华北平原一年两熟保护性耕作体系试验研究

冬小麦-夏玉米一年两熟的种植方式在华北地区的农业生产中具有极为重要的地位。但是传统耕作方式使该地区的农业生产不可持续。保护性耕作技术是一种先进的保水保土的生产技术。该文在田间试验的基础上，研究了保护性耕作体系对作物产量、土壤容重、土壤含水率、土壤温度的影响，结果表明：保护性耕作能够提高作物的产量，增加土壤的含水率。其对土壤容重和土壤温度的影响并未对作物的生长产生不利影响。但是，从长远来看，对保护性耕作引起的土壤容重增加、温度降低的问题必须引起足够的重视。结果初步表明：以免耕加覆盖为主的保护性耕作体系可以在华北平原一年两熟地区试验推广。     

多年固定道保护性耕作对土壤结构的影响

为了解决拖拉机作业机组作业时造成的土壤普遍压实,在10a连续固定道保护性耕作试验基础上,研究了固定道保护性耕作对土壤容重、孔隙度、紧实度、水分以及冬小麦产量的影响。试验结果表明,对于作物生长带,固定道保护性耕作可以降低0～20cm土层的容重6.8%,提高0～40cm土层土壤总孔隙度4.6%,降低0～30cm土层土壤紧实度31.5%,提高0～1m土层蓄水能力,在固定道占地20%的情况下,仍能提高冬小麦产量10.8%。因此,固定道保护性耕作是减少土壤压实、改善土壤结构、提高小麦产量的有效耕作方式。     

增强紫外线-B辐射冬小麦产量和光合特性的影响

为了研究紫外线-B（ultraviolet-B UV-B, 280-320nm）辐射增强20%对保护性耕作冬小麦产量及光合特性的影响,在中国南京开展了2 a的田间试验研究。试验采用常规耕作（耕深25 cm）、少耕（耕深10 cm）和免耕（土壤不耕作）3种耕作处理种植冬小麦,采用人工增加紫外辐射的方法模拟UV-B辐射增强。试验测定了冬小麦旗叶的光合速率、光合-光响应曲线、叶绿素质量分数、超氧化物歧化酶（superoxide dismutase, SOD）活性、丙二醛（malonaldehyde, MDA）质量分数和可溶性蛋白质量分数等指标。结果表明：在UV-B辐射增强20%条件下,与常规耕作相比,少耕和免耕2种保护性耕作处理可显著提高冬小麦的产量,分别比常规耕处理作高1632.12和952.15 kg/hm2。从叶片光合生理特性来看,在UV-B辐射增强20%条件下,从冬小麦籽粒灌浆中期开始,少耕和免耕处理旗叶的光合速率、表观量子效率（apparent quantum yield, AQY）、最大净光合速率（Pmax）、叶绿素质量分数、SOD活性、可溶性蛋白质的质量分数显著高于常规耕作处理,MDA质量分数显著低于常规耕作处理,2种处理冬小麦的叶片衰老显著低于常规耕作处理。在UV-B辐射增强20%条件下,少耕和免耕2种保护性耕作处理冬小麦旗叶在籽粒灌浆中期及以后保持高的光合能力和低的衰老程度,是其产量高于常规耕作处理的原因。该文可为制定UV-B辐射增强条件下的冬小麦栽培措施提供参考。     

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。     

南方稻田保护性耕作的研究进展与研究对策

就保护性耕作的由来和内涵、国内外发展现状作一综述,在指出我国稻田传统耕作方式存在的主要问题后,着重介绍了南方稻田保护性耕作的主要技术模式:即以免(少)耕、秸秆还田为主的保护性耕作技术和休闲期保护性耕作技术。稻田免(少)耕保护性耕作技术主要包括水稻免耕直播、免耕抛秧、免耕套播和免耕小苗移栽技术;秸秆还田为主的保护性耕作技术主要包括秸秆覆盖免耕栽培水稻和秸秆覆盖免耕旱作技术;休闲期保护性耕作技术主要包括冬春休闲和休闲期绿色覆盖技术。指出这些保护性耕作技术不仅具有传统栽培同样或更高的产量潜力,而且省工、节本、能减少水土流失,保持和改善地力,经济、生态效益显著。分析稻田保护性耕作存在的不足之处,提出发展对策。     

