短期翻耕和有机物还田对东北暗棕壤物理性质和玉米产量的影响

构建适宜作物生长的耕层是解决农田土壤耕层"变浅、变薄、变硬"和透气透水性差的重要技术途径之一，对于土壤黏粒含量较高的土壤来说，更是如此。该研究以黑龙江省较为典型的农田暗棕壤为研究对象，在黑河市爱辉农业示范园区设置不同耕层构建模式试验，分析不同翻耕深度（15、35 cm）和不同有机物还田（秸秆和牛粪）对暗棕壤物理性质、玉米产量及产量构成因素的影响。田间试验包括：1）对照处理：常规浅翻15 cm，无有机物还田（T15）；2）深翻35 cm，无有机物还田（T35）；3）浅翻15 cm，秸秆浅混还田（T15+S）；4）深翻35 cm，秸秆深混还田（T35+S）；5） 免耕秸秆全覆盖（NT+SM1）；6）免耕秸秆条覆盖（NT+SM2）；7）深翻35 cm，有机肥深混还田（T35+OM）；8）深翻35 cm，有机肥加秸秆深混还田（T35+S+OM），秸秆和有机肥的还田量分别为10 000和30 000 kg/hm2。2019年和2020年试验结果表明，不同耕作和有机物还田对土壤物理性质影响较大，与T15处理相比，T35+S、T35+OM和T35+S+OM处理可显著减少土壤容重，增加土壤孔隙度、饱和含水量、田间持水量和>0.25 mm水稳性团聚体比例，优化土壤三相比；T15+S处理对0～15 cm耕层的土壤容重、总孔隙度、饱和含水量、土壤三相比和>0.25 mm水稳性团聚体影响显著，而T35+S、T35+OM和T35+S+OM处理可显著改善15～35 cm亚耕层的土壤物理性质。不同耕层构建模式对玉米产量和收获指数也产生影响，且在不同降水年型间存在差异：与T15处理相比，在降水正常年（2019年），T35+S、T35+OM和T35+S+OM处理玉米产量差异均不显著（P>0.05）；在丰水年（2020年），T15+S和T35+S+OM处理玉米产量和收获指数增加最显著，分别增加了27.6%～37.0%和22.75%～28.57%（P<0.05），免耕可导致玉米减产。翻耕配合有机物还田通过增加玉米穗长和行粒数，减少秃顶长，是玉米增产的主要影响因素。综合分析认为，深翻配合秸秆或有机肥还田能显著改善土壤物理结构，优化土壤三相比，增加玉米产量和收获指数，在东北北部暗棕壤地区构建适宜作物生长的耕层具有一定的指导意义和应用价值。     

玉米秸秆混合还田深度对土壤有机质及养分含量的影响

秸秆还田是提升土壤肥力的重要措施之一,还田深度是影响还田效果的重要因素。本文以黑土为研究对象,分析了连续3年等量秸秆混入不同深度土层对土壤有机质及养分含量的影响。试验包括4个秸秆混合还田深度,0~15 cm(D15S),0~20 cm(D20S),0~35 cm(D35S)和0~50 cm(D50S),秸秆还田量均为10 000 kg·hm^(-2)。研究结果表明等量秸秆混入不同深度土层,导致不同处理秸秆在土壤中的含量(SC)在1.68~6.06 g·kg^(-1)之间,随着秸秆混入土层深度的增加SC值逐渐减小;秸秆混合还田增加了相应土层土壤有机质含量,与D15S处理相比,D20S、D35S和D50S处理土壤有机质增加量分别降低了27.3%,48.4%和67.8%,但是秸秆的有机质转化率在D35S处理达到了最大值,与D15S、D20S和D50S相比分别增加了28.6%,32.6%和17.5%,不同处理土壤有机质增加的总量表现为D35S>D50S>D15S>D20S,土壤轻组有机碳总量表现出相似的趋势;等量秸秆混入不同深度土层没有显著增加相应土层全量养分的含量,但是显著增加了速效养分含量(P<0.05),与初始值相比,D15S、D20S、D35S和D50S处理土壤碱解氮、速效磷和速效钾含量分别提高了7.17%~20.6%、9.16%~38.2%和12.6%~43.7%,其中土壤速效养分增加率在D35S处理达到了最大值,说明秸秆深混还田能够促进养分在土壤深层的积累,增加全层土壤养分的供给能力。因此,建议研究区域秸秆混合还田的深度为0~35 cm,提高秸秆混合还田对土壤肥力的贡献,实现黑土地保护。     

