长期保护性耕作对黄土高原旱地土壤肥力质量的影响

长期定位试验研究了黄土高原西部旱农区传统耕作措施和5种保护性耕作措施对豌豆-小麦(P→W)和小麦-豌豆(W→P)轮作序列的耕层土壤肥力质量的影响。结果表明,与传统耕作(T)处理相比,传统耕作秸秆还田(TS)和免耕秸秆覆盖(NTS)处理有机质含量分别提高11.61%～12.21%和12.13%～16.99%,全氮提高7.29%～8.42%和11.58%～12.95%,全磷提高10.35%～14.63%和13.79%～18.29%,全钾提高7.32%～7.51%和8.78%～9.15%,速效磷提高11.10%～12.41%和16.29%～20.99%,速效钾提高25.11%～43.26%和31.62%～44.22%,pH降低0.11～0.17个单位和0.09～0.16个单位。进一步利用加乘法则和加权综合法两种模型评价不同耕作方式下的土壤肥力质量,结果表明,土壤肥力质量指数排序为NTS处理TS处理NTP处理NT处理T处理TP处理(P→W轮作序列)和NTS处理TS处理NT处理NTP处理TP处理T处理(W→P轮作序列)。在黄土高原雨养农作系统中,实施免耕结合秸秆覆盖,对促进和维持土壤养分平衡,提高土壤肥力质量具有重要意义。     

冬麦免耕覆盖栽培对土壤丛枝菌根真菌多样性的影响

为揭示冬麦免耕覆盖栽培管理措施对土壤丛枝菌根真菌多样性的影响,以农田土壤生态系统为研究对象,利用Illumina MiSeq平台通过高通量测序的方法,对连续免耕覆盖栽培及有机肥管理下冬麦土壤丛枝菌根真菌群落组成及其与土壤环境因子间的相互关系进行研究。结果表明,丛枝菌根(AM)真菌在97%相似度下共获得4 515个AM真菌的操作分类单元(OTUs),分属于1门3纲4目8科10属155种。不同处理中,类球囊霉属(Paraglomus),球囊霉属(Glomus)和近明球囊霉(Claroideoglomus)为优势属,受农业综合管理措施中有机肥施用、免耕覆盖因子的影响,近明球囊霉、有隔球囊霉属相对丰度在不同处理间存在显著差异(P<0.05)。与耕作、不覆盖相比,免耕、覆盖措施提高了AM真菌多样性指数,但降低了AM真菌属的丰富度;与无肥条件相比,有机肥施用提高了AM真菌丰富度指数,但降低了AM真菌多样性指数。多元分析结果表明,土壤全磷及速效磷含量是影响AM真菌群落组成中优势属丰度变化的主要因素。免耕覆盖、有机栽培改变了土壤AM真菌的多样性及丰富度,土壤中丰度较低的AM真菌菌属更容易受到有机肥施用的影响;有机肥与免耕、覆盖管理的交互作用对AM真菌近明球囊霉属相对丰度有显著影响(P<0.05)。AM真菌群落对耕作覆盖、有机肥施用管理活动的响应受到农业综合管理活动及其相关因素交互作用的影响。本研究结果为合理农作物免耕覆盖、有机栽培管理提供了理论依据。     

西辽河平原区免耕秸秆还田方式对土壤微生物群落组成的影响

【目的】针对干旱半干旱西辽河平原区农田耕层存在的土壤质量问题,揭示不同免耕秸秆还田方式对土壤微生物类群分布特征的影响。【方法】设置浅旋秸秆不还田农户模式（CK）、免耕秸秆秋覆还田（MG）、免耕秸秆秋覆春二次粉碎还田（ME）、免耕秸秆秋覆春配施秸秆腐熟剂还田（MF）、免耕秸秆秋覆春二次粉碎配施秸秆腐熟剂还田（EF）5个处理,用田间小区试验的方法,研究免耕和不同秸秆还田方式对土壤微生物群落组成的影响。【结果】0～15cm土层中4种免耕秸秆还田方式降低细菌操作分类单元数;15～30 cm土层中MF和EF细菌操作分类单元数较高,MF中增加节杆菌属（Arthrobacter）、芽单胞菌属（Gemmatimonas）和假平胞菌属（Sphingomonas）相对丰度,EF中增加Haliangium、溶杆菌属（Lysobacter）、Subgroup＿10、Alistipes和拟杆菌属（Bacteroides）相对丰度;30～45 cm土层中4种秸秆还田方式均增加细菌操作分类单元数,增加了节杆菌属、拟杆菌属、Gaiella、硝化螺旋菌属(Nitrospira)相对丰度,但减少了Alistipes、Es...     

