不同耕作方式对小麦旗叶光合特性和水分利用效率的影响

在豫西丘陵旱作条件下，对少耕、免耕覆盖、深松覆盖、一年两熟和传统耕作5种耕作处理的冬小麦旗叶光合、荧光特性和产量、水分利用效率进行了研究，结果表明：免耕覆盖和深松覆盖灌浆中后期小麦旗叶叶绿素和类胡萝卜素含量明显高于传统耕作，且有较高的叶绿素a和叶绿素b的比值和叶绿素和类胡萝卜素的比值；开花期免耕覆盖和深松覆盖光化学猝灭系数、非光化学猝灭系数和光化学效率值较传统耕作高，光抑制程度较传统耕作小；灌浆中期免耕覆盖和深松覆盖净光合速率略低于传统耕作，分别为传统耕作的96.4%和99.7%，但差异不显著。免耕覆盖和深松覆盖小麦生育期间耗水量较高，产量和水分利用效率显著提高，与传统耕作相比，产量增加19.3%和9.4%，水分利用效率提高17.5%和8.5%。     

耕作对坡耕地水土流失和冬小麦产量的影响

在模拟降雨和自然降雨条件下研究长期（6年）定位耕作措施对豫西早区坡耕地水分保持、土壤流失以及冬小麦产量的影响。耕作措施包括少耕、免耕覆盖、深松覆盖和常规耕作。田间模拟降雨试验用来测定不同耕作措施对径流和土壤流失的影响，自然降雨小区主要用来验证模拟试验结果，同时测定不同耕作措施对冬小麦产量的影响。模拟试验结果表明：不同耕作措施下的土壤饱和导水率没有明显差异，雨前土壤含水量和降雨强度均显著影响地表径流。在试验条件下，免耕覆盖处理未产生径流和土壤流失，水土保持效果最好。与常规耕作比较，深松覆盖处理分别减少径流和土壤流失50％和90％。尽管少耕可以有效降低土壤流失，但其产生的径流量和常规耕作相近。在自然降雨条件下，免耕覆盖和深松覆盖的水土保持效果从第3年开始显著。深松覆盖在任何年型均能够显著提高冬小麦的产量。相比较常规耕作，深松覆盖平均增产9．4％。免耕覆盖除丰水年也能显著提高冬小麦产量．但增产效果不如深松覆盖显著。少耕无明显增产效果。由于产量对农民来说是评判一个耕作措施效果的重要依据，同时考虑到深松覆盖显著的水土保持效果，我们认为深松覆盖是适合当地早作农业的一个有效耕作措施。     

夏闲期不同耕作模式对土壤蓄水保墒效果及作物水分利用效率的影响

为了探讨夏闲期不同耕作模式对土壤蓄水保墒效果及小麦水分利用效率的影响,2007-2010年在宁南旱区采用免耕/深松/免耕、深松/免耕/深松、连年翻耕(传统耕作)3种耕作方式对土壤水分及冬小麦产量的影响进行了研究。结果表明,保护性耕作模式改善了麦田的土壤水分状况,且提高作物产量和水分利用效率效果显著。夏闲末期,相对于传统耕作,免耕/深松/免耕、深松/免耕/深松处理3a平均土壤蓄水量分别增加(P<0.05)3.92%和7.84%,降雨蓄水效率提高(P<0.05)13.64%和22.80%;小麦生育期,3a平均土壤蓄水量分别较传统耕作增加(P<0.05)7.96%和8.60%,平均生育期降水利用效率提高(P<0.05)9.59%和10.69%,平均年降水利用效率提高(P<0.05)9.52%和10.65%;3a平均产量分别较传统耕作提高(P<0.05)9.59%和10.69%,籽粒产量水分利用效率提高(P<0.05)7.17%和7.68%,生物产量水分利用效率提高(P<0.05)3.83%和4.34%。     

