成都平原不同耕作模式的农田效应研究 I.对土壤性状及作物产量的影响

 【目的】通过研究不同耕作模式对土壤性状及产量的影响,为成都平原主导耕作模式的筛选和调控技术提供理论依据。【方法】采用长期定位试验的方法,通过5年对5个处理[CK：麦稻双旋(WRCT)、麦免+稻旋 (WNRCT)、麦稻双免(WRNT)、麦稻垄作(WRRT)、麦免+稻旋+秋作(WNRCVNT)]的大田试验研究,系统分析耕作模式对土壤性状和作物产量的影响。【结果】不同耕作模式对土壤性状的影响各不相同：与对照相比,单免和双免耕处理降低了0-10 cm土层的容重,增加了10-20 cm土层的土壤容重;增加了土壤的小孔隙、小孔隙的比例及0-10 cm土层的大孔隙,降低了10-20 cm的大孔隙,使土壤孔径分布得到改善。耕作措施对土壤吸湿水和土壤比重影响差异不显著,免耕降低了土壤比重。双免使土壤的渗水速率增加,不利于水稻生长,但单免能促进水稻生长。与对照相比,单免和双免耕秸秆覆盖增加了土壤有机质,降低了0-10 cm土层的碱性,但增加了10-20 cm土层的碱性。双免耕定位5年,增加了小麦产量,但大幅降低了水稻的产量。与此相反,单免则有利于小麦和水稻共同增产。【结论】免耕形成了“上松下紧”的土壤结构,改变了土壤的通透性,尤其是在10-20 cm,打破了传统耕作的犁底层。但免耕对土壤结构的改变对小麦和水稻的产量影响并不一致：长期双免耕能促进小麦增产,但对水稻生长和产量不利。     

成都平原不同耕作模式的农田效应研究—— II.土壤综合质量评价

 【目的】研究成都平原不同耕作模式对土壤质量性状的影响,探索建立适合当地生产条件的土壤质量评价体系,筛选出适宜该地的耕作模式,为提高当地土壤生产力水平、改善土壤质量提供借鉴。【方法】通过长期定位试验获取不同耕作模式对土壤性状及作物生产指标的影响效应,采用主成分分析的方法筛选评价指标,运用因子分析法对土壤质量进行综合评价。【结果】筛选出的评价土壤综合质量的指标在不同土壤层次存在明显差别：0—10 cm土层的主要影响因子为毛管孔隙度、土壤比重、土壤饱和渗水速率、土壤紧实度、土壤有机质;10—20 cm土层的主要影响因子为总孔隙度、非毛管孔隙度、饱和渗水速率、土壤吸湿水、土壤紧实度;0—20 cm土层的主要影响因子为非毛管孔隙度、土壤比重、土壤饱和渗水速率、土壤紧实度。其中,不同土层的共同影响因子——土壤饱和渗水速率和土壤紧实度是目前当地土壤质量的限制因子。土壤质量综合评价结果表明0—10 cm土层以麦稻双免耕作模式最好,10—20 cm土层麦免+稻旋最好,0—20 cm土层麦免+稻旋最好。【结论】在本研究的试验条件和当地实际情况下,对成都平原土壤质量具有良好效益的耕作模式为麦免+稻旋模式。     

