不同保护性耕作方式对微团聚体有机碳氧化稳定性的影响

【目的】探讨保护性耕作措施对土壤微团聚体有机碳含量及其氧化稳定性的影响。【方法】以关中平原历时7年、不同耕作方式(深松、旋耕、免耕、秸秆还田+传统耕作、传统耕作)的定位试验田为研究对象,于2008-10玉米收获后采集耕层(0~20 cm)土样,测定了全土及0.05~0.25 mm,0.01~0.05 mm,<0.01 mm土壤微团聚体中总有机碳、易氧化有机碳和难氧化有机碳含量,并对其相关性进行了分析。【结果】与传统耕作比较,深松和旋耕提高了土壤总有机碳含量,降低了有机碳的氧化稳定性,而免耕和秸秆还田+传统耕作对土壤总有机碳含量及氧化稳定性的影响较小。旋耕和深松使土壤总有机碳、易氧化有机碳、难氧化有机碳含量在0.05~0.25 mm和0.01~0.05mm微团聚体中显著增加,而在<0.01 mm微团聚体中有所降低;深松和旋耕对微团聚体有机碳氧化稳定性的影响未达到显著水平,免耕明显降低了各粒级微团聚体有机碳的氧化稳定性。相关分析表明,总有机碳、易氧化有机碳含量在全土和0.05~0.25 mm,0.01~0.05 mm微团聚体之间呈极显著相关关系,而与<0.01 mm微团聚体之间无相关关系。【结论】土娄土总有机碳含量和氧化稳定性主要取决于0.05~0.25 mm微团聚体,深松、旋耕有利于总有机碳含量的积累及有机碳氧化稳定性的降低。     

砂姜黑土麦玉农田土壤团聚体分布及碳氮含量对不同耕作方式的响应

以山东砂姜黑土麦玉两熟制农田为对象,通过对秸秆还田下小麦季长期不同耕作方式(旋耕、少耕、深耕和深松)土壤水稳性团聚体组成及稳定性、土壤有机碳和全氮含量及其贡献率等相关指标的测定与分析,研究不同耕作方式对小麦玉米周年土壤团聚体及其有机碳、全氮含量与分布的影响。结果表明:①各耕作方式下土壤水稳性团聚体粒径主要集中在0.25～1 mm范围;与对照(旋耕)相比,长期深耕会显著降低小麦季20～30 cm土层0.25 mm大团聚体含量(-18.1%);长期深松会显著增加玉米季0～20 cm土层0.5～1 mm粒径团聚体含量(+34.48%)。②与对照相比,深耕有利于增加小麦季20～40 cm土层各粒径团聚体有机碳含量,其中20～30 cm土层2～5 mm、30～40 cm土层0.5 mm粒径团聚体有机碳含量增加显著;而少耕、深松均不同程度地增加玉米季0～30 cm土层各粒径团聚体有机碳含量。③与对照相比,深松和少耕分别能显著增加小麦季10～30 cm土层各粒径团聚体和0～20 cm土层0.25～0.5 mm粒径团聚体全氮含量。④无论小麦季还是玉米季,总体上水稳性团聚体含量与团聚体有机碳含量呈显著负相关;小麦季平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)仅与团聚体全氮含量极显著正相关,而玉米季与团聚体全氮、有机碳含量均显著正相关,其中除5 mm粒径团聚体有机碳含量外,与其它粒径团聚体全氮、有机碳含量均呈极显著正相关。因此秸秆还田下小麦季长期深耕虽然能显著增加小麦季深耕层土壤团聚体有机碳和全氮含量,但不利于水稳性大团聚体形成;而深松对浅耕层水稳性团聚体含量及团聚体有机碳、全氮含量均有显著促进作用;小麦播前耕作对后茬玉米季农田团聚体分级强度明显减弱。综合考虑,砂姜黑土麦玉农田应结合小麦季深松进行合理轮耕,以提高土壤各层团聚体的稳定性和有机碳、全氮含量,保障土壤良好耕性的可持续性。     

