高积累TOC和POC贡献最大;0-60 cm土层TOC含量变化范围为7.10～34.45 g/kg,颗粒态土壤质量分数所占比例为30.38%～45.65%,POC含量为1.31～19.39 g/kg,各数值基本变化趋势都是随土壤深度的增加而减小。TOC与POC都可作为评价耕作方式影响紫色水稻土土壤质量变化与固碳能力的有效指标,但相同耕作制度下POC变化幅度更大,对其响应也更为敏感。从TOC和POC的关系来看,不同耕作制度下有机碳的增加与土壤物理保护能力的提高有关,免耕方式有利于有机碳以及颗粒态有机碳的保护和稳定。     

水旱轮作条件下免耕土壤微生物特性研究

通过野外调查和室内分析,研究了水旱轮作条件下,不同免耕年限土壤微生物数量和生物量的变化特点及其影响因素。结果发现:（1）旱作和水作后,免耕土壤细菌数量显著低于常规耕作。随着免耕年限延长,旱作后土壤细菌数量呈先降低再增加的趋势,免耕5～6 a时最低;而水作后,不同免耕年限间无显著差异。（2）旱作后,免耕土壤真菌和放线菌数量显著高于常规耕作,而水作后,真菌和放线菌数量较常规耕作显著降低。随着免耕年限的延长,旱作后土壤真菌数量呈先降低再增加的趋势,免耕7～8 a时最低;土壤放线菌数量在免耕5～6 a后趋于稳定。水作后,土壤真菌和放线菌数量呈显著负相关。（3）旱作和水作后,免耕土壤微生物量碳和氮显著高于常规耕作,两者呈极显著正相关,变化趋势一致。随着免耕年限延长,旱作后,土壤微生物量碳、氮呈逐渐降低的趋势;水作后,土壤微生物量碳、氮呈先增加再降低的趋势。     

不同耕作方式对水稻产量和土壤肥力的影响

于2005～2006年在双季稻田研究了不同耕作方式对水稻生长、产量和土壤肥力的影响。结果表明:免耕抛秧水稻根干重低于翻耕移栽稻,根系绝大部分分布在表层土壤,根系活力比翻耕处理的高,分蘖时间比翻耕移栽的早而比翻耕抛秧的迟;每公顷有效穗数略低于翻耕抛秧而高于翻耕移栽,结实率高于翻耕处理。随着免耕次数的增加,各处理产量基本持平;免耕1年有利于土壤物理性质的改善,免耕有利于土壤养分在表层土壤富集。     

水旱轮作条件下免耕土壤有机碳变化特征研究

采用野外调查与室内分析相结合的方法,研究了水旱轮作条件下免耕土壤有机碳的变化特点。结果表明,水作及旱作后,随免耕年限延长土壤有机碳在免耕5～6a达到最大值,与常规耕作差异显著;免耕0—5cm土层有机碳显著高于其他土层,具有一定的表聚现象;水旱轮作条件下土壤富里酸含量略高于胡敏酸,土壤碳氮比在10～16,有利于有机质矿化过程中养分的释放;有机碳密度与土壤有机碳变化趋势一致。研究水旱轮作免耕措施对土壤有机碳含量的影响,可为建立合理轮耕模式提供一定的理论基础,同时,也为该耕作方法的推广应用提供科学指导。     

保护性耕作对丘陵区水稻土团聚体稳定性的影响

长期保护性耕作通过增加土壤有机碳而成为稻田土壤结构改良的一项有效措施,而保护性耕作对土壤团聚体稳定机制的影响尚未完全清楚。本文供试土样采自耕作制定位试验水旱轮作、冬水免耕、垄作免耕和厢作免耕耕层（0～ 20 cm）土壤,土样经过糊化作用、湿润作用和再次糊化作用等预处理,用以阐明稻田土壤团聚体的破碎机制。研究结果表明：糊化作用和湿润作用后紫色水稻土团聚体稳定性差异不明显,而保护性耕作显著影响团聚体的稳定性。糊化作用后团聚体水稳性强弱顺序为：垄作免耕＞厢作免耕＞冬水免耕＞水旱轮作,湿润作用后团聚体水稳性强弱顺序为：厢作免耕＞垄作免耕＞冬水免耕＞水旱轮作。糊化作用下团聚体稳定性与有机碳浓度相关性不显著（r＝0.432,p＞0.05）,湿润作用下团聚体稳定性与有机碳浓度呈极显著正相关（r＝0.626,p＜0.01）。因此,研究结果说明保护性耕作有利于紫色水稻土大团聚体有机碳含量提高,进而增强团聚体的水稳性。     

