保护性耕作对麦-豆轮作土壤有机碳全氮及微生物量碳氮的影响

通过设置在甘肃省定西市李家堡镇的保护性耕作措施长期定位试验,共设4个处理(T:传统耕作;NT:免耕无覆盖;TS:传统耕作+秸秆还田;NTS:免耕+秸秆覆盖),采用春小麦豌豆双序列轮作(即小麦→豌豆→小麦和豌豆一小麦一豌豆,本文中所指春小麦地、豌豆地分别指2008年种植春小麦、豌豆的轮作次序),于2008年3月中旬对春小麦、豌豆双序列轮作下的土壤有机碳、全氮、土壤微生物量碳及土壤微生物量氮含量进行了采样测定.结果表明,经过7 a的轮作后,两种轮作次序下,0～30 cm土层中土壤有机碳、全氮、土壤微生物鼍碳、土壤微生物量氮含量均有在免耕+秸秆覆盖、传统耕作+秸秆还田处理较免耕不覆盖、传统耕作处理高的趋势,且其含量均随着土壤深度的增加而降低.其中,土壤微生物鼍碳含量在两种轮作次序下的排序均为:免耕+秸秆覆盖(NTS)>传统耕作+秸秆还田(TS)>免耕不覆盖(NT)>传统耕作(T);而土壤微生物量氮含量在春小麦地和豌豆地的排序则分别表现为:免耕+秸秆覆盖(NTS)>传统耕作+秸秆还田(TS)>传统耕作(T)>免耕不覆盖(NT)和免耕+秸秆覆盖(NTS)>传统耕作+秸秆还田(TS)>免耕不覆盖(NT)>传统耕作(T).同时,微生物量碳、微生物量氮与有机碳和全氮均呈显著正相关,说明提高土壤有机质、全氮含量的保护性耕作模式有利于土壤微生物量碳与氮的积累.     

免耕和秸秆覆盖对旱作区土壤氮素、水分和春小麦产量的影响

采用随机区组设计进行大田试验,设置传统耕作(CT)、免耕(NT)、传统耕作+秸秆覆盖(TS)、免耕+秸秆覆盖(NTS)4种处理,研究不同处理下旱作区春小麦田的土壤容重、含水量、全氮含量、铵态氮含量、硝态氮含量和小麦产量。结果表明:不同处理实施2 a后,NT和NTS处理的0~10 cm土层土壤容重显著(P<0.05)高于CT和TS处理;TS和NTS处理较CT处理增加了土壤含水量和土壤表层(0~40 cm)全氮含量,就2 a试验平均值而言,TS、NT和NTS处理的土壤含水量较CT处理分别增加8.33%、3.17%和3.82%,TS和NTS处理的土壤全氮含量分别较CT处理显著(P<0.05)增加1.78%和3.48%;但TS、NT和NTS处理的土壤铵态氮和硝态氮含量较CT处理显著(P<0.05)降低。从2 a试验平均值看,与CT处理相比,TS和NTS处理的春小麦产量明显增加,而NT处理的春小麦产量下降。     

保护性耕作对坡耕地道地药材等高隔带种植系统水分利用效率和生产力的影响

本文选用甘草这种多年生作物和小麦、板蓝根2种1年生作物,设置不同等高隔带种植系统,研究不同种植方式和耕作方式对土壤水分、水分利用效率(WUE)以及生产力的影响.结果表明:①各处理的水分利用效率依次为:免耕+秸秆覆盖(NTS)＞免耕(NT)＞传统(T);②免耕+秸秆覆盖(NTS)和免耕(NT)方式与传统耕作(T)相比,均能提高半干旱地区土壤水分和作物对水分的利用效率.③不同的处理对作物生长发育的影响不同,与传统耕作相比,免耕+秸秆覆盖(NTS)与免耕(NT)的方式均使作物出苗期推迟约5d.④小麦在免耕方式下的产量最高,在传统耕作方式下的产量次之,而免耕+秸秆覆盖(NTS)方式下产量最低,且有5％水平的显著差异;秸秆覆盖对板兰根产量的影响不大.⑤小麦在坡地上的经济效益很低,而板兰根的经济效益比较高.     

