耕作模式对土壤生物活性与养分有效性及冬小麦产量的影响

为探讨长期玉米秸秆还田下不同耕作模式对土壤生化性状及冬小麦产量的影响,从2011年10月至2016年6月连续5个冬小麦生长季进行田间定位试验。设4个耕作处理,分别是连续旋耕秸秆不还田(RT)、连续旋耕秸秆还田(RS)、连续深耕秸秆还田(DS)及前2年旋耕秸秆还田第3年深耕秸秆还田(TS)。与RT相比,连续5年秸秆还田显著提高0~10、10~20和20~30 cm土层土壤有机碳、无机氮、速效磷、速效钾含量;土壤脲酶、蛋白酶、硝酸还原酶和蔗糖酶活性及土壤微生物多样性分别提高23.1%~59.3%、13.2%~40.7%、14.1%~28.8%、10.9%~19.5%和31.9%~42.5%。秸秆还田使各土层变形菌门、硝化螺旋菌门及放线菌门的相对丰度显著提高,而酸杆菌门相对丰度则显著降低。与DS及TS相比,RS显著提高0~10 cm土层土壤养分状况及生物活性,10~30 cm土层则显著降低。连续旋耕至第3年,无论秸秆还田与否,小麦均表现减产;DS与TS处理则表现持续增产,平均年增产3.2%和3.9%。本研究表明在黄淮海东部地区,秸秆还田条件下,2年旋耕后接1年深耕的耕作模式有助于改善耕层土壤质量和提高冬小麦生产力。     

耕作和有机物料还田对麦田土壤理化性质及产量效益的影响

为了解决不合理耕作和长期施用化肥造成的土壤质量及生产力下降等问题,探讨了不同耕作和有机物料还田耦合下麦田土壤理化性质及产量效益的变化。试验设深耕(S)、深耕+猪粪(SF)、深耕+玉米秸秆(SJ)、浅耕(Q)、浅耕+猪粪(QF)、浅耕+玉米秸秆(QJ)6个处理。结果表明:在麦田土壤理化性质方面,深耕耦合有机物料还田能显著改善土壤容重和土壤孔隙度,同时提高了土壤有机质、全磷及20~100 cm土层全氮含量,此外深耕处理还能提高20~40 cm土层土壤含水量;在产量效益方面,深耕耦合有机物料还田可改善小麦产量性状,增加小麦产量,相较于浅耕不还田处理,其余处理的相对增益率提高了2.01%~39.98%,其中深耕+猪粪还田处理具有最高的净收入,每公顷净收入较浅耕不还田处理增加了3 242.89元。综合来看,深耕条件下猪粪还田(2 300 kg/hm2)能有效改善土壤物理结构,增加土壤养分,提高作物产量且具有可观的经济效益,是更有效的耕作和施肥方式。     

长期定位试验下秸秆还田配套深松对土壤性状及玉米产量的影响

为破解我国玉米生产存在的耕层过浅、地力低下的难题,探索合理有效的秸秆还田技术,采用耕作和秸秆还田方式两因素裂区设计的5年定位试验,分析秸秆还田结合深松、增施氮素对土壤理化性状的影响。结果表明,深松降低土壤容重、孔隙度、有机质含量和速效钾含量,增加田间持水量、碱解氮和速效磷含量;秸秆还田降低土壤容重、田间持水量、碱解氮和速效钾含量,增加孔隙度、有机质和速效磷含量;秸秆还田配施氮素降低土壤容重、表层有机质含量、速效钾含量,增加土壤孔隙度、田间持水量、下层有机质含量、表层碱解氮含量、速效磷含量;秸秆还田结合深松降低表层土壤孔隙度和碱解氮含量、速效钾含量,增加土壤容重、下层孔隙度、田间持水量、表层有机质和速效磷含量;深松、秸秆还田、秸秆还田配施氮素、秸秆还田结合深松均有增产作用。     

