高岸大队农田耕作制度生态效应研究初报

为改进稻区“稻稻肥”耕作制度的生产单一性,和克服由此产生的稻田理化性状变差、地力下降等弊病,探索建立生物产量和经济效益高、生态平衡的农业生态体系,1982年,我们在长沙县谷塘公社高岸大队进行了春大豆——杂交晚稻、春玉米——杂交晚稻和早稻——杂交晚稻的试验,对三种复种方式的生物产量、经济效益、土壤理化性状、以及依此改善牲猪饲     

豆(玉米)稻复种制对土壤微生物的影响

我省稻田双季稻绿肥长期连作,致使土壤板结,理化性状变坏。改革耕作制度,提高其经济效益是当前一个重要问题。近几年来,豆(玉米)稻复种制对士壤结构和理化性状的影响,国内外作了很多研究,但对土壤微生物的影响,目前国内还报道得很少。本试验研究了豆(玉米)稻复种制与双季稻绿肥田土壤和晚稻根表微生物的数量,土壤酶活性及呼吸强度,试图为调整和改革稻田耕作制度提供依据。     

红壤稻田复种方式对土壤微生物生物量碳、氮的影响北大核心CSCD

明确红壤稻田不同复种方式土壤微生物生物量碳(Microbial Biomass Carbon,MBC)和生物量氮(Microbial Biomass Nitrogen,MBN)含量的变化可为红壤稻田种植结构优化和土壤质量提升提供基础数据和参考依据。以红壤稻田复种方式长期定位试验(2012年开始)为研究对象,设早稻-晚稻-冬闲(DR,对照)、中稻-冬闲(MR)、中稻-油菜(MRR)和中稻-白露菜-油菜(MRPR)等4种复种方式,分别在油菜苗期(1月)、油菜成熟期(5月)、中稻成熟期(9月)和晚稻成熟期(11月)采集耕层(0~15 cm)土壤样品,分析土壤化学性质、MBC和MBN含量及微生物量碳氮计量比等指标,探讨不同复种方式对红壤稻田MBC和MBN的影响。结果显示,复种方式和取样时间均显著影响土壤化学性质、MBC和MBN含量及其计量比。与DR相比,中稻复种方式(MR、MRR和MRPR),尤其是MRR和MRPR显著(P<0.05)降低了土壤MBC和MBN含量,并改变了微生物量碳氮计量比。同时,中稻复种方式还显著(P<0.05)降低了土壤可溶性有机碳含量和提高了土壤速效磷含量,但对其他土壤化学性质的影响取决于取样时间。Spearman相关分析表明,土壤MBC含量与可溶性有机碳含量呈极显著(P<0.01)正相关,MBN含量与可溶性有机碳和铵态氮呈极显著(P<0.01)正相关。研究表明,红壤双季稻田转变为中稻-冬闲、中稻-油菜或中稻-白露菜-油菜均可降低土壤微生物生物量碳、氮含量,应适当调整中稻复种方式和优化施肥等农学措施,提高土壤微生物生物量,维持红壤稻田可持续生产。     

不同轮作休耕模式对稻田土壤有机碳及其组分的影响

为了优化筛选双季稻田绿色高效的复种轮作休耕模式,通过连续2 a的田间试验,研究不同轮作休耕模式对稻田土壤有机碳及其组分的影响。结果显示：“油菜-甘蔗||春大豆→紫云英-早稻-玉米||甘薯”模式2 a 的总生物量高出休耕模式以外的其他处理31.68%~65.91%。2018-2019年,“油菜-甘蔗||春大豆”和“紫云英-春大豆-秋大豆”模式更有利于土壤全碳的积累,复种轮作模式和休耕模式较连作模式更有利于土壤活性有机碳的积累,以“紫云英-早稻-玉米||甘薯”和“油菜-甘蔗||春大豆”模式表现最好。“油菜-甘蔗||春大豆”模式更有利于土壤可溶性有机碳、微生物量碳的积累。2019年“油菜-甘蔗||春大豆”的碳库活度、碳库活度指数和土壤碳库管理指数均达到最大,且分别显著高出其他处理59.46%~84.38%、59.06%~84.47%和52.81%~71.40%（P<0.05）,轮作模式更有利于提高碳库活度、碳库活度指数和土壤碳库管理指数,尤其是“紫云英-早稻-玉米||甘薯”和“油菜-甘蔗||春大豆”模式表现较好。在当地土壤肥力条件下,复种轮作模式能提高土壤有机碳及其组分的含量,有利于改善土壤质量,提高土壤肥力,5种模式中“油菜-甘蔗||春大豆→紫云英-早稻-玉米||甘薯”复种轮作模式表现最佳。     