不同耕作方式对旱作区冬小麦生产和产量的影响

为了筛选出适宜旱作区推广的耕作技术,在旱作大田条件下,设置一次深翻、免耕覆盖、深松覆盖、传统耕作四种耕作方式,研究了不同耕作方式下花后土壤水分和养分状况、小麦旗叶叶绿素含量、小麦旗叶净光合速率和小麦籽粒灌浆速率及产量。结果表明,免耕覆盖、深松覆盖开花期和灌浆期0～40 cm土层土壤水分含量分别比传统耕作提高了4.13%、6.23%和5.50%、9.27%,0～40 cm土层土壤碱解氮、速效磷和速效钾含量均显著高于传统耕作,为小麦开花后生长发育提供了良好的环境,从而提高了小麦灌浆中后期旗叶叶绿素含量和净光合速率,促进花后干物质积累及干物质向籽粒转运,进而提高了籽粒灌浆速率,使得籽粒产量显著提高。     

轮耕对宁南旱区土壤理化性状和旱地小麦产量的影响

为了探索免耕/深松隔年轮耕对土壤理化性状及冬小麦产量的影响,2007年至2010年在宁南旱区采用免耕/深松/免耕、深松/免耕/深松与连年翻耕3种耕作模式,对土壤容重、团聚体、养分及小麦产量等进行了研究。结果表明:与传统耕作相比,免耕/深松/免耕和深松/免耕/深松模式显著(p<0.05)降低土壤容重,改善了土壤的孔隙状况;两种轮耕模式可显著(p<0.05)增加0～40 cm各土层2～0.25 mm水稳性团聚体的含量。3种耕作方式比较,深松/免耕/深松模式最能有效增加0～40 cm土壤有机质和0～20 cm土层全氮含量;免耕/深松/免耕和深松/免耕/深松处理较传统耕作显著增加0～40 cm土层碱解氮和有效磷含量、20～40 cm土壤速效钾含量,改善了土壤的养分状况。试验期间,免耕/深松/免耕、深松/免耕/深松模式3年平均小麦籽粒产量较传统耕作显著增加,分别增产9.59%和10.69%(p<0.05),以深松/免耕/深松处理增产效果最佳。     

坡耕地保护性耕作冬小麦增产机理的研究

利用长期定位试验在豫西旱区坡耕地上对不同保护性耕作下冬小麦主要生育期的土壤温度、土壤养分、水分动态、干物质积累和小麦产量进行研究。结果表明:深松和免耕覆盖土壤含水量较高,深松与免耕覆盖技术能够提高土壤肥力,越冬期保护性耕作5 cm地温较低,而0~30 cm地温相差不大。深松覆盖在灌浆期土壤日均地温较低,有利于防御干热风对小麦的危害。小麦中后期深松覆盖和免耕干物质积累量较多,能延缓小麦植株衰老。     

保护性耕作冬小麦产量及土壤水分变化研究

利用长期定位试验(1999~2009年),在豫西旱区坡度为8°的黄土坡耕地上,研究了连续10年来免耕覆盖、深松覆盖和传统耕作不同耕作措施对冬小麦产量及土壤水分变化的影响。结果表明:(1)保护性耕作的实施随着年份的增加表现出增产效果,欠水年增产显著,丰水年增产较少,免耕覆盖和深松覆盖增产效应不同。其中免耕覆盖在5年以后表现稳定增产,产量幅度为3857~5547 kg hm-2,10年间平均增产4.42%。深松覆盖在所有年份均表现增产,10年间有9年较传统显著增产,增产幅度为5.2%~20.9%,产量幅度为4593~5844 kg hm-2,10年间平均增产8.67%。(2)在半湿润的豫西北旱区年降水量总体呈下降趋势的情况下,夏休闲期和小麦生育期免耕覆盖和深松覆盖下土壤含水量均高于传统耕作,在干旱年份差异更明显。(3)免耕覆盖和深松覆盖下土壤水分垂直变化的变异系数高于传统耕作,且有随着土层深度的增加而增加的趋势,说明二者有利于降水的入渗和蓄水保墒。(4)深松覆盖和免耕覆盖可有效提高土壤水分利用效率,干旱年份其水分利用效率提高的幅度也较大。10年免耕覆盖水分利用效率平均提高0.02 kg m-3,深松覆盖水分利用效率平均提高0.05 kg m-3。     

