黄土高原旱地保护性耕作农田土壤团聚体特性变化研究

以春玉米品种沈玉17为材料,设置保护性耕作（NT）、传统耕作＋秸秆还田（TS）和传统耕作（CT）3种耕作方式,通过多年定位试验,研究黄土高原旱塬地保护性耕作农田土壤有机质及团聚体特性的变化。结果表明,NT与TS和CT相比能显著提高土壤有机质含量。干筛法分析结果表明,0-30 cm深度,NT处理粒径〉0.25mm的大团聚体含量、平均重量直径（mean weight diameter,MWD）均显著高于TS和CT处理。湿筛法分析结果表明,水稳性团聚体MWD在0-10 cm深度为NT〉TS〉CT,处理间差异显著（P〈0.05）;0-20 cm深度,NT处理土壤团聚体破坏率均低于CT处理。保护性耕作能促进土壤团聚体的形成,提高团聚体的稳定性,而传统耕作则由于人为扰乱土层结构,降低了土壤团聚体数量和稳定性。     

不同耕作实践对新增耕地土壤结构及养分含量的影响

【目的】探明耕作实践对新增耕地土壤团聚体数量、结构稳定性及养分含量的影响，为改善新增耕地土壤结构和土壤肥力提供参考。【方法】通过在陕西省眉县上王村开展长期田间定位试验评估传统连续翻耕(MT)、深松—翻耕—深松(ST)及免耕—深松—免耕(NT)的耕作处理对新增耕地土壤含水量、土壤有机质、团聚体大小分布及结构稳定性的影响。【结果】传统连续翻耕处理降低了新增耕地土壤大团聚体数量和土壤持水特性，导致土壤有机质含量降低(3.68 g/kg),团聚体结构稳定性差。与传统长期翻耕处理相比，保护性耕作方式下的NT处理显著增加了新增耕地大团聚体的数量(P<0.05),提高了土壤含水量，增加了土壤有机质含量和团聚体结构稳定性。NT处理下土壤含水量最大为20.42%,有机质含量最大值达到6.48 g/kg,土壤团聚体的平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)、水稳性大团聚体(R_0.25)、分形维数(D)值明显得到改善。ST处理对新增耕地土壤持水特性、水稳性团聚体结构稳定性及有机质含量也起到一定的改善作用。【结论】NT和ST处理对新增耕地土壤团聚体数量、结构稳定性及养分含量产...     

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。     

不同耕作方式下黑土团聚体养分变化

为研究不同耕作方式对不同粒级土壤肥力的影响,设置免耕秸秆覆盖、深松秸秆还田、露天免耕、深松秸秆点烧和传统耕作5个处理,测定不同粒级上养分变化。结果表明:保护性耕作在各个粒径上都提高了有机质、全氮、全磷、速效氮、速效磷和速效钾含量。全磷和碱解氮含量在2.00mm团聚体上增加幅度较大,速效钾含量在0.25mm团聚体上增加幅度较大。随土壤团聚体的减小,保护性耕作各粒级团聚体有机质、全氮、全磷、碱解氮和速效磷有增大的趋势,但幅度各不相同。速效钾变化无明显规律。     

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。     

长期定位施肥条件下蔬菜保护地土壤微团聚体组成及有机质状况分析

以长期定位施肥的蔬菜保护地土壤为材料,研究了不同施肥处理对土壤微团聚体组成和有机质含量的影响。结果表明:保护地土壤中微团聚体的优势粒级是10～50μm,次优势粒级是50～250μm。与对照比较,施用化肥各处理土壤<10μm微团聚体含量略有增加,10～250μm微团聚体含量显著增加;与施用化肥比较,长期施用有机肥或有机肥与无机肥配施处理,土壤<10μm微团聚体含量减少,10～250μm微团聚体含量增加,土壤结构系数提高,<10μm和>10μm的微团聚体的组成比例显著降低,以有机肥与氮磷钾化肥配施处理变化最明显。长期施用化肥各处理,土壤有机质含量、易氧化有机质和难氧化有机质含量明显减少;有机肥与化肥配合施用处理,土壤有机质含量、易氧化有机质和难氧化有机质含量明显增加,其中以有机肥与磷肥配施增加最显著。相关分析表明,有机质含量与<10μm微团聚体含量呈现显著负相关。     

玉米宽窄行交替休闲种植技术

玉米宽窄行交替休闲种植技术简称玉米宽窄行栽培技术,该技术与传统的耕作方式不同,玉米宽窄行栽培改垄作为平作、改均匀垄为宽窄行、改半精量播种为精量播种、改浅耕为深松、改低留茬为高留茬还田,隔年轮换休耕。因此这项技术具有以下突出特点:一是通风好、透光性高,边际效应明显;二是苗带平作轮换休闲与根茬还田相结合,既能防止风包地和雨水侵蚀,又能有效地保护土壤的有机质;三是田     

