耕层构造对土壤三相比和春玉米根系形态的影响

建立适宜耕层构造是解决旱作农田耕层"浅"、"实"、"少"问题的重要技术措施之一,对北方旱作农田具有重要意义。在国家农业环境阜新科学观测实验站利用长期定位试验,设置虚实并存耕层(furrow loose and ridge compaction plough layer, FLRC)、全虚耕层(all loose plough layer, AL)、全实耕层(all compaction plough layer, AC)、上虚下实耕层(up loose and down compaction plough layer, ULDC, CK) 4种处理,研究耕层构造对土壤三相比和春玉米根系形态的影响。耕层构造定位试验始于2009年,本文利用2015年和2016年数据分析果表明,虚实并存耕层能够优化土壤三相比(P 0.05),春玉米播种前0～10 cm土壤三相比以全实耕层构造为宜, 10～30 cm以虚实并存和全虚耕层构造为宜;春玉米收获后20～30 cm土壤三相比的虚实并存和全虚耕层构造优于上虚下实耕层和全实耕层构造。虚实并存耕层构造能够增加春玉米吐丝期根重密度、根长密度、根表面积密度和根体积密度(P 0.05);其中春玉米根重密度增幅7.47%～97.09%,根长密度增幅6.62%～112.04%,根表面积密度增幅9.80%～125.07%,根体积密度增幅40.11%～151.97%。虚实并存耕层可以显著增加春玉米籽粒产量(P0.05),增幅18.19%～34.86%,主要原因是行粒数的显著提高和秃尖的降低;还增加群体生物产量(P 0.05),增幅5.18%～11.30%;和提高收获指数(P 0.05)。综合分析认为,虚实并存耕层是改善土壤三相结构和优化春玉米根系形态的最优耕层结构,在辽西旱作农田合理耕层构建中具有一定的应用价值。     

耕层构造对春玉米产量形成及生长发育特征的影响

为了探明不同耕层构造对春玉米产量形成和生长发育特征的影响,在农业部阜新农业环境与耕地保育科学观测实验站长期定位试验,设置了虚实并存耕层、全实耕层、全虚耕层、上虚下实耕层(CK)4种耕层结构,利用2011-2014年数据研究了不同耕层构造对春玉米产量形成及生长发育特征的影响。结果表明,4年平均产量虚实并存耕层与上虚下实耕层和全实耕层差异显著,分别增产17.64%,6.79%。无论在枯水年还是丰水年,虚实并存耕层构造增产的主要原因是百粒质量的提高。在干旱年份,特别是2014年遭遇严重伏旱的情况下,全实耕层表现出了一定的增产效果;枯水年(2011年)和丰水年(2012年)单株干物质虚实并存耕层比上虚下实耕层分别增加7.19%,7.88%;在干旱年份(2011年)耕层构造并不能促进株高和茎粗的增加,丰水年苗期(2012年)能够促进茎粗的增加。2011,2012年SPAD全生育期平均值虚实并存耕层比上虚下实耕层分别增加2.66%,3.94%;在枯水年(2011,2014年)虚实并存耕层和全实耕层的光合速率高于上虚下实耕层,在丰水年(2013年)虚实并存耕层和全虚耕层的光合速率高于上虚下实耕层。综合分析认为,虚实并存耕层是提高春玉米产量和改善作物生长发育特征的最优耕层结构;研究结果可为辽西旱作农业区合理耕层构建、确定适宜的耕作技术和实现作物的高产稳产提供参考。     

微山县农田耕层土壤有机碳空间变异及动态变化分析

为研究微山县农田耕层土壤有机碳空间变异规律和动态变化情况,基于地统计学和GIS对2009农田土壤耕层有机碳进行空间变异分析,并进行克吕格插值分析土壤有机碳空间分布格局及影响因素,然后与第二次土壤普查数据对比研究了两不同时间断面下土壤有机碳含量的动态变化特征。结果表明：微山县耕层土壤有机碳最佳拟合模型为指数模型,具有较弱的空间自相关性,空间自相关距离为4500 m。从空间分布格局上看,土壤有机碳分布呈明显的块状,有机碳含量中部较高,南部和北部较低。从第二次土壤普查到2009年近30年间,土壤有机碳含量的平均值有明显的增加,由5.345 g/kg上升到8.558 g/kg,增幅60.11%。不同土壤类型下,增幅不同,其中棕壤增幅最大,为187.03%,增幅最小的为砂姜黑土,为41.64%。不同土地利用类型下,水田类型下土壤有机碳增幅最小,为56.84%,旱地类型下,土壤有机碳增幅最大,为87.75%。本研究为该区耕地质量的提高、农田生态系统的碳循环和农业的可持续发展提供可靠依据。     