免耕留茬覆盖对旱作燕麦土壤养分及微生物量的影响

以旱作燕麦田为试验对象,设置免耕高留茬高覆盖、免耕低留茬高覆盖、免耕高留茬低覆盖、免耕低留茬低覆盖和常规耕作5个处理,研究了免耕留茬覆盖对土壤养分、微生物量及燕麦产量的影响。结果表明,免耕留茬覆盖各处理均能明显提高土壤0—10cm和10—20cm土层中土壤有机质、全量养分及速效养分含量,0—10cm土层各土壤养分含量均高于10—20cm土层;免耕留茬覆盖对土壤微生物碳、氮具有显著的提高作用,整个生育期抽穗期达到最大值,0—10cm土层土壤微生物量碳、氮均大于10—20cm土层,其中免耕高留茬高覆盖处理效果最佳;免耕留茬覆盖对0—10cm和10—20cm土壤微生物商有显著提高作用,免耕留茬覆盖处理间差异不显著;免耕留茬覆盖对燕麦产量影响显著,其中高留茬高覆盖处理产量最高,为2 111.4kg/hm~2,较常规耕作增产18.6%,产量总体表现为免耕高留茬高覆盖免耕低留茬高覆盖免耕高留茬低覆盖免耕低留茬低覆盖常规耕作。     

不同耕作措施对土壤微生物的影响

土壤微生物作为土壤中活的有机体系,是衡量土壤质量的重要指标之一,可以表征土壤质量演变趋势,不同耕作措施对土壤微生物的影响引起了国内外学者的广泛关注。通过综述不同种植制度(连作、轮作和间作)、施肥制度(有机肥和无机肥配施、单施有机肥和单施化肥)、保护性耕作制度(秸秆还田和免耕)对土壤微生物数量、生物量和群落结构的影响,以期为农业的可持续发展提供一定的参考依据。     

玉米秸秆覆盖冬小麦免耕播种对土壤微生物量碳的影响

土壤微生物量碳(SMBC)是土壤有机碳的一部分,在养分循环中起着重要作用.本研究目的在于揭示我国华北平原玉米秸秆覆盖冬小麦免耕对土壤微生物量碳的影响.4～5年的试验结果表明,不同耕作方式对农田SMBC含量的时空变异具有显著的影响.玉米秸秆覆盖免耕播种处理上层(0～10cm)的含量比下层(10～20cm)增加47.4%,而清茬翻耕和还田翻耕处理的含量在土壤中的分层不显著.不同的耕作方式的SMBC含量均随气温降低而减少.全年平均来看,在0～10咖土层,不同耕作方式的SMBC含量大小表现为覆免>还翻>清翻,在10～20cm土层则表现为还翻>覆免=清翻.整个耕层(0～20cm)表现为还翻>覆免>清翻.在气温较低时,覆盖免耕的SMBC含量比清茬翻耕和还田翻耕低.在土壤表层,不同耕作方式SMBC含量的稳定性大小表现为还翻>覆免>清翻;在下层,不同耕作方式之间差异不显著.     