Tillage effect on organic carbon in a purple paddy soil

The distribution and storage of soil organic carbon （SOC） based on a long-term experiment with various tillage systems were studied in a paddy soil derived from purple soil in Chongqing, China. Organic carbon storage in the 0-20 and 0-40 cm soil layers under different tillage systems were in an order： ridge tillage with rice-rape rotation （RT-rr） 〉 conventional tillage with rice only （CT-r） 〉 ridge tillage with rice only （RT-r） 〉 conventional tillage with rice-rape rotation （CT-rr）. The RT-rr system had significantly higher levels of soil organic carbon in the 0-40 cm topsoil, while the proportion of the total remaining organic carbon in the total soil organic carbon in the 0-10 cm layer was greatest in the RT-rr system. This was the reason why the RT-rr system enhanced soil organic carbon storage. These showed that tillage system type was crucial for carbon storage. Carbon levels in soil humus and crop-yield results showed that the RT-rr system enhanced soil fertility and crop productivity. Adoption of this tillage system would be beneficial both for environmental protection and economic development.     

免耕对稻油轮作系统土壤结构的影响

为探明免耕对稻油轮作系统土壤结构的影响,基于湖南省洞庭湖区4a的耕作试验(2016—2019),采用X射线CT扫描技术和常规土壤物理分析方法,研究了旋耕和免耕对水稻土0~25 cm土层土壤结构的影响。与旋耕相比,免耕处理对0~5 cm土层的土壤容重和土壤有机碳无显著影响,但免耕处理显著提高了0~10 cm土层>2 mm团聚体的含量和团聚体稳定性。不同耕作方式改变了土壤大孔隙度和孔隙大小分布,与旋耕处理相比,免耕处理增加了0~5和5~10 cm土层各个孔径范围内(>25μm)的大孔隙度,其中0~5 cm土层300~500μm孔径的大孔隙显著增加了70.5%,5~10 cm土层25~300和300~500μm孔径的大孔隙分别增加了82.8%和167.2%(P<0.05)。研究表明,稻油轮作系统免耕有利于提高表层土壤团聚体稳定性和大孔隙度,改善水稻土结构状况。     

水旱轮作条件下土壤有机无机复合状况的研究

在黄棕壤和灰潮土上进行水旱轮作条件下土壤有机无机复合状况变化的研究表明:1.水改旱有利于促进土壤有机质与土壤矿质部分的复合,增加土壤有机无机复合量,旱改水则使游离态有机质增多。2.水改旱后,土壤所复合的腐殖质中紧结态的相对较多,同时松结态和紧结态腐殖质的易氧化部分增多,能促使结合态腐殖质的氧化更新;旱改水后,松结态腐殖质相对增多,以及松结态和紧结态腐殖质的难氧化部分增多。3.水改旱后可导致土壤腐殖质组分上的差异,即HA-B/FA-B的比值升高;HA-A/FA-A的比值下降。4.水改旱后土壤碳、氮含量除细粘粒复合体中有增加外,其他粒径复合体中的都减少了,而磷、硫含量在粗粘粒和细粘粒复合体中均有明显增加,说明水改旱有利于缩短土壤有机质以及氮、磷、硫养分的循环周期,促进其易矿化性。     

耕作方式对稻-油轮作系统土壤理化性质及重金属有效性的影响

为探明不同耕作方式下稻-油轮作系统中土壤重金属有效性的变化规律,测定了21年长期定位试验稻-油轮作系统中土壤及其剖面的主要理化性质和重金属有效含量,分析了二者间的关系。结果表明,与翻耕相比,垄作免耕使各土层土壤有机质含量和阳离子交换量显著提高,并具有明显的表层聚集现象,土壤pH值明显降低。耕层土壤Cd、Cu和Zn有效量以垄作免耕处理最高,土壤Pb的有效量则以常规平作处理最高,不同耕作方式下,土壤有效Cd和Pb出现表聚现象,但有效Zn和Cu随土壤深度的变化无明显规律。相关分析表明,土壤有机质含量与土壤Cd、Zn有效量呈极显著正相关关系,与土壤Pb、Cu有效量呈显著正相关,土壤pH值与土壤Pb有效量呈显著正相关,而土壤阳离子交换量与4种重金属有效量间的相关性不显著。由此推测,耕作方式主要是通过影响土壤有机质含量而影响重金属元素的有效性,垄作免耕较翻耕在改良土壤理化性质上有较大优势,却使0-20cm和20-40cm土层重金属有效量显著增加,表现出明显的表层富集趋势。