烟稻与稻稻复种对晚稻产量、养分累积及土壤养分的影响

以长沙市宁乡县喻家坳乡长期烟稻复种田和稻稻连作田为研究对象,分析了烟稻与稻稻复种晚稻产量、养分累积及土壤养分含量的差异,结果表明:(1)长期稻稻连作会稍微提高土壤中全钾含量,但是会降低土壤中的全氮和全磷含量,而长期烟稻复种可提高土壤全氮和全磷含量;(2)烟稻复种可提高土壤中的速效养分,尤其是有效磷的含量,而稻稻连作土壤中碱解氮含量略有增加,有效磷和速效钾含量降低;(3)烟稻复种有利于烟后晚稻干物质积累、产量、氮磷钾含量与累积量的提高,其中磷含量提高最明显。该研究表明宁乡烟区烟稻复种条件下长期重施肥料对后季晚稻有明显后效。     

耕作制度对土壤微生物区系的影响

进行了复种方式和土壤耕作对土壤微生物影响的研究，结果表明，复种方式能明显影响土壤细菌的数量，但对放线菌和真菌的影响不明显；免耕栽培晚稻利于土壤厌气性微生物的生长，翻耕利于好气性微生物的大量繁殖。好的耕作制度能激活土壤中的微生物，改良土壤。     

长期不同施肥制度对土壤微生物生物量碳、氮、磷的影响

通过设置在北京昌平区的长期肥料定位试验,研究16年的长期不同施肥制度下,土壤微生物生物量碳、氮、磷的状况。试验设置冬小麦-夏玉米复种连作和小麦-玉米→小麦-大豆复种轮作2种不同种植制度以及长期撂荒处理(CK0),其中冬小麦-夏玉米复种连作种植制度(种植方式Ⅰ)包括4个施肥处理,分别为:对照(CK,不施肥,但种植作物)、氮磷钾(NPK)、氮磷钾+猪厩肥(NPK+M)、氮磷钾+玉米秸秆(NPK+S);小麦-玉米→小麦-大豆复种轮作种植制度(种植方式Ⅱ)包括1个施肥处理为氮磷钾+种植方式Ⅱ(NPKF)。试验结果表明:1)长期撂荒土壤的有机质和全氮的含量、微生物量碳(SMB-C)和氮(SMB-N)均显著高于2种不同种植制度的农田土壤,但土壤微生物生物量磷含量较低;2)2种不同的种植制度中,施肥处理(NPK、NPKM、NPKS和NPKF)农田的土壤养分含量、微生物量生物量碳、氮、磷均高于不施肥但种植的农田(CK),与CK相比,NPK、NPK+M、NPK+S和NPKF处理的微生物量生物量碳增加了26%、70%、36%和46%,微生物量生物量氮增加了92%、251%、130%和159%,以及微生物量生物量磷增加了519%1...     

稻田不同复种制度土壤肥力演变规律的定位监测研究

对稻田几种复种制度进行了研究。结果表明，裸大麦／春玉米－晚稻“两旱一水”复捉制全年每公顷粮食总产达16．42t，比对照绿肥－双季稻增产39．8％；裸大麦－双季稻“一旱两水”复种制每公顷粮食总产达17．74t，比对照增产51．0％；油菜－双季稻复种制在每公顷产油菜籽1．56t的前提下，仍产粮食14．03t，比对照增产19．5％。麦／玉－稻和油－稻－稻复种制除速效磷（P2O5）略有提高外，有机质、全氮、碱解氮和速效钾（K2O）均比对照略有降低；而裸大麦-双季稻复种制土壤肥力明显提高，这与采用秸秆还田有关。试验得出，稻田在多熟制条件下，必须增施有机肥，或采用作物秸杆还田，并根据不同作物的需肥量进行平衡施肥，才能达到高产高效、土壤永续利用的目的。     