不同耕作措施对旱地春小麦旗叶光合特性的影响

研究了不同耕作措施下春小麦旗叶光合生理特性的变化.结果表明:不同耕作措施下旗叶光合速率(Pn)从孕穗到完熟期均呈逐步下降的趋势,但免耕结合秸秆覆盖(NTS)、传统耕作结合地膜覆盖(TP)和免耕(NT)处理的Pn在乳熟期有小幅度的回升.与处理T(传统耕作)相比,NTP(免耕结合地膜覆盖)、TP、NTS、NT以及TS(传统耕作结合秸秆覆盖)的平均Pn分别提高了15.17%1、1.26%8、.97%4、.08%和9.46%,平均蒸腾速率(Tr)分别提高了14.40%、16.00%、8.00%3、.20%和12.80%,但是保护性耕作措施(除NT外)下旗叶的平均水分利用效率(WUE)均小于传统耕作T.不同耕作措施对Pn、Tr和WUE影响最为显著的生育时期分别是乳熟期、孕穗期和乳熟期;生育时期对Pn、Tr和WUE的影响大于耕作措施对其的影响.     

不同耕作方式下土壤肥力的动态变化

为了研究适应于干旱地区春小麦的栽培技术,在新疆地区,通过田间试验,研究了传统耕作(CT)、秸秆还田(CS)、免耕不覆盖(NT)和免耕覆盖(NTS)4种耕作方式下土壤有机质及速效养分含量的动态变化.结果表明:NTS处理对提高土壤有机质、碱解氮和速效磷养分含量最佳;CS处理主要提高了20~30 cm土层有机质含量,在其余各土层,CS处理的土壤有机质、碱解氮和速效磷养分含量均低于NT处理,但均高于对照CT处理;与CT相比,NTS处理可使0~10 cm1、0~20 cm和20~30 cm土层土壤有机质含量提高9.65%~11.72%、12.48%~25.81%和5.17%~23.52%;碱解氮含量提高13.46%~28.48%、2.80%~43.11%和2.56%~33.33%;有效磷含量提高20.59%~40.82%6、.04%~28.61%和4.42%~34.70%.     

长期不同耕作措施下陇中黄土高原旱作农田土壤磷的组分特征

【目的】探究黄绵土有机磷各组分在不同耕作措施下的效应关系,了解雨养农业区农业系统磷素利用效率,降低过多的磷素投入,进而减少农业生产对环境的破坏.【方法】本研究通过设置在陇中黄土高原半干旱区的保护性耕作长期定位试验,应用Bowman-Cole法,测定了传统耕作(T)、免耕秸秆覆盖(NTS)、免耕不覆盖(NT)、传统耕作秸秆还田(TS)四种耕作措施实施15年后,0~5,5~10,10~20,20~40cm土层的有机磷组分特征.【结果】4个土层免耕与传统耕作差异不大,在秸秆覆盖方式下免耕处理显著高于传统耕作,并且从NT处理与TS处理下4个土层相比较,TS处理均高于NT处理,秸秆覆盖处理高于免耕处理;同时,0~40cm土层加权平均值表现为NTSTSTNT.活性有机磷在各处理间差异显著,0~5cm土层NTS处理下活性有机磷含量显著高于NT、TS、T处理,分别高出11.21%,19.62%,30.75%;0~5cm中等活性有机磷在处理NTS下含量最高,分别较NT、TS、T处理高4.63%,6.71%,8.69%.有机磷各组分含量以中等活性有机磷为主体含量最大;各处理有机磷组分含量都随土层深度的增加而减小.【结论】通过研究不同处理下有机磷各组分含量来看,总体均表现为NTSTSNTT,说明免耕的基础上进行秸秆覆盖,有利于总有机磷的积累与提高,免耕加秸秆覆盖对本地区的土壤有机磷组分提高明显,增加了土壤磷库的储存量.     