中国特色保护性耕作技术

国外多年的保护性耕作实践表明,旱地保护性耕作能减少土壤风蚀水蚀,抑制沙尘暴。项目研究目的是检验保护性耕作技术在我国的适应性、应采取的工艺体系及机具。从1991年开始,中国农业大学和山西省农机局等合作,开始农艺农机结合的保护性耕作系统试验,10年试验表明,保护性耕作不仅减少水土流失,而且增产增收。通过改进保护性耕作工艺,开发研制中小型保护性耕作机具,形成了中国特色的保护性耕作技术。主要特色在于用小型机具在小地块上实现保护性耕作、以及能在贫瘠的土地上获得较高产量,从而满足我国既要保护环境又要提高产量的要求。研究表明,我国北方自然条件、种植制度、经济水平等差别较大,在保护性耕作推广中需要分区采用不同的技术体系。     

华北平原缺水区保护性耕作技术

针对华北平原缺水地区农田生产效益偏低和地下水严重超采导致的生态环境问题,以建立节水、高产、固碳的华北平原缺水区保护性耕作集成技术为目标,在国家科技支撑计划长期支持下,建立了华北平原历时最长的保护性耕作长期定位试验平台(2001年—),开展了小麦/玉米两熟制保护性耕作理论和关键技术研究,集成了农机农艺结合的高产节水型保护性耕作技术体系,并在河北省进行广泛示范推广。主要结果:1)华北平原冬小麦/夏玉米一年两熟区保护性耕作具有固碳、减排、节水、提高土壤质量等生态效应。长期保护性耕作具有土壤养分分层表聚现象:0~5 cm土层的土壤C、N、P、K、有机质含量高于5~10 cm土层,旋耕(RT)和免耕(NT1:秸秆直立免耕;NT2:秸秆粉碎免耕;NT3:整秸秆覆盖免耕)处理土壤有机碳(SOC)的层化比率为1.74~2.04,显著高于翻耕处理(CK和CT)的1.37~1.45。保护性耕作的固碳效应与机制:保护性耕作实施9年后不同耕作方式年固碳量(0~30 cm)NT2处理为840 kg·hm~(-2)·a~(-1)、RT处理为780 kg·hm~(-2)·a~(-1)、CT处理为600kg·hm~(-2)·a~(-1),14年后土壤有机碳(0~30 cm)发生了变化,NT2处理为540 kg·hm~(-2)·a~(-1)、RT处理为720 kg·hm~(-2)·a~(-1)、CT处理为710 kg·hm~(-2)·a~(-1);长期免耕减少了土壤的扰动而降低了土壤碳的矿化率,土壤碳的累积主要固定在土壤大团聚体的颗粒有机碳中,固定态碳首先进入活性易分解有机碳库,然后缓慢转入稳定碳库。保护性耕作的减排效应:不同耕作系统全球增温潜力的计算结果表明,免耕是大气增温的碳汇,而其他耕作系统为碳源。NT处理每年农田生态系统净截留碳947~1 070 kg(C)·hm-2;CK、CT和RT每年向大气分别排放等当量碳3 364kg(C)·hm-2、989 kg(C)·hm-2和343 kg(C)·hm-2。保护性耕作的土壤微生物多样性机制:保护性耕作显著提高了土壤中真菌、细菌、氨氧化古菌和亚硝酸还原酶(nir K)基因的反硝化微生物的多样性,但对氨氧化细菌与含nir S基因的反硝化微生物的多样性影响不大。保护性耕作节水保墒的土壤结构与水力学机制:常规耕作对土壤有压实的作用,而保护性耕作改善了土壤结构,有效提高了储水孔隙、导水率、田间持水量和有效水含量,秸秆覆盖又能有效减少土壤蒸发,具有开源与节流双重节水机制。2)建立了趋零蒸发的麦田玉米整秸覆盖全免耕种植模式。在小麦/玉米一年两熟种植区,首次提出了玉米整秸秆覆盖小麦全免耕播种的种植模式,实现了小麦玉米全程全量秸秆机械化覆盖,形成土壤无效蒸发趋于零的保护性耕作体系与方法;研制了实现趋零蒸发的4JS-2型梳压机和2BMF-6型小麦全免耕播种机组,比目前推广的2BMFS-6/12小麦免耕播种机减少作业动力45.2%,降低作业费用33.3%。3)建立了3年一深松(翻)的少免耕-深松轮耕模式,集成了节水高产保护性耕作技术体系。制定了华北平原冬小麦/夏玉米一年两熟区保护性耕作技术体系等河北省地方标准,与农业、农机部门联合示范,推动了河北省保护性耕作技术的推广和应用。成果在河北平原冬小麦/夏玉米一年两熟区进行了示范推广,社会效益和生态效益显著,2013年获河北省科技进步一等奖。     