15年保护性耕作对黄土坡耕地区土壤及团聚体固碳效应的影响

【目的】保护性耕作是提高土壤有机碳(SOC)含量、促进土壤团聚体形成的重要措施。论文旨在揭示保护性耕作对土壤表层(0—10 cm)有机碳含量及储量的影响,探讨不同级别团聚体的固碳特征,为阐明土壤固碳机理和筛选黄土坡耕地区农田土壤增碳耕作措施提供理论依据。【方法】长期试验位于黄土高原坡耕地区,开始于1999年,共设4个处理:少耕(RT)、免耕覆盖(NT)、深松覆盖(SM)和传统翻耕(CT)。利用15年长期试验的作物产量和0—10 cm土层土壤有机碳数据分析农田碳投入和土壤固碳量;通过湿筛法筛分2、1—2、0.25—1、0.053—0.25和0.053 mm粒级团聚体,分析不同团聚体的固碳特征。【结果】15年长期免耕覆盖和深松覆盖处理显著提高了土壤0—10 cm表层有机碳含量及储量,同传统翻耕处理相比,有机碳含量分别提高了22.9%和21.8%,有机碳储量分别提高了21.8%和16.7%,固碳速率分别为0.09和0.06 t C·hm-2·a-1。微团聚体(0.25 mm)存储了大部分的有机碳,占总团聚体有机碳储量的65%,但其有机碳含量较低。大团聚体(0.25 mm)有机碳含量较高,约为微团聚体的3—8倍,且对不同耕作措施反应敏感,可作为评价长期不同耕作措施对土壤有机碳含量影响的指标。土壤固碳量随着累积碳投入量的增加而显著增加,要维持土壤有机碳储量稳定,每年最低需投入外源碳2.4 t C·hm-2。【结论】长期保护性耕作(包括免耕覆盖和深松覆盖)提高了黄土坡耕地区土壤及团聚体有机碳储量,是有利于该地区土壤增碳的管理措施。     

不同秸秆还田模式下水稳性团聚体有机碳的分布及其氧化稳定性研究

通过田间试验研究了不同秸秆还田模式条件下土壤团聚体分布、水稳性团聚体有机碳的含量及其氧化稳定性。结果显示:不同秸秆方式对各级别团聚体影响有差异,秸秆还田降低了微团聚体(<53μm)的含量,增加了大团聚体(>2000μm)和中微团聚体(250~53μm)的含量;在不同的还田模式下,总体看来小麦秸秆高留茬还田、玉米秸秆粉碎旋耕直接还田或覆盖还田对团聚体的分布影响较大。短时期内不同秸秆还田处理对团聚体稳定性影响较小。在小麦秸秆粉碎旋耕直接还田条件下,玉米秸秆粉碎旋耕直接还田更有利于大级别团聚体(>250μm)中有机碳的增加;在小麦秸秆不还田情况下,玉米秸秆粉碎旋耕直接还田或覆盖深松还田则有利于小级别团聚体中有机碳的提高。秸秆还田提高了较大团聚体(>2000μm和250~2000μm)有机碳的氧化稳定性。降低了较小团聚体(<53μm)有机碳的氧化稳定性。在同一小麦秸秆还田模式下,玉米秸秆粉碎旋耕直接还田有利于较大团聚体氧化稳定性的提高。相关分析表明:团聚体的平均几何直径(GMD)与250~53μm团聚体的有机碳含量和<53μm级别团聚体数量关系最密切。     