成都平原周年耕作模式对稻茬小麦产量与品质性状的持续效应

【目的】小麦产量和品质性状除了受遗传因子控制外,还受到生态环境条件和耕作栽培措施等外部因子的影响。研究周年耕作模式对小麦产量和品质的持续效应可为优化区域耕作制度提供依据。【方法】基于2004年小麦秋播时建立的长期定位试验,研究成都平原稻麦轮作区耕作方式与秸秆还田两个因素的5种周年组合模式（麦免稻旋WZRR,麦免稻旋+秋菜WZRRV,麦稻双免WZRZ,麦稻双免垄作WRZB,周年旋耕无秸秆还田CK）对小麦生长发育、产量与品质性状的持续影响效应。【结果】所有耕作模式的小麦产量及产量构成因子在年际间均呈波动性变化,对照产量在多数年份都处于低值水平,7年平均较其它处理低3.0%-4.7%,随时间推延下降趋势明显,年均递减0.125 t•hm-2。所有处理的有效穗均无明显的时间变化趋势,但穗粒数下降趋势和千粒重上升趋势明显。7年平均,对照的有效穗显著低于其它处理,而穗粒数、单位面积粒数和千粒重在处理之间均无显著性差异。免耕与秸秆还田组合模式具有不同程度提高小麦主要生育阶段耕层土壤速效N、P、K含量和改善中后期个体与冠层质量的作用。WZRZ、WRZB处理的多数小麦品质性状与CK相当或略优,而WZRR、WZRRV处理有降低籽粒蛋白质含量、沉降值、面团稳定时间的趋势。【结论】免耕与秸秆还田利于稳定小麦产量和改善耕地质量,尤以周年免耕秸秆全量还田模式最好。     

连续周年耕作对砂姜黑土农田蓄水保墒及作物产量的影响

【目的】筛选利于改善黄淮区砂姜黑土农田蓄水保墒效果及提高作物产量的夏玉米-冬小麦周年耕作方式。【方法】在秸秆全量还田条件下设置5个夏玉米季-冬小麦季周年耕作方式处理:免耕-旋耕(对照)、免耕-深耕、深松-旋耕、深松-免耕、免耕-免耕,通过多年定位试验研究周年耕作方式对砂姜黑土农田土壤容重、土壤水分及作物籽粒产量的影响。【结果】与对照处理相比,免耕-深耕处理显著降低夏玉米收获期15—25 cm土层土壤容重和冬小麦收获期20—35 cm土层土壤容重,深松-免耕和深松-旋耕处理显著降低夏玉米收获期15—40 cm土层土壤容重和冬小麦收获期20—25 cm土层土壤容重,而免耕-免耕处理显著增大夏玉米收获期0—10 cm土层土壤容重和冬小麦收获期5—20 cm土层土壤容重。免耕-深耕、深松-旋耕和深松-免耕处理显著增加夏玉米收获期0—40 cm土壤贮水量,而深松-旋耕和免耕-免耕处理却降低冬小麦收获期0—40 cm土壤贮水量。与对照免耕-旋耕处理相比,深松-免耕处理提高夏玉米-冬小麦整个周年内20—40 cm土层土壤含水量,免耕-免耕处理提高作物收获期40—160 cm土壤含水量,而深松-旋耕处理在冬小麦收获期则降低40—160 cm各土层土壤含水量。深松-旋耕和深松-免耕处理显著增加夏玉米-冬小麦周年籽粒产量,增幅分别为7.67%和10.21%,免耕-深耕处理冬小麦籽粒产量增加而夏玉米产量降低,最终周年籽粒产量降低0.44%,免耕-免耕处理夏玉米-冬小麦周年籽粒产量降低2.19%。【结论】深松-旋耕和深松-免耕处理能够降低土壤容重、提高作物籽粒产量,其中深松-免耕处理能够改善土壤蓄水保墒能力,产量及经济效益增加效果较优,可作为相对较适宜的黄淮区砂姜黑土农田夏玉米-冬小麦周年耕作方式。     

麦稻轮作区周年耕作模式对作物产量和土壤特性的影响

2004～2009年,在成都平原麦稻轮作区研究了不同周年耕作模式(周年翻耕无秸秆还田、小麦免耕稻草覆盖还田+水稻旋耕无秸秆还田、麦稻周年免耕秸秆全量还田、麦稻周年垄作免耕秸秆全量还田)对作物产量和土壤特性的影响。结果表明,不同模式间小麦产量差异较小,水稻产量差异较大;免旋结合稻草覆盖还田模式年际间水稻产量较其他模式稳定。麦稻关键生育阶段0～30 cm土层速效养分含量模式间差异较小;免旋结合稻草覆盖利于土壤表层有机质积累。周年免耕秸秆全量还田模式20 cm处紧实度降低,渗水速率增大,保水性能下降。研究结果说明,不同耕作模式下土壤养分供给能力不是影响作物产量的主要因素,因土壤物理性质变化导致水分下渗差异是水稻产量差异的重要原因,免旋结合稻草覆盖还田模式似乎更利于麦稻轮作田生产能力的稳定。     