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。     

耕作和秸秆还田对土壤团聚体有机碳及其作物产量的影响

通过3年的田间定位试验,研究不同耕作方式、秸秆还田对土壤团聚体、有机碳含量和作物产量的影响。试验共设置6个处理:翻耕+化肥(T1)、翻耕+秸秆还田+化肥(T2)、旋耕+化肥(T3)、旋耕+秸秆还田+化肥(T4)、免耕+化肥(T5)、免耕+秸秆还田+化肥(T6)。结果表明:与翻耕相比,0—20cm土层免耕处理大团聚体(2mm)含量增加35.79%,中粒度团聚体(2~0.25mm)含量增加30.81%,微团聚体(0.25~0.106mm)含量增加25.80%。免耕+秸秆还田的T6处理土壤团聚体中有机碳含量最高,大团聚体(A1)、中粒度团聚体(A2)和微团聚体(M1)中分别比"翻耕+化肥"的T1处理高25.04%,28.55%,18.12%。传统耕作作物产量高于保护性耕作,"翻耕+化肥"的T1处理在2013,2014,2015年的水稻当量产量分别比"免耕+化肥"的T5处理高12.30%,13.22%,15.20%。免耕和秸秆还田等保护性耕作方式提高了土壤团聚体含量,增加了土壤固碳,但一定程度上影响了水稻和小麦幼苗生长,降低了作物产量。     

耕作与施肥措施对江淮地区白土理化性质及水稻产量的影响

针对连续旋耕白土田耕层浅薄、下层土壤黏重紧实、养分分布不均衡等问题,探索适合于白土稻田的耕作与施肥措施,以进一步提高江淮地区白土生产力和水稻产量水平。设置2种耕作方式(旋耕和翻耕)及3种施肥措施(单施化肥、化肥+有机肥、化肥+秸秆还田),通过大田定位试验研究不同耕作方式与施肥措施对白土稻田土壤理化性质、水稳性团聚体分布以及水稻产量的影响。结果表明,相较于旋耕,翻耕降低0—10cm土层土壤养分含量,而使10—20cm土层有机质、全氮、有效磷和速效钾含量分别提高3.2%～8.8%,4.5%～9.2%,5.2%～8.2%和8.3%～17.7%。增施有机肥或秸秆还田使土壤有机质和速效钾含量较单施化肥处理分别提高1.3%～8.6%和4.1%～21.1%。翻耕方式下10—20cm土层土壤容重较旋耕降低14.4%～19.5%,土壤大团聚体比例在0—10,10—20cm土层则较旋耕分别降低3.0%～5.4%和3.5%～9.7%;在翻耕的基础上增施有机肥或秸秆还田土壤容重较单施化肥降低2.1%～6.6%,大团聚体比例则提高2.8%～8.4%。翻耕有利于水稻产量的提高,较旋耕的增产幅度在11.7%～18.0%,增施有机肥或秸秆还田使水稻产量提高1.7%～7.5%。因此,江淮地区连续多年旋耕的白土田进行适宜翻耕结合秸秆还田或增施有机肥可改善0—20cm土层土壤理化性质,有利于水稻产量的提升。     