南方冬季水田种植牧草可改良土壤

对多花黑麦草-杂交狼尾草、黑麦-杂交狼尾草、小麦-杂交狼尾草、多花黑麦草-水稻、黑麦-水稻和小麦-水稻6种不同复种方式生态效益进行比较研究后结果表明：与种植粮食作物相比．在我国南方冬季种植牧草可降低土壤pH值，增加土壤有机质和速效养分含量；冬季种植多花黑麦草和黑麦明显增加了土壤有机质、     

连作对大豆根际可培养微生物及土壤理化性状的影响

【目的】探讨大豆重迎茬对根际可培养微生物及土壤理化性状的影响.【方法】以正茬和重迎茬大豆根际土壤为研究对象,在不同生育时期取根际土进行土壤微生物区系、微生物生理类群和土壤理化性状等指标的测定.【结果和结论】大豆重迎茬对土壤可培养微生物及微生物生理类群有较大影响.重迎茬使大豆全生育期细菌、放线菌、氨化细菌、硝化细菌、好气性自生固氮菌和纤维素分解菌总量减少,真菌数量显著增加.各处理土壤平均碱解氮和速效钾含量顺序为:正茬迎茬重茬1年重茬2年重茬3年;而土壤速效磷含量为正茬迎茬重茬1年重茬3年重茬2年.轮作正茬大豆土壤团聚体的平均质量直径(MMD)和几何平均直径(GMD)均高于迎茬和重茬各处理,其中以GMD差异更显著.     

不同类型调理剂对镉污染土壤修复效果和微生物群落的影响

【目的】研究土壤调理剂对镉（Cd）污染农田修复效果和微生物群落组成的影响,为应用不同土壤活性组分调理剂原位修复和治理Cd污染农田土壤提供科学依据。【方法】在粤东Cd污染农田开展田间试验,设空白对照,研究不同土壤活性组分调理剂（矿物型、有机型和微生物型）对土壤基本理化性质、Cd有效性和微生物群落结构的影响。【结果】施用土...     

稻蟹共生系统不同水稻栽培模式土壤理化性状和有效养分的变化规律

试验设置养蟹田单穴单株、单穴双株、单穴四株和不养蟹田单穴双株4个处理,研究了不同水稻栽培模式下稻田土壤容重、团聚体含量、pH、有机质、土壤总氮、碱解氮、速效磷、有效钾和水稻产量的变化规律。结果表明:与不养蟹稻田相比,养蟹稻田可以显著降低土壤容重,增加粒径>0.2 mm团聚体的含量,降低粒径<0.002 mm微团聚体的含量,土壤团聚化程度加强,同时可以调节土壤pH,显著提高土壤中有机质的含量,但对土壤总氮含量影响不显著,在水稻生长后期会显著提高土壤中碱解氮、速效磷、有效钾含量,养蟹稻田内理化性状和土壤养分含量受栽培模式的影响均不显著。养蟹稻田水稻产量高于常规稻田,养蟹稻田内各处理间差异不显著,以单穴四株水稻产量最高。     