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。     

保护性耕作对土壤微生物特性和酶活性的影响

保护性耕作是以秸秆覆盖地表、免少耕播种、深松及病虫草害综合控制为主要内容的现代耕作技术体系。大力提倡和推行保护性耕作,对提高土壤质量和改善生态环境具有重要意义。本文回顾了保护性耕作的发展历程,概括和分析了保护性耕作对土壤微生物活性和垂直分布、微生物群落结构以及土壤酶活性的影响,也探讨了保护性耕作的发展前景。     

我国保护性耕作发展趋势与存在问题

在研究我国保护性耕作发展过程基础上,分析我国保护性耕作发展和技术研究中的存在问题,提出近几年保护性耕作技术研究重点的建议.     

寒地玉米机械化保护性耕作技术及机具探究

玉米机械化保护性耕作技术是近些年我国农业区玉米耕作的重要方式,利用保护性耕作技术可借助其免耕、少耕的优势减少对土壤的耕种,同时将作物秸秆覆盖于地层表面,可有效减少寒冷地区土壤被风蚀或水蚀。近年来,寒冷地区陆续开始在各地推广使用玉米机械化保护性耕作技术,且效果斐然。基于寒冷地区玉米耕种实际,分析玉米机械化保护性耕作技术及其机具的使用。     

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。     

大力发展保护性耕作 促进农业可持续发展——保护性耕作与中国实践

保护性耕作是相对于传统翻耕的一种新型耕作方式和技术,是现阶段保障和实现农业可持续发展的重要措施。文章浅述了保护性耕作的基本概念与内涵,并通过其在全球和中国发展状况的概述与比较,指出:思想观念陈旧、技术研究滞后、配套农机具缺乏、推广力度不足等是当前障碍和制约中国保护性耕作技术发展的主要因素;同时提出:强化宣传,更新观念;加强科研,完善技术;抓好示范,力促推广;注重实效,持续实施;加大投入,确保发展等,大力推广保护性耕作,促进农业可持续发展。     

保护性耕作及其对土壤有机碳的影响

本文把保护性耕作的发展划分为3个阶段,系统总结了保护性耕作技术发展的历程与趋势,并结合我国实际情况,论述了我国保护性耕作研究与应用存在的不足及其与国外的差距,进一步探讨了保护性耕作对土壤有机碳的影响。指出我国在该领域的研究应侧重以下几方面：加强研究保护性耕作对生态环境的作用,寻求有效的固碳途径和管理措施;探讨农田土壤保护性耕作系统能流-碳流循环过程及其动态响应,实现农田系统碳汇／源科学管理调控;采用GIS技术结合土壤有机碳动态模拟模型,评价保护性耕作区域尺度生态效益。     