不同耕作方式下施用有机肥对稻田土壤肥力及抛栽水稻产量的影响

研究不同耕作方式下施用有机肥对稻田土壤理化性状和抛栽水稻产量的影响.结果表明:稻田连续免耕2年以后土壤物理性状变差;在整个水稻生长期间,免耕稻田的表层土壤养分含量大于翻耕;成熟期免耕0～5 cm土层土壤养分和土壤酶活力提高,而5～10 cm和10～15伽土层的大部分养分含量降低;免耕导致土壤细菌增加,真菌和放线菌减少.免耕2年以后水稻产量有所下降,但施用有机肥可以改善土壤理化性状,减轻连续多年免耕对水稻产量的不良影响.     

免耕条件下水稻产量及稻田无机氮供应特征

【目的】研究免耕条件下水稻产量及稻田无机氮供应特征。【方法】于2007—2010连续4年采用田间定位试验研究方法。试验设传统翻耕、免耕两个处理,4次重复。供试水稻品种为皖稻68。【结果】免耕显著提高了水稻生育前期耕层土壤NH4+-N含量,但是降低了水稻生育中、后期耕层土壤NH4+-N含量。同时免耕显著提高了0—10 cm土层NO3--N含量,降低了主要生育时期10—20 cm土层NO3--N含量,有利于减少耕层土壤NO3--N的淋失。免耕促进了土壤有机碳和全氮在表层土壤的富集。0—10 cm土层有机碳和全氮含量比翻耕处理显著增加,而10—20 cm土层上述养分含量明显低于翻耕处理。免耕提高了耕层（0—20 cm）土壤容重,增幅为3.06%—6.25%。产量结果显示,免耕使水稻减产4.11%—7.70%。【结论】免耕稻田自拔节期后期土壤NH4+-N供应量的减少使免耕水稻拔节期和抽穗期的氮素吸收量均明显低于翻耕处理,导致免耕水稻成穗率的减少,是免耕水稻产量降低的主要原因。     

东北北部冷凉区免耕土壤的特性及作物效应

【目的】研究东北冷凉区免耕对土壤性状、作物产量的影响及其水土保持作用。【方法】利用平地和坡地9年长期定位田间试验,设置免耕和旋耕处理,系统监测土壤性状和作物产量。【结果】与传统旋耕相比,免耕下耕层土壤含水量提高3—5个百分点,110 cm土层储水量增加;10 cm处土壤温度降低2.1℃;0—15 cm土层有机质含量增加11%;土壤动物多样性增加;地表径流和土壤流失量分别减少90%和98%以上;玉米减产20%以上,大豆却增产10%左右;免耕在坡地上的效果好于平地。【结论】免耕对退化黑土恢复和水土保持作用显著,但冷凉区作物对免耕反应不同：大豆增产,玉米减产。因此,免耕适宜于大豆和坡耕地。     

免耕覆盖对玉米田土壤物理性状的影响

[目的]研究渭北旱塬免耕结合不同覆盖对春玉米产量和土壤物理性状的影响,以期对该区农业生产提供理论依据。[方法]选取先玉335为供试材料,以传统耕作不覆盖为对照,通过大田试验测定和分析了免耕不覆盖、免耕秸秆覆盖、免耕地膜覆盖和免耕地膜秸秆双元覆盖下土壤容重、孔隙度、含水量以及水分利用效率的变化。[结果]免耕覆盖处理能够不同程度降低20~40 cm土层土壤容重,显著提高春玉米播前0~80 cm土层土壤含水量;免耕地膜秸秆覆盖和免耕地膜覆盖较对照春玉米播前0~300 cm土层土壤贮水量增加63.7和62.5 mm,水分利用效率提高69.7%和22.4%。[结论]渭北旱塬地区春玉米种植适宜免耕地膜秸秆双元覆盖的方式。     