保护性耕作对华北平原土壤团聚体特征的影响

 【目的】研究华北平原保护性耕作制度对土壤团聚数量、大小和稳定性的影响。【方法】本文采集了华北平原河北栾城试验站经过四年保护性耕作(旋耕和免耕)与传统耕作(翻耕)处理下原状土壤样品，测定了土壤容重、有机质和粘粒含量等物理性质，重点应用干筛和湿筛法分析了土壤团聚体数量、分布和分形维数。【结果】表层(0-5cm)土壤容重的大小顺序为免耕>旋耕>翻耕，免耕使表层土壤的容重显著增加；旋耕与翻耕的表层土壤容重差异不显著，但旋耕使10-20cm的土壤容重明显增加。干筛法分析表明，免耕处理下0-10cm内>0.25mm团聚体含量、平均重量直径(Mean Weight Diameter，MWD)和几何平均直径(Geometric Mean Diameter，GMD)均高于旋耕处理和翻耕处理，而旋耕与翻耕处理间没有显著的差异；湿筛法分析表明，土壤中的团聚体以非水稳性团聚体为主，水稳性团聚体的 和GMD大小顺序为免耕>旋耕>翻耕；在0-5cm土层内免耕处理的水稳性团聚体分维数(D)最小，而旋耕下5-10cm层的分形维数D值显著高于翻耕、免耕处理，说明旋耕使得该层内土壤团聚体的稳定性降低。【结论】经过四年保护性耕作试验，免耕处理促进表层土壤团聚体的形成并提高起稳定性，旋耕和翻耕处理由于对土壤的强烈扰动，降低了耕作深度内土壤团聚体的团聚度和稳定性；在10-30cm三种耕作处理间没有显著差异。     

耕作措施对民勤绿洲区农田土壤团聚体组成及其碳稳定性的影响

【目的】探讨不同耕作措施对民勤绿洲区农田土壤的团聚体组成及有机碳稳定性的影响,以期为开展民勤绿洲区农田土壤抗蚀性研究、促进绿洲区农田土壤资源的可持续利用提供理论依据。【方法】依托民勤绿洲区的长期定位试验,以自然撂荒地为对照(CK),研究了免耕(Tn)、少耕(Tm)、深松(Ts)和秋翻(Tf)4种耕作措施对土壤团聚体组成及有机碳稳定性的影响。【结果】(1)土壤团聚体方面,4种耕作措施均显著提高了土壤大团聚体(0.25 mm)的含量,其中Tm处理的土壤大团聚体含量最高,在0～20 cm土层较Tn、Ts、Tf和CK显著增加了9.39%、 11.38%、 6.09%和35.41%,在20～40 cm土层较Tn和CK显著增加了13.74%和38.65%。同时,Tm、Ts和Tf处理也显著提高了0～20 cm和20～40 cm土层土壤团聚体的平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)。(2)土壤有机碳稳定性方面,4种耕作措施均显著提高了各土层不同粒级团聚体的有机碳含量和碳累积矿化量。其中Tn处理的有机碳含量最高,在0～20 cm和20～40 cm土层分别较Ts、Tf、CK显著增加了18.58%、39.53%、58.40%和40.08%、22.84%、60.93%,且随着粒级的减小和土壤深度的加深而减少。另外,除0.25 mm粒级团聚体外,Tn处理的有机碳累积矿化量也显著高于CK。同时,4种耕作措施显著降低了微团聚体(0.25 mm)的有机碳贡献率,Tn、Tm、Ts和Tf处理较CK显著降低了0～20 cm土层微团聚体(0.25 mm)的有机碳贡献率32.89%、49.37%、26.61%、38.88%。【结论】耕作措施可以促进耕层土壤团聚体的形成,增加土壤团聚体的稳定性。其中,免耕和少耕能够减少机械的破坏作用,提高各土层及表层土壤大团聚体的有机碳含量,免耕更利于有机碳的固定,少耕更利于土壤团聚体的结构稳定性。综合分析,免耕和少耕可作为民勤绿洲区农田最适宜的土壤耕作措施。     

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。     

玉米宽窄行种植技术的研究

多年的玉米宽窄行种植技术研究结果表明,玉米宽窄行种植培肥地力,可改善土壤生态环境条件,促进玉米根系数量增多、叶面积增大、干物重增加,进而提高玉米产量。     

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。     

玉米秸秆还田方法试验研究初报

经过1999～2001年大区对比试验,在玉米宽窄行新耕作技术的基础上,对秸秆不同还田方法进行了深入研究,通过秸秆不同还田方法对土壤物理性状、培肥效果、植株生长发育及产量的影响分析,初步提出了适应新耕作技术的玉米秸秆还田方法。     