年内轮耕对小麦—玉米两熟农田土壤水稳性团聚体碳、氮分布的影响

在华北平原小麦—玉米两熟区,设置6种年内轮耕模式,即小麦季免耕玉米季免耕(WZ-MZ)、小麦季免耕玉米季深松(WZ-MS)、小麦季深松玉米季免耕(WS-MZ)、小麦季深松玉米季深松(WS-MS)、小麦季翻耕玉米季免耕(WC-MZ)、小麦季翻耕玉米季深松(WC-MS),探讨年内轮耕模式对土壤水稳性团聚体碳、氮分布的影响。结果表明,MS的年内轮耕模式比MZ有利于0~40 cm土层微团聚体聚成更大粒级的团聚体和保护大团聚体免受破坏;无论玉米季免耕还是深松条件下,与WZ、WC相比,WS能提高10~40cm土层0.25 mm粒级的大团聚体含量;WZ和WS比WC能显著提高土壤表层有机碳及全氮,使更多的碳、氮在土壤表层聚集;MS比MZ能降低0~10 cm和提高10~40 cm土层团聚体中有机碳及全氮含量;WZ能显著提高土壤0~10 cm土壤团聚体中C/N;无论小麦季采用哪种耕作方式,MS比MZ能降低0~10 cm和提高10~40 cm土层团聚体中C/N。     

秸秆不同还田方式对土壤团聚体及有机碳含量的影响

为提高玉米秸秆综合利用率,本文采用小区试验方法,研究连续5年不同秸秆还田方式对土壤化学性质、土壤团聚体比例及有机碳含量和玉米产量的影响。结果表明:秸秆连续还田后较对照明显增加土壤有机质含量和土壤pH。秸秆还田处理较对照增加土壤2.00 mm和0.25～2.00 mm团聚体粒级含量,其中秸秆全量还田处理的2.00 mm粒级团聚体比例较对照提高38.0%;秸秆全量还田除0.053 mm土壤团聚体有机碳含量均较对照降低,其余均增加;秸秆1/2还田可以有效增加土壤大团聚体粒级含量(0.25 mm),提高0.053 mm粒级团聚体中有机碳含量,明显提高玉米产量。由此可知,秸秆还田后有效改善土壤结构,增强通气与保水能力,提高土壤团聚体的稳定性,并增加土壤有机碳含量和改善土壤团聚体结构,并提高作物产量。     

不同耕作方式对绿洲区农田土壤团聚体中微生物生物量碳、氮含量的影响

为了更好地研究不同耕作方式下绿洲区农田土壤团聚体中有机碳、微生物量碳、微生物量氮含量之间的关系，选择4种耕作方式(免耕、少耕、深松、秋翻),对不同土层(0～20、20～40 cm)的土壤进行样品采集和分析，研究各粒级(粒径>2.00 mm、>1.00～2.00 mm、0.25～1.00 mm、<0.25 mm)土壤团聚体中有机碳、微生物量碳、微生物量氮含量的变化特征。结果表明，在4种耕作方式下，在0～20 cm土层4种粒级的土壤团聚体中，粒径>2.00 mm的土壤团聚体的微生物量碳、微生物量氮含量最高，免耕、少耕、秋翻处理的土壤团聚体有机碳含量最高。对同一粒级的土壤团聚体而言，0～20 cm土层有机碳、微生物量碳、微生物量氮含量高于20～40 cm土层。随团聚体粒级变小，土壤微生物量碳、微生物量氮含量逐渐降低；在秋翻方式下，土壤有机碳、微生物量碳、微生物量氮含量均最高，说明对该地区土壤翻动处理，可改善土壤微环境、增强土壤肥力，可作为改善绿洲区农田土壤的合理措施。     

保护性耕作对四川紫色水稻土团聚体组成及有机碳含量与分布的影响

通过18年田间定位试验,研究了保护性耕作对四川盆地紫色水稻土团聚体组成和有机碳含量的影响。结果表明:保护性耕作影响紫色水稻土团聚体组成及有机碳含量,土壤有机碳含量随着深度增加而降低。各种耕作处理的不同土层均以0.02~0.25 mm团聚体所占的比例最大;垄作免耕和畦作免耕土壤表层(0~10 cm)>0.25 mm的团聚体占比增加,尤其畦作免耕表现得更加明显;垄作免耕使表层(0~20 cm)中各粒径团聚体中有机碳含量显著增加,0.25~2 mm团聚体占比与土壤有机碳含量呈显著线性正相关;长期保护性耕作导致有机碳在土壤剖面的层次分异以及土壤表层大团聚体的相对富集。通过研究保护性耕作对紫色水稻土剖面团聚体有机碳分布的影响,有利于揭示农业管理措施对土壤碳库变化的影响。     