基于CT技术的甘蔗地不同耕作措施下土壤孔隙结构研究

【目的】开展不同耕作措施下土壤孔隙结构研究,为土地合理耕作及耕地水土保持提供参考。【方法】以广西甘蔗地为研究对象,在常规耕作和三年免耕条件下,利用CT(Computed tomography)扫描技术,通过相关插件计算获得甘蔗地土壤孔隙数量、孔隙体积和表面积,土壤弯曲度、孔隙连通性和水力半径等孔隙结构,并进行三维重建和可视化。【结果】耕作区的孔隙面密度大于免耕作区;耕作区的孔隙度均值(1.069%)和孔隙数均值(1194个)都小于免耕区的孔隙度均值(1.195%)和孔隙数均值(1519个);由弯曲度和连通性的均值数据可知,耕作区(1.374、0.512)大于免耕作区(1.333、0.299)。翻耕破坏土壤原有结构,导致土壤中的大孔隙数量和孔隙度减少,但增加中小孔隙的数量。使得在二维分布中耕作区的孔隙面密度大于免耕区,而在土壤表层三维形态特征中免耕区土壤孔隙较耕作区分布更密集;翻耕破除了土壤孔隙之间的孤立性,增加了土壤的连通性,使得耕作区的弯曲度、连通性大于免耕区。【结论】适当耕作比免耕有助于土壤内部的连通和导水,促进作物吸水以减少土壤水分流失。     

长期秸秆还田对白浆土物理性质及水稻产量的影响

【目的】明确长期秸秆还田对白浆土土壤物理性质及水稻产量的影响。【方法】开展秸秆还田长期定位试验。试验设置4个处理,分别为对照(CK),单施秸秆(S),秸秆+化肥(SNPK),单施化肥(NPK)。在2005年后连年处理,并于试验处理前和2010年、2015年试验处理期间调查土壤容重、硬度、孔隙、三相组成以及水稻产量。【结果】白浆土长期秸秆还田有利于水稻产量提高,10年产量平均,秸秆还田配施肥料处理水稻产量比对照和秸秆单独还田处理增产275.70%和133.23%,比单施化肥处理增产14.17%。秸秆还田处理水稻产量在还田第5—10年平均产量比第1—5年有增加趋势;长期秸秆还田可以改善土壤物理性质,降低土壤容重、硬度,还田10年后,秸秆还田配施化肥处理土壤容重低于化肥单施、秸秆单施及对照处理,SNPK处理0—20、20—30 cm土层土壤容重与对照相比分别降低6.34%和10.00%,与还田5年后同类处理相比仍呈下降趋势;秸秆还田配施化肥处理土壤硬度10年后在10、20、30 cm土层与处理前相比分别降低为26.87%、5.68%和4.62%,在20—30 cm土层与对照相比差异显著,还田10年与5年后相比有下降趋势,其他处理变化不明显;还田5年后,秸秆还田配施化肥处理在0—20、20—30、30—40 cm土层土壤固相比例与对照相比分别下降8.82%、8.36%和3.65%,还田10年后分别下降10.87%、10.61%和4.67%,10年后要比5年后下降幅度大,秸秆还田配施化肥比秸秆单施和化肥单施处理下降幅度大;长期秸秆还田可以增加土壤有效孔隙的数量,在处理间和年限间差异极显著,还田10年后,在0—20、20—30、30—40 cm土层秸秆还田配施化肥土壤有效孔隙比对照增加28.86%、63.85%和23.40%,在20—30 cm和30—40 cm土层比化肥单施增加12.55%和62.96%,在0—20、20—30、30—40cm土层比秸秆单施增加19.68%、56.52%和24.46%;与还田5年后相比,土壤有效孔隙度均呈现增加的趋势。【结论】长期秸秆还田可以改善白浆土不良物理性状,降低白浆层的容重、硬度,增加土壤总孔隙度和有效孔隙的比例,提高水稻产量。秸秆还田年限越长改善土壤不良物理性质效果越明显。单独进行秸秆还田改善土壤效果不明显,秸秆还田配施肥料处理效果明显;在不同处理上,秸秆还田配施化肥处理既有改土效果,又可提高水稻产量,而单施化肥和单独秸秆还田均达不到此类效果。     