保持耕作麦田水分动态及水土流失的研究

通过对豫西夏休闲坡耕地不同耕作方式下冬小麦田水分变化规律及其生态效益的研究，结果表明：免耕、深松的土体内含水量、接纳降水能力均明显高于传统耕作，免耕与深松处理降水贮蓄率分别比传统高13.33%和5．84％，能促使降水在不同坡位中均匀分布，其中免耕优于深松。免耕条件下，提高了冬小麦出苗率，明显地促进生长发育，产量比传统耕作增产了19．3％，水分利用效率也提高了17．5％；深松也提高了冬小麦出苗率，但对冬小麦生长发育影响不明显，产量比传统耕作增产了9．4％，水分利用效率提高了8．5％。     

休闲期不同耕作方式对洛阳冬小麦农田土壤水分的影响

采用连续5a的田间定位试验资料，研究了洛阳地区休闲期4种不同耕作方式对冬小麦农田土壤水分变化、水分利用效率及作物产量的影响。结果表明：休闲期不同耕作方式对冬小麦播种前底墒具有明显的影响，与传统耕作方式相比，免耕和深松覆盖处理可以显著增加土壤含水率，具有良好的保墒作用；各处理以深松覆盖作物产量和水分利用效率最高，其次为免耕处理，深翻处理效果较差。因此，洛阳地区采用深松覆盖保护性耕作方式比较有利。     

玉米-小麦一年两熟保护性耕作体系试验研究

采用将夏玉米、冬小麦两季作物作为整体来研究适合华北一年两熟地区保护性耕作技术体系，确定了耕作和覆盖两个因素，包括免耕、深松、耙地、翻耕4种耕作方法，以及100%秸秆覆盖，50%秸秆覆盖和0覆盖3种秸秆覆盖水平。筛选设计了8种保护性耕作和2种传统翻耕共10种体系的试验方案。试验中测定了土壤含水量、容重、地温等参数和根系、产量等作物指标。试验结果表明，我国华北地区实施保护性耕作有利于节约用水，提高水分利用效率，增加作物产量。试验得出最适合的两种保护性耕作体系是：玉米-小麦全程免耕100%秸秆覆盖体系、玉米深松100%秸秆覆盖+小麦免耕100%秸秆覆盖体系。     

The adoption of annual subsoiling as conservation tillage in dryland maize and wheat cultivation in northern China

Soil compaction caused by random traffic or repetitive tillage has been shown to reduce water use efficiency, and thus crop yield due to reduced porosity, decreased water infiltration and availability of nutrients. Conservation tillage coupled with subsoiling in northern China is widely believed to reduce soil compaction, which was created after many years of no-till. However, limited research has been conducted on the most effective time interval for subsoiling, under conservation tillage. Data from conservation tillage demonstration sites operating for 10 years in northern China were used to conduct a comparative study of subsoiling interval under conservation tillage. Three modes of traditional tillage, subsoiling with soil cover and no-till with soil cover were compared using 10 years of soil bulk density, water content, yield and water use efficiency data. Cost benefit analysis was conducted on subsoiling time interval under conservation tillage. Yield and power consumption were assessed by based on the use of a single pass combine subsoiler and planter. Annual subsoiling was effective in reducing bulk density by only 4.9% compared with no-till treatments on the silty loam soils of the Loess plateau, but provided no extra benefit in terms of soil water loss, yield increase or water utilization. With the exception of bulk density, no-till and subsoiling with cover were vastly superior in increasing water use (+10.5%) efficiency and yield (+12.9%) compared to traditional tillage methods. Four years of no-till followed by one subsoiling reduced mechanical inputs by 62%, providing an economic benefit of 49% for maize and 209% for wheat production compared to traditional tillage. Annual subsoiling reduced inputs by 25% with an increased economic benefit of 23% for maize and 135% for wheat production. Yield and power consumption was improved by 5% and 20%, respectively, by combining subsoiling with the planting operation in one pass compared with multipass operations of subsoiling and planting. A key conclusion from this is that annual subsoiling in dryland areas of northern China is uneconomical and unwarranted. Four years of no-till operations followed by 1 year subsoiling provided some relief from accumulated soil compaction. However, minimum soil disturbance and maximum soil cover are key elements of no-till for saving water and improving yields. Improved yields and reduced farm power consumption could provide a significant base on which to promote combined planter and subsoiling operations throughout northern China. Further research is required to develop a better understanding of the linkages between conservation tillage, soil quality and yield, aimed at designing most appropriate conservation tillage schemes.     