不同耕作措施对小麦水分利用的影响及机制

为探明在旱作雨养农业条件下不同耕作措施对小麦水分利用机制的影响,依托长期定位大田试验,于2012年比较研究了传统耕作(T)、免耕(NT)、免耕秸秆覆盖(NTS)和免耕地膜覆盖(NTP)条件下春小麦的阶段耗水量、抽穗期和灌浆期7∶00时旗叶水势和各土壤层次的水分含量随不同生育期的变化及其对水分利用效率的影响.结果表明:免耕秸秆处理(NTS)相对于传统耕作处理(T)能提高全生育期0~30cm的土壤含水量和全生育期的作物耗水量(较传统耕作(T)提高5.45%),免耕秸秆覆盖(NTS)处理的抽穗期和灌浆期的7∶00时旗叶水势相对于传统耕作(T)增加6.2%和4.6%,水分利用效率和籽粒产量高于传统耕作(T)处理11.2%和17.3%.采用免耕秸秆覆盖在增加作物耗水量的同时也提高了作物产量,所以免耕秸秆覆盖处理的水分利用效率最高.因此,在本试验条件下实施免耕秸秆覆盖的保护性耕作措施,有利于作物对有限降水的高效合理利用,提高作物产量.     

不同耕作和覆盖方式对广西地区甘蔗地土壤水热状况的影响

[目的]研究不同耕作和覆盖方式对甘蔗种植地土壤水热状况的影响,探究适宜的耕作管理方式,为广西地区甘蔗种植和农业发展提供理论依据。[方法]在广西农业科学院里建科学研究基地典型甘蔗种植区内,设置粉垄耕作+无秸秆覆盖处理(T0)、免耕+无秸秆覆盖处理(NT0)、粉垄耕作+秸秆覆盖处理(TS)和免耕+秸秆覆盖处理(NTS)等4个处理,原位监测其5、20和40 cm土层土壤温度和土壤含水量,分析其在不同时期内的土壤水热状况的变化及原因。[结果]秸秆覆盖处理(TS和NTS)相比于无覆盖处理(T0和NT0)显著降低了土壤温度(P0.05,下同)且土温日变幅变幅较小,保持了土壤温度的稳定。粉垄耕作相比于免耕更有利于土壤热能的传导,升温迅速,在气温降低后具有增温效应。粉垄耕作和秸秆覆盖均能明显改善土壤水分状况,T0处理在试验期土壤含水量比试验开始前提高31.3%,差异显著。整个研究期内5～40 cm土层的土壤含水量,同一耕作处理下,TS比T0、NTS比NT0分别高出15.4%和5.7%;同一覆盖处理下,TS比NTS、T0比NT0分别高出11.3%和2.0%,差异均显著。同时,经粉垄耕作后下层土壤水分可供给上层。[结论]粉垄耕作和秸秆覆盖均能有效调节土壤温度,提高土壤含水量,粉垄耕作+秸秆覆盖的耕作管理方式可作为广西地区甘蔗种植的参考。     

不同保护性耕作模式对冬小麦产量及土壤理化性状的影响

在大田条件下设4个处理:传统耕作(CT)、还田免耕(NT1)、整秆覆盖免耕(NT2)、还田深松免耕(NTS),研究了保护性耕作模式对冬小麦产量及土壤理化性状的影响。结果表明,小麦返青后,保护性耕作0~20 cm土壤容重低于传统处理,有机质含量、速效氮、速效钾和速效磷含量高于传统处理,但20~40 cm土壤养分各项指标除NTS表现与0~20 cm相同趋势外,NT1和NT2有减小趋势。保护性耕作最终提高了小麦穗粒数和千粒重,但降低了公顷穗数,比传统耕作减少240万/hm2,产量表现:NTS>CT>NT2>NT1。表明,土壤深松技术与秸秆还田相结合,能有效改善和提高土壤耕层和耕层以下土壤理化性状,发挥保护性耕作的增产潜力。     