冬小麦免耕覆盖与有机栽培对土壤微生物群落组成的影响

为揭示农业管理活动对土壤微生物群落结构及AM真菌多样性的影响,以农田土壤生态系统为研究对象,选取免耕覆盖+施有机肥（NF）、免耕覆盖+不施有机肥（NC）、传统耕作不覆盖+施有机肥（TF）和传统耕作不覆盖+不施有机肥（TC）4种处理,采用Illumina Miseq高通量测序及磷脂脂肪酸（phospholipid fatty acids,PLFAs）分析方法,研究持续冬小麦免耕覆盖有机栽培3年后,土壤微生物群落结构组成、AM真菌及其多样性与土壤环境因子间的关系。结果表明,持续免耕覆盖有机栽培能增加以PLFA表征的土壤微生物群落的生物量,传统耕作显著提高了土壤革兰氏阳性菌（G⁺）、阴性菌（G^-）的生物量（P<0.05）。且随免耕栽培管理年限增加,土壤AM真菌生物量呈显著上升趋势;以16：1ω5c中性脂（NLFA）与16：1ω5c磷脂（PLFA）表征的AM真菌生物量比值显著升高（P<0.05）。免耕覆盖措施下,有机肥的施用提高了土壤AM真菌丰富度指数（Chao1指数和ACE指数）,但降低了土壤AM真菌的多样性（香农指数、辛普森指数）。主成分分析结果显示,AM真菌孢子（16：1ω5c中性脂）的生物量与土壤有机质、土壤易提取球囊霉素含量呈正相关关系,AM真菌丰富度指数与土壤有机质含量呈正相关,AM真菌多样性指数与土壤全氮含量、脲酶活性呈正相关。受农业管理措施导致的土壤理化性状及土壤生物学差异等综合因素影响,土壤微生物生物量及AM真菌多样性和丰富度改变。免耕覆盖措施提高了土壤AM真菌多样性指数,有机肥施用显著影响了AM真菌NLFA/PLFA生物量的比例,改变了AM真菌孢子和菌丝间生物量碳的分配关系。     

转变耕作方式对长期旋免耕农田土壤有机碳库的影响

土壤深松是解决长期旋免耕农田耕层浅薄化、亚表层（>15～30 cm）容重增加等问题的有效方法之一,而将长期旋免耕农田进行深松必然导致农业生态系统中土壤有机碳（soil organic carbon,SOC）及碳固定速率的变化。因此,为对比将长期旋免耕转变为深松前后农田土壤有机碳库变化,该研究利用连续12a 的旋耕和免耕长期定位试验以及在此基础上连续6 a旋耕-深松和免耕-深松定位试验,对比了转变耕作方式对农田土壤0～30 cm有机碳含量、周年累积速率及其固碳量的影响。研究结果表明,经过连续12 a的旋耕和免耕处理（2002－2014）,2014年免耕处理土壤0～30 cm有机碳储量比试验初期（2002年）提高38%,旋耕处理降低了30%,而对照常规处理无显著差异。免耕处理土壤0～30 cm有机碳储量比旋耕处理高约2.6倍（2014年）。长期免耕显著提高了土壤0～30 cm的有机碳含量,2002~2014年其土壤0～30 cm固碳量为16.69 t/hm2,但长期旋耕导致土壤0～30 cm SOC含量显著降低,表现为土壤有机碳的净损耗,年损耗速率为?0.75 t/hm2。而长期旋耕后进行深松（旋耕-深松处理）6年其土壤0～30 cm的有机碳含量较原旋耕处理提高32%～67%,且显著提高了土壤固碳量及周年累积速率;免耕-深松土壤0～30 cm的有机碳周年累积速率较免耕处理下降了42%。长期旋耕造成有机碳水平下降的条件下,将旋耕处理转变为深松处理在短期内更有利于促进土壤有机碳的积累,而将长期免耕处理转变为深松措施,降低了土壤有机碳的累积速率和固碳量。     

免耕和秸秆还田对土壤酶活性和微生物群落的影响

利用在中国科学院封丘农业生态实验站的玉米-小麦轮作保护性耕作定位实验平台,研究了免耕+秸秆还田、免耕、常耕+秸秆还田、常耕4种耕作方式对玉米生长期内土壤酶活性和土壤微生物群落的影响。结果表明:土壤脲酶、碱性磷酸酶、脱氢酶和转化酶活性为免耕处理大于常耕处理,有秸秆还田处理大于无秸秆还田处理,以免耕+秸秆处理最高,常耕处理最低;玉米不同生育时期,脲酶和碱性磷酸酶分别在苗期和吐丝期出现峰值,转化酶和脱氢酶在苗期较低,增加至吐丝期达到峰值,至成熟期又降至低值;微生物各类群数量表现为免耕处理大于常耕处理,有秸秆处理大于无秸秆处理;土壤脲酶、碱性磷酸酶和转化酶与细菌、真菌、放线菌数量呈显著或极显著正相关关系,脱氢酶仅与放线菌数量呈极显著相关关系。     

