稻田土壤养分特性对不同耕作方式的生态响应

为深入了解耕作措施对稻田耕层土壤的作用效果,笔者在前人研究结果的基础上综述了免耕、翻耕等不同耕作方式对稻田土壤物理性质包括容重、孔隙度、团聚体、水分、温度,土壤化学性质如氮、磷、钾、有机质和微量元素含量以及土壤生物学特性包括微生物、酶活性的影响,分析了不同稻作措施的优缺点。最后对稻田耕层的合理调控提出因地制宜,依据当地的气候、土壤条件、栽培模式选择合理的耕作方式;合理轮耕,免耕、翻耕和旋耕交替运作;配施绿肥和有机肥;推行节水稻作模式等建议。     

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。     

耕作方式对潮土有机碳及碳库管理指数的影响

为了探明华北潮土区农田耕作方式对土壤有机碳库及碳库管理指数的影响,应用田间试验,研究撂荒、翻耕、免耕和旋耕4种方式下,耕层(0～20 cm)土壤总有机碳和不同态活性有机碳含量的变化,对比分析不同耕作方式对土壤碳库管理指数的影响。结果表明:免耕和旋耕均有利于土壤有机碳累积,与撂荒相比,免耕和旋耕处理土壤总有机碳含量分别增加26.42%和12.52%;土壤活性有机碳对不同耕作措施的响应不同,与撂荒相比,翻耕、免耕和旋耕处理,土壤易氧化有机碳含量分别提高23.72%,44.34%和27.84%,水溶性有机碳含量分别降低了24.11%,24.56%和43.89%。土壤微生物量碳含量仅在免耕方式下提高了109%,其他耕作方式下没有显著变化;免耕、旋耕和翻耕处理下,土壤碳库活度、碳库指数均显著增加,碳库管理指数分别比撂荒处理提高47.82%,27.18%和30.47%,可见耕作对优化土壤碳库管理具有显著促进作用。     

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。     

耕作方式对农田土壤微生物功能多样性的影响

通过种植前对土壤进行不同耕作处理试验,探讨不同耕作方式对土壤微生物群落代谢功能多样性的影响.采用Biolog-ECO微平板检测法,研究了撂荒、翻耕、免耕和旋耕4种不同耕作方式下土壤微生物碳源代谢的多样性变化特征.结果表明:在168 h培养期内,撂荒和免耕处理下AWCD值明显高于翻耕和旋耕处理;免耕条件下微生物功能多样性指数、优势度指数和丰富度指数与撂荒条件相似,而进行翻耕和旋耕后,三指标均显著下降.土壤微生物群落主成分分析和聚类分析结果显示,免耕条件下,土壤微生物具有接近于撂荒处理的碳源代谢模式和代谢能力,翻耕和旋耕则差异较大.分析试验结果,不同耕作方式对土壤微生物群落代谢和功能多样性产生较显著影响,免耕对其具有较好的保护作用.     

保护性耕作对潮土物理性质的影响

为了研究保护性耕作对土壤物理性质的影响，以黄淮海平原典型潮土区小麦一玉米轮作系统的长期定位试验为基础，探讨不同耕作方式与秸秆还田处理下土壤容重、饱和导水率、紧实度、含水量的变化。结果表明，0～20cm土层，土壤容重、土壤紧实度随着翻耕频率的减少而增加，每两年翻耕一次（CNTw2T）和每四年翻耕一次（CNTw4T）的土壤紧实度比长期免耕分别降低了40％、17％，土壤紧实度与土层深度呈显著正相关；保护性耕作改变土壤导水性能，随着免耕年限的增加，土壤饱和导水率显著降低；少免耕土壤含水量比传统翻耕高0．77％～3．01％。秸秆覆盖能显著降低土壤紧实度，改良土壤压实状况，提高土壤饱和导水率，减少土壤水分蒸发，从而改善土壤保水能力。免耕有利于土壤蓄水保墒，但长期免耕易导致土壤压实，不利于作物生长，少耕（CNTW2T、CNTW4T）既可改善土壤导水、保水性能，又可减少土壤压实，因此在黄淮海平原实施少耕与秸秆还田相结合的保护性耕作有利于改良土壤物理性质，提高土壤保水能力。     

少免耕模式对冬小麦生长发育及产量性状的影响

通过田间试验研究了华北平原山前平原区不同耕作方式下,冬小麦的生长发育进程的变化及对产量的影响。根据冬小麦播种前的土壤耕作方式的不同,设深耕处理、少耕处理和免耕处理3类6、个处理。研究结果表明:耕作方式明显影响小麦的出苗率,传统翻耕处理出苗率比免耕高出27.1%~46.2%。由于秸秆的覆盖,免耕处理小麦返青期低温偏低,导致生育期推迟7~10 d,后期作物生长受到明显影响,是造成免耕处理减产的重要原因之一。另外,由于免耕处理蒸发较小和小麦根系不发达,NO3--N淋失到土壤剖面的100 cm以下,不仅使氮肥利用率低,也是造成免耕减产原因之一。     