宽窄行与常规耕作方式下玉米种植密度的研究

2007、2008年在吉林省公主岭市香山村玉米保护性耕作定位试验田,宽窄行和常规耕作方式下分别进行了密度试验。通过分析宽窄行条件下密度与产量关系以及两种耕法之间的对比研究。明确了吉林省中部地区玉米宽窄行条件下适宜种植密度。     

低丘红壤垦造耕地土壤肥力演变及其熟化标准探讨

为了解低丘红壤垦造地土壤肥力的演变规律,采用以空间代时间的方法探讨了低丘红壤耕地在垦造和培肥熟化过程中土壤质量的演变历程。结果表明,荒地红壤开垦为耕地初期,土壤有机质、全氮、水稳定性团聚体及有效磷和速效钾含量因表土与心土混合而显著下降;但随着培肥熟化时间的增长,土壤酸度逐渐下降,盐基饱和度增加,有机质和腐殖质占有机质的比例逐渐上升,水稳定性团聚体数量、全磷、有效磷和微生物生物量碳逐渐增加,而土壤质地逐渐变轻,C/N比逐渐趋向稳定。通过多地点不同时间垦造耕地地力和生产力的对比研究,提出了以下红壤垦造耕地土壤熟化的建议指标：耕作层厚度>15 cm;结构以小块状或团块状为主,>0.25 mm水稳定性团聚体>30%;pH>5.5,盐基饱和度大于60%;有机质含量15~20 g/kg,C/N比12~17,H/F大于0.40,腐殖酸/有机质比例为>0.30;有效磷7.5~30 mg/kg,有效钾大于75 mg/kg;微生物生物量碳>75 mg/kg。     

不同耕作方式对土壤理化性状及玉米产量的影响

通过2010,2011年的大田试验,对常规耕作、免耕、深翻、深松4种处理的土壤含水量、容重和氮、磷、钾、有机质含量以及玉米产量进行分析。结果表明,各处理在玉米拔节期、大喇叭口期、灌浆期和成熟期的土壤含水量由高到低的顺序均为:深翻>深松>常规耕作>免耕;深翻和深松处理0～30 cm,土壤容重较常规耕作分别降低10.27%和2.10%,免耕较常规耕作增加4.1%;深翻和深松处理较常规耕作的土壤速效钾、有效磷、有机质含量增加;深翻和深松处理的玉米产量分别较常规耕作提高20.38%和3.74%,免耕处理较常规耕作减产15.11%。选择合理的耕作方式,能够有效改善土壤结构,提高土壤含水量、有机质含量和作物产量。     

深松与免耕频次对黄土旱塬春玉米田土壤团聚体与土壤碳库的影响

【目的】明确减少深松频次对黄土旱塬春玉米田土壤结构与土壤碳库的影响。【方法】2007—2019年在渭北旱塬春玉米田实施不同深松与免耕频次的保护性耕作长期定位试验,以连续深松（S）为对照,设置减少深松频次的免耕与深松结合耕作模式,分别是两年一深松（NS）和三年一深松（NNS)。分析减少深松频次对土壤团聚体、团聚体固碳能力、土壤碳库组成及碳库管理指数的影响。【结果】（1）减少深松频次提高了土壤大土壤团聚体（R_0.25）含量,NNS处理下0—40 cm土层机械稳定性团聚体（DR_0.25）含量提升3.8%,水稳定性团聚体（WR_0.25）含量提升38.9%,NS处理下WR_0.25 提升41.8%。NNS处理降低了团聚体破坏率（PAD）和不稳定团粒指数（E_LT）,平均质量直径（MWD）和几何平均直径（GMD）显著增加13.2%和16.6%。（2）减少深松频次处理下团聚体总固碳能力（TOPC）得到显著提升。NNS处理0—40cm土层平均团聚体固碳能力提升10.8%,但20—30cm土层团聚体固碳能力有所下降。不同粒径团聚体固碳能力表明,<0.25mm粒径团聚体固碳能力较强。（3）NNS处理对0—40cm土层土壤总有机碳（TOC）含量无显著影响,但增加了10—20cm土层TOC含量,减轻了表层土壤有机碳层化效果,降低了30—40cm土层TOC含量,促进了深层土壤有机碳的层化。（4）NNS处理0—40cm土层活性有机碳（EOC）含量显著增加24.9%,EOC含量的增加提升了EOC/TOC比值,增加了碳库活度（A）和碳库活度指数（AI）,相比于S处理,增加碳库管理指数（CPIM）39.8%。【结论】长期连续深松不利于土壤团聚体的形成及土壤碳库的良性循环,而三年一深松的耕作模式有助于降低土壤团聚体的破坏程度,提高碳库管理指数,增强土壤碳库的活度,调节土壤碳库的更新和循环,是适合该地区的耕作模式。