菜-菌轮作模式下土壤微生物群落结构及多样性的变化

为明确菜-菌轮作模式对土壤微生物的影响,基于高通量测序技术,对4种轮作模式下的土壤微生物群落结构与多样性进行了研究,结果显示：不同轮作模式下土壤样品中真菌和细菌OUT总数分别是2298和15840条,相较于常规轮作模式A,菜-菌轮作模式B、C、D下真菌的OUT总数、ACE指数、Chao1指数、Shannon指数降低显著,Simpson指数增加明显,但细菌的各参数没有显著的差异;其土壤全氮、碱解氮、速效钾、有机质含量显著高于常规轮作模式A;真菌的优势群落是子囊菌门,相对丰度在66%以上,枝孢属、镰刀菌属两类致病菌群的丰度在菜-菌轮作模式B、C、D中降低明显;细菌的优势群落是变形菌门、放线菌门、绿弯菌门以及酸杆菌门,鞘氨醇单胞菌属、伯克霍尔德氏菌属丰度在菜-菌轮作模式B、C、D中显著提高;聚类分析表明菜-菌轮作模式C、D下微生物群落结构相似度最高,常规轮作模式A可划分为区别于菜-菌轮作模式B、C、D的单独类群。综上所述,菜-菌轮作可降低真菌群落丰度,改变土壤微生物群落的结构组成,同时提高土壤中有益菌群的丰度,降低有害菌群的丰度。     

豫西旱坡地高留茬深松对冬小麦生态效应的研究

丘陵旱坡地长期定位试验研究结果表明 ,高留茬深松保持耕作技术具有蓄水保墒、防止水土流失、培肥改土、抑制杂草和增加土壤生物量等土壤环境效应以及促进冬小麦生长发育、提高产量的生物学效应 ,比传统耕作 2年冬小麦平均增产 70 3.6kg/hm2 ,平均增产率 18.8% ,平均水分利用效率提高 1.9kg/hm2 ·mm ,平均增长率 16 .8%。     

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.     

黄土高原区长期施用有机肥对土壤肥力及小麦产量的影响

黄土高原区长期定位试验麦秸、玉米秸、绿肥、厩肥及化肥等培肥物质对土壤养分及小麦产量的影响结果表明,长期施用有机肥可明显提高土壤有机质、全量养分和速效养分含量,提高土壤酶活性,改善土壤有机无机复合体、土壤水分、物理形状和土壤团聚度,提高调节土壤水、肥、气、热等能力,其中秸秆增产效果最显著。     