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。     

半干旱区保护性耕作的效应

西北太平洋内陆半干旱区常规种植制度是冬小麦—休闲2 a轮作制,在这一轮作制度中,不采取保护性耕作措施,地表因扰动而导致严重的土壤侵蚀。采取完全随机排列试验,观测了免耕(NT)和常规耕作(TP)两种种植方式、冬小麦—春豌豆—冬小麦—休闲4 a轮作制下的地表覆盖率、土壤入渗率、径流量和土壤侵蚀量,结果表明:免耕的覆盖率为81%、入渗率为41 mm/h,明显高于常规耕作(分别为59%、14 mm/h),免耕的径流量为0.4 mm、侵蚀量为10 kg/hm2,低于常规耕作(分别为0.4 mm、21 kg/hm2),免耕有利于研究区域土壤侵蚀控制。     

玉米种植保护性耕作技术与应用效果

发展保护性耕作技术,不但能够更好地发挥土地资源优势,推动玉米种植产量的提升,还能进一步完善玉米生产体系,实现自然环境与农业生产的和谐共生.为实现玉米种植的生态效益、经济效益和社会效益,在介绍玉米种植保护性耕作技术应用背景的基础上,解析玉米种植保护性耕作技术的内涵和原理,并论述了秸秆还田技术、免耕播种技术、宽窄行留高茬种...     

旱地小麦保护性果作对土壤水分的影响

 为检验保护性耕作技术在我国北方干旱地区的适应性,采用覆盖免耕、覆盖深松等方法,研究了保护性耕作对地表径流、水分蒸发、0～50cm土层贮水量、水分利用效率和小麦产量的影响。结果表明:保护性耕作比传统耕作径流强度减少57.3%,降雨入渗量提高98.6%,土壤蓄水量提高10.5%,蒸发量减少11.2%,供作物生长的有效水分增加19.7mm,小麦单产提高12.2%;因此,保护性耕作是北方干旱地区控制水土流失,提高小麦产量的有效耕作法,是宜于推广的一项技术措施。     

保护性耕作综合效益评价体系构建及实例分析

保护性耕作是防治农田土壤风蚀起尘的重要技术方法之一,对于从源头上控制颗粒物污染有重要作用。为了综合评价保护性耕作技术的生态环境效益、社会效益和经济效益,该研究构建了一个包含3个一级评价指标、8个二级评价指标、19个三级评价指标的综合效益评价指标体系,并以天津市大港区苏家园村为例,对传统耕作、免耕覆盖、深松耕3种耕作方式下的生态、经济、社会及综合效益进行评价,以验证评价指标体系的可行性。结果表明:从生态环境效益方面来看,传统耕作免耕覆盖深松耕,其指标值分别为0.182、0.540、0.875;从综合效益来看,传统耕作深松耕免耕覆盖,其指标值分别为0.279、0.435、0.584。保护性耕作比传统耕作具有更高的生态环境和综合效益。该研究可为合理地评价保护性耕作综合效益提供参考,对发展保护性耕作起到良好的导向作用。     

北方旱区保护性耕作对农田土壤水分的影响

土壤水分是中国北方旱区农业生产的主要限制因子,研究保护性耕作技术体系下土壤水分的动态变化,明确不同耕作模式下的水分平衡规律,对于选择适宜的保护性耕作技术,提高北方旱区土壤水分的利用效率具有重要的指导意义。该文在2a田间试验的基础上采用DSSAT模型对4个不同保护性耕作处理的土壤体积含水量、水分平衡以及水分利用效率进行了模拟和检验。结果表明干旱年份保护性耕作处理土壤体积含水量较传统耕作高,RMSE误差在0.025～0.063;干旱年份传统耕作土壤储水量减少最多,为144.6mm,降水较多年份减少也最多,为46.1mm;干旱年份水分利用效率1.52～1.78kg/m3,免耕覆盖水分利用效率最高,降水较多年份水分利用效率1.70～1.71kg/m3,各处理间差异并不显著。研究结果为保护性耕作技术对农田土壤水分的影响研究提供了理论依据。