秸秆还田条件下适量施氮对冬小麦氮素利用及产量的影响

2011—2012和2012—2013年生长季,通过田间定位试验,研究了秸秆还田配施氮肥对冬小麦干物质积累、氮效率、土壤硝态氮积累及产量的影响。与单施氮肥(对照)相比,秸秆还田显著提高冬小麦全生育期干物质积累总量,降低开花前干物质积累量及其占全生育期比例;秸秆还田配施纯氮225 kg hm–2处理的氮肥偏生产力、氮素利用效率、氮素收获指数分别提高7.5%、6.4%和5.2%。秸秆还田显著降低了不同土层硝态氮积累量,尤其是0~30 cm和30~60 cm土层。秸秆还田配施纯氮225 kg hm–2的产量最高,且显著高于其他处理,增产幅度最大,因此可作为当地秸秆还田模式下适宜推荐的施氮量。     

稻-油轮作条件下长期秸秆还田对土壤肥力的影响

在湖北省2个秸秆还田长期定位试验(武穴市8年和荆州市3年)的基础上,研究武穴的传统耕作(W1)、秸秆还田配合传统耕作(W2)、免耕(W3)、秸秆还田配合免耕(W4)以及荆州的施氮磷肥(J1)、氮磷钾肥(J2)、秸秆还田配合氮磷肥(J3)、秸秆还田配合氮磷钾肥(J4)处理对土壤肥力的影响。结果表明:(1)两地耕层(0~20 cm)土壤中各养分(全氮、有机质、碱解氮、速效磷和速效钾)的含量均显著高于20~40 cm土层的,秸秆还田和免耕均能有效提高耕层土壤中有机质和全氮的含量,其中W4和J4处理效果最好;W4比W1有机质和全氮分别增加了1.72%~37.55%和2.09%~15.79%,J4比J1增加了1.41%~21.90%和5.83%~16.38%;油菜季土壤有机质含量普遍高于水稻季;(2)秸秆还田显著提高耕层土壤的速效养分(碱解氮、速效磷、速效钾)的含量,尤其是速效钾,增幅最大;(3)与W1和J1相比,W2和J3减小了耕层土壤的容重(分别减小7.81%和2.39%),增大土壤总孔隙度(分别增大4.75%和1.14%)和毛管孔隙度(分别增大3.77%和9.40%)。稻-油轮作条件下长期秸秆还田显著提高耕层土壤养分的含量,降低土壤容重和增大孔隙度,对培肥土壤有积极的作用。     

秸秆还田与施氮量对土壤质量及小麦产量的影响

土壤质量是作物产量的重要影响因素之一,而秸秆还田及合理施肥是调节土壤质量的关键措施。为探究提升土壤质量以及小麦产量的最佳秸秆还田与施氮互作方式,选用晋麦106号为供试材料,于山西汾阳开展长期定位试验,通过裂区试验,主区设置无还田、半量还田和全量还田3个秸秆还田水平,副区设置全量施氮、80%施氮、不施氮3个施氮量水平,研究秸秆还田与施氮量对土壤质量及小麦产量的影响。结果显示,相同处理下,0～20 cm土层土壤容重低于20～40 cm土层;秸秆还田与施氮互作下,秸秆还田量增加,土壤容重下降;其中,秸秆全量还田且全量施氮肥(SF1)处理时10～20 cm土层土壤容重最低;不同处理下土壤有机碳、碱解氮、速效磷、速效钾、全氮以及全磷等养分层化比存在差异;SF1处理下,养分层化比最小,该互作条件对0～40 cm土层养分含量影响均较显著(P0.05);SF1处理下,土壤过氧化氢酶活性、碱性磷酸酶活性最高;秸秆全量还田且80%施氮(SF0.8)、SF1条件下产量显著高于其他处理条件(P0.05),其中,SF1条件下产量最高。合理配比下进行秸秆还田与施氮互作,可明显提升土壤质量,增加小麦产量。     