生物炭对旱作农田土壤有机碳及氮素在团聚体中分布的影响

为研究生物炭输入对旱作农田土壤团聚体及其团聚体碳氮分布的影响,通过分层(0~10、10~20 cm和20~30 cm)采集设置0 t·hm^-2(CK)、10 t·hm^-2(C1)、20 t·hm^-2(C2)和30 t·hm^-2(C3)4个生物炭水平的田间定位试验的土样,利用湿筛法获得不同粒径(> 2 mm、2~0.25 mm、0.25~0.053 mm和< 0.053 mm)的团聚体,测定各级团聚体中有机碳及全氮含量,分析添加生物炭后旱作农田土壤团聚体及团聚体中有机碳和全氮的分布特征。结果表明:与未施生物炭对照相比,施用生物炭两年后,0~10 cm和 10~20 cm土层> 0.25 mm粒级水稳性大团聚体的含量均呈增加趋势;且高添加量(30 t·hm^-2)显著增加了10~20 cm和20~30 cm土层0.25~0.053 mm粒级微团聚体的含量。生物炭显著增加了各土层不同粒级团聚体中有机碳和全氮的含量,随施用量的增加0~10 cm和10~20 cm土层增加规律一致,均表现为C3> C2> C1> CK。0~10 cm土层不同粒级水稳性团聚体中有机碳和全氮的贡献率表现为2~0.25 mm粒级最高,且随土层加深,< 0.053 mm粒级团聚体有机碳和全氮的贡献率增加。从0~30 cm土层团聚体有机碳和全氮的平均贡献率来看,随生物炭施用量的增加,2~0.25 mm和0.25~0.053 mm粒级贡献率均增加。     

耕作管理对潮土团聚体形成及有机碳累积的长期效应

【目的】研究黄淮海平原潮土区耕作管理对土壤水稳性团聚体形成及有机碳累积的长期效应,为提升潮土地力、推动农业可持续发展提供理论基础与技术支持。【方法】采集河南省封丘县中国科学院封丘农业生态实验站连续8年保护性耕作的不同处理原状土壤样品,分析测定土壤团聚体的数量、稳定性以及土壤和各粒径团聚体中的有机碳含量。【结果】与常规翻耕处理相比,长期免耕和间歇性翻耕使0—10 cm土层粗大团聚体和10—20cm土层细大团聚体的质量比例分别提高了63.4%和28.1%。秸秆还田主要提高了0—20 cm土层大团聚体的质量比例,平均提高率为3.0%。降低翻耕频率或秸秆还田处理,使不同土层团聚体的稳定性有所提升,前者使0—10 cm平均重量直径(mean weight diameter,MWD)和几何平均直径(geometric mean diameter,GMD)值分别增加了11.9%—31.6%和4.1%—13.7%;后者使0—20 cm MWD和GMD值分别增加了3.5%和4.5%,翻耕频率对团聚体稳定性的影响程度显著高于秸秆还田处理。在0—10 cm土层,各粒径团聚体的有机碳含量随翻耕频率的降低而提高,而秸秆还田对团聚体有机碳的影响可以深入0—20 cm土层。耕作方式耦合秸秆还田处理对团聚体特征的影响显著大于降低翻耕频率或秸秆还田处理。潮土有机碳积累的主要贡献来源于粗大团聚体和细大团聚体,通过降低翻耕频率,可以提高0—10 cm土层粗大团聚体和10—20 cm土层细大团聚体对潮土有机碳积累的相对贡献,提高率分别达49.2%和29.1%。【结论】长期免耕和间歇性翻耕结合秸秆还田能显著提高潮土大团聚体的数量及其稳定性,通过提高大团聚体对土壤有机碳积累的相对贡献,可以增加潮土碳累积量。     

