四种耕作方式下的土壤肥力变化

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、秸秆还田、免耕不覆盖和免耕覆盖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：免耕覆盖处理对提高土壤有机质、碱解氮和速效磷养分含量最佳：秸秆还田处理主要提高了20～30厘米土层有机质含量，在其余各土层，秸秆还田处理的土壤有机质、     

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。     

豆麦轮作下耕作方式对土壤理化性状及酶活性的影响

在大田豆麦轮作定位试验条件下,研究了翻耕、翻耕秸秆覆盖、旋耕、旋耕秸秆覆盖、免耕秸秆覆盖和深松秸秆覆盖对冬小麦麦田土壤有机质、速效磷、速效钾、全氮、容重、p H值、酶活性的影响。结果表明,秸秆覆盖处理能显著提高0~10 cm和10~20 cm土层有机质、全氮、速效磷、速效钾含量,不同耕作方式在各个土层呈现表层聚集现象;翻耕和旋耕速效钾含量和酶活性随着土层的加深呈现先升高后下降趋势,免耕秸秆覆盖和深松秸秆覆盖土壤养分和酶活性随着土层深度的增加呈逐渐下降趋势,且秸秆覆盖处理显著高于传统耕作不覆盖处理;翻耕和旋耕处理土壤容重和p H值显著高于深松秸秆覆盖处理;深松秸秆覆盖处理能显著提高土壤脲酶和碱性磷酸酶活性,相关分析表明,土壤养分与碱性磷酸酶、脲酶呈极显著相关关系,可作为评价土壤肥力的指标。综合试验结果可知,深松秸秆覆盖可作为旱作区适宜的耕作方式进行推广。     

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。     

免耕覆盖对玉米产量及土壤肥力的影响

在10a玉米连作的基础上,研究免耕覆盖和传统耕作对玉米产量和养分吸收的影响及土壤养分的变化。结果表明:免耕覆盖可以增产1 012.5kg/hm2,增产率为17.6%。免耕覆盖可以减少玉米根部和茎叶对氮素的吸收,从而增加玉米籽粒中氮素含量;同时可以促进茎叶中的钾元素向籽粒和根部转移。免耕覆盖土壤有机质、全氮、全磷、碱解氮含量比传统种植分别增加38.7%、22.8%、67%、41.6%,速效钾增幅较小,为3.0%,速效磷含量则表现为传统耕作比免耕覆盖高出1.20mg/kg。在免耕覆盖和传统耕作下,土壤硝态氮含量随土层深度的增加,均呈现先升高后降低的趋势,并且不同层次之间差异显著;免耕覆盖在110cm左右出现最大累积峰,而传统耕作最大累积峰出现在60cm左右。     

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。     

漯河市烟区植烟土壤养分含量状况与分布特点分析

2013年选取并分析了河南省漯河市烟区25个乡镇的植烟土壤养分状况,结果表明:随着植烟土壤土层深度的增加,土壤p H值保持基本稳定,整体呈弱碱性;而土壤有机质、碱解氮、速效磷、速效钾、全氮含量和土壤碳氮比值均呈递减趋势,表现为0~10 cm>10~20cm>20~30 cm>30~40 cm>40~50 cm。漯河市烟区植烟土壤养分含量在不同土层间表现差异。0~10 cm土层土壤有机质、碱解氮、速效磷、速效钾、全氮含量均显著高于10 cm以下土层(P<0.05),耕层土壤(0~20 cm)养分状况明显优于20 cm以下土层,且达到0.05显著水平。漯河市烟区0~20 cm耕层土壤主要养分平均含量和碳氮比等指标变异较大,且其土壤养分平均含量均高于0~50 cm土壤,0~50 cm深度范围内土壤的潜在养分水平表现不足,尤其是碳氮比值偏低,不够协调。     