不同耕作方式对砂姜黑土理化性质和小麦产量的影响

为探讨砂姜黑土农田适宜的耕作方式,提升砂姜黑土农田地力及作物产量,发挥地域资源优势,以‘百农207’为试验材料,通过田间试验,研究了免耕、旋耕(15 cm)和深耕(30 cm)3种耕作方式对砂姜黑土农田土壤容重、土壤含水量、硝态氮含量及小麦籽粒产量的影响。结果表明:在小麦越冬期和成熟期,3种耕作方式0~10 cm土层土壤容重差异不显著(P0.05),但深耕处理显著降低了10~40 cm土层土壤容重(P0.05)。在小麦苗期,3种耕作方式对0~40 cm土层土壤含水量影响规律不明显(P0.05),但在小麦越冬期、拔节期、成熟期,深耕处理显著增加了0~40 cm土层土壤含水量(P0.05)。在小麦成熟期,0~40 cm土层土壤硝态氮含量均为免耕旋耕深耕。与免耕处理相比,深耕处理通过增加小麦穗粒数和千粒重,使籽粒产量增加9.79%。综合研究区的土壤性质、作物生长、自然环境等因素,小麦季30 cm深耕可以降低土壤容重,增加土壤含水量,提高小麦籽粒产量,可作为砂姜黑土农田适宜的耕作方式。     

周年耕作方式对砂姜黑土农田土壤养分及作物产量的影响

为探明适宜于砂姜黑土农田的周年耕作方式, 提升砂姜黑土农田地力及作物产量, 在冬小麦?夏玉米一年两熟种植制度下, 设置多年定位夏玉米季?冬小麦季免耕?旋耕(对照)、免耕?深耕、深松?旋耕、深松?免耕、免耕?免耕5种周年耕作方式田间试验, 在定位处理的第4个周年研究耕作方式对砂姜黑土农田土壤有机碳含量、土壤养分及其对作物产量的影响。结果表明, 在秸秆全量还田条件下, 与试验开始前相比, 各处理0~20 cm土层土壤有机碳、全氮、速效钾含量均有所增加。与对照相比, 其他处理均增加周年内0~20 cm土层土壤有机碳和全氮含量。免耕?深耕、深松?旋耕、免耕?免耕处理显著增加周年内0~20 cm土层土壤有效磷含量, 而深松?免耕处理显著增加冬小麦开花期和收获期0~20 cm土层土壤有效磷含量, 整个周年内对照在20~40 cm土层土壤的有效磷含量均最低。深松?免耕处理增加周年内0~20 cm土层土壤速效钾含量, 而深松?免耕、免耕?免耕处理20~40 cm土层土壤速效钾含量在夏玉米苗期、大口期、开花期和灌浆期显著高于对照处理。深松?旋耕和深松?免耕处理显著增加夏玉米?冬小麦周年籽粒产量, 增幅分别为7.67%和10.21%。综上所述, 在秸秆全量还田基础上, 深松?旋耕和深松?免耕能够改善土壤有机碳和养分状况, 显著提高周年作物产量, 可作为黄淮区砂姜黑土农田相对适宜的周年耕作方式。     

黄河故道滨海中低产田耕作与增施有机肥对土壤性状及稻-麦周年产量的短期影响

提升中低产田耕地质量是保障地区粮食持续生产能力的重要途径。通过在江苏省滨海县稻-麦轮作区周年秸秆全量还田条件下设置耕作方式与增施有机肥处理,探讨了耕作与有机肥施用对土壤地力及稻麦产量的影响。结果表明,免耕和旋耕处理有助于提升土壤有机质及碱解氮含量,与耕翻处理相比,旋耕处理土壤有机质含量提升13.0%~21.2%,碱解氮含量提高3.6%~26.4%。短期对土壤物理结构改良的效果为耕翻>旋耕>免耕处理,增施有机肥可以降低土壤容重,增加土壤有机质含量,但对产量几乎没有影响。从周年角度来看,有机无机肥结合、耕翻与浅旋结合有助于改善土壤结构和提升土壤肥水水平,麦季以旋耕处理产量最高,稻季以耕翻处理产量最高。黄河故道稻-麦轮作区中低产田通过在传统化肥基础上增施有机肥、旋耕与深翻交替可以在提升耕地质量的同时实现较高产量。     