华北平原免耕冬小麦生长发育特征研究

2004—2006年在河北栾城中国科学院农业生态试验站开展了不同耕作方式下冬小麦生长发育特征及其影响因素的比较研究。冬小麦基本苗数和分蘖率在不同耕作方式间差异显著, 表现为免耕<旋耕<翻耕。免耕处理冬小麦分蘖成穗率高于翻耕和免耕处理, 但基本苗数低, 2004—2005生长季比翻耕和旋耕处理分别低28.9%和29.7%, 2005—2006生长季分别低11.7%和10.0%; 免耕处理冬小麦株高、叶面积指数、地上部干物质积累和产量均低于翻耕和旋耕处理, 其中叶面积指数在2004—2005和2005—2006生长季的最高值分别为2.9和6.0, 产量比翻耕降低30.1%和27.19%、比旋耕降低15.3%和25.20%。免耕可保持耕层较高的土壤水分含量, 总体上高于翻耕和旋耕处理; 免耕处理在冬小麦苗期和返青期表现出明显的“降温效应”, 耕层土壤日均温度低于翻耕和旋耕, 冬小麦出苗和返青较翻耕和旋耕分别晚1~3 d和4~5 d。     

不同耕作方式对丹江口库区坡耕地土壤水分和作物产量的影响

研究了丹江口库区坡耕地传统耕作措施和3种保护性耕作措施对土壤水分动态变化、作物耗水量及作物产量的影响，结果表明：不同耕作方式对土壤水分具有较大的影响，3种保护性耕作措施的全生育期土壤水分含量均高于传统耕作，其中免耕（NT）和免耕秸秆覆盖（NTS）在作物播种期可以显著增加播种期表层土壤含水量；免耕秸秆覆盖对总生物量和玉米产量有显著促进作用，在丹江口库区坡耕地上实施免耕加秸秆覆盖的保护性耕作措施，既有利于作物对水分的高效利用，提高作物产量，也可以减少水土流失和农业面源污染。     

深翻耕作对连作滴灌棉田土壤含水率及含盐量影响的研究

探讨播前不同翻耕深度对连作滴灌棉田土壤容重、土壤含水率、土壤含盐量的影响。针对典型的连作滴灌棉田，于播前设置20、40和60cm的3个不同深度翻耕处理，于生育期测定各处理不同土壤剖面的上述内容，研究其变化。（1）土壤容重随翻耕深度增加而下降，其中表层土壤容重降幅大于深层土壤容重；（2）3种深翻处理下土壤剖面含水率均为0-20cm〉20-40cm〉40-60cm，随翻耕深度增加，0以0cm土壤含水率呈上升趋势，20-40cm土壤含水率变幅不大，40～60cm土壤含水率则显著下降；（3）灌水后，深翻20cm的土壤含盐量为0-20cm〉20-40cm〉40～60cm，但随翻耕深度的增加，0-20cm土壤含盐量呈下降趋势，20-40m和40～60cm的土壤含盐量迅速上升趋势，至深翻60cm时，土壤含盐量则为40-60cm〉20-40cm〉0-20cm。对连作滴灌棉田播前进行60cm的超常深翻，可有效降低耕层土壤容奄．提高0-20cm袁层土壤会水率．降低会盐量．从而利干作物生长．     

风沙区保护性耕作种植冬小麦的生态经济效益研究

本文在毛乌素沙地南缘靖边县北部风沙区选用免耕（NT）、覆膜（PM）和翻耕（CT）3种耕作措施，在2003-2007年期间，连续4年进行了冬小麦引种及田间观测试验，对比分析了不同耕作措施对土壤温度、含水量、容重 、作物产量、水分利用率及经济效益的影响。试验结果表明：相对于CT，NT和PM在出苗期和越冬期能够提高土壤温度0.35℃和2.27℃，返青期和收获期各措施土壤温度差异不大。NT和PM分别增加土壤含水量16.5%和35.9%。NT在播种前和收获后分别降低了表层土壤容重1%和5%，但是次层20-40cm分别增加了5%和6%，PM增加了表层土壤容重。NT和PM分别提高水分利用率42.1%和78.3%，增加作物产量20.5%和72.2%。NT节省了生产投入，经济效益高于其他两种措施。由此可以看出保护性耕作有利于冬小麦在风沙区越冬，增加作物产量，改善当地种植结构，避免冬春季节农田地表裸露，延长地面覆盖时间，减少土壤风蚀。     