16年保护性耕作措施对粮草轮作系统土壤碳库及稳定性的影响

土壤碳库是陆地生态系统碳库的重要组成部分,对维持全球碳平衡及气候变化具有重要作用,其变化除了受气候和环境因素的影响外,还受农业耕作措施的影响。为研究长期保护性耕作措施对黄土高原陇东地区玉米(Zea mays L.)-小麦(Triticum aestivum L.)-箭筈豌豆(Vicia sativa L.)轮作系统土壤碳库及碳库变化的影响,利用已进行16年传统耕作(T)、传统耕作+秸秆还田(TS)、免耕(NT)、免耕+秸秆还田(NTS)的保护性耕作定位试验,探究0—200 cm土层土壤全碳、有机碳、易氧化有机碳、碳库指数、碳库管理指数、碳库活度指数的变化。结果表明:连续进行16年保护性耕作措施能够显著增加0—5 cm土层土壤有机碳及易氧化有机碳含量(P0.05),对深层土壤有机碳和易氧化有机碳影响不显著,相比T,TS、NT、NTS处理能够使土壤有机碳含量分别升高59.74%,58.43%,80.56%,使易氧化有机碳含量分别升高49.80%,49.65%,53.17%。保护性耕作措施对土壤碳库变化的影响随土层深度改变,其中TS、NT和NTS处理土壤碳库指数在0—10 cm土层显著高于10—20 cm土层,而土壤碳库活度指数和碳库管理指数在10—20 cm土层显著高于0—10 cm土层,土壤易氧化有机碳含量是决定土壤碳库活度指数和土壤碳库管理指数变化的主要原因。通过16年的长期试验证明,免耕+秸秆还田处理是提升农田表层土壤碳库及稳定性的有效措施,研究结果可为探讨土壤固碳机理、优化黄土高原地区农田管理措施提供理论指导。     

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。     

CT扫描技术研究有机物料还田深度对黑土孔隙结构影响

为了探明有机物料还田深度对土壤孔隙结构的影响,2019年玉米播种前在黑龙江海伦市的黑土上开展了田间定位试验,设置了秸秆浅混还田(0～15 cm)(T1)、秸秆深混还田(0～35 cm)(T2)和秸秆配合有机肥深混还田(0～35 cm)(T3)3个有机物料还田处理,以无秸秆还田常规耕作为对照(CK),4次重复,随机排列。玉米秸秆还田量为10 000 kg/hm~2,有机肥还田量为30 000 kg/hm~2。2019年玉米收获后,采集原状土柱,利用CT扫描技术可视化土壤结构,量化土壤孔隙结构特征。结果表明,虽然有机物料还田仅一个玉米生长季,但是与CK处理相比,T1、T2和T3处理显著降低了0～15 cm土层容重,增加了饱和导水率和田间持水量(P0.05);T2和T3处理显著改善了15～35cm土层的上述3个土壤物理指标。有机物料的施用增加相应土层的孔隙数量、改善了孔隙分布。与CK处理相比,T1、T2和T3处理0～15 cm土层500μm孔隙数量和孔隙度分别显著增加了18.1%～179.9%和69.2%～256%(P0.05);与其他处理相比,T2处理15～35cm土层1000μm孔隙度显著增加了17.4%～196.2%(P0.05)。有机物料还田增加了孔隙结构的复杂性,土壤中出现了交叉孔隙和细长孔隙,提高了孔隙的连通性。与CK处理相比,T1、T2和T3处理显著降低了0～15 cm土层欧拉数,T1处理显著增加了分形维数(P0.05);秸秆或秸秆配施有机肥深混处理显著改善了15～35 cm土层的土壤孔隙结构,与CK相比,显著增加了各向异性、分形维数和成圆率,显著减少了欧拉数(P0.05)。欧拉数和1 000μm孔隙度分别对0～35 cm土层容重和饱和导水率贡献度最大,而各向异性和欧拉数分别对0～15 cm和15～35 cm土层田间持水量贡献度最大,说明有机物料对土壤物理性质的改善作用是通过调控土壤孔结构,改善孔隙分布、增加孔隙的复杂性、连通性来实现的。     