秸秆还田条件下不同耕作方式对土壤化学性状的影响

为解决大兴安岭东麓地区黑土地耕地质量下降,秸秆资源过剩焚烧造成的环境污染等突出问题,本文设立了秸秆还田条件结合深翻+重耙(SDH)、深松+重耙(SSH)、深松浅翻+重耙(SSS)、重耙(SH)、旋耕(SRT)、免耕(SZT)和传统耕作(CK) 7个耕作处理,其中秸秆不还田传统耕作(CK)为对照组,通过研究2年秸秆还田条件下不同耕作方式对土壤化学性状的影响,结果表明：秸秆还田后短时间内土壤有机质迅速增长,经过一个生长周期有机质水平再次降低。与CK比较,第1年0~40 cm土层SDH、SSH、SSS和SH处理速效磷、全钾含量升高;SDH、SSH和SSS处理能够显著提高土壤碱解氮、速效钾、全氮和全磷含量。第2年收获后SDH、SSH、SSS处理可以提高土壤碱解氮、全磷含量;SSH和SSS处理能够提高0~60 cm土壤速效磷、速效钾、全氮含量。秸秆还田条件下SSH和SSS处理对土壤养分含量的提升较为显著。     

小麦、夏玉米两茬轮作耕作措施对土壤氮、钾养分及玉米产量的影响

为了探索山东省半湿润易旱区夏玉米高产稳产适宜耕作措施,将冬小麦和夏玉米两季耕作技术作为一体,设置了10种耕作措施,比较分析不同耕作措施对夏玉米不同生育期土壤全氮、速效钾含量时空变化和产量的影响。耕作试验（一周年）结果表明：各耕作处理总体上表现为玉米拔节期土壤全氮含量较高而灌浆期较低,土壤速效钾为玉米灌浆期最高。不同耕层土壤氮、钾分布也存在明显差异,各耕作处理土壤浅耕层0~20 cm土壤全氮和速效钾含量均明显高于深耕层20~40 cm土壤,与深耕层土壤相比,土壤浅耕层全氮含量受耕作措施影响更明显。各耕作处理中,传统耕作和A3B3R（小麦季深松+玉米季深松+秸秆还田）较更有利于增加玉米浅耕层土壤全氮含量,而传统耕作深层土壤全氮含量最低;A4B2R（小麦季深耕+玉米季免耕+秸秆还田）耕作处理较有利于增加浅耕层和深层(0~40 cm)土壤速效钾含量。对照处理籽粒产量显著低于其他耕作处理,而其他耕作处理间籽粒产量差异不显著。     

耕作方式对小麦播种质量、产量和效益的影响

为明确冬小麦―夏玉米轮作种植模式中,不同耕作整地方式对小麦播种质量、产量和效益的影响,设置旋耕2次、深松+旋耕、重耙+旋耕、翻耕+轻耙、翻耕+旋耕、重耙+翻耕+轻耙和重耙+翻耕+旋耕（CK）共7种耕整地方式。结果表明,在夏玉米为籽粒玉米的地块,7种耕作整地方式中CK处理的秸秆含量较少,地表及0~20cm土层平均秸秆含量较其他处理减少27.5%和28.6%,土壤与秸秆混合较均匀,0~20cm土层中每5cm土壤平均容重较其他处理变化减小30.5%,播种深度适宜,平均3.9cm,出苗质量好,缺苗断垄较其他处理降低25.7%,苗间离散度均匀,平均极差减小39.0%,穗数最多（670.5万/hm²）、产量最高（7966.5kg/hm²）、效益最高（9051.0元/hm²）,与其他处理达显著性差异。在夏玉米为青贮玉米的地块,除旋耕2次和深松+旋耕的整地处理产量较低外,其余处理间产量差异不显著,其中翻耕+旋耕处理的产量和效益最高,分别为8133.0kg/hm²和9894.0元/hm²,效益显著高于其他处理。     