甘州区农田耕层土壤微量元素分布空间变化研究

通过分析甘州区农田耕层土壤微量元素(Fe、Mn、Cu、Zn、B)的空间分布,从水平与垂直方向对全区农田耕层土壤微量元素含量特征进行研究,并对照全国土壤微量元素有效态含量分级标准得出全区各乡镇耕层土壤微量元素含量丰缺情况。主要结论如下：在0～5 cm、5～10 cm 、10～20 cm土层水平方向上,土壤各有效态微量元素分布特征差异较大,主要表现为西北向东南逐渐减小和中间低四周高的特征。从垂直方向来看,全区土壤有效铁、有效锌平均含量随着土层的加深呈缓慢增加的趋势;土壤有效铜、有效硼平均含量均表现为随着土层的加深而减小;土壤有效锰平均含量的趋势为上下层高,中间层低;个别乡镇的土壤微量元素垂直分布特征与全区存在差异。全区大部分乡镇土壤有效铁、有效锰、有效铜、有效锌含量属于适中水平;土壤有效硼含量属于缺乏水平。建议今后在种植中应向该区土壤施入硼肥。     

耕层土壤含水量间接光谱估测模型

为克服光学卫星遥感只能获取表层土壤光谱信息而不能用于直接估测耕层土壤含水量的局限性,建立基于表层土壤高光谱的耕层土壤含水量间接估测模型。以山东省济阳县85个潮土样本的含水量及高光谱数据为基础,根据表层与耕层土壤含水量的内在关系,建立耕层土壤含水量间接光谱估测模型。结果表明,表层土壤光谱反射率的对数变换效果较好,以1339、1457、1745、1969、1996 nm波段的对数变换值为估测因子,采用多元线性回归模型建立的表层含水量估测模型的决定系数为R ²=0.8911,平均相对误差为13.67%;土壤耕层与表层含水量之间存在着显著的相关性,R ²=0.8131;耕层土壤含水量间接光谱估测模型的精度较高,决定系数R ²=0.8138,平均相对误差为9.66%。研究表明,山东省济阳县潮土表层、耕层含水量之间存在着显著的相关性,利用表层土壤光谱间接估测耕层土壤含水量是可行有效的。     

玉米冠层耕层协调优化及其高产高效技术

密植是挖掘玉米高产潜力的主要途径。然而,密植倒伏和早衰问题长期制约着玉米密植高产的潜力挖掘,特别在东北和黄淮海地区问题更加突出。为此,本研究明确了密植倒伏、早衰、产量低的原因是冠层耕层的不协调,提出了冠层耕层同步优化的高产高效技术途径,构建了技术体系,主要包括:(1)以产量性能为核心的冠层分析体系及其定量指标和动态监测系统;(2)以土壤与根系合理空间分布为指导的“深耕层、降容重、匀分布、培地力”的耕层优化体系;(3)冠层生产力与耕层供给力协同优化分析体系。在此基础上,创新了多种关键技术,包括:(1)以改耕层促冠层为核心的“改方式、改时间、培地力”的深松耕作关键技术;(2)以改冠层提耕层为核心的“抗倒、抗冷、防衰”的化控技术;(3)以调冠层保耕层为核心的“调行距、调耕作、调肥水”相结合的密植技术。在关键技术创新的基础上,通过技术集成,构建了“深耕层一密冠层”、“控株型一促根系”及“培地力一高肥效”的不同方式的3项密植高产高效技术模式,在东北春玉米、黄淮海夏玉米密植高产中,创造了高产典型,而且在大面积高产高效方面取得了显著成效。     

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-CT>CT-NT、RT-NT>NT-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。     