不同栽培模式对土壤理化性状及广西冬种马铃薯产量的影响

[目的]研究不同栽培模式对土壤理化性状及马铃薯产量和品质的影响,为合理推广广西冬种马铃薯栽培技术提供理论依据.[方法]以中晚熟马铃薯品种丽薯6号为试验材料,设黑膜覆盖、稻草覆盖和常规种植(对照)3种栽培模式,测定不同栽培模式下土壤的水含量、容重、孔隙度及有机质、碱解氮、速效磷和速效钾含量,同时观察测定马铃薯主要农艺性状,并测定马铃薯发棵期的叶片生理指标和成熟期的块茎品质.[结果]与常规种植模式相比,黑膜覆盖和稻草覆盖栽培模式均可提高土壤水含量和土壤孔隙度,降低土壤容重和固相比例,同时可提高土壤有机质、碱解氮、速效磷和速效钾含量.不同栽培模式对马铃薯株高、茎粗和主茎数均无显著影响(P>0.05,下同),但黑膜覆盖模式可显著增加马铃薯的单株块茎数、单株块茎质量和大薯质量(P<0.05,下同),降低青头薯质量,从而提高马铃薯的商品薯率和产量,其商品薯率和产量较常规种植模式分别极显著提高11.26%和26.67%(P<0.01).不同栽培模式对叶片叶绿素和可溶性糖含量及块茎干物质、淀粉和还原糖含量的影响均不显著,但黑膜覆盖模式的叶片可溶性蛋白含量和块茎维生素C含量显著高于其他模式.[结论]与常规种植模式相比,黑膜覆盖和稻草覆盖栽培模式在改善土壤理化性状及提高马铃薯产量和品质方面效果明显,其中以黑膜覆盖栽培模式的效果较优,适合在广西冬种马铃薯生产中推广应用.     

成都平原不同耕作模式的农田效应研究 I.对土壤性状及作物产量的影响

 【目的】通过研究不同耕作模式对土壤性状及产量的影响,为成都平原主导耕作模式的筛选和调控技术提供理论依据。【方法】采用长期定位试验的方法,通过5年对5个处理[CK：麦稻双旋(WRCT)、麦免+稻旋 (WNRCT)、麦稻双免(WRNT)、麦稻垄作(WRRT)、麦免+稻旋+秋作(WNRCVNT)]的大田试验研究,系统分析耕作模式对土壤性状和作物产量的影响。【结果】不同耕作模式对土壤性状的影响各不相同：与对照相比,单免和双免耕处理降低了0-10 cm土层的容重,增加了10-20 cm土层的土壤容重;增加了土壤的小孔隙、小孔隙的比例及0-10 cm土层的大孔隙,降低了10-20 cm的大孔隙,使土壤孔径分布得到改善。耕作措施对土壤吸湿水和土壤比重影响差异不显著,免耕降低了土壤比重。双免使土壤的渗水速率增加,不利于水稻生长,但单免能促进水稻生长。与对照相比,单免和双免耕秸秆覆盖增加了土壤有机质,降低了0-10 cm土层的碱性,但增加了10-20 cm土层的碱性。双免耕定位5年,增加了小麦产量,但大幅降低了水稻的产量。与此相反,单免则有利于小麦和水稻共同增产。【结论】免耕形成了“上松下紧”的土壤结构,改变了土壤的通透性,尤其是在10-20 cm,打破了传统耕作的犁底层。但免耕对土壤结构的改变对小麦和水稻的产量影响并不一致：长期双免耕能促进小麦增产,但对水稻生长和产量不利。     

种植制度对水稻籽粒铅、镉含量的影响

为比较不同种植制度对水稻籽粒铅、镉含量及变化的影响,从2016年开始,在衡阳和岳阳地区实施为期3 a的大田定位试验,探究稻-稻-紫云英、稻-稻-冬闲和稻-稻-油菜3种不同种植制度下,水稻籽粒中铅和镉含量的高低及其变化趋势。结果表明,各种植制度的水稻籽粒铅、镉含量变化呈现出先升高后降低的趋势。实施种植制度3 a后,相比于稻-稻-冬闲,稻-稻-油菜种植制度显著降低了早稻和晚稻籽粒镉含量,平均降低幅度分别为23.90%和47.30%,稻-稻-紫云英和稻-稻-冬闲之间没有显著差异;相比于其他种植制度,稻-稻-紫云英种植制度会显著提高早稻和晚稻籽粒中铅含量,平均提高幅度分别为50.42%和80.49%,稻-稻-冬闲和稻-稻-油菜之间没有显著差异。研究发现,与种植第一年相比,3 a后稻-稻-油菜种植制度能够显著提高衡阳和岳阳的土壤pH(增幅分别为8.60%和10.33%),并显著降低土壤有效态铅含量(衡阳地区除外)和有效态镉含量,稻-稻-紫云英种植制度会增加土壤的有效态铅含量(增幅分别为17.51%和13.32%)。从季别来看,湖南地区水稻品种早39在晚稻季收获的籽粒镉含量要显著高于早稻季118.93%～429.11%,而在早稻季收获的籽粒铅含量要显著高于晚稻季10.71%～59.20%。综合考虑,在南方重金属污染的多熟制地区,应选择稻-稻-油菜种植制度作为主流的种植制度。     