Inter-annual changes in the aggregate-size distribution and associated carbon of soil and their effects on the straw-derived carbon incorporation under long-term no-tillage

Converting from conventional tillage to no-tillage influences the soil aggregate-size distribution and thus soil organic carbon(SOC) stabilization. However, the dynamics of soil aggregation and the straw-derived carbon(C) incorporation within aggregate fractions are not well understood. An experiment was established in 2004 to test the effects of two treatments, no-tillage with residue(NT) and conventional tillage without residue(CT), on the soil aggregate-size distribution and SOC stabilization in a continuous maize(Zea mays L.) cropping system located in the semiarid region of northern China. Soil samples were collected from the 0–10 cm layer in 2008, 2010 and 2015, and were separated into four aggregate-size classes(2, 0.25–2, 0.053–0.25, and 0.053 mm) by wet-sieving. In each year, NT soil had a higher proportion of macroaggregates(i.e., 2 and 0.25–2 mm) and associated SOC concentration compared with CT. Additionally, to compare straw-derived C incorporation within NT and CT aggregate fractions, 13 C-labeled straw was incubated with intact NT and CT soils. After 90 days, the highest proportion of 13 C-labeled straw-derived C was observed in the 2 mm fraction, and this proportion was lower in NT than that in CT soil. Overall, we conclude that long-term continuous NT increased the proportion of macroaggregates and the C concentration within macroaggregates, and the physical protection provided by NT is beneficial for soil C sequestration in the continuous maize cropping system in semiarid regions of northern China.     

深旋松耕作法对华北缺水区壤质黏潮土物理性状及作物生长的影响

【目的】针对华北高产农区连年旋耕导致耕层变浅、犁底层变厚变硬、耕层生产能力下降的问题,探讨深旋松耕作法在华北地区作物生产上的可行性。【方法】在河北吴桥地区设置了4种耕作处理,即传统旋耕15 cm、间隔深松耕30 cm、深旋松耕30 cm、深旋松耕50 cm,研究大田条件下不同耕作方法对土壤性质与作物产量的影响。【结果】（1）不同耕作处理对土壤蓄水量的影响较大,深旋松耕处理表现出利于降水入渗、储蓄更多水分的优势,并且越是干旱的时段,表现越突出。在冬小麦返青期深旋松耕处理土壤蓄水量均极显著高于旋耕处理和间隔深松处理,其中深旋松耕50 cm处理的0—50 cm土层土壤蓄水量分别比旋耕处理和间隔深松处理增加11.69 mm和10.56 mm,提高12.21%和10.90%。（2）不同耕作方法对土壤容重影响很大,耕作一年半之后,深旋松耕两个处理在0—30 cm土层容重显著低于深松和旋耕两个处理,其中深旋松耕30 cm在20—30 cm土层容重分别比深松和旋耕低了13.67%和13.99%,深旋松耕50 cm在20—30 cm土层分别比深松和旋耕低了14.20%和14.51%,30—50 cm土层深旋松耕50 cm土层依然显著低于其他处理,其中,40—50 cm土层分别比深松和旋耕低了22.66%和22.80%,深松处理在冬小麦播前略低于旋耕处理,之后的时期则与旋耕处理间几乎没有差异。（3）耕作方式的不同对土壤性质有影响,并进而影响作物群体LAI、干物质积累和灌浆速率以及产量的形成,对冬小麦季影响最为显著,其中冬小麦花期深旋松耕50 cm处理的群体LAI分别比旋耕处理和间隔深松处理提高51.98%和39.22%,干物质积累量分别比旋耕和间隔深松处理提高26.78%和16.92%,冬小麦灌浆30 d时深旋松耕50 cm分别比深松和旋耕的籽粒干重提高10.37%和11.40%。（4）所有耕作处理中,深旋松耕土壤耕作处理的作物产量显著高于深松耕作和旋耕耕作,其中耕作一年半后夏玉米季深旋松耕50 cm处理产量达到了13 822.68 kg•hm-2,深旋松耕30 cm处理产量也达到了13 127.87 kg•hm-2,均显著高于旋耕处理,对比旋耕处理分别增产38.19%、31.24%。【结论】考虑生态经济等因素的综合考虑,深旋松耕30 cm处理为最适合华北缺水区的耕作方法。     

