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。     

耕作措施对土壤水热特性和微生物生物量碳的影响

通过山西寿阳设置的8a田间定位试验,比较了全量秸秆还田、免耕覆盖和常规耕作3种耕作措施下土壤含水量、温度及土壤微生物生物量碳变化.结果表明:免耕覆盖与全量还田处理显著提高土壤含水量,与常规耕作相比表层土壤体积含水量在玉米苗期、拔节期、灌浆期和成熟期分别高出18％、22％、29％、21％和3％、10％、12％、13％,具有保水保墒的作用.在苗期不同耕作措施对土壤温度的影响达到显著水平,5 cm处免耕覆盖、全量还田与常规耕作处理土壤温度依次为:18.12、18.76和19.44℃,免耕覆盖和全量还田处理平均温度比常规耕作分别低1.32℃和0.69℃.土壤微生物量碳在整个生育期动态变化是首先迅速上升在玉米生育高峰期(拔节期)达到最高峰,然后开始下降,成熟期趋于平缓.免耕覆盖与全量还田处理下玉米各生育期土壤表层微生物量碳显著高于常规耕作,在苗期、拔节期、灌浆期和成熟期分别比常规耕作高出70％、40％、85％和30％和10％、20％、15％和15％.土壤微生物量碳与土壤温度和土壤含水量相关和极相关.     

绿洲灌区耕作方式与秸秆还田对玉米田水热特征的调控效应

为探讨干旱绿洲灌区耕作方式与秸秆还田对玉米田土壤水热特征的调控效应,基于甘肃河西绿洲灌区田间定位试验,研究耕作方式(免耕、传统翻耕)和秸秆还田方式(秸秆还田、秸秆不还田)下农田土壤水分、温度动态变化特征。结果表明,耕作方式、秸秆还田显著影响土壤贮水量、耗水量、土壤温度、土壤有效积温、玉米籽粒产量、水分利用效率及积温生产效率,且互作效应显著。较秸秆不还田,秸秆还田提高了玉米各生育期0～120 cm土层的土壤贮水量,降低了玉米拔节至成熟期耗水量、播种至拔节期与吐丝期0～25 cm土层的土壤温度及各生育期土壤有效积温。免耕较传统翻耕提高了玉米拔节前土壤贮水量,降低了拔节至吐丝期耗水量,而传统翻耕较免耕提高了玉米各生育期土壤温度及有效积温。秸秆还田条件下玉米籽粒产量、水分利用效率及积温生产效率较秸秆不还田分别提高20.3%、23.6%和23.2%。传统翻耕的玉米籽粒产量、水分利用效率及积温生产效率较免耕分别提高20.8%、22.6%和12.3%。传统翻耕结合秸秆还田降低了玉米拔节前、吐丝至成熟期的耗水量,提高了各生育期土壤温度与有效积温。传统翻耕结合秸秆还田的玉米籽粒产量、水分利用效率及积温生产效率较其他处理分别提高20.3%～37.9%、22.0%～40.5%和7.0%～32.4%。因此,传统翻耕结合秸秆还田是绿洲灌区玉米高产、农田水热资源高效利用的理想耕作措施。     

不同耕作方式麦田土壤温度及其对气温的响应特征 ——土壤温度日变化及其对气温的响应

 【目的】针对以往研究在土壤温度观测和不同耕作条件下土壤温度效应规律上的不足,研究了华北平原不同耕作方式冬小麦田土壤温度日变化及其对气温的响应特征。【方法】试验于河北省栾城县设置翻耕、旋耕和秸秆覆盖免耕处理,采用热脉冲-时域反射技术,连续监测2004-2005年冬小麦生育期土壤温度和气温。【结果】各层次土壤温度日变化随气温呈正弦函数变化;土壤温度日变化随土壤深度呈“锥形”;2.5～80 cm土壤深度每增加5 cm,土壤温度随气温的变化滞后1.2 h左右;不同耕作方式土壤日最高和最低温度均具有显著差异,秸秆覆盖度是其主要影响因素之一;免耕在冬小麦活动期,显著降低了2.5 cm土层土壤最高温度0.66～4.85℃,而在越冬期提高最低温度0.64～0.87℃;冬小麦生长前期（出苗-拔节）免耕较其他处理显著降低了2.5 cm土层土壤温度日变化幅度,其中较翻耕降低0.65～5.21℃,较旋耕降低0.48～3.89℃。【结论】不同耕作方式各层次土壤温度均极显著响应气温变化;耕作方式主要影响土壤温度的变化幅度而且主要表现在冬小麦生长前期;免耕在冬小麦活动期表现为降温效应,究其原因是由于较大程度地降低高温而较小程度地提高低温;越冬期表现增温效应是由于显著提高了各个时刻的土壤温度。     