耕作方式对伊犁河谷旱地农田土壤物理性质和小麦产量的影响

为探讨耕作方式对新疆旱地农田土壤物理性质及小麦生长的影响,在免耕、传统耕作和深松3种耕作方式下,通过田间取样和室内烘干称重测得新疆旱地农田土壤容重、孔隙度、土壤含水量、土壤三相比值及小麦产量数据。结果表明：不同耕作方式下土壤容重、孔隙度、含水量、三相比R值和产量表现出一定差异。相比于免耕,传统耕作和深松降低了土壤容重,增加了土壤孔隙度、土壤含水量,改善了土壤三相比例,尤其深松处理土壤容重和孔隙度显著改善。小麦产量以深松处理最高,分别比传统耕作、免耕增加20.71%、24.28%。因此,深松有利于改善土壤结构、改良土壤物理性质,促进小麦产量提高。     

中国土壤类型下免耕对土壤容重的影响

免耕对土壤物理性状尤其是土壤容重产生影响,进而影响作物生长发育,本研究旨在探讨免耕在不同土壤类型、不同耕作制度区域下对土壤容重产生的影响,为免耕研究提供参考。收集自1999—2019年公开发表的免耕、保护性耕作对土壤容重影响的试验论文,对筛选出田间试验条件下土壤容重结果具有显著性差异的期刊论文进行整理分析。结果表明,中国土壤类型下免耕对土壤容重的试验研究所涉及的土壤类型相对较少,较多集中在黑垆土、水稻土、黑土、褐土五种土壤类型下。在耕作制度区域研究上,中国三大粮食主产区（黄淮海平原、东北平原及长江中下游平原区）的研究占全国总量的45.8%。文献对比研究发现,免耕减小土壤容重的比例仅为1/3,土壤容重增大的比例接近2/3,少量试验结果表明免耕与传统耕作对土壤容重的影响无显著差异。研究认为,免耕对土壤容重的影响在不同试验条件下产生不同的结论,与土壤类型、耕作制度区域无相关性。     

长期间作及免耕对土壤物理性状及作物产量的影响

针对西北绿洲灌区长期传统覆膜耕作造成土壤结构的稳定性下降、地膜残留过多和土壤质量下降等问题，研究覆膜免耕与禾豆间作种植模式对土壤物理性质和作物产量的影响，以期为试区优化耕作方式和作物种植模式提供理论支撑。田间试验于2013—2020年在河西绿洲灌区进行，设置传统耕作覆膜(CT)、覆膜免耕(NT) 2种耕作措施；单作豌豆(P)、单作玉米(M)、玉米间作豌豆(M//P) 3种种植模式，2019年和2020年玉米收获后测定土壤物理性状和作物产量等相关指标。结果表明：（1）0～30 cm土层≥0.25 mm水稳性团聚体含量、平均重量直径(MWD)、土壤容重和土壤总孔隙度在NT与CT处理间存显著差异，NT较CT≥0.25 mm水稳性团聚体含量提高2.02%～7.76%、MWD提高19.4%～26.0%、土壤容重降低1.31%～1.57%、总孔隙度增加1.97%～2.28%;(2)NT处理下，不同种植模式间存在显著差异，M//P分别较P和M处理水稳性大团聚体含量增加12.60%～20.11%和7.05%～11.55%,MWD分别较P和M处理增加9.61%～12.44%和4.01%～8.01%，土壤...     

轮耕对双季稻田耕层土壤养分库容及Cd含量的影响

研究长期不同耕作措施下双季稻田土壤结构、养分及重金属含量的变化规律,对构建稻田合理耕层、提升耕地质量、促进粮食可持续丰产具有重要意义。2005—2014年在湖南醴陵双季稻田设置长期免耕(NT-NT)、长期旋耕(RT-RT)、长期翻耕(CT-CT)、翻免轮耕(CT-NT)和旋免轮耕(RT-NT)5种耕作方式定位试验,测定并分析不同耕作方式对耕层深度、土壤容重、土壤C、N、P、K养分含量、养分库容量及重金属Cd含量等的影响。结果表明,NT-NT由于长期没有动土,土壤容重较高,而RT-RT、CT-CT、CT-NT和RT-NT均使土壤容重值降到了较理想区间。CT-NT和RT-NT 0~5 cm耕层土壤有机碳、活性有机碳、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾和Cd含量均显著低于NT-NT,而高于RT-RT、CT-CT,说明NT-NT在促进土壤养分向表层聚集的同时,也促进了土壤镉向表层聚集,且随着耕作频率的增加土壤表层养分及土壤镉均呈下降趋势。CT-NT和RT-NT 5~10 cm耕层土壤各养分含量均显著高于NT-NT,而10~20 cm耕层土壤各养分含量均低于RT-RT、CT-CT,说明轮耕促进了土壤养分积累并主要向土壤中层聚集。耕层厚度、有效养分总库容量及土壤Cd含量均表现为RT-RT、CT-CTCT-NT、RT-NTNT-NT,说明随着耕作频率减少土壤耕层逐渐变浅,有效养分总库容量逐渐变小,土壤总镉、有效镉含量也逐渐降低。本研究表明,长期免耕和长期翻(旋)耕均存在一定弊端,长期免耕虽然降低了土壤镉含量,但同时也降低了土壤养分库容,长期翻(旋)耕虽然增加了土壤养分库容,但同时也增加了土壤镉含量,而合理土壤轮耕既可改善土壤结构,促进土壤养分积累、增加土壤养分库容,又能适当降低土壤镉含量,改善土壤环境。     