Residue management induced changes in soil organic carbon and total nitrogen under different tillage practices in the North China Plain

Crop residue retention has been considered a practicable strategy to improve soil organic carbon(SOC) and total nitrogen(TN), but the effectiveness of residue retention might be different under varied tillage practices. To evaluate the effects of residue management on the distribution and stocks of SOC and TN under different tillage practices, a bifactorial experiment with three levels for tillage practices(no-tillage, rotary tillage, and conventional tillage) and two levels for residue managements(residue retention and residue removal) was conducted in the North China Plain(NCP). Results showed that after a short experimental duration(3–4 years), concentrations of SOC and TN in the 0–10 cm layer were higher under no-tillage than under conventional tillage, no matter whether crop residues were retained or not. Residue retention increased SOC and TN concentrations in the upper layers of soil to some degree for all tillage practices, as compared with residue removal, with the greatest increment of SOC concentration occurred in the 0–10 cm layer under rotary tillage, but in the 10–30 cm layer under conventional tillage. The stocks of SOC in the 0–50 cm depth increased from 49.89 Mg ha–1 with residue removal to 53.03 Mg ha–1 with residue retention. However, no-tillage did not increase SOC stock to a depth of 50 cm relative to conventional tillage, and increased only by 5.35% as compared with rotary tillage. Thus, residue retention may contribute more towards SOC sequestration than no-tillage. Furthermore, the combination between residue retention and no-tillage has the greatest advantage in enhancing SOC and TN in the NCP region.     

Soil Aggregate Stability and Aggregate-Associated Carbon Under Different Tillage Systems in the North China Plain

The inlfuences of tillage systems on soil carbon （C） stocks have been studied extensively, but the distribution of soil C within aggregate fractions is not well understood. The objective of this study was to determine the inlfuences of various tillage systems on soil aggregation and aggregate-associated C under wheat （Triticum aestivum L.） and corn （Zea mays L.） double cropping systems in the North China Plain. The experiment was established in 2001, including four treatments：moldboard plow （MP） with residue （MP＋R） and without residue （MP-R）, rotary tillage with residue （RT）, and no-till with residue （NT）. In 2007 soil samples were collected from the 0-5, 5-10, and 10-20 cm depths, and were separated into four aggregate-size classes （〉2 000, 250-2 000, 53-250, and〈53 μm） by wet-sieving method. Aggregate-associated C was determined, and the relationships between total soil C concentration and aggregation-size fractions were examined. The results showed that NT and RT treatments signiifcantly increased the proportion of macroaggregate fractions （〉2 000 and 250-2 000 μm） compared with the MP-R and MP＋R treatments. Averaged across all depths, mean weight diameters of aggregates （MWD） in NT and RT were 47 and 20% higher than that in MP＋R. The concentration of bulk soil organic C was positively correlated with MWD （r=0.98; P=0.024） and macroaggregate fraction （r=0.96; P=0.036） in the 0-5 cm depth. In the 0-20 cm depth, comparing with MP＋R, total C occluded in the〉2 000 μm fraction was increased by 9 and 6%under NT and RT, respectively. We conclude that adoption of conservation tillage system, especially no-till, can increase soil macro-aggregation and total C accumulation in macroaggregates, which may improve soil C sequestration in the intensive agricultural region of the North China Plain.     