轮耕对渭北旱塬麦田土壤有机质和全氮含量的影响

【目的】研究由秸秆覆盖免耕、秸秆覆盖深松和秸秆还田翻耕组成的不同保护性轮耕模式对渭北旱塬连作麦田土壤肥力的影响。【方法】2007—2014年在陕西合阳实施夏闲期免耕/深松轮耕(NT/ST)、深松/翻耕轮耕(ST/CT)、翻耕/免耕轮耕(CT/NT)、连续免耕(NT/NT)和连续翻耕(CT/CT)5种不同耕作模式定位试验,测定并分析2011—2014年小麦收获后不同耕作处理下土壤有机质和全氮变化规律及产量差异。【结果】与连续翻耕相比,连续免耕有利于表层土壤有机质和全氮积累,而免耕、深松和翻耕组成的3种轮耕处理更有利于提高20—40和40—60 cm土层土壤有机质和全氮含量,其中随着耕作年限延长,连续免耕处理下土壤养分逐渐表现出"上层富集,下层贫化"的现象;而免耕/深松轮耕更有利于耕层及耕层以下土壤养分均匀分布。随着轮耕年限增加,各耕作处理0—60 cm土层土壤有机质含量和总量均呈现出整体增加趋势,其中以免耕/深松处理增加趋势比较明显。与2007年相比,免耕/深松、深松/翻耕和翻耕/免耕3种轮耕处理的0—60 cm土层年平均有机质含量增加速率分别为4.53%、3.02%和2.26%,2014年土壤有机质总量分别增加了4.07、2.68和1.65 kg·m-3。轮耕7年后,免耕/深松、深松/翻耕和翻耕/免耕轮耕处理较连续翻耕处理0—60 cm土层土壤有机质含量分别显著增加25.3%、15.2%和10.2%,有机质总量分别增加31.57%、21.45%和13.94%,其中免耕/深松处理较连续免耕有机质含量增加9.20%,总量增加3.84%。在2011—2014年期间,与连续翻耕相比,连续免耕和3种轮耕处理0—60 cm土层土壤全氮含量及总量均有不同程度增加。其中2014年免耕/深松、深松/翻耕和翻耕/免耕轮耕处理较连续翻耕处理0—60 cm土层土壤全氮含量分别增加17.3%、8.0%和6.4%,氮总量分别显著增加了0.21、0.13和0.09 kg·m-3,其中,免耕/深松处理较连续免耕全氮含量增加了3.02%,总量减少了2.26%。2011—2014年冬小麦平均产量表现为深松/翻耕免耕/深松连续翻耕翻耕/免耕连续免耕,其中深松/翻耕和免耕/深松处理冬小麦平均产量接近,分别较连续翻耕处理显著增产10.36%和9.80%,较连续免耕处理显著增产17.84%和17.24%;翻耕/免耕较连续翻耕处理减产1.59%,较连续免耕处理增产5.08%,但差异不显著。不同保护性轮耕措施下,各土层土壤有机质含量与全氮含量间呈显著正相关;0—20 cm土层有机质含量与轮耕年限呈显著线性相关。【结论】3种轮耕模式较连续翻耕有利于提高0—60 cm土壤有机质和全氮总量,且较连续免耕有利于土壤养分含量在耕层及耕层以下土层均匀分布,其中以免耕/深松轮耕处理效果最优,且增产效应较佳,为渭北旱塬连作麦田较适宜的休闲轮耕模式。     

耕作方式与秸秆还田对潮土养分剖面分布的影响

为明确淮北平原潮土区麦玉米轮作制度下机播玉米生产适宜的耕作与秸秆还田方式,于2016—2017年通过田间试验设置免耕(NT)、免耕秸秆还田(NT+S)、翻耕(T)和翻耕秸秆还田(T+S)4个处理,研究耕作方式及秸秆还田对土壤养分剖面分布的影响。结果表明:免耕、翻耕秸秆还田处理均显著降低了表层土壤容重(-6.25%、-3.68%),提高了表层水稳定性大团聚体WR0.25含量(+14.65%、+10.96%),且免耕秸秆还田处理较翻耕秸秆还田处理更好地提高了表层土壤有机质(+8.98%)、全氮(+4.63%)含量,翻耕秸秆还田处理更有利于表层土壤碱解氮、土壤有效磷和土壤速效钾的增加;但在剖面深层,免耕、翻耕秸秆还田处理效应出现差异:在20～60 cm土层,免耕秸秆还田处理促进pH增加,而翻耕秸秆还田处理降低土壤pH,翻耕秸秆还田处理土壤有机质、全氮、全磷含量显著高于免耕秸秆还田处理,而免耕秸秆还田处理则更有利于速效养分的增加;免耕和翻耕模式下秸秆还田处理均提高了玉米产量(+15.58%和+2.71%)。可见,在淮北平原潮土区,免耕模式下的秸秆还田有利于提高剖面土壤肥力质量和玉米产量。     

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.     