不同耕作措施对冬小麦农田耕层土壤物理性状的影响

在多年田间试验的基础上,研究了绿洲灌区不同耕作措施对冬小麦农田土壤耕层物理性状的影响。结果表明:就各处理耕层(0～30 cm)土壤容重而言,以NTS处理最高,显著高于TIS处理,其次是NT处理,TIS处理最小;0～30 cm土层深度范围内传统耕作(T)处理土壤毛管孔隙度显著高于免耕处理;0～25 cm土层深度范围内免耕不覆盖(NT)、免耕立茬(NTSS)和免耕秸秆覆盖(NTS)处理土壤坚实度明显高于传统耕作(T)和秸秆翻压(TIS)处理,而25 cm土层以下各处理坚实度变化趋势差异不明显。相关分析表明:土壤坚实度与土壤含水量存在显著负相关关系。     

干旱内陆灌区不同秸秆还田方式下春小麦田土壤水分利用特征

【目的】针对水资源短缺严重制约干旱绿洲灌区作物生产,传统翻耕产量不稳定及水分利用效率低下等问题,研究不同秸秆还田方式下春小麦农田土壤水分利用特征,旨在优化耕作措施,提高干旱内陆灌区农田的水分利用率。【方法】2014—2016年,在河西绿洲灌区,通过田间定位试验,研究不同秸秆还田方式（少耕,25—30 cm秸秆高留茬立茬还田（NTSS）;少耕,25—30 cm秸秆高留茬覆盖还田（NTS）;翻耕,25—30 cm 秸秆高留茬还田（TS）;传统翻耕,无秸秆还田（CT））对春小麦田水分利用的时间动态、耗水结构以及利用效率的影响,以期为优化试区春小麦高产高效栽培管理技术提供理论依据。【结果】少耕秸秆还田可降低春小麦田耗水量,与CT相比,NTSS、NTS分别降低3.1%—7.8%与3.7%—7.7%;NTSS、NTS通过减少春小麦生育前期（灌浆期之前）的耗水,增大生育后期（灌浆初期至成熟期）的耗水量,有效协调春小麦前后生育时期需水矛盾,相比NTSS,NTS处理的调控效应更突出。少耕秸秆还田具有抑制土壤蒸发,减小棵间蒸发占总耗水量（E/ET）的比重,提高水分利用有效性的作用,NTSS、NTS较CT棵间蒸发量分别降低9.3%—17.4%、10.8%—23.3%,较TS分别降低4.0%—5.8%与5.6%—11.4%,以NTS降低棵间蒸发量幅度较大,因而NTS较CT处理E/ET降低6.9%—21.3%。秸秆还田具有增产优势,与CT相比,NTSS、NTS、TS分别增产16.6%—24.9%、18.6%—27.3%、10.2%—18.7%,3个秸秆还田处理中,NTSS、NTS较TS分别增产5.2%—5.9%、7.2%—9.5%。因而,秸秆还田处理具体较高的水分利用效率,NTSS、NTS、TS较CT处理水分利用效率分别提高21.1%—28.3%、26.6%—30.6%、13.1%—20.3%,以NTSS、NTS提高比较大,比TS分别提高6.7%—11.9%、8.6%—13.7%。【结论】在水资源短缺的河西绿洲灌区,集成应用少耕与25—30 cm秸秆立茬及覆盖还田技术是实现春小麦高产、稳产、灌溉水高效利用的理想耕作措施。     