不同耕作和秸秆还田下褐土真菌群落变化特征

【目的】研究华北平原地区小麦-玉米周年复种模式下不同耕作和秸秆还田方式对土壤真菌群落结构及功能的影响,并探索农田土壤肥力对耕作和秸秆还田方式响应差异的生物学机制,为优化耕作与秸秆还田方式和提高农田土壤肥力提供理论依据。【方法】本研究以华北平原小麦-玉米周年复种农田土壤为研究对象,采用Miseq高通量测序技术,结合FUNGuild真菌功能预测工具,分析3种耕作方式（免耕、深耕与旋耕）与两种秸秆还田方式（麦秸单季还田与小麦-玉米秸秆双季还田）定位试验条件下,小麦成熟期土壤真菌群落结构与功能的差异,结合土壤理化性质,进一步探究农田土壤真菌群落结构及功能变化的环境驱动因子。【结果】与免耕双季还田相比,深耕秸秆双季还田与深耕单季还田0—10 cm耕层土壤有机碳含量分别降低35.04%和44.30%;免耕秸秆单季还田10—20 cm耕层土壤中碱解氮含量显著低于其他处理。农田土壤0—10 cm土层真菌主要包含子囊菌门(Ascomycota)、担子菌门(Basidiomycota)和壶菌门(Chytridiomycota),相对丰度分别为68.98%、16.96%和1.62%;10—20 cm土层真菌主要包含子囊菌门(Ascomycota)、担子菌门（Basidiomycota）、壶菌门(Chytridiomycota)和球囊菌门(Glomeromycota),相对丰度分别为68.44%、15.52%、1.51%和1.23%。不同处理土壤真菌群落结构存在差异,与秸秆单季还田相比,秸秆双季还田0—10 cm和10—20 cm土层担子菌门(Basidiomycota)相对丰度分别提高了50.07%和29.08%。进一步分析土壤群落结构发生变化的原因,结果显示0—10 cm土层土壤真菌群落多元回归树第一次分割以土壤有机碳为节点,其阈值为11.17 g·kg ^-1,旋耕双季还田和免耕双季还田与其他处理分离;10—20 cm土层土壤真菌群落多元回归树第一次分割以碱解氮为节点,其阈值为6.52 mg·kg ^-1,免耕单季还田与其他处理分离。从营养类型看,各处理0—10 cm（26.84%）和10—20 cm（23.91%）土层土壤真菌均以病理营养型为主;与免耕相比,深耕和旋耕处理0—10 cm土层病理营养型真菌相对丰度分别显著降低25.16%和16.45%,且以深耕单季还田最低。病理营养型真菌相对丰度与土壤有机碳、可溶性有机碳、全氮、碱解氮和速效钾含量均呈显著正相关关系。【结论】不同耕作与秸秆还田方式改变了农田土壤真菌群落结构及功能,土壤有机碳和碱解氮的改变是影响真菌群落组成的主要因素;深耕能够降低秸秆还田后土壤病理营养型真菌相对丰度,利于保持农田土壤生态系统健康。     