覆盖免耕在休闲期的节水和生育期的调温效应

对免耕覆盖、秸秆还田和常规耕作在休闲期的节水效果研究表明:在夏季休闲期,免耕覆盖比常规耕作多贮水30.62mm,比秸秆还田多23.91mm;在冬季储水灌溉期间,可将储水定额从2100m3/hm2减少到600和975m3/hm2。对春小麦生育期土壤表层,5、10、15、20和25cm处温度变化观测发现:免耕覆盖土壤温度在气温较低的8:00可以提高土壤表层温度,在气温较高的14:00可以减缓土壤温度的升高,而在19:00气温降低时可以减缓土壤温度的降低,使土壤温度一直保持在一个稳定的状态,这有利于调节农田小气候,创造作物良好的生长环境。     

秸秆覆盖免耕条件下土壤温度动态变化研究

[目的]研究秸秆覆盖免耕条件下土壤温度的动态变化。[方法]设置常规耕作、秸秆还田和秸秆覆盖免耕3种处理,研究河西内陆河灌区作物生育期土壤温度的动态变化。[结果]8:00时3种耕作方式土壤温度相差不大。14:00时土壤温度增速最明显,覆盖免耕的土壤温度变化较其他两种方式平缓,秸秆的覆盖降温作用在作物生育中前期表现明显,后期减弱。20:00时覆盖免耕的土壤积温分别比常规耕作和秸秆还田小134.31、61.4℃。3种耕作方式的土壤温度差值随土壤深度的增加而减小,降温过程中的差值较增温过程的小。作物生育早期常规耕作和秸秆还田的土壤温度变化剧烈;降温天气覆盖免耕的增温和降温分别为7.42、.4℃,增温天气增温和降温则为13.6、12.7℃。[结论]秸秆覆盖免耕依据气温和作物生育期表现出不同的调温效应,减缓和抑平了土壤时间和空间温度的变化,所产生的"增温效应"和"降温效应"在土壤表层表现突出。     

免耕对土壤水分影响的研究

针对黑龙江省作物生长季节经常出现干旱的问题,研究了免耕不同耕作方式对玉米土壤水分的影响,为黑龙江省采用免耕耕作方式提供了理论依据,为旱作条件下发展免耕技术奠定基础.结果表明:秸秆覆盖在整个玉米生长发育过程中耕层土壤含水量比传统耕作提高0.58%～4.76%,平作土壤含水量高于垄作.覆盖处理(包括WN和NTS)能够有效抑制土壤水分的蒸发,提高土壤蓄水能力;在0～20 cm土层内覆盖处理的土壤含水量均高于无秸秆处理.     

免耕条件下的小麦、玉米生长情况

本文整理和分析了免耕条件下小麦、玉米的生长情况,养分含量和产量结果。指出免耕条件下作物的生长发育、植株内养分含量以及最终产量都和常规耕作无明显差异,免耕加覆盖后,会推迟作物的生育期,作物生长前期氮素养分感到不足,而磷素和钾素可满足需要。随着作物的生长,差异逐渐消失,最后得到与常规耕作相等或更高的产量。     

耕作方式与覆盖物对稻田玉米产量和土壤温度的影响

为了明确耕作方式与覆盖物对稻田玉米产量及土壤温度的影响,本文于2008年在湖南省醴陵市白兔潭镇的双季稻田对春、秋玉米进行了耕作方式与覆盖物的裂区试验,以免耕裸地和翻耕裸地为对照,测定分析了土壤温度和玉米生长及产量的差异.结果表明:免耕相对于翻耕更有利于提高土壤温度,春玉米0cm-25cm土壤温度免耕高于翻耕0.1℃-0.2℃;秋玉米季免耕比翻耕高0.5℃-1.5℃,产量间没有达到显著差异.稻草覆盖处理表现为明显的降温和稳温效果,有利于秋玉米的生长发育,增加产量.地膜覆盖对土壤温度有明显的增温效果,有利于春玉米的提前早播,促进早发和早期的叶面积伸展和干物质积累,为高产打下基础.     