不同耕作方式对土壤有机磷形态的影响

采用Bowman和Cole提出的有机磷分级体系,对陇中黄土高原0~5 cm、5~10 cm、10~30 cm不同耕作方式下土壤有机磷的组成变化进行了研究.结果表明,陇中黄土高原有机磷的组成以中度活性有机磷占绝对优势,约占总有机磷含量的72.2%;其次为高稳性有机磷,占15.0%;中稳性有机磷占11.0%;最少的为活性有机磷,占总有机磷含量的1.8%.同一层次不同处理中,各形态有机磷均以免耕秸秆覆盖(NTS)含量最高,依次为:免耕秸秆覆盖(NTS)>免耕不覆盖(NT)>传统耕作结合秸秆还田(TS)>传统耕作不覆盖(T).土壤剖面中总有机磷和各组分有机磷含量变化规律为:表层总有机磷及表层各组分有机磷含量较高,随着深度的增加,总有机磷和各组分有机磷含量逐渐下降.同一层次不同处理的总有机磷含量均以免耕秸秆覆盖(NTS)最高,而传统耕作(T)在各个层次中总有机磷含量均最低.     

添加玉米秸秆对旱作土壤团聚体及其有机碳含量的影响

【目的】研究玉米秸秆还田对不同耕作处理下旱地土壤团聚体及其有机碳的影响,旨在探究长期传统耕作土壤添加秸秆后团聚体及其有机碳的变化规律,并确定添加秸秆提高土壤有机碳的主要原因,为旱地农田固碳技术提供理论依据。【方法】采集大田长期试验地的传统耕作和免耕小区土样进行室内培养试验,设置4个处理,分别为传统耕作土壤不加秸秆（CT）、免耕土壤不加秸秆（NT）、传统耕作土壤加秸秆（CTS）和免耕土壤加秸秆（NTS）,15次重复;秸秆为传统耕作玉米植株地上部分,用量为5%烘干土质量,在25℃恒温培养箱中通气培养180 d,定期取样进行团聚体组成和有机碳含量的测定。【结果】（1）不加秸秆处理团聚体以250—53 μm为主,占全部团聚体的52%—66%;添加秸秆处理以2 000—250 μm团聚体为主,占全部团聚体的41%—50%,CTS较CT提高230%—302%,NTS较NT提高92%—134%。（2）添加秸秆处理平均重量直径（MWD）、几何平均直径（GMD）以及>0.25 mm团聚体百分比（R_0.25）显著提高,培养到180 d时,CTS较CT分别提高133%、130%和235%,NTS较NT分别提高53%、75%和87%。（3）培养至180 d时,CTS较CT分别提高250—53 μm和<53 μm团聚体有机碳70%和54%;NTS较NT分别提高250—53 μm和<53 μm团聚体有机碳30%和25%。（4）添加秸秆显著提高2 000—250 μm团聚体有机碳对土壤有机碳的贡献率,CTS和NTS分别为49%—61%和50%—60%,且受团聚体组成影响较大。【结论】添加秸秆能够有效提高旱作土壤大团聚体（>250 μm）形成并增强其稳定性,提高大团聚体有机碳对土壤有机碳的贡献率,且对传统耕作处理土壤的促进效果更明显。     