不同耕作方法对土壤水温动态和春玉米产量的影响

针对华北高产农区连年旋耕导致耕层变浅、耕层生产能力下降的问题,在河北吴桥地区设置了6种耕作处理,研究大田条件下不同耕作方法对土壤水热状况与春玉米产量的影响.结果表明:1)不同耕作处理对土壤蓄水量的影响较大.耕作初期,深旋松耕处理土壤易于跑墒,随着时间推移,深旋松耕处理表现出利于降水入渗、储蓄更多水分的优势,并且越是干旱的时段,表现越突出,在抽雄吐丝期深旋松耕处理土壤蓄水量均极显著高于旋耕处理和间隔深松处理,其中深旋松耕50 cm处理的0～50 cm土层土壤蓄水量分别比旋耕处理和间隔深松处理增加37.67和26.41 mm,提高了60.57％和35.96％.土壤耕作结合地膜覆盖可以防止水分蒸发,提高土壤蓄水保墒能力,其中深旋松耕30 cm+地膜处理的0～30和0～50 cm土层土壤蓄水量分别比深旋松耕30 cm增加18.18和24.67 mm,提高35.26％和24.64％.2)单纯耕作方法对春玉米土壤温度没有太大影响.深旋松耕结合地膜覆盖会在春玉米封垄之前气温较低时有较好的保温效应,从而延长生育期5d左右,延长了灌浆时间,利于提高产量.3)耕作方式的不同对土壤水温状况有影响,并进而影响春玉米物候期、群体LAI、干物质积累和灌浆速率以及产量的形成.所有耕作处理中,深旋松耕处理的春玉米产量显著高于深松耕作和旋耕耕作,其中深旋松耕50 cm+地膜处理产量最高达12 698.93 kg/hm2,与长期旋耕耕作相比增产27.45％.总体来看最适宜本地区的耕作处理是深旋松耕结合地膜覆盖处理.     

旱地玉米免耕覆盖土壤水分研究

免耕整秸秆半覆盖具有明显的保水效果。在一年一作春播玉米区，免耕覆盖抑制了土壤水分蒸发，延长了上层水分向深层分布的时间，玉米秋收后至结冻期间１００～２００ｃｍ土壤水分比不覆盖提高１～１．６个百分点；但结冻期间，土壤水分蒸发基本停止，０～１００ｃｍ土层水分差异不大；免耕覆盖明显抑制了春季返浆期的土壤蒸发，０～２０ｃｍ土层比常规耕作土壤水分含量高１～１．７个百分点；玉米生育期间，土壤水分变化规律是，封垄前覆盖与不覆盖间土壤水分差异较大，封垄后差异变小；一般情况下，随深度增加，保水效果减小。免耕本身不具保水作用；在覆盖条件下，耕翻与否对保水作用不大，不论是耕翻还是免耕都必须结合秸秆覆盖；随秸秆覆盖量的增加，土壤第一蒸发阶段持续时间增长，土壤蓄保水量增加；秸秆覆盖一方面具有保水效果，另一方面，降水通过秸秆时又要消耗一定量的水分；免耕覆盖改变了地表状况，有利于雨水的入渗，使得更多的水分下移到剖面深层，为植物利用水分提供了机会；持续干旱情况下，秸秆覆盖土壤水分蒸发量与裸露土壤几乎一样多。     

不同耕作方式对旱地土壤环境和玉米产量的影响

为了探明干旱地区玉米抗旱播种的有效方法,进行了不同耕作方式对旱地土壤环境和玉米产量的影响试验。结果表明,免耕探墒播种条件下,2～7cm土层土壤容重较旋耕增加了4.31%,没有达到显著水平;旋耕较免耕探墒提高了地温,但免耕探墒条件下0～20cm土壤水分含量最高;少耕处理的产量最低,为6555.38kg/hm2,免耕探墒播种的产量为6591.82kg/hm2,较旋耕降低553.36kg/hm2,减产效果没有达到显著水平。免耕探墒播种是旱地农业生产中有效的抗旱播种方法。     