高光效玉米休耕轮作对比传统农业应用技术研究

对高光效玉米休耕轮作技术和传统耕作及免耕耕作土样进行了抽样分析。结果表明,高光效玉米休耕轮作技术改善土壤的可耕作性,增加土壤有机质,锁住土壤水分,提高水分利用率,减少土壤侵蚀,提高空气质量,保墒能力和蓄水能力比传统耕作和免耕耕作高,土壤养分得到有效利用,减少流失。通过试验得出,高光效玉米休耕轮作土壤元素含量得到充分利用,土壤质量得到了保护,该农业应用技术具有恢复土地肥力,利用苗带处于较好土壤环境中生长,形成土壤水库,供给作物充足水分,保证作物生长,解决水分供求矛盾。动土少,地表残茬多,秸秆覆盖量大,保土保墒土壤有机质得到充分补充。     

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.     

生物全降解地膜的降解过程及其对玉米生长的影响

生物全降解地膜可以有效解决白色污染问题,试验研究了生物全降解地膜的降解过程及其对玉米生长的影响.结果表明:生物全降解地膜的降解过程由破孔出现开始,然后逐渐变大并出现裂口,到作物收获时,暴露在地表的地膜大量破碎成小块;扫描电子显微镜(SEM)观察表明:田间降解170 d后,生物全降解降解地膜表面开始出现大小不等的孔洞;生物全降解地膜在玉米生长前期保温、保水的效果显著,到中后期增温作用不明显;覆盖生物全降解地膜具有极显著增产效果,与普通地膜之间差异不显著.     

不同地膜与覆盖方式土壤水温与作物增产效应

通过大田试验研究了不同地膜(宽幅普通地膜、窄幅普通地膜、宽幅微孔地膜与窄幅微孔地膜)与不同覆盖方式(平铺覆盖和起垄覆盖)下土壤水分和温度的动态变化规律以及对玉米生长发育、产量和水分利用效率的影响。结果表明,不同地膜与覆盖方式都具有明显的增温保水作用,且增温作用强于保水作用,增温作用主要表现在玉米生育前期,显著促进了玉米前期生长,为后期生殖生长奠定了良好的基础。玉米产量均显著高于CK,增产原因主要是显著增加了玉米百粒重,水分利用效率也显著高于CK。在试验区低温干旱并存的气候条件下,宽幅普通地膜平铺覆盖是一种简单、低成本、高效的覆盖栽培方式,能有效提高水分利用率,增加表层土壤温度,显著提高玉米产量,实现最大的经济效益。     

秋季覆膜玉米应用生物环境降解地膜试验示范

通过对秋季覆膜玉米开展生物环境降解地膜的试验示范,结果表明,生物降解地膜前期增温、保墒效果和普通地膜相比没有明显差异,均能够满足玉米前期生长发育对水、光、热的要求;后期随着玉米生育进程的加快和气温的提高,降解膜的降解速度也在加快,其增温、保墒效果已经不能充分满足玉米生长发育的要求,从而影响到玉米产量,导致玉米产量降低或成熟延迟。降解膜1、降解膜2和降解膜3产量分别达到7266．0、7517．5、8596．5kg／hm^2,较普通地膜减产35．2％、30．7％和14．3％。     

覆盖免耕的节水效应与土壤温度的变化

通过对覆盖免耕、秸秆还田和常规耕作的研究表明:覆盖免耕从作物播种开始到收获的时段内较秸秆还田和常规耕作可以分别节水352.2 m3/hm2、441.4 m3/hm2.对豌豆生长期内土壤表层、5、10、152、0 cm和25 cm观测表明:早上8∶00温度较低时覆盖免耕可以提高土壤表层的温度;在温度较高的下午14∶00,覆盖免耕可以减缓土壤温度升高过快;在温度降低的晚上20∶00,覆盖免耕可以减缓土壤温度的降低.因此,覆盖免耕可使土壤的温度保持在一个相对稳定的状态下,创造良好的农田小气候,有利于作物的生长.     