保持耕作麦田水分动态及水土流失的研究

通过对豫西夏休闲坡耕地不同耕作方式下冬小麦田水分变化规律及其生态效益的研究 ,结果表明 :免耕、深松的土体内含水量、接纳降水能力均明显高于传统耕作 ,免耕与深松处理降水贮蓄率分别比传统高 1 3 .3 3 %和 5 .84% ,能促使降水在不同坡位中均匀分布 ,其中免耕优于深松。免耕条件下 ,提高了冬小麦出苗率 ,明显地促进生长发育 ,产量比传统耕作增产了1 9.3 % ,水分利用效率也提高了 1 7.5 % ;深松也提高了冬小麦出苗率 ,但对冬小麦生长发育影响不明显 ,产量比传统耕作增产了 9.4% ,水分利用效率提高了 8.5 %。     

新型耕作施肥方式下夏玉米田土壤水分分布和磷素利用研究

为研究新型耕作施肥方式下的土壤水分、磷素空间动态分布、玉米磷素吸收利用及产量,在两茬夏玉米时期分别设置免耕浅施NPK肥(T1)、深松全层施NPK肥(T2)、深松两肥异位分层施NPK肥(T3)。结果表明:与T1相比,成熟期T2、T3的整株磷积累量平均分别提高15.9%和21.2%;T2、T3的磷肥生产效率、表观利用率、农学效率平均分别增加14.5%,11.0%和84.5%;其中T3的磷肥生产效率、表观利用率、农学效率分别较T2提高8.4%,11.6%和47.8%。T2、T3的土壤含水量较T1平均提高6.6%。T3处理将磷肥深施,有效提高20—40 cm土层土壤有效磷含量,较T1显著增加10.2 mg/kg。T2、T3的玉米产量较T1分别提升11.7%和22.6%;T3较T2的玉米产量提高9.7%。说明新型深松两肥异位分层施肥技术有效提高深层土壤保水性能,增加土壤下层有效磷含量,促进玉米磷素吸收,提升磷肥利用率,提高玉米产量,可以有效减少土壤水分和磷素营养损失。     