Decreased foliar nitrogen and crop yield in organic rainfed almond trees during transition from reduced tillage to no-tillage in a dryland farming system

Sustainable farming practices can be beneficial or detrimental to crop production in the short-term, which will strongly determine their appeal to farmers. We evaluated the effects of several sustainable practices on soil properties, plant nutrition and ecophysiology and crop yield in a semiarid agroecosystem. A three-year randomised experiment was conducted in a rainfed almond grove where the initial soil management was reduced tillage. Two alternative treatments were evaluated: reduced tillage plus green manure and no-tillage. The following soil and plant parameters were measured once per year: soil organic carbon, total nitrogen and P_olsen; foliar N, P, δ¹³C and δ¹⁵N and crop yield. We found that soil bulk density increased significantly with no-tillage. Leaf δ¹⁵N was positively associated with soil fertility, foliar nutrient concentrations and crop yield across treatments. Leaf δ¹³C, N_foliar and crop yield were strongly positively associated across treatments in every year of the study. Reduced tillage treatments displayed higher leaf δ¹⁵N, δ¹³C, N_foliar and crop yield than the no-tillage treatment, indicating a sharp decrease in the leaf nitrogen status and intrinsic water use efficiency of almond trees during the transition from reduced tillage to no-tillage. In semiarid agroecosystems where soils are prone to compaction, some tillage is required to maintain optimal crop production in rainfed almonds.     

晋西北沙区玉米不同耕作方式对土壤水分及效益的影响

旨在通过试验研究,为晋西北半干旱区适宜的农田耕作管理方式提出建议。通过对土壤容重、土壤田间持水量、饱和含水量、剖面土壤含水量以及玉米产量的测定分析,研究不同耕作方式对土壤物理性状及玉米经济效益的影响。结果表明:相对于传统耕作不覆盖(CT),在0~5 cm土层深度,免耕秸秆覆盖(NTS)可以显著降低土壤容重,传统耕作喷洒固沙保水剂(CTA)和传统耕作塑料地膜覆盖(CTF)对降低土壤容重也有一定效果;NTS处理可以提高0~10 cm土层的田间持水量,CTA处理对田间持水量的变化有一定的稳定作用,CTF处理对田间持水量的影响较为不利;不同耕作处理的饱和含水量变化与田间持水量变化相似,NTS处理具有较好的饱和含水能力,而CTF处理饱和含水能力最弱;在10~50 cm土层,CTF处理的土壤含水量最高,CTA处理较高,生长期内NTS处理土壤含水量变化较稳定;经济效益为CTFCTACTNTS。该研究表明,CTA处理可以作为晋西北半干旱区较适宜的耕作方式来长期研究。     

不同耕作方式对土壤水分蓄持能力的影响

为了改善北京地区农田土壤结构,提高土壤蓄水保墒能力,提升农田生产能力,增加作物产量,本项目自2009年开始在北京市延庆县保护性耕作试验田开展农田深松效果研究,对比分析了免耕和免耕＋深松2种技术模式对土壤容重、含水率、水分入渗率的影响。结果表明,与免耕处理相比,免耕＋深松技术模式0~30 cm图土层内,土壤容重降低了约3.4%,稳定入渗率提高了62.5%,在0~100 cm土层内平均质量含水量增加5.9%,因此深松可提高土壤蓄水保墒能力,有助于农作物的生长。     

耕作方式对燕麦田土壤微生物群落多样性的影响

为探究不同耕作方式对燕麦田土壤微生物群落多样性的影响,丰富土壤微生物的种类与数量,设置机械免耕和传统翻耕2种耕作方式,分别于燕麦拔节期和灌浆期取0~20cm土壤样品,用16S rRNA测序技术和ITS测序技术分别对土壤细菌和真菌进行测序,分析微生物群落多样性与差异性。结果表明,在免耕处理下,土壤微生物的种类更多,丰度更高。优势度分析显示,真菌优势菌门为子囊菌门和担子菌门;细菌优势菌门为放线菌门、变形菌门和酸杆菌门。因此,免耕处理较传统翻耕处理提高了土壤微生物多样性,为燕麦田耕作方式的选择提供理论依据。