不同耕作方式对小麦硝酸还原酶活性和旗叶衰老指标的影响

为了从生理角度揭示不同耕作方式下春小麦产量的差异,重点研究了传统耕作(CT)、秸秆还田(CS)、免耕不覆盖(NT)和免耕覆盖(NTS)等4种处理方式对干旱区春小麦硝酸还原酶(NR)活性和旗叶衰老指标的影响。结果表明:翻耕CS与对照CT无显著差异,免耕方式NT和NTS对其花后旗叶叶绿素含量或叶面积指数的影响均表现为显著差异,其大小均为NTS>NT>CS>CT;在小麦花后的各时期,除CS外,免耕方式对NR活性的影响呈显著差异,NTS表现为最优,其次分别为NT、CS和CT;综合以上生理特性,NTS处理最有利于延缓叶绿素的降解和NR活性的提高,减缓叶片衰老,表现最佳。     

耕作方式对稻田土壤有机碳转化的影响

为阐明免耕土壤碳转化过程对土壤同碳的影响,设计了4种耕作方式,包括稻草还田免耕(NTS)、稻草还田常耕(CTS)、无稻草还田免耕(NT)和无稻草还田常耕(CT),在水稻生育期分层(0~5、5~12和12~20 cm)采集稻田耕层土壤样品进行测定.结果表明,在0~5 cm土层,土壤有机碳、活性碳、热水提取碳水化合物、全酚...     

Response of Fungal Community and Function to Different Tillage and Straw Returning Methods

【Objective】 This study was conducted to explore the change of fungal community structure and function response to different tillage and straw returning methods in wheat-maize rotation system in the North China Plain. It aimed to clarify the biological mechanism of soil fertility improvement, which provided a theoretical support for sustainable development for agricultural production. 【Method】 A six-year field study with split plot design was conducted to investigate the effects of different soil tillage methods (no tillage, CT; deep tillage, DT; rotation tillage, ST) and straw returning methods (wheat and maize straws were returned to the field, DS; only wheat straw was returned to the field, SS) on changes of fungal community structure and function in soils from wheat-maize rotation system in the North China Plain. In combination with soil properties, multiple regression trees and correlation analysis was carried out to investigate driving factors of fungal community structure and function in soil．【Result】 The results showed that, compared with NT, soil organic carbon content under DS and SS were reduced by 35.04% and 44.30% in 0-10 cm layer, respectively. The available nitrogen of NT under SS treatment was significantly lower than that under other treatments in 10-20 cm layer. Ascomycetes (68.98%), Basidiomycetes (16.96%) and Chytridiomycetes (1.62%) were the dominant fungus in 0-10 cm layer, while Ascomycetes (68.44%), Basidiomycetes (15.52%), Chytridiomycetes (1.51%) and Coccidiomycetes (1.23%) were the dominant fungus in 10-20 cm layer. The different tillage and straw returning methods changed soil fungal community structure. Specifically, the relative abundance of Basidiomycota in DS increased 50.07% and 29.08% respectively in 0-10 cm and 10-20 cm layers than that of SS. The multiple regression trees showed that soil fungal communities were divided into soil organic carbon nodes with a threshold of 11.17 mg·kg ^-1 in 0-10 cm layer, additionally, the soil fungi community were divided into available nitrogen nodes with a threshold of 6.52 mg·kg ^-1 in 10-20 cm layer. In this study, Pathotroph was mainly function type of soil fungi in 0-10 cm (26.84%) and 10-20 cm (23.91%) layers in wheat-maize rotation in the North China Plain. Compared with NT, Pathotroph relative abundance under DT and RT treatments were reduced by 25.16% and 16.45%, respectively. The results of correlation analysis showed that Pathotroph relative abundance were positively correlated with soil total organic carbon, dissolved organic carbon, total nitrogen, available nitrogen and available potassium. 【Conclusion】 In general, our results indicated that different tillage and straw returning methods changed soil fungal community structure and relative abundance of functional groups. The content of soil organic carbon and available nitrogen were the driving factors shaped the fungal community structure. Besides, DT could reduce Pathotroph relative abundance, which was conducive to maintaining the soil ecosystem health.     