深松35 cm可改善潮棕壤理化性质并提高小麦和玉米产量

【目的】我国传统耕作深度一般为20 cm,长期不变的翻耕深度降低耕层厚度,增加了犁底层厚度,影响作物的生长。研究小麦—玉米一年两季的种植模式下深松耕作的效果,为大田耕作管理提供技术支持。【方法】田间试验在山东烟台潮棕壤上进行。设计4个耕作处理,分别为常规翻耕20 cm (CK)、深松30 cm、深松35 cm、深松40 cm。小麦播种前进行耕作处理,所有处理均结合耕作一次性基施腐殖酸复合肥 (N–P₂O₅–K₂O=18–10–12) 1125 kg/hm2。玉米免耕,在拔节期追施一次化肥。于小麦、玉米收获期取0—10 cm、10—20 cm、20—30 cm及30—40 cm土层土壤样品,测定土壤速效养分含量与土壤容重,计算三相比,并调查小麦、玉米产量。【结果】与CK相比,深松30 cm、35 cm、40 cm小麦季分别增产10.9%、15.3%和15.5%,玉米季分别增产12.0%、14.9%和9.4%(P < 0.05);10—40 cm土层土壤容重降低了0.03～0.18 g/cm3。其中,小麦季0—10 cm土层中CK处理土壤容重显著低于各深松处理,深松35 cm处理0—10 cm与10—20 cm土层土壤容重显著高于其他各处理;玉米季0—10 cm与10—20 cm土层土壤容重最低的处理为深松35 cm,且显著低于其他处理。小麦季深松30 cm处理各土层土壤三相比 (R值) 在13.2～15.9之间,总体最小,玉米季则以深松40 cm三相比值总体最小,在6.03～8.81之间。深松处理增加了20—40 cm土层有效养分含量,其中深松35 cm处理的20—40 cm土层有效磷和速效氮含量增加最为明显,分别为0.56～37.4 mg/kg与31.9～77.8 mg/kg;速效钾各土层的增加则以深松30 cm最为显著,为24.3～100 mg/kg;有机质含量以深松40 cm增加量最大,为0.95～0.69 g/kg。【结论】深松耕作可显著降低当季土壤容重,增加当季与下一季作物产量,提高土壤耕层以下20—40 cm土层的养分有效性,综合各机械能耗与耕作效果,以深松35 cm最佳。     

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。     

耕作对旱区坡耕地土壤碳素转化及冬小麦产量的影响

利用长期定位试验(1999开始保护性耕作,2004年采样测定),在豫西旱区坡耕地上进行了不同耕作对土壤有机碳、微生物态碳及水分利用效率的影响研究。结果表明:深松覆盖和免耕覆盖处理的耕层有机碳增加较明显,以深松覆盖有机碳含量最高为6.79gkg-1,比传统耕作高13.82%,其次是免耕,较传统高11.58%,而少耕却较传统降低了1.38%,随着土层的加深,土壤有机碳含量降低,0～60cm有机碳平均值,深松和免耕较传统分别增加了14.08%、5.41%,少耕较传统减少1.12%。土壤微生物碳对耕作敏感,其含量免耕>深松>传统>少耕,分别为206.87mgkg-1、138.43mgkg-1、115.42mgkg-1和112.57mgkg-1,较传统增加79.3%、19.9%和-2.5%。土壤有机碳和土壤微生物态碳都有坡下富集现象。少耕、免耕、深松和传统的SMBC/SOC的值分别为1.91%、3.11%、2.04%和1.93%,免耕和深松对培肥地力、改善环境有好的应用前景;同时免耕覆盖与深松覆盖可提高产量,增产分别达10.22%与9.26%;可提高水分利用效率。     

提升雨养夏玉米—冬小麦两熟体系生产力和土壤硝态氮累积的最优耕作模式

【目的】研究耕作模式对旱地雨养夏玉米–冬小麦(以下简称玉–麦)两熟体系生产力的影响,并对深松、翻耕在轮耕模式中的作用进行评价。【方法】定位试验于2015—2021年在中国农业科学院洛阳旱农试验基地进行。设置夏免耕秋免耕(SNAN)、夏深松秋免耕(SSAN)、夏免耕秋3年免耕1年翻耕(SNA3N1P)、夏深松秋3年免耕1年翻耕(SSA3N1P)和传统夏秋季均翻耕(CT) 5种耕作模式,调查了玉米、小麦的产量和水分利用效率,2020年测定了玉米收获期0—40 cm土层土壤容重、养分含量和酶活性,以及2019—2020年度小麦收获期0—380 cm土层的硝态氮累积量。【结果】1)与CT处理相比,SNAN、SSAN、SNA3N1P和SSA3N1P处理的玉米、小麦和周年产量分别显著提高了28.4%～33.5%、23.7%～25.0%和27.1%～30.3%,水分利用效率分别显著提高了19.6%～39.2%、20.2%～29.3%和29.5%～34.5%,0—5 cm和20—40 cm土层土壤容重显著降低,0—5 cm土层的有机质含量以及0—40 cm多数土层的全氮、有效磷、速效钾含量和脲酶、蔗糖...     