覆膜时期对油菜生长与产量的影响

膜侧沟播种植技术是一项有效的旱作增产技术，可显著改善土壤水温生态条件。以油菜品种“川油36号”为研究材料，在大田试验条件下，分析了不同时期(播种期、苗期、抽薹期、初花期、花末期) 覆膜对膜侧沟播栽培油菜农艺性状、产量及品质的影响。结果表明：膜侧沟播栽培可以有效提高油菜叶绿素和干物质积累量，改善油菜群体茎枝配置，但随覆膜时间的减少，油菜分枝部位、主花序长度和千粒重升高，株高、有效分枝数、有效角果数、每角粒数和单株产量降低。与不覆膜相比，覆膜栽培油菜增产4.40%~26.18%，油菜籽粒中含油量和蛋白质含量增加0.18%~2.48%，芥酸和硫甙含量降低0.21%~12.65%。膜侧沟播栽培不仅能提高油菜产量，改善油菜籽粒品质，而且在生育前期覆膜更有利于形成高产、高品质的油菜植株。     

不同覆膜方式下PPC地膜降解特征分析

采用大田试验，设置无覆膜（CK）、PPC地膜双层覆盖（DF）及单层覆盖（SF）3种处理，分析玉米生长期间土壤的保温保水性能效果及PPC地膜在降解过程中结构变化。结果表明：2 a试验结果呈相同趋势，从地膜破解时间看，60 d时SF处理地膜表面产生细小裂纹后随时间推移逐渐增大至地膜破碎，而DF处理与SF处理相比较，延迟30～60 d，地膜表面出现裂纹。同时DF处理有效提高土壤温度和含水量，2018年试验中的120~150 d时，DF处理的土壤温度较SF、CK处理分别高7.30%~10.29%;DF处理的土壤含水量分别比SF和CK高5.89%~10.99%。2019年试验中的60 d、120 d和150 d时，DF处理的土壤温度与SF和CK相比，显著高5.44%~24.85%;90~150 d内DF处理的土壤含水量比SF、CK处理高8.60%~22.28%。对不同处理的地膜红外光谱吸收峰相对强度分析可知，与SF处理相比较，DF处理的C-OH、C=O、C-O-C键伸缩振动吸收峰强度下降趋势缓慢；与DF处理相比较，SF处理的数均分子量、重均分子量及力学性能的断裂伸长率、伸拉力强度明显降低。综合分析说明，双层PPC地膜覆盖方式可减缓地膜降解反应而导致的地膜破裂，进而提高土壤保温保水性能，可在实践中应用。     

土壤耕作技术对小麦出苗质量、根系功能及粒重的影响

【目的】 针对黄淮平原农作区一年两熟条件下玉米秸秆还田严重影响麦苗质量的突出问题,探索适宜的土壤耕作技术以提高小麦幼苗质量,最终提高产量。【方法】 2016—2018年连续2年,在河南省新郑市辛店镇黄岗村开展田间试验。采用随机区组设计,将翻耕、耙、镇压3个因素组合配套实施8个处理,分别为深翻耕+旋耕（DT+RT;DT：30 cm,RT：15 cm）、深翻耕+耙（DT+H）、深翻耕+旋耕+镇压（DT+RT+C）、深翻耕+耙+镇压（DT+H+C）、旋耕（RT）、旋耕+耙（RT+H）、旋耕+镇压（RT+C）、旋耕+耙+镇压（RT+H+C）。对小麦出苗率及幼苗质量进行调查,并在越冬期、返青期、拔节期、抽穗期、灌浆期、蜡熟期对根系进行调查分析,分别在灌浆期对小麦籽粒性状、收获后对小麦产量及其构成因素进行调查分析。【结果】 小麦播种后20 d,不同土壤耕作处理间幼苗质量差异显著。旋耕后出苗整齐度高于深翻耕,而深翻耕后出苗率、基本苗数和株高高于旋耕。相同耕、镇压因素处理下,耙后出苗率增幅为1.0%—5.7%,相同耕、耙因素处理下,镇压后出苗率增幅为0.06%—8.3%;同时深翻耕后,极少出现缺苗、断垄,RT处理缺苗、断垄的累计长度最高,两年平均为55 cm。从越冬期到蜡熟期,不同土壤耕作处理的根系活力均呈现“高-低-高-低”的变化趋势,DT+H+C处理最高;在越冬期和拔节期,镇压和耙处理后,与无镇压、耙处理相比,根系活力均提高。单株次生根数目在抽穗期达到最大,DT+H+C处理最高,两年最高值分别为45.2条与40.2条;与无耙处理相比,耙处理后,单株次生根数目最高增加14.8%,与无镇压处理相比,镇压处理后,单株次生根数目最高增加12.2%。花后5—10 d,DT+H+C和RT+H+C处理的籽粒灌浆速率增长幅度显著高于其他处理,开花后20 d达到峰值,其中DT+H+C处理籽粒灌浆速率比其他处理高1.0%—19.4%,达显著水平。灌浆期籽粒千粒重,在花后0—15 d,DT+H+C处理增长最快,DT+RT处理增长最慢,花后25—30 d,DT+H+C处理千粒重最高,较RT处理提高20.8%。从不同土壤耕作技术对籽粒产量及其构成因素的影响来看,DT+H+C处理的籽粒产量最高;耙和镇压处理的单位面积穗数、穗粒数和千粒重的变化并不规律,籽粒产量均有明显提升,幅度为1.4%—12.2%。经济效益方面,与当地以往耕作方式RT相比,RT+H、RT+H+C、RT+C、DT+H+C、DT+H处理所得效益均高于RT处理,其中DT+H+C处理产生经济效益最高,两年平均比RT处理高12.3%。【结论】 黄淮平原农作区当前一年两熟制条件下,不同土壤耕作技术影响幼苗质量,旋耕有利于出苗的整齐度提高,而深翻耕则有利于出苗率及幼苗均匀度提高,株高增高,为冬前形成壮苗奠定基础;深翻耕将耕层加深,利于根系下扎,促进次生根数目的增加以及耕层根系活力的提高,间接影响籽粒产量。综合考虑植株根系生长发育、生育后期籽粒灌浆速率、粒重形成和产量表现等,研究认为黄淮农作区DT+H+C处理土壤耕作技术是当前的最佳选择。     