秸秆还田对滴灌春小麦产量和土壤肥力的影响

为提高秸秆还田的利用效率,采用大田试验研究了秸秆还田及配肥对小麦产量及土壤理化性状的影响,为干旱区土壤培肥提供科学依据。在常规施肥的基础上设置半量秸秆(S1)、全量秸秆(S2)、有机肥(M)、复混肥(CF)、全量秸秆与有机肥(S2+M)、全量秸秆与复混肥(S2+CF)配施6个处理。结果表明,秸秆配施肥(S2+M)、(S2+CF)对提高小麦的株高、单穗重、穗长和单株穗粒数效果优于单施秸秆处理(S1、S2);秸秆配施肥产量显著高于CK。秸秆配施肥显著降低了0~20 cm和20~40 cm土层土壤容重,提高了0~20 cm土层阳离子交换量,而对20~40 cm影响不显著。秸秆配施肥0~20 cm和20~40 cm土层土壤有机质、全氮、碱解氮、速效磷和速效钾含量均显著高于单施秸秆处理,而单施秸秆处理显著高于单施有机肥和复混肥处理。因此,在施氮、磷肥的基础上全量秸秆还田与有机肥或复混肥配合施用,能更有利于滴灌农田土壤肥力的提升。     

连续秸秆还田与耕作方式轮换对稻麦轮作田土壤理化性状变化及水稻产量构成的影响

为减少秸秆焚烧带来的环境污染,提高秸秆还田的利用效率,采用大田试验研究了连续秸秆还田与不同耕作方式对稻麦轮作田土壤理化性状变化及水稻产量构成的影响。结果表明:所有处理中,连续两年深耕+秸秆还田处理(DSⅡ)和一年免耕一年深耕+秸秆还田处理(NDS)对土壤容重的降低最有效;一年免耕一年浅翻耕+秸秆还田处理(NLS)最能有效增加土壤有机质含量;一年免耕一年翻耕和旋耕(NRS、NLS、NDS)以及连续两年旋耕处理(RSⅡ)增加土壤全土层全氮含量效果最明显;秸秆还田处理全土层速效磷含量增加较明显,但是不同耕作方式对全土层速效磷含量影响不显著。秸秆还田使水稻穗粒数、千粒重以及产量均减少,秸秆还田处理的穗粒数比无秸秆还田处理减少12.14%,千粒重平均低5.68%,产量低约7.68%。     

传统耕作结合秸秆地膜双元覆盖是提高渭北旱塬春玉米产量和养分吸收的有效措施

  【目的】  在干旱半干旱地区,实现雨养农业作物持续增产的关键因素是提高作物养分利用效率。研究黄土高原旱作农业区长期不同耕作、覆盖措施对春玉米产量和养分吸收的影响,为黄土塬区可持续的农田管理提供参考。  【方法】  保护性耕作定位试验位于中国科学院黄土高原农业生态试验站,始于2003年。设有4个传统耕作和4个免耕处理,具体为传统耕作 (CT)、传统耕作+地膜覆盖 (CP)、传统耕作+秸秆覆盖 (CS)、传统耕作+地膜+秸秆覆盖 (CPS)、免耕 (NT)、免耕+地膜覆盖 (NP)、免耕+秸秆覆盖 (NS)、免耕+地膜+秸秆覆盖 (NPS)。调查分析了2007—2016年玉米产量和玉米养分吸收特性。  【结果】  4个传统耕作处理中,CP处理玉米籽粒平均产量比CT处理提高了24.4%,氮素和钾素养分利用效率最高;CS处理玉米平均生物产量比CT处理提高了39.4%,玉米茎秆养分吸收量最高,特别是总吸钾量提高了101.7%;CPS处理籽粒平均产量最高 (9381.6 kg/hm2),总吸氮量和吸磷量分别比CT处理提高了63.2%和123.7%。4个免耕处理中,NP处理籽粒平均产量比NT处理提高了25.8%,NS处理比NT处理降低了3.9%;CPS处理平均籽粒产量、生物产量、植株总吸氮量和总吸磷量最高。相同覆盖处理下,传统耕作的平均籽粒产量、生物产量、氮磷总吸收量均高于免耕。平水年地膜覆盖增产效果最好 (27.0%～37.4%),干旱年秸秆覆盖增产效果最好 (3.5%～8.5%),丰水年则以地膜秸秆双元覆盖增产效果最大 (31.6%～38.1%)。  【结论】  黄土高原旱地条件下,传统耕作对玉米的增产效果好于免耕。采用传统耕作结合地膜秸秆双元覆盖提高了玉米籽粒产量,增加了玉米地上部养分吸收量,在不同气候年份下对玉米增产效果均较好,且年际间变异幅度较小,是渭北旱塬增加玉米养分吸收,提高籽粒产量的最佳田间管理措施。     