有机培肥与轮耕方式对夏玉米田土壤碳氮和产量的影响

探明不同轮耕和有机培肥方式对夏玉米田土壤碳氮及其酶活性的影响,对提升农田土壤肥力及促进玉米高产具有重要意义。设秸秆(P)与牛粪(F)两种有机培肥方式和小麦季旋耕-玉米季深松(RS)、小麦季深松-玉米季免耕(SN)、小麦季翻耕-玉米季免耕(CN) 3种轮耕方式,共6个处理,于2015—2016和2016—2017玉米收获期采样测定,研究了不同有机培肥和轮耕方式对土壤碳氮及其酶活性和作物产量的影响。结果表明,轮耕方式、有机肥及其交互效应对土壤肥力有显著影响。在0～10 cm和10～20 cm土层,与轮耕方式CN相比, RS和SN能够显著提高土壤有机碳、全氮含量和脲酶、蔗糖酶活性。在轮耕方式RS中,与施用牛粪相比,秸秆还田显著提高了10～20 cm、20～30 cm和30～40 cm土层的有机碳含量,增加了10～20 cm土层的全氮含量和蔗糖酶活性。在轮耕方式SN中,与秸秆还田相比,施用牛粪显著提高了0～10 cm和10～20 cm土层的有机碳、全氮含量和蔗糖酶活性,增加了各土层脲酶活性。与秸秆还田+翻耕-免耕(PCN)相比,秸秆还田+旋耕-深松(PRS)和施用牛粪+深松-免耕(FSN)能显著提高土壤肥力。在0～10 cm和10～20 cm土层,各处理中以FSN增加土壤有机碳、全氮含量和蔗糖酶、脲酶活性最为明显。轮耕方式、有机肥及其交互效应对产量有显著影响。轮耕方式RS和SN的产量较CN分别显著提高了1.89%～10.49%、5.44%～11.99%。在轮耕方式RS中,产量表现为秸秆还田较施用牛粪显著提高了2.91%～3.11%;而在轮耕方式SN中,则表现为秸秆还田较施用牛粪显著降低了5.02%～9.07%。两年玉米产量均表现为FSNPRSFRSPSNFCNPCN。综上所述,在6种处理中,处理FSN在提高土壤肥力和产量方面最为显著,可以作为试验及周边地区适宜的轮耕培肥方式。     

黑河中游边缘绿洲沙地农田玉米水氮用量配合试验

研究了黑河中游边缘绿洲沙地农田不同灌溉水平（常规灌溉,12 000 m³ hm^-2;节水10%,10 800 m³ hm^-2;节水20%,9 600 m³ hm^-2）和施氮水平（0、150、225、300和375 kg N hm^-2）下玉米产量、氮肥利用率、灌溉水生产力及硝态氮在土壤剖面中的分布。结果表明,常规高量灌溉（12 000 m³ hm^-2）和节水10%和20%处理的玉米产量和地上生物量无显著差异;在施有机肥和磷、钾肥的基础上,施氮量150~375 kg N hm-2较不施氮处理增产74.8%~108.6%,施氮量超过225 kg N hm^-2时,产量不再显著增加;平均氮肥利用率（NUE）为50.6%~83.7%,随施氮量的增加而下降,超过225 kg N hm^-2时显著降低。在施用氮肥时,玉米灌溉水生产力(WP)为0.97~1.35 kg m^-3,随灌溉量的增加而下降,施氮量超过225 kg N hm^-2时,灌溉水生产力不再显著增加。水肥配合有显著的交互效应,高量的水氮配合可获得较高的产量,但水肥利用效率显著下降。对每次灌溉前土壤剖面水分含量的测定结果表明,3个灌溉水平下0~160 cm土层土壤水分含量无显著差异,表明常规高量灌溉并不能保持较长时间的有效水分供作物吸收利用;高量灌溉下,0~200 cm土壤剖面中NO₃^－-N的积累量低于节水灌溉处理,表明高量灌溉使更多的NO₃^－-N淋溶至更深的土层,对地下水污染风险加大。从水肥高效利用、降低氮污染风险和缓解水资源短缺综合考虑,进行合理的水肥调控、适度降低灌溉量和氮肥投入是沙地农田生态系统管理的合理选择。通过合理的水肥调控,沙地农田仍有很大的节水潜力。     