中国北方保护性耕作条件下深松效应与经济效益研究

保护性耕作技术是适应中国北方农业发展的一种新型耕作技术，它可以通过深松作业来消除因多年免耕出现的土壤变硬问题。目前对保护性耕作条件下深松的效应和经济效益缺乏深入的研究，在玉米深松过程中还出现的伤苗，功耗大和经济效益低等问题。该文试验研究了在中国北方保护性耕作示范基地上，从1993年开始，通过10多年的时间对保护性耕作条件下的深松效应，测定了传统耕作、深松覆盖和免耕覆盖3种不同耕作方式下的土壤容重、含水率，水分利用率和产量等数据，试验结果表明，在保护性耕作条件下，每4年对土壤深松一次可以解决土壤变硬问题，持续保持作物高的水分利用率和产量，并不需要年年深松。相对深松覆盖(年年深松)，4年免耕覆盖＋1年深松的耕作方式能提高25%左右的经济效益。同时，针对玉米深松过程中的问题，提出了玉米免耕播种和深松联合作业的方案，试验表明，玉米免耕播种和深松联合作业能有效解决玉米深松过程中出现的一系列问题，促进玉米生长，提高玉米产量，建议在中国北方玉米产区推广这一联合作业技术。     

耕作方式对麦–玉轮作农田固碳、保水性能及产量的影响

【目的】 农田固碳保水性能是影响作物产量的关键因素,研究耕作方式对耕层 (0—20 cm) 土壤碳、水含量和产量的影响,为选择适宜该地区的最佳耕作措施提供参考。 【方法】 保护性耕作长期定位试验始于2002年,种植制度为冬小麦–夏玉米一年两熟,两季秸秆全量粉碎 (3～5 cm) 还田,试验设传统翻耕、深松、旋耕和免耕4种耕作方式。对2015—2016年作物生长各时期土壤有机碳含量、土壤含水量、碳水储量、产量和等价产量等进行了测定。 【结果】 不同处理麦–玉轮作农田0—20 cm土层有机碳含量有所不同。耕作措施对土壤有机碳含量有显著 (P < 0.05) 影响,表现为深松和免耕能显著增加0—10 cm土层有机碳含量,且以深松效果最为显著 ( P < 0.05)。与传统翻耕相比,免耕和旋耕降低了10—20 cm土层土壤有机碳含量;深松比传统翻耕显著 ( P < 0.05) 增加了小麦季土壤有机碳含量,玉米季没有显著性差异 ( P < 0.05)。0—10 cm土层,玉米季旋耕和免耕处理的土壤含水量高于深松和传统翻耕;在10—20 cm土层小麦季免耕处理土壤含水量高于其他三种耕作方式。产量结果表明,深松能有效增加作物的有效穗数、穗粒数和千粒重,进而增加籽粒产量和周年等价产量;免耕显著 ( P < 0.05) 降低了亚表层 (10—20 cm) 有机碳含量,降低穗粒数和千粒重,不利于作物增产。两年小麦玉米单作产量和周年等价产量均表现为深松 > 传统翻耕 > 旋耕 > 免耕。 【结论】 深松能有效促进耕层土壤有机碳积累和保水性能提高,增加作物的有效穗数、穗粒数和千粒重,从而增加产量;免耕显著 (P < 0.05) 提高了表土层 (0—10 cm) 碳储量,有助于增强耕层土壤的保水性能。