耕作与覆盖措施对黄土塬区春玉米田土壤水气传输的影响

  【目的】  良好的土壤物理和水力学性质是土壤肥力可持续的基础。研究黄土高原旱作农业区长期不同耕作、覆盖措施对土壤水气传输性质的影响,为黄土塬区可持续的农田管理提供参考。  【方法】  基于设在渭北旱塬始于2002年的田间定位试验,选取传统耕作 (CT)、传统耕作+秸秆覆盖 (TS)、传统耕作+地膜覆盖 (TP)、传统耕作+全膜覆盖 (TWP)、免耕 (NT)、免耕+秸秆覆盖 (NS)、免耕+地膜覆盖 (NP)、免耕+生草覆盖 (NG) 共8个处理。于2019年春玉米收获期采集剖面土样,对0—10、10—20、20—30和30—40 cm土层土壤质量含水量、容重、导气率、相对气体扩散率和饱和导水率进行测定与分析。  【结果】  与CT处理相比,TS处理显著增加了0—40 cm土壤平均质量含水量,降低了0—40 cm各层土壤导气率,增加了各层土壤相对气体扩散率,表层 (0—10 cm) 土壤饱和导水率显著降低了75.9%;TP处理收获期耕层 (0—20 cm) 土壤容重增加,土壤总孔隙度显著降低,在0—10 cm土层,土壤导气率显著提高了54.1%;TWP处理耕层土壤容重显著增加,土壤总孔隙度显著降低,剖面0—40 cm土壤导气率和饱和导水率分别平均增加了64.8%和111.2%,尤其是表层土壤导气率显著提高了99.5%。与NT处理相比,NS处理耕层土壤容重降低,总孔隙度增加,表层土壤质量含水量、相对气体扩散率和饱和导水率分别显著提高了14.8%、25.3%和446.4%;NP处理耕层土壤容重增加,总孔隙度降低,表层土壤质量含水量和饱和导水率分别显著增加3.5%和145.2%,土壤导气率显著降低33.7%;NG处理耕层土壤容重降低,总孔隙度增加,表层土壤质量含水量显著提高了11.3%,土壤相对气体扩散率显著降低了42.1%。相同覆盖条件下与传统耕作比较,免耕处理能够降低下层20—40 cm土壤容重,增加土壤总孔隙度,提高土壤持水性,虽然降低了表层0—10 cm土壤导气率,但提高了土壤相对气体扩散率和饱和导水率。  【结论】  免耕秸秆覆盖可降低耕层土壤容重,增加总孔隙度,并且显著提高耕层土壤相对气体扩散率和饱和导水率,增加下层土壤导气率,是免耕处理组中最佳处理。传统耕作全膜覆盖可提高耕层土壤导气率、相对气体扩散率和饱和导水率,是传统耕作组中最佳处理,可有效保持渭北旱塬良好的土壤水气传输能力。     