长期施肥对春玉米耕层土壤养分和肥料贡献率的影响

为明确连续施氮对耕层土壤养分变化和肥料贡献率的影响,以辽北昌图2007-2016年的长期定位施肥试验为依托,从不同施氮水平和施氮方式两方面入手,共设置9个处理,研究长期连续施肥对耕层土壤养分变化及春玉米产量和肥料贡献率的影响。结果表明,氮肥在提高土壤有机质、全氮等养分方面受施氮量影响较大,而施氮量相同时与施肥方式无明显关系,长期连续不施氮肥使土壤有机质、全氮含量在维持原有水平下略有下降,增施氮肥后,无论哪种施肥方式,都可以增加土壤速效养分含量,有利于培肥地力。氮肥对玉米的增产作用已有研究,但是当化学肥料用量已经能够满足作物正常生长需要时,继续提高氮肥用量不能实现作物产量的持续增加,因此玉米高产应为中氮用量,10 a后肥料贡献率从高到低分别是N_2N_3N_常N_1,与10 a平均结果相一致。因此,氮肥是影响春玉米耕层土壤养分变化的重要元素,缺氮使土壤养分贮量和供应能力随种植年限的延续而下降,适量氮肥与磷钾配施可使耕层土壤有效养分维持平稳增加。本试验区域内推荐氮肥用量为241.5 kg/hm~2,拔节中期追施一次的农田操作方式即可达到维持土壤较高肥力水平和粮食增产的和谐关系。     

寿光市耕层土壤养分现状分析

为摸清寿光市耕层土壤的养分现状,调查并采取全市16个乡镇4083个土壤样品,对其进行土壤的常规分析。结果表明：全市耕层土壤养分总体含量丰富,土壤pH为7.16,碳氮比为8.43,有机质含量中等,为14.70g/kg,全氮含量较丰富,为1.24g/kg,水解氮含量丰富,为126.21mg/kg,有效磷、速效钾含量很丰富,分别为58.23、219.10mg/kg;耕层土壤养分南北地域差别明显,保护地土壤养分显著高于大田土壤;耕层土壤中变异性最大的土壤养分是有效磷,除pH外,其它养分表现为中等程度变异。     

基于耕作指数评价东北风沙土肥沃耕层构建周期效果

评价不同肥沃耕层构建模式周期对东北风沙土耕层质量的影响,为该地区合理肥沃耕层构建模式选择提供科学依据,采用系统聚类方法建立了东北风沙土肥沃耕层评价指标的最小数据集(MDS),结合最小数据集的耕作指数(TI-MDS)定量评价了传统耕作、免耕、打破犁底层、传统耕作+有机肥和翻耕+秸秆还田5种不同肥沃耕层构建方式下的东北风沙土耕层构建一个循环周期后的质量,并采用Nash有效系数(E_f)和相对偏差系数(E_r)加以验证。结果表明：全量数据集耕作指数(TI-TDS)均值为0.47,最小数据集耕作指数(TI-MDS)均值为0.48,TI-TDS与TI-MDS相关系数R为0.958^**,二者呈显著正相关。TI-MDS与玉米产量呈显著正相关(R=0.895^**),Nash有效系数(E_f)为0.909,偏差系数(E_r)为0.017,可见TI-MDS合理性较高,可用于定量评价风沙土耕层土壤质量。由耕作评价指数可知,与传统耕作对照相比,传统耕作+有机肥模式的土壤质量提高了一个等级...     

黑龙江省黑土地保护性耕作实施基本情况及问题研究

黑土有机质含量丰富,土壤养分高,是全球最优质的土壤资源之一,更是国家的宝贵战略资源。黑龙江省地处中国东北部,黑土区土壤肥沃,是国家重要的商品粮基地。但是近年来由于水土流失等原因造成黑土肥力下降、黑土层变薄等相关问题,需要全面推行黑土地保护性耕作方法。运用数据分析法,参考文献法等方法,对黑龙江省黑土地保护性耕作实施的基本情况及问题进行分析。在黑土地保护性耕作实施过程中,面临着农户对黑土地保护耕作方式认知程度偏低、技术运用不规范、技术种类和机具数量偏少、缺少黑土地保护性耕作长效机制等现实问题。因此,提议从提高农户认知程度、建立大面积黑土地保护性耕作示范基地、提升政府扶持力度、为黑土地保护性耕作技术研发和装备供给提供专项资金、建立黑土地保护性耕作长效机制等方面建设黑土地保护性耕作的发展之路。     