不同耕作措施下添加秸秆对土壤有机碳及其相关因素的影响

【目的】探究添加秸秆对不同耕作措施下土壤有机碳及其相关因素的影响,为北方旱作农田固碳增产管理提供理论依据。【方法】采集长期进行传统耕作（CT）和免耕（NT）的大田土壤样品进行室内培养试验,共设置4个处理,分别为传统耕作土壤不加秸秆（CT）、免耕土壤不加秸秆（NT）、传统耕作土壤加秸秆（CTS）和免耕土壤加秸秆（NTS）,每个处理15次重复。在25℃恒温培养箱中进行通气培养,培养时间共180 d,此间定期取样进行有机碳含量、水稳性团聚体构成、土壤微生物量碳和相关土壤酶活性的测定。【结果】（1）添加秸秆显著提高土壤有机碳含量和大团聚体含量。与CT相比,CTS提高土壤有机碳含量15%—46%;与NT相比,NTS提高土壤有机碳含量12%—21%;培养结束时,CTS、NTS处理的有机碳含量较初始分别提高26.8%和7.0%。CTS和NTS处理以2 000—250 μm团聚体含量最高,占全部团聚体的41%—50%,CTS较CT提高>250 μm团聚体比例235%—310%,NTS较NT提高>250 μm团聚体比例96%—149%。（2）添加秸秆显著增加土壤有机碳δ¹³C值,CTS处理为80.93‰—115.22‰,NTS为48.92‰—80.49‰;CTS秸秆来源碳所占比例显著高于NTS,较NTS处理提高13%—66%。（3）添加秸秆显著提高微生物量碳（MBC）含量、β-葡萄糖苷酶（BG）、β-纤维二糖苷酶（CBH）和β-木糖苷酶（BXYL）活性。CTS较CT提高MBC含量239%—623%,提高BG、CBH和BXYL活性58%—170%、52%—337%和117%-170%;NTS较NT处理提高MBC含量124%—555%,提高BG、CBH和BXYL活性28%—181%、4%—304%和13%—118%。（4）土壤有机碳含量与BG、CBH和BXYL活性、MBC及>2 000 μm、2 000—250 μm团聚体比例呈显著正相关关系,与250—53 μm、＜53 μm团聚体比例呈显著负相关关系;BG、CBH、BXYL 3种酶活性彼此之间表现为极显著正相关关系,且均与MBC、>2 000 μm团聚体、2 000—250 μm团聚体显著正相关,与＜53 μm团聚体极显著负相关。线性相关分析结果表明水稳性大团聚体（>250 μm）可解释有机碳变化的48%,MBC可解释有机碳变化的45%,BG、CBH和BXYL酶活性分别可解释有机碳变化的66%、44%、53%。【结论】添加秸秆可显著提高土壤有机碳和大团聚体含量,促进微生物数量增加和土壤酶活性增强,且对传统耕作土壤有机碳及其相关因素的影响更大,有机碳在土壤中的固定除了受团聚体物理保护外,还受土壤中微生物作用的调节。     

不同耕作方式对夏播大豆田间杂草发生的影响

研究了夏播大豆田常规耕作和保护性耕作对田间杂草发生的影响。结果表明：夏播大豆田在翻耕、翻耕后覆盖小麦秸秆、免耕留茬和免耕后覆盖小麦秸秆的不同耕作方式与秸秆覆盖措施相结合的条件下,各处理田间杂草的发生情况有显著差异。大豆播种后7周,各处理的杂草出苗总数分别为260.80株/m^2、133.87株/m^2、319.56株/m^2和41.78株/m^2。秸秆覆盖是影响杂草发生量的决定性因素。大豆播种后8周,杂草生物量分别为1567.33 g/m^2、397.93 g/m^2、1842.17 g/m^2和369.00g/m^2。夏播大豆田杂草集中在播后3周内出苗,杂草出苗数占出苗总数的95%左右,因此对田间杂草的化学防治应该在大豆播种后第3周进行。     

保护性耕作对土壤有机碳含量的影响

为了探讨土壤有机碳对不同耕作措施的响应,进行长期田间定位试验,研究了采用秸秆还田免耕(NTS)、秸秆还田翻耕(TS)、免耕(NT)及常规翻耕(T)4种措施下春小麦-豌豆轮作后土壤有机碳含量的变化,测定了0～5.0 cm、5.1～10.0 cm、10.1～30.0 cm土层中总有机碳含量、腐殖质碳含量和热水溶性有机碳含量。结果表明:轮作10年后,与T处理相比,NTS、TS和NT处理的0～30 cm土层中土壤总有机碳含量、腐殖质碳含量和热水溶性有机碳含量均有不同程度的提高。土壤总有机碳含量、热水溶性有机碳含量及NTS和NT处理下腐殖质碳含量均随土层深度的增加而减少;TS和T处理下,5.1～10.0 cm土层中腐殖质碳含量最高,0～5.0 cm土层中腐殖质碳含量最低。10.1～30.0 cm土层中,TS处理的腐殖质碳含量大于NTS处理。表明秸秆覆盖和免耕均有利于土壤总有机碳、腐殖质碳和热水溶性有机碳的积累。