玉米秸秆源有机物料对黑土养分有效性与酶活性的提升效应

  【目的】  研究以玉米秸秆为主要原料制备的不同类型有机物料对东北黑土土壤肥力和玉米产量的影响,为黑土地保护和秸秆资源高效利用提供理论依据。  【方法】  田间定位试验连续进行了5年。试验设不施肥对照 (CK)、单施化肥 (NPK)、化肥配施秸秆 (NPK+ST)、化肥配施生物炭 (NPK+BR) 以及化肥配施堆肥 (NPK+CP) 5个处理,各有机物料每年均为等碳量投入 (C 3200 kg/hm2)。5年后,采集耕层 (0—20 cm) 和亚耕层 (20—40 cm) 土壤样品,测定土壤有机碳 (SOC)、活性有机碳 (LOC)、速效养分与酶活性,并结合年际间玉米产量变化进行综合评价。  【结果】  与NPK相比,NPK+BR处理显著增加了耕层及亚耕层SOC含量,增幅分别为28.2%和11.2%;NPK+CP和NPK+ST处理增加了耕层SOC含量,增幅分别为15.5%和7.6%,对亚耕层SOC含量影响不显著;配施有机物料处理显著增加了0—40 cm土层LOC含量,且NPK+CP和NPK+ST处理LOC含量在0—20 cm土层显著高于NPK+BR,增幅分别为13.2%和8.7%,各种有机物料处理LOC含量在20—40 cm土层差异不显著;3个配施有机物料处理均显著增加了0—20 cm土层有效磷含量,仅NPK+CP和NPK+BR处理显著提高了20—40 cm土层有效磷含量;配施有机物料处理对0—40 cm土层土壤速效氮和速效钾含量影响均不显著,但配施堆肥处理0—20 cm土层土壤速效氮含量显著高于配施秸秆和生物炭处理。配施有机物料处理比NPK处理显著增加了0—40 cm土层土壤纤维素酶、蔗糖酶和磷酸酶活性。NPK+ST和NPK+BR处理比NPK+CP处理更利于提高耕层纤维素酶活性,NPK+ST处理耕层蔗糖酶活性显著高于NPK+BR和NPK+CP处理;配施有机物料处理亚耕层土壤纤维素酶和蔗糖酶活性差异不显著。NPK+ST和NPK+CP处理较NPK+BR处理显著提高了0—40 cm土层土壤磷酸酶活性。不同处理玉米产量在年际间波动变化,配施有机物料处理玉米产量高于NPK处理,NPK+CP和NPK+ST处理对玉米产量的提升在第一年即有明显效果,而NPK+BR处理对玉米产量的积极效果在4年后才表现出来。各处理平均玉米产量的高低表现为NPK+CP > NPK+ST > NPK+BR > NPK > CK。  【结论】  化肥配施生物炭对0—40 cm土层土壤有机碳的积累作用最突出,而配施秸秆和堆肥更利于提升土壤活性有机碳的含量。配施堆肥0—20 cm土层土壤速效氮含量显著高于配施秸秆和生物炭处理,三者0—20 cm土层土壤有效磷含量无显著差异,但配施堆肥和生物炭20—40 cm土层有效磷含量显著高于配施秸秆处理。配施秸秆或生物炭增强了0—40 cm土层土壤纤维素酶活性,而蔗糖酶和磷酸酶活性以配施秸秆和堆肥处理为最高。随着土壤肥力的提高,配施有机物料处理促进了玉米产量的提升,以配施堆肥处理对玉米平均产量的增加幅度最高。因此,对于基础肥力较高的黑土而言,生物炭还田可实现黑土有机碳的快速提升,而堆肥和秸秆直接还田对玉米产量的促进作用更为明显。     