晋西旱塬地覆盖耕作农田土壤水分有效性研究

根据多年农田试验和定位观测的结果,在分析旱塬农田土壤水分曲线特征的基础上,从耕层土壤和深层土壤两个层次研究了覆盖耕作对农田土壤水分有效性的影响,包括有效水含量、速动易效水与缓动易效水。结果表明：免耕覆盖量10500kg／hm^2的处理耕层土壤总有效水含量最高,免耕覆盖量7500kg／hm^2的处理次之,常规耕作最低;深层土壤有效水量的变化趋势也随秸秆覆盖量的增加而增加,常规耕作和免耕无覆盖差异不大,免耕覆盖量10500kg／hm^2比常规耕作高34．5mm;耕层和深层土壤速动易效水与缓动易效水整体上均随秸秆覆盖量增加而增加,速动易效水较缓动易效水含量低。     

西南黄壤坡耕地保护性耕作的土壤结构效应

设置两种保护性耕作措施,通过6a持续试验,研究了保护性耕作措施对黄壤结构性状的影响,为西南黄壤地区保护性耕作技术应用与发展提供理论依据。[方法]分别用环刀法、干湿筛法测定土壤容重和土壤团聚体组成,土壤机械组成采用MS2000激光粒度分析仪测定,并计算出土壤孔隙度和团聚体破坏率。 [结果]结果表明：(1)垄播沟覆轮耕与免耕秸秆覆盖两种保护性耕作措施均可降低黄壤容重,增加土壤孔隙,且此作用是由表及里的渐进过程,垄播沟覆措施的土壤容重优化作用要优于免耕覆盖,而免耕覆盖对较深层次土壤孔隙状况优化效果更显著。(2)保护性耕作可提高0～20 cm土壤＞0.25mm干筛团聚体含量,水稳性团聚体含量处理之间差异不显著,但0～20cm层含量略大于20～40cm层。(3)保护性耕作可提高土壤团聚体稳定性,降低团聚体破坏率,免耕覆盖措施对提高土壤团聚体稳定性具有更加显著的效果。[结论]该试验证明了保护性耕作对黄壤土容重、孔隙、团聚体等结构性状有一定的改善作用,这种改善作用是一个非常漫长的由表及里的渐进过程,为西南黄壤地区保护性耕作技术应用与发展奠定了坚实的基础。     

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。     

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。     

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。     

长期不同耕作对白浆土磷素状况的影响

国内外对磷素的长期试验大多定位在施肥上,而耕作对其影响的研究很少,为探明耕作对土壤磷素状况的影响,本文对长期定位16年的白浆土进行了研究,试验结果表明研究表明不同耕作方式对土壤全磷、有效磷的影响远远小于施肥,免耕较深松、常规耕作更有利于土壤全磷的积累,但不利于有效磷的增加,其磷组分除LOP含量减少外,其余磷组分均增加。深松与常规耕作处理土壤磷组分除Ca2-P外,其他磷组分的变化趋势相同。因此我们在改善土壤磷素状况方面除了采用施肥措施外,还可以考虑采用不同的耕作方式来调节土壤磷素营养。     

保护性耕作对潮土碳、氮含量的影响

为了探明保护性耕作条件下有机碳循环与农田地力提升机制,为保护性耕作技术的推广应用提供科学理论支撑,笔者以保护性耕作长期试验地为平台,研究不同耕作处理对总有机碳、全氮及其不同组分在潮土中含量的影响。笔者通过研究不同耕作处理下土壤总有机碳、全氮、溶解性有机碳、溶解性有机氮、微生物量碳、易氧化有机碳在不同土层深度中的分布情况,揭示保护性耕作措施对潮土碳、氮含量的影响。结果表明：相比于常规翻耕,2年或4年翻耕1次的间歇性翻耕和全免耕处理0~5cm土层土壤总有机碳含量分别提高了2.40%、2.80%、16.00%,全氮含量分别提高了-1.23%、1.32%、11.11%,免耕处理下10~20cm土层中总有机碳、全氮含量显著低于其它处理;秸秆还田条件下,实施间歇性翻耕和免耕能显著提升0~5cm、5~10cm土层中土壤溶解性有机碳、氮含量;相比于常规翻耕,间歇性翻耕、免耕处理下0~5cm土层土壤微生物量碳与易氧化有机碳含量均有不同程度地升高,免耕处理下10~20cm土层中微生物量碳含量显著低于其它处理;秸秆还田对0~10cm土层土壤总有机碳、全氮、溶解性有机氮及其它活性有机碳组分含量均有不同程度的提升作用。总体来看,保护性耕作措施有利于表层0~5cm土层中碳、氮储量的增加,免耕条件下“养分表聚”的负面效应可通过间歇性翻耕得到改善。     

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。