耕作及残茬管理对作物产量及土壤性状的影响

在河北低平原的壤质潮土上进行了保护耕作长期定位裂区试验 ,研究了深浅轮耕、浅耕、少耕、免耕以及残茬管理对作物产量及土壤性状的影响。结果表明 ,连续少耕和免耕处理的前 3年对作物产量没有影响 ,之后小麦产量显著降低 (最大降幅达到 31 83% ) ;连续免耕对玉米产量并没有明显影响 ;深耕并不增加作物产量 ;秸秆覆盖有时影响小麦生长 ;免耕处理的土壤有机质和全氮含量增加 ,但速效氮含量降低。     

Better tillage selection before ridge—furrow film mulch can facilitate root proliferation,and increase nitrogen accumulation,translocation and grain yield of maize in a semiarid area

Plastic film mulch systems are used widely in arid areas, and the associated tillage measures affect soil properties, root and crop growth, and nutrient uptake. However, much debate surrounds the most suitable tillage method for plastic film mulch systems. We conducted a two-year field experiment to explore the impact of three tillage treatments - rotary tillage before ridge–furrow plastic film mulch (MR), no-tillage before ridge–furrow plastic film mulch (MZ), and plow tillage before ridge–furrow plastic film mulch (MP) - on soil total nitrogen, available nitrogen, root stratification structure, nitrogen transfer and utilization, and maize yield. The results showed that MP had better soil quality than either MR or MZ over 2019 and 2020, with higher nitrate-nitrogen and total nitrogen in the 0–40 cm soil layer. MP improved the soil physicochemical properties more than the other treatments, producing significantly higher root numbers and root biomass for the aerial and underground nodal roots than MR and MZ. At harvest, MP had the highest root biomass density, root length density, and root surface area density in the different soil layers (0–20, 20–40, and 0–40 cm). Significant correlations occurred between root biomass and aboveground nitrogen accumulation during maize growth. During grain filling, MP had the greatest nitrogen transfer amount, significantly increasing root and aboveground nitrogen transfer by 19.63–45.82% and 11.15–24.56%, respectively, relative to the other treatments. MP significantly produced 1.36–26.73% higher grain yields and a higher grain crude protein content at harvest than MR and MZ. MP also had higher values for the nitrogen harvest index, nitrogen uptake efficiency, and partial factor productivity of nitrogen fertilizer than MR and MZ. In conclusion, plow tillage combined with a ridge–furrow plastic film mulch system facilitated maize root development and improved nitrogen utilization, thereby increasing maize yield more than the other treatments.