耕作措施对东北黑土微生物呼吸的影响

【目的】利用东北黑土13年保护性耕作定位试验,研究耕作措施（免耕和秋翻处理）对土壤微生物的影响,从土壤微生物角度分析免耕是否有利于土壤有机碳（SOC）的固定,为合理评价农田黑土碳“源”与“汇”功能提供科学依据。【方法】以连作玉米为研究对象,采用单因素随机区组设计,耕作处理包括免耕和秋翻。免耕除播种外不扰动土壤,秸秆覆盖地表。秋翻处理的田间管理包括人工除草、中耕起垄和秋翻,秋翻时将秸秆翻于地表之下。土壤微生物呼吸速率通过PVC环在野外采用动态气室法（Li-Cor8100）直接测定（去除植物根系）,定期监测土壤微生物呼吸速率的季节变化,并在土壤微生物呼吸速率最高的季节取样分析不同处理土壤微生物量碳和数量特征。【结果】生长季节内免耕和秋翻处理下土壤微生物呼吸速率分别为0.42-3.35和0.48-3.24 μmolCO₂·m^-2·s^-1,两处理平均值差异不显著（8.8%）,但土壤累积CO₂-C释放量免耕比秋翻高10.0%（2012）和4.3%（2013）（P＜0.05）。免耕显著地增加0-5 cm表层土壤细菌、真菌和放线菌的数量,分别比秋翻高125.7%、112.4%和53.3%;还显著地增加了其他土层的真菌数量,分别为105.3%（5-10 cm）,159.4%（10-20 cm）和114.7%（20-30 cm）。耕作处理影响土壤温度,主要体现在春季,秋翻（0-5 cm,5-10 cm）春季（6月）土壤温度比免耕分别高2.8%和5.8%。土壤微生物呼吸速率表现出显著的季节变化规律,与土壤温度具有相似的动态变化,夏季（7、8月份）最高,秋季较低。尽管耕作处理没有明显地影响土壤微生物呼吸速率的季节动态格局,但秋翻的土壤微生物呼吸最高值比免耕晚半个月。土壤微生物呼吸速率随土壤温度（5 cm和10 cm）呈指数型增长,10 cm处的回归模型明显好于5 cm。耕作处理只改变了5 cm的Q₁₀值,免耕比秋翻高10.8%。土壤微生物呼吸速率与土壤温度、水分混合回归模型能更好地反应其变化规律,解释土壤微生物呼吸速率变异的65%（秋翻）和81%（免耕）。【结论】免耕增加了表层（0-5 cm）的SOC含量,从而使得该土层的土壤微生物量碳和活性增加,但是由于免耕处理增加0-30 cm 土层SOC含量的加权平均值,因此相对于传统的耕作措施（秋翻）,免耕有利于SOC含量的增加。     

渭北旱原夏闲期麦田不同耕作措施的土壤贮水效应

【目的】研究免耕、深松和翻耕麦田夏闲期土壤贮水能力,揭示3种耕作方式麦田土壤蓄水保墒能力产生差异的机理。【方法】选取渭北旱原中等产量水平的旱作麦田,于2007和2008年麦田夏闲期,研究免耕、深松和翻耕3种耕作方式下,麦田0~300 cm土层土壤贮水量和降雨后土壤水分的时空变化特征。【结果】2007和2008年夏闲前后,免耕、深松处理0~300 cm土层土壤含水量较翻耕处理分别提高47.2%,55.6%和38.9%,22.2%,均达到显著水平(P<0.05),并且3种耕作方式土壤贮水量的差异主要体现在160或140 cm以上土层;免耕和深松土壤贮水效果总体优于翻耕处理,但免耕和深松处理在2007和2008年的土壤贮水效果有一定差异,前者深松优于免耕,差异不显著,而后者免耕显著优于深松;夏闲期<10 mm降雨后3,7和13 d,免耕和深松土壤0~100 cm土层含水量均高于翻耕农田,而免耕和深松土壤水分的差异主要出现在降雨后7 d;10~30 mm降雨后7 d,免耕和深松土壤0~200 cm土层含水量明显高于翻耕土壤,但在降雨后1和3 d无显著差异。【结论】夏闲期免耕和深松耕作方式较翻耕方式显著提高了土壤的贮水能力,其机理主要在于免耕和深松耕作方式增强了降雨后土壤的蓄水保墒能力。     