吉林省西部不同耕作模式下秸秆还田土壤团聚体特征

  【目的】  通过研究不同耕作模式下土壤团聚体特征，探明耕作模式对土壤团聚体质量指标的影响，为解决区域长期传统耕作模式所引起的土壤结构质量下降问题及构建土壤合理耕作层提供科学依据。  【方法】  从2016年10月开始，在吉林省西部松原市宁江区开展田间试验，采用随机区组设计，将耕作结合秸秆还田设置了4个处理，分别为常规耕作 (秸秆清除后进行旋耕，LR)、连续旋耕 (秸秆粉碎还田后进行旋耕，SR)、翻耕–旋耕 (秸秆粉碎还田后，轮流进行翻耕和旋耕，STR)、翻耕–免耕 (秸秆粉碎还田后，轮流进行翻耕和免耕，STN)处理。于2018年10月采集0—20和20—40 cm土层土壤样品，分析了土壤团聚体组成分布、团聚体稳定性及团聚体各粒级有机碳含量。  【结果】  与LR处理相比，秸秆还田可明显改善土壤团聚体结构及稳定性 (P < 0.05)。秸秆还田条件下，STR和STN土壤中大于0.25 mm的机械稳定性团聚体含量比连续旋耕 (SR) 处理显著增加10.6% (P < 0.05)。与LR处理相比，STR和STN处理耕层土壤机械稳定性团聚体几何平均直径 (GMD) 明显提高，而STR和STN处理土壤团聚体分形维数（D）平均降低3.9%，耕层不稳定团粒指数 (E_lt) 也显著降低。STN处理 在0—20 cm土层具有较高的土壤团聚体有机碳含量。  【结论】  秸秆还田下，两种轮耕模式具有更高的团聚体稳定性，且有较小的分形维数，进而具有较好的抗蚀能力，其中翻耕–免耕轮耕模式团聚体稳定性更好，耕层土壤中团聚体有机碳含量更高。因此，翻耕–免耕轮耕模式是吉林省西部地区土壤肥力保育的有效措施和耕作模式。     

保护性耕作对黑土有机碳组分和玉米产量的影响

  目的  探究不同保护性耕作措施对黑土有机碳组分的影响,对于保持黑土生态稳定性及其高肥力水平具有重要意义。  方法  以农田黑土为研究对象,玉米为供试作物,采用随机区组设计,设置传统翻耕（CT）、传统翻耕 + 秸秆还田（CTSI）、免耕（NT）、免耕 + 秸秆还田（NTSI）、深松（ST）和深松 + 秸秆还田（STSI）,共6个处理,采用密度分组法,研究不同保护性耕作措施对耕层土壤（0 ~ 20 cm）有机碳组分含量、结构特征及玉米产量的影响。  结果  与CT处理相比,不同保护性耕作处理土壤总有机碳含量均显著提高（P < 0.05）。ST处理轻组有机碳、粗颗粒有机碳和细颗粒有机碳组分含量均较CT处理显著增加（P < 0.05）,与不还田相比,秸秆还田处理有机碳各组分含量均增加,NTSI处理较CTSI处理显著提高轻组有机碳含量,STSI处理较CTSI处理显著提高粗颗粒有机碳和细颗粒有机碳含量。主成分分析表明,与CT处理相比,NT、NTSI、ST和STSI处理均能提高轻组有机碳多糖和碳水化合物官能团的相对含量;保护性耕作措施较CT处理不仅增加了粗颗粒有机碳和细颗粒有机碳组分活性官能团相对含量,还增加了稳定性官能团相对含量,有利于土壤稳定性结构的形成,促进碳的固存。耕作与秸秆还田显著影响了玉米产量,ST较CT和NT处理分别显著提高了22.37%和21.42%（P < 0.05）,秸秆还田处理有利于玉米产量提升,STSI处理增产效果最佳;相关性分析表明,粗颗粒有机碳能有效指示土壤有机碳的变化,其与细颗粒有机碳在维持和提升玉米产量中具有重要贡献。  结论  采用深松结合秸秆还田的保护性耕作措施对于稳定与提高黑土有机碳含量、固持土壤碳库和增加玉米产量具有重要作用。     