长期免耕和秸秆覆盖下黄土高原旱作土壤不同粒级复合体中酸解有机氮含量及分配比例变化

【目的】探明不同保护性耕作措施对黄土高原旱作土壤不同粒级复合体中有机氮含量与分配的影响,可对评价耕作措施的效果提供科学依据。【方法】基于黄土高原旱区14年的长期定位试验,采用Bremner法, 对传统耕作(T)、免耕(NT)、秸秆覆盖(TS)及免耕+秸秆覆盖(NTS)四种耕作措施条件下不同土壤粒级复合体中的有机氮含量和分配进行了研究。【结果】保护性耕作方式均增加了2~10 μm粒级土壤复合体的比例,增幅为20.0%~31.7%;降低了0~2 μm粒级土壤复合体在土壤中所占的比例,降幅为27.6%~31.0%。在所有耕作措施下,耕层土壤中不同粒级复合体所占的比例为10~50 μm＞2~10 μm＞0~2 μm＞50~100 μm＞100 μm。保护性耕作方式均明显提高了耕层0~2 μm粒级土壤复合体中氨基糖氮的含量,增幅在46.9%~107.1%,降低了单位质量0~2 μm粒级土壤复合体中的NH+4-N含量,降幅在14.8%~27.0%;明显提高了耕层单位质量2~10 μm粒级土壤复合体中酸解总氮、氨基酸氮和氨基糖氮的含量,增幅分别为8.2%~14.3%、16.2%~31.5%和154.9%~184.3%;降低了单位质量2~10 μm粒级土壤复合体中NH+ 4-N的含量,降幅为28.7%~46.6%。传统耕作(T)条件下,与各粒级土壤复合体相结合的有机氮量顺序为10~50 μm＞0~2 μm＞2~10 μm＞50~100 μm＞100 μm以上,而保护性耕作条件下,与各粒级土壤复合体相结合的有机氮量顺序为10~50 μm＞2~10 μm＞0~2 μm＞50~100 μm＞100 μm以上;与传统耕作相比,保护性耕作措施显著地增加了耕层土壤中酸解总氮、氨基酸氮、氨基糖氮的含量,增幅分别为6.6%~20.4%、89.0%~113.0%和11.9%~31.6%,降低了NH+4-N的含量。【结论】与传统耕作(T)处理相比,保护性耕作(NT、TS、NTS)措施明显提高了土壤2~10 μm粒级复合体的比例,降低了0~2 μm粒级复合体的比例;增加了耕层土壤中酸解氮总氮、氨基糖态氮和氨基酸态氮的含量,降低了NH+ 4-N的含量。土壤中以氨基酸态氮占优势地位,其它形态的有机氮无明显分布规律。     

Soil chemical properties and microbial biomass after 16 years of no-tillage farming on the Loess Plateau, China

Data from a 16-year field experiment conducted in Shanxi, on the Chinese Loess Plateau, were used to compare the long-term effects of no-tillage with straw cover (NTSC) and traditional tillage with straw removal (TTSR) in a winter wheat (Triticum aestivum L.) monoculture. Long-term no-tillage with straw cover increased SOM by 21.7% and TN by 51.0% at 0–10 cm depth and available P by 97.3% at 0–5 cm depth compared to traditional tillage. Soil microbial biomass C and N increased by 135.3% and 104.4% with NTSC compared to TTSR for 0–10 cm depth, respectively. Under NTSC, the metabolic quotient (CO₂ evolved per unit of MBC) decreased by 45.1% on average in the top 10 cm soil layer, which suggests that TTSR produced a microbial pool that was more metabolically active than under NTSC. Consequently, winter wheat yield was about 15.5% higher under NTSC than under TTSR. The data collected from our 16-year experiment show that NTSC is a more sustainable farming system which can improve soil chemical properties, microbial biomass and activity, and thus increase crop yield in the rainfed dryland farming areas of northern China. The soil processes responsible for the improved yields and soil quality, in particular soil organic matter, require further research.     

黄土旱塬长期秸秆还田对土壤养分、酶活性及玉米产量的影响

研究黄土旱塬区玉米生产中长期秸秆还田对土壤性质及玉米产量的影响,可为农田土壤可持续利用及质量提升提供科学依据。本研究基于连续24年(1992—2016年)秸秆还田长期定位试验,设置秸秆过腹还田、秸秆直接还田、秸秆覆盖还田以及不还田处理,研究长期不同秸秆还田方式对土壤化学性质、酶活性以及玉米产量的影响。研究表明,秸秆不还田处理累积玉米产量为1.695×105 kg·hm?2,覆盖还田、直接还田和过腹还田处理累积玉米产量分别为1.885×105 kg·hm?2、1.854×105 kg·hm?2、2.001×105 kg·hm?2,其增产率分别为10.1%、8.6%、15.3%。3种秸秆还田均可以显著提高0～20 cm土层土壤有机碳含量6%～14%,对20～40 cm土层土壤有机碳含量无显著影响。与秸秆不还田相比,长期过腹还田可显著增加土壤全氮、全磷、全钾、有效氮、有效磷和有效钾含量,秸秆直接还田可显著增加土壤全氮、全钾、有效氮和有效钾含量,长期覆盖还田仅提高土壤有效氮和有效钾含量。土壤蔗糖酶活性表现为过腹还田最高,直接还田和覆盖还田次之,不还田处理最低。秸秆直接还田0～20 cm纤维素酶活性最高,是不还田处理的2.2倍。过腹还田使土壤脲酶活性和碱性磷酸酶活性分别显著提高13.0%和20.5%,直接还田和秸秆覆盖对脲酶和碱性磷酸酶活性无显著影响。玉米生产中长期连续秸秆过腹还田和直接还田对土壤养分含量及酶活性产生了深远的影响,尤其是土壤蔗糖酶活性的提高与玉米产量稳定和提升有非常紧密联系。     