稻田不同免耕轮作模式对土壤性质的影响

为研究稻田不同免耕轮作模式对土壤性质的影响,基于2004年在成都平原建立的耕作定位试验,以当地传统麦稻周年旋耕+无秸秆还田(CW-CR)模式为对照,设置麦稻周年免耕+秸秆还田(ZW-ZR)和油稻周年免耕+秸秆还田(ZO-ZR)2种免耕轮作处理,2014年后分层取样测试土壤物理、化学性质和主要酶活性。结果表明:和CW-CR相比,连续免耕配合秸秆还田促进土壤有机碳和碱解氮含量的提高,土壤表层(0～7.5 cm)增幅分别为41.3%～52.2%和33.6%～33.7%,差异达显著水平。免耕模式不同土层有效钾含量显著低于对照模式,降幅19.8%～25.7%。连续免耕促进直径2 mm的水稳性团聚体的大幅增加,但对不同土层容重、孔隙度和最大持水量等物理性质及土壤酶活性影响较小。周年免耕条件下,麦稻模式较油稻模式更利于表层土壤5 mm水稳性团聚体的形成,其他多数指标无显著差异。0～7.5 cm土壤质量指数(Soil quality index,SQI)排序为ZO-ZRZW-ZRCW-CR。连续免耕可以提高小麦和油菜产量,但水稻产量不及对照模式,ZW-ZR和ZO-ZR模式平均降幅8.7%和4.6%。本研究条件下,免耕可改善稻田土壤质量,ZO-ZR模式优于ZW-ZR模式,但土壤质量的改善与水稻生产力的提高不同步。     

生物炭对土壤-植物体系中铅镉迁移累积的影响

为探讨不同特性生物炭对土壤-植物体系中典型重金属铅（Pb）和镉（Cd）迁移累积的影响，分别选择花生壳、水稻壳、小麦秸秆、椰壳及生物燃气副产物5种材料制备的生物炭及不同粒径椰壳生物炭作为土壤调理剂，进行多茬蔬菜盆栽试验，研究各茬蔬菜可食用部位生物量及Pb和Cd累积量，土壤理化性质及土壤有效态Pb和Cd含量变化规律。结果显示，生物炭的施加均可不同程度提升土壤pH、土壤有机碳含量及阳离子交换量（CEC）。除小麦秸秆生物炭外，其余4种生物炭均可显著降低土壤有效态Pb和Cd及蔬菜可食用部位Pb和Cd累积量，并对蔬菜有明显促生长效果。生物炭粒径越小对土壤有效态Pb和Cd含量的降低、蔬菜生长的促进及蔬菜Pb和Cd累积量的降低作用越显著。蔬菜生长与土壤pH、有机碳含量及CEC水平均呈显著正相关关系，而蔬菜Pb和Cd累积量及土壤有效态Pb和Cd含量则与土壤pH、有机碳及CEC含量呈显著负相关关系。连续3茬蔬菜轮作后，80~120目椰壳生物炭、花生壳生物炭、水稻壳生物炭及生物燃气副产物生物炭仍对Pb和Cd复合污染酸性土壤具有明显的修复效果。结果表明，生物炭可通过改变土壤pH、CEC、有机碳等基本理化性质，对土壤重金属产生钝化作用，显著促进蔬菜的生长并可消减蔬菜对土壤重金属元素的累积效应。     