长期免耕和深松提高了土壤团聚体颗粒态有机碳及全氮含量

【目的】耕作措施对土壤有机碳（SOC）和全氮（TN）具有重要影响。本研究利用团聚体和密度联合分级方法,旨在揭示长期耕作对表层土壤团聚体内密度颗粒组分SOC及TN的影响,为深入理解黄土高原农田土壤碳氮提升机理提供依据。【方法】长期试验位于黄土高原东部边缘地区,开始于1999年,共设4个处理：少耕无覆盖（RT）、免耕覆盖（NT）、深松覆盖（SM）和传统翻耕（CT）。于2013年7月采集0—10 cm土层样品,首先通过干筛法筛分>2、1—2、0.25—1和<0.25 mm粒级团聚体,之后利用颗粒密度分组,将团聚体有机质分为轻组有机质（LF）、粗颗粒有机质（cPOM）、细颗粒有机质（fPOM）和矿质结合有机质（m-SOM）。【结果】（1）15年保护性耕作（包括NT和SM处理）显著提高了0—10 cm土层的SOC和TN含量,与CT相比,NT和SM处理的SOC含量分别提高了22.9%和21.8%,TN含量分别提高了35.2%和42.3%。不进行秸秆覆盖的少耕处理（RT）对SOC和TN无显著影响。（2）不同耕作措施改变了团聚体质量组成及其内部SOC和TN含量。NT和SM处理显著提高了1—2 mm和0.25—1 mm粒级的干筛大团聚体含量,相对地,降低了>2 mm和<0.25 mm粒级团聚体的含量。NT和SM处理不同程度提高了团聚体的SOC和TN含量,与CT相比,团聚体SOC平均提高了8.5%和9.5%,尤其对>1 mm粒级团聚体SOC含量提高幅度最大;团聚体TN平均提高了12.2%和24.1%,尤其对<0.25 mm微团聚体TN含量提高幅度最大。（3）fPOM和m-SOM组分对团聚体SOC和TN的贡献最大,对SOC的贡献率分别为27.3%—45.1%和25.0%—52.6%;对TN的贡献率分别为23.5%—34.7%和42.2%—64.3%。不同有机质组分对耕作的响应不同,cPOM和fPOM组分最为敏感。与CT相比,NT和SM处理显著提高了土壤所有粒级团聚体的cPOM和fPOM的SOC和TN含量,尤其对>2 mm团聚体cPOM和<2 mm团聚体fPOM的SOC和TN含量提升幅度最大。【结论】长期免耕和深松提高了团聚体中有机碳及全氮含量,尤其提高了团聚体中颗粒有机质的碳氮含量,有利于土壤碳氮的长效累积,是黄土高原坡耕地区值得推荐的耕作管理方式。     

渭北旱塬春玉米田保护性耕作蓄水保墒效果与增产增收效应

【目的】探索渭北旱塬春玉米田不同保护性耕作措施对土壤蓄水保墒效果及其与不同施肥处理组合的增产增收效应。【方法】在2007—2009年通过大田试验,测定冬闲期和玉米生育期秸秆还田免耕、深松和翻耕处理土壤湿度,分析各耕作处理在平衡施肥、无肥和常规施肥处理下春玉米产量和经济收益。【结果】2年冬闲期免耕和深松处理0—200cm土层平均土壤贮水量分别较翻耕处理高33.4和31.1mm,2年玉米生育期免耕和深松处理平均土壤贮水量分别较翻耕处理高36.3和37.3mm;平衡施肥深松处理组合春玉米产量和水分利用效率最高,2年平均产量和水分利用效率分别达到10341.0kg.hm-2和24.89kg.hm-2.mm-1,平衡施肥免耕次之,平衡施肥翻耕处理位居第三位。【结论】无论在何种施肥处理下,土壤蓄水保墒能力和增产增收效应均为深松免耕传统翻耕处理。平衡施肥深松处理组合效益最好,为渭北旱塬较适宜的春玉米保护性耕作种植模式。