应用耕作指数评价耕作措施对双季稻田土壤质量的影响

 【目的】采用耕作指数（TI）定量评价了耕作措施对双季稻田土壤质量的影响，旨在为选择合理的土壤耕作措施提供依据。【方法】试验始于2005年，在湖南省宁乡县设免耕（NT）、旋耕（RT）和翻耕（CT）3个处理，测定了2007、2008年水稻收获期0—20 cm土层有机质（SOM）、土壤容重（BD）、全氮（TN）及pH等理化性状指标，利用目的线性回归模型计算TI。【结果】有机质含量和土壤容重对双季稻田土壤质量影响显著，水稻产量与土壤有机质含量显著正相关（R2=0.45），与土壤容重显著负相关（R2=0.67）；可通过测定有机质含量和土壤容重计算得到TI，TI = 0.40 SOM' + 0.60 BD'，且与水稻产量呈显著正相关（R2=0.67），可作为选择耕作措施的依据。试验中3个耕作处理土壤质量均有不同程度的改善，TI变化表明试验期间NT处理初期土壤质量较差（TI=0.79），但其TI增加最快，免耕能有效地改善土壤质量。【结论】利用目的线性回归模型计算TI能够较准确的定量描述不同耕作措施下双季稻田土壤质量。免耕有利于土壤质量的改善。     

免耕和稻草覆盖对红壤旱地土壤物理性质及玉米产量的影响

通过设置常规耕作(CT)、常规耕作+稻草覆盖、免耕、免耕+稻草覆盖4个处理,研究了免耕和稻草覆盖对红壤旱地土壤物理性及玉米产量的影响,并分析了玉米产量与土壤物理性质间的相关性。结果表明:与常规耕作相比,免耕增加了0～20 cm土层土壤容重和0～30 cm土层土壤紧实度,并降低了0～20 cm土层土壤饱和持水量和非毛管孔隙度;稻草覆盖对土壤容重、水分常数及孔隙状况有一定的改善作用,但影响较小;相比于常规耕作,免耕造成了玉米产量的下降,而稻草覆盖则提高了玉米产量;玉米产量与表层土壤物理性质的相关性较好,其受土壤容重、饱和持水量、非毛管孔隙度、总孔隙度的影响较大。     

免耕和稻草覆盖对红壤旱地土壤物理性质及玉米产量的影响

通过设置常规耕作(CT)、常规耕作+稻草覆盖、免耕、免耕+稻草覆盖4个处理,研究了免耕和稻草覆盖对红壤旱地土壤物理性及玉米产量的影响,并分析了玉米产量与土壤物理性质间的相关性。结果表明:与常规耕作相比,免耕增加了0～20 cm土层土壤容重和0～30 cm土层土壤紧实度,并降低了0～20 cm土层土壤饱和持水量和非毛管孔隙度;稻草覆盖对土壤容重、水分常数及孔隙状况有一定的改善作用,但影响较小;相比于常规耕作,免耕造成了玉米产量的下降,而稻草覆盖则提高了玉米产量;玉米产量与表层土壤物理性质的相关性较好,其受土壤容重、饱和持水量、非毛管孔隙度、总孔隙度的影响较大。     

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。     

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。     

保护性耕作措施对枣园土壤水分及红枣产量的影响

【目的】研究适合干旱地区枣园生产的保护性耕作措施,促进南疆红枣产业高效、绿色、可持续发展。【方法】设置不同的保护性耕作措施,对枣园0~100 cm土层土壤含水量,分析红枣的产量以及水分利用效率。【结果】(1)翻耕秸秆覆盖(TS)处理的平均土壤含水量达到16.55%,比旋耕秸秆覆盖(RS)、免耕秸秆覆盖(NS)、免耕裸地(NB)处理分别高了4.93%、1.97%、7.34%。(2)在枣树萌芽期、开花期、坐果期、成熟期,0~100 cm土层剖面的土壤含水量总体呈现"减少-增加-减少"的变化趋势,其中翻耕秸秆覆盖能有效提高60~100 cm土层的土壤含水量。(3)翻耕秸秆覆盖(TS)处理的红枣产量和水分利用效率最高,分别为10 500kg/hm~2和21.67 kg/(mm·hm~2),分别比RS、NS、NB处理产量增加了1 650、3 000和3 150 kg/hm~2,水分利用效率增加了4.33、7.94和、8.07 kg/(mm·hm~2)。【结论】翻耕秸秆覆盖的保护性耕作措施,更有利于在极端干旱地区的枣园实施。