垄作免耕对稻田土壤有机碳活性组分和δ13C的影响

【目的】阐明垄作免耕对稻田土壤有机碳活性组分和δ13C的影响,为揭示垄作免耕下稻田土壤累积、转化的特殊性提供科学参考。【方法】依托稻田免耕长期定位试验,对比分析常规平作（中稻）、垄作免耕（中稻）、水旱轮作（中稻-油菜,稻油）和垄作免耕轮作（中稻-油菜,稻油）等4种耕作处理对不同深度（0—10 cm、10—20 cm、20—40 cm和40—60 cm）土层中总有机碳、颗粒有机碳、易氧化有机碳和δ13C等指标的影响。【结果】垄作免耕轮作（稻油）中,20—40 cm土层的总有机碳含量显著高于其它处理,各深度土层中颗粒有机碳含量和分配比例均高于其它耕作处理,10—20 cm和20—40 cm土层的易氧化有机碳含量显著高于其它耕作处理（P＜0.05）。水旱轮作（稻油）中,各土层的总有机碳含量、颗粒有机碳含量和易氧化有机碳含量均低于其它耕作处理。不同处理中,土壤碳库管理指数的最高值和最低值分别出现在垄作免耕轮作（稻油）的20—40 cm土层和水旱轮作（稻油）的40—60 cm土层,垄作免耕轮作（稻油）的10—20 cm 和20—40 cm土层碳库管理指数显著高于其它处理（P＜0.05）。相比其它处理,垄作免耕轮作（稻油）的土壤有机碳δ13C值在0—40 cm深度范围的各土层中差异不大,到40—60 cm土层才出现显著升高。【结论】相比其它耕作处理,长期（20年）垄作免耕轮作（稻油）稻田20—40 cm土层中增碳优势突出,该耕作处理有利于稻田中土壤颗粒有机碳的形成和累积,对20—40 cm土层中活性碳库的稳定和保护作用明显优于其它耕作处理;有大量活性高、降解程度低的有机碳在垄作免耕轮作（稻油）的20—40 cm土层中累积。     

免耕和秸秆还田对我国土壤碳循环酶活性影响的荟萃分析

【目的】探讨免耕和秸秆还田措施对我国农田土壤碳循环酶活性的影响,为有机物质转化和土壤健康提升提供科学依据。【方法】通过文献搜集,获得了目标文献56篇,建立了翻耕清茬（CT,507组）、翻耕+秸秆还田（SR,305组）、免耕（NT,291组）和免耕+秸秆还田（NTS,122组）处理对土壤碳循环酶（转化酶、纤维素酶、β-葡萄糖苷酶和多酚氧化酶）活性影响的数据库。采用数据整合（Meta-analysis）和增强回归树（BRT）的分析方法,探讨不同管理措施下土壤碳循环酶活性的差异,并量化气候特征、土壤特性和种植制度等因子对其影响程度。【结果】与CT相比,SR（28.0%）、NT（13.7%）和NTS（23.2%）处理显著增加（P<0.05）了土壤碳循环酶活性;SR、NT和NTS处理显著促进了转化酶活性,增幅分别为25.3%、16.2%和22.5%;SR处理对纤维素酶活性的增幅为36.6%。对于低土壤有机碳（SOC<10 g·kg^-1）而言,SR、NT和NTS处理对转化酶活性增幅分别为26.7%、24.2%和37.9%。在碱性（pH>7.5）土壤中,SR和NTS处理下转化酶活性分别增加了22.3%和28.7%。对于不同黏粒含量的土壤而言,黏粒含量<20%的土壤中SR和NT处理下转化酶活性分别提高了21.5%和22.3%;黏粒含量为20%—30%的土壤中SR、NT和NTS处理下转化酶活性增幅分别为26.1%、16.1%和25.3%。干旱指数较大（2—3.5和>3.5）时,SR（29.1%和20.5%）、NT（13.4%和17.0%）和NTS（9.0%和36.9%）处理均显著提高了转化酶活性。对于轮作种植制度而言,SR和NTS处理促进了转化酶活性,增幅分别为24.0%和29.4%;而在连作种植制度下,SR处理下转化酶活性提高了29.4%。对于不同试验年限而言,NTS处理对转化酶活性的提高幅度表现为：长期（>10年;39.9%）>中期（5—10年;31.7%）>短期（<5年;17.6%）;短期和中期秸秆还田（SR）均显著增强了转化酶活性,增幅分别为22.0%和27.3%。免耕和秸秆还田对转化酶活性的交互作用在SOC含量低（<10 g·kg^-1）、pH呈碱性（>7.5）、黏粒含量低（<20%）、干旱指数高（>3.5）、轮作和持续年限长（>10年）的土壤中较小。BRT分析结果表明,黏粒含量和土壤pH是影响SR处理对转化酶活性提高的主要因素,而SOC含量和干旱指数是影响免耕措施（NT和NTS）提高转化酶活性的主要因素。【结论】在我国实施免耕和秸秆还田措施,尤其是在SOC和黏粒含量较低或干旱指数较高的地区,对于转化酶活性的提高具有重要意义。     

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。