不同耕作模式下麦田土壤温室气体排放和小麦产量

  【目的】  研究不同耕作模式对麦田土壤温室气体排放和小麦产量的影响,以期为实现小麦生产中固碳减排、绿色高产提供参考。  【方法】  供试小麦品种为‘济麦22’。本研究基于2007年的耕作模式田间定位试验,于2020—2021年小麦生长季选择4种耕作模式,即常年翻耕 (P)、常年旋耕 (R)、常年少免耕 (S)和隔两年深松+少免耕 (SS)。采集0—45 cm土层土壤样品,测定不同耕作模式下直径>0.25 mm的土壤团聚体、土壤有机碳和土壤微生物量碳含量,利用静态暗箱—气相色谱法测定温室气体排放通量,成熟期测定籽粒产量及产量构成因素。  【结果】  SS处理0—15 cm土层直径>0.25 mm的土壤团聚体含量与S处理无显著差异,显著高于P和R处理,15—45 cm土层显著高于其他处理;0—45 cm土层土壤有机碳含量和土壤微生物量碳含量最高;小麦生长季温室气体全球变暖潜力SS处理较S处理增加了7.9%,较P和R处理分别降低了12.2%和7.3%;SS处理温室气体排放强度较P、R和S处理分别减少了28.6%、28.6%和16.7%。在成熟期,SS处理的千粒重较P、R和S处理分别提高了4.7%、8.7%和9.6%,籽粒产量较P、R和S处理分别增加了7.1%、14.2%和19.4%。  【结论】  隔两年深松+少免耕 (SS) 处理增加了0—45 cm土层直径>0.25 mm的土壤团聚体含量,提高了土壤有机碳和微生物量碳含量,降低了温室气体排放强度,并获得小麦高产。综上所述,隔两年深松+少免耕 (SS) 处理是兼顾产量和环境效益的最佳耕作模式。     

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。      

柠条堆肥与耕作深度对连作黄瓜土壤细菌群落组成与代谢功能的影响

[目的]研究柠条堆肥结合不同翻耕深度下土壤细菌群落变化特征及其关键影响因素,为西北地区农业废弃资源利用及设施农田土壤健康可持续生产提供理论依据.[方法]田间试验始于2018年,在日光温室连续进行4茬,共设5个处理:传统鸡粪+翻耕15?cm?(CK)、柠条堆肥+免耕(T0)、柠条堆肥+翻耕15?cm?(T15)、柠条堆肥...     

免耕或深松结合秸秆覆盖提升土壤碳氮水含量和马铃薯产量的协同效应

【目的】研究不同耕作方式结合秸秆覆盖措施对土壤有机碳、全氮、水含量及马铃薯产量的影响,以探明耕作结合秸秆覆盖措施的增产机理,为宁南旱作节水农业发展提供技术和理论参考。【方法】于2014—2016年开展田间定位试验,设置6个处理：免耕+秸秆覆盖(NS)、免耕+不覆盖(NN)、深松+秸秆覆盖(SS)、深松+不覆盖(SN)、传统耕作+秸秆覆盖(CS)、传统耕作+不覆盖(CN)。在2016年马铃薯收获期取样测定了0—40cm土层土壤有机碳与全氮含量,播种、现蕾、块茎形成和块茎膨大期测定了0—200 cm土层土壤蓄水量,苗期、现蕾、块茎形成、块茎膨大以及收获期测定了地上部生物量,成熟期调查了产量。【结果】同一耕作措施下,覆盖秸秆较不覆盖能显著提高0—40 cm土层土壤碳、氮含量,提高马铃薯播种期、现蕾期、块茎形成期和块茎膨大期0—200 cm土层土壤蓄水量。以CN处理为对照,0—20 cm土层土壤碳、氮含量的提高幅度以SS处理最高,增幅分别为29.9%和24.7%,20—40 cm土层则以NS处理最高,增幅分别为52.4%和27.4%(P<0.05);播种期土壤蓄水量2014年(干旱年)以...