旱地长期施肥对土地生产力和肥力的影响

本文总结了半干旱黑垆土区 1 990～ 1 999年长期定位施肥的试验结果 .有机肥在提高旱地生产力和土壤肥力方面起着主导作用 .在施入等量氮磷养分下 ,平均有机肥增产 4 6 6% ,有机肥 +化肥增产4 4 8% ,化肥增产 2 2 4 % .施肥后效和土壤肥力均随施肥量的增加而提高 .后效的增产率在 3年内的约占原施肥处理的 1 / 4～ 1 / 3.     

Effect of tillage treatments on soil thermal conductivity for some Jordanian clay loam and loam soils

Soil thermal conductivity determines how a soil warms or cools with exchange of energy by conduction, convection, and radiation. The ability to monitor soil thermal conductivity is an important tool in managing the soil temperature regime to affect seed germination and crop growth. In this study, the temperature-by-time data was obtained using a single probe device to determine the soil thermal conductivity. The device was used in the field in some Jordanian clay loam and loam soils to estimate their thermal conductivities under three different tillage treatments to a depth of 20 cm. Tillage treatments were: no-tillage, rotary tillage, and chisel tillage. For the same soil type, the results showed that rotary tillage decreased soil thermal conductivity more than chisel tillage, compared to no-tillage plots. For the clay loam, thermal conductivity ranged from 0.33 to 0.72 W m⁻¹ K⁻¹ in chisel plowed treatments, from 0.30 to 0.48 W m⁻¹ K⁻¹ in rotary plowed treatments, and from 0.45 to 0.78 W m⁻¹ K⁻¹ in no-till treatments. For the loam, thermal conductivity ranged from 0.40 to 0.75 W m⁻¹ K⁻¹ in chisel plowed treatments, from 0.34 to 0.57 W m⁻¹ K⁻¹ in rotary plowed treatments, and from 0.50 to 0.79 W m⁻¹ K⁻¹ in no-till treatments. The clay loam generally had lower thermal conductivity than loam in all similar tillage treatments. The thermal conductivity measured in this study for each tillage system, in each soil type, was compared with independent estimates based on standard procedures where soil properties are used to model thermal conductivity. The results of this study showed that thermal conductivity varied with soil texture and tillage treatment used and that differences between the modeled and measured thermal conductivities were very small.     

翻耕和覆盖对我国黄土区麦田土壤水分的影响

Effects of different methods of tillage and mulch on soil moisture at fallow stage were studied in rainy and rain-deficient years.Soil moisture content per 20 cm was measured vertically within 0-300 cm soil layers in an experiment with five treatments:deep-loosening tillage(DLT),traditional tillage(TT),plastic mulch(PM),straw mulch(SM) and plastic plus straw mulch(PSM),All mulch treatments were under no tillage conditions.Total storage of precipitation in soil from 0 to 300cm was determined before sowing,Results showed that the new methods of tillage and mulch were the basic ways to improve water condition in dryland wheat fields.In a rainy year,PM with no tillage played a significant role in storing and conserving precipitation.while in a rain-deficient year,the role was not significant,Due to evaporation.DLT did not promote the storage of soil moisture,SM was the best way to store and conserve soil moisture,In SM treatment the wheat yields increased by more than 20%.