双季抛栽条件下连续免耕对水稻产量和土壤肥力的影响

 【目的】研究连续免耕对双季水稻产量和土壤肥力的影响,为南方稻区土壤合理耕作和水稻免耕抛秧栽培技术的推广应用提供参考依据。【方法】2005—2009年在大田试验条件下,以翻耕抛栽为对照,探讨稻田连续免耕抛栽对水稻产量、土壤容重、总孔隙度、非毛管孔隙度、土壤保水性、土壤养分、土壤微生物和土壤酶活性的影响。【结果】稻田免耕1—2年(4季),早、晚稻产量较翻耕处理的产量分别增加了2.70%和1.87%,但与对照差异不显著。随着免耕时间的延长,早、晚稻产量均表现为下降,尤其是免耕5年水稻产量下降更为显著,下降幅度分别为9.16%和12.56%;稻田免耕1年(2季),有利于土壤物理性状的改善,随着免耕时间的延长,土壤物理性质变差,较翻耕相比,容重增幅为1.68%—8.01%,总孔隙度减少0.69%—4.48%,非毛管孔隙度下降15.42%—37.92%;免耕有利于土壤养分在表层土壤富集,但不利于土壤水分的保持;土壤中三大类微生物总量免耕处理小于翻耕处理,免耕土壤细菌的数量增加,而放线菌和真菌的数量减少;免耕土壤中脲酶活性增加;脲酶,过氧化氢酶和多酚氧化酶的活性均与土壤有机质、全氮含量呈极显著相关,而过氧化物酶活性则与土壤全氮和速效钾含量呈极显著相关。【结论】稻田免耕1—2年(4季)产量与翻耕无显著差异,免耕1年有利于土壤物理性状的改善,随着免耕时间的延长,土壤物理性质变差,早、晚稻产量均表现为下降。免耕有利于土壤养分在表层土壤富集,但不利于土壤水分的保持。免耕土壤细菌的数量增加,而放线菌和真菌的数量减少,免耕土壤中脲酶活性增加。     

沼渣与化肥配合施用对水稻生长发育及产量和品质的影响

为了促进水稻生长发育,提高稻米产量和品质,采用随机区组试验设计,研究了沼渣与化肥配合施用对水稻生长发育、产量和品质,以及对土壤理化性质的影响。结果表明:常规施肥+沼渣3.00×104kg.hm-2处理的有效分蘖比空白对照和常规施肥多3～6个,抽穗期比空白对照提前6d,成熟期提前3d;在产量构成因子中,常规施肥+沼渣3.00×104kg.hm-2处理与常规施肥相比,穗长增加0.2cm,每穴穗数增加2.5个,穗粒数增加0.5个,谷草比提高0.02,千粒重提高0.30g,而结实率下降1.2个百分点;施入沼渣肥3a后,土壤理化性状得到了明显的改善,常规施肥+沼渣各处理的土壤有机质含量均提高,但在速效氮、速效磷和速效钾含量方面,只有常规施肥+沼渣3.00×104kg.hm-2均提高,而其它处理的含量增减不一。     

带籽紫云英翻耕对水稻产量及稻田土壤性质的影响

【目的】研究带籽紫云英作为绿肥对稻田土壤性质的影响,为推进绿肥生产和农田可持续利用提供依据。【方法】开展3年田间定位试验,第一年设置4个不同紫云英翻压量（2.81,5.61,8.42,11.23 t/ha）处理,无紫云英翻压作对照处理,后两年均延续上一年试验结果,每年水稻移栽前将各小区田面自然长出的带籽紫云英测产后直接翻耕;测定水稻产量及稻田土壤养分、生物学性质以及水稳性团聚体等指标。【结果】紫云英带籽翻耕的绿肥处理可使水稻有效穗及产量显著增加,并增加土壤中的有机酸,同时土壤磷酸酶、蔗糖酶和过氧化氢酶等活性均明显提高;土壤水溶性有机碳随绿肥施用量增加而升高,但过多绿肥施用量会抑制土壤微生物量碳;土壤由大团聚体和微团聚体向中微团聚体富集。【结论】带籽紫云英作为绿肥施用能起到改善土壤理化性质和生物学性质,稳步提高土壤肥力,显著增加水稻产量的作用,水稻移栽前翻压量以不超过8.42 t/ha（干重）为宜。