轮耕对小麦–玉米两熟农田耕层构造及作物产量与品质的影响

为了解不同轮耕模式对小麦-玉米两熟制耕层构造、作物产量和品质的影响,从2009年小麦季开始至2012年玉米生长季结束连续3个种植周期设置小麦季免耕、深松或翻耕+玉米季免耕或深松的6种耕作模式组合,研究其对农田土壤孔隙度和水分含量、作物产量、以及籽粒蛋白质含量、油分含量和容重的影响。结果表明,与免耕相比,玉米季深松大幅度提高0~40 cm土壤的周年总孔隙度,小麦季深松或翻耕改善了土壤孔隙状况。小麦季耕作和玉米季耕作的交互效应是各层次土壤毛管孔隙度的决定因素,而玉米季耕作的独立效应是土壤各层次非毛管孔隙度的决定因素。小麦季深松和翻耕促进小麦生育后期对土壤水分的吸收,深松较翻耕和免耕处理的小麦产量显著升高。玉米季深松比免耕提高了玉米在灌浆阶段对水分的吸收,有利于提高玉米产量,同时对后茬小麦有积极作用。从全年产量与品质看,6种耕作模式组合中,全年两季深松效果最佳,其次是小麦季深松+玉米季免耕,这两种轮耕模式均适合在华北平原推广应用。     

不同耕作方式对土壤物理性状及玉米产量的影响

采用随机区组设计,研究6种不同耕作方式对土壤物理性状及玉米产量的影响。不同耕作方式对不同生育时期0-45cm土壤的含水量、容重、孔隙度影响各不同,在不同耕作方式中以深松25-35cm效果最为明显;深松处理的玉米穗长、穗粗、秃尖长、穗行数、行粒数、百粒重等产量构成因素均较对照有不同程度的改善;深松处理比对照玉米增产0.06～3.13%,但是增产幅度不是很明显。深松处理可以提高土壤含水量,降低容重,增加孔隙度,起到蓄水保墒作用,提高产量。以深松35cm+旋耕为最优组合。     

耕作和秸秆还田方式对玉米产量及钾素积累转运的影响

通过探究秸秆还田方式对玉米产量及钾素积累转运的影响,为制定玉米秸秆还田配套的合理耕作方式提供参考。以玉米品种合众11为试验材料,在东北农业大学向阳试验基地进行了两年田间小区定位试验,采用土壤耕作方式与秸秆还田相结合的方法,设置免耕+秸秆还田、免耕+秸秆不还田、旋耕+秸秆还田、旋耕+秸秆不还田、翻耕+秸秆还田、翻耕+秸秆不还田6个处理,测定并分析玉米产量及相关因子、钾积累量、钾转运量及利用效率。与免耕相比,翻耕和旋耕的玉米产量、钾积累量及利用效率均显著提高。与秸秆不还田相比,秸秆还田处理显著提高了玉米产量、钾积累量。耕作方式与秸秆还田对各指标存在显著交互作用。与免耕+秸秆不还田处理相比,翻耕+秸秆还田和旋耕+秸秆还田显著提高产量和钾积累量与利用效率。在6种耕作模式中,翻耕+秸秆还田处理的产量和钾素积累量最高,2016年产量翻耕+秸秆还田较免耕不还田提高了32.19%,2017年提高了23.30%。钾素积累量2016年抽雄期、成熟期翻耕+秸秆还田较免耕不还田分别提高了19.86%、14.15%,2017年抽雄期、成熟期翻耕+秸秆还田较免耕不还田分别提高了40.75%、20.03%,且与免耕+秸秆不还田存在显著性差异,表明翻耕结合秸秆还田有利于产量和钾素积累利用的提高。因此,在本试验条件下,在秸秆还田的基础上翻耕是适宜的耕作方式。