保护性耕作对麦-豆轮作土壤有机碳全氮及微生物量碳氮的影响

通过设置在甘肃省定西市李家堡镇的保护性耕作措施长期定位试验,共设4个处理(T:传统耕作;NT:免耕无覆盖;TS:传统耕作+秸秆还田;NTS:免耕+秸秆覆盖),采用春小麦豌豆双序列轮作(即小麦→豌豆→小麦和豌豆一小麦一豌豆,本文中所指春小麦地、豌豆地分别指2008年种植春小麦、豌豆的轮作次序),于2008年3月中旬对春小麦、豌豆双序列轮作下的土壤有机碳、全氮、土壤微生物量碳及土壤微生物量氮含量进行了采样测定.结果表明,经过7 a的轮作后,两种轮作次序下,0～30 cm土层中土壤有机碳、全氮、土壤微生物鼍碳、土壤微生物量氮含量均有在免耕+秸秆覆盖、传统耕作+秸秆还田处理较免耕不覆盖、传统耕作处理高的趋势,且其含量均随着土壤深度的增加而降低.其中,土壤微生物鼍碳含量在两种轮作次序下的排序均为:免耕+秸秆覆盖(NTS)>传统耕作+秸秆还田(TS)>免耕不覆盖(NT)>传统耕作(T);而土壤微生物量氮含量在春小麦地和豌豆地的排序则分别表现为:免耕+秸秆覆盖(NTS)>传统耕作+秸秆还田(TS)>传统耕作(T)>免耕不覆盖(NT)和免耕+秸秆覆盖(NTS)>传统耕作+秸秆还田(TS)>免耕不覆盖(NT)>传统耕作(T).同时,微生物量碳、微生物量氮与有机碳和全氮均呈显著正相关,说明提高土壤有机质、全氮含量的保护性耕作模式有利于土壤微生物量碳与氮的积累.     

免耕与覆盖对土壤微生物生理类群的影响

通过设置在甘肃省定西市李家堡镇的长期田间定位试验,采用微生物常规分析法测定土壤中固氮菌、氨化细菌和纤维素分解菌的数量,研究不同轮作次序、不同耕作方式与覆盖条件对土壤微生物生理类群的影响.试验结果表明:轮作次序对土壤微生物生理类群影响不大;免耕耕作方式下,微生物量增加主要表现在土壤表层中.免耕配合秸秆覆盖与传统耕作相比,耕层固氮菌、氨化细菌、纤维素分解菌分别增加了24.8%1、0.1%、65.4%,说明免耕与覆盖对土壤生理类群数量的影响显著.     

不同耕作方式对双序列轮作系统土壤钾素含量及产量的影响

通过设置在甘肃省定西市李家堡镇的保护性耕作措施长期定位试验,于2010年对春小麦、豌豆双序列轮作下的土壤全钾、速效钾含量及作物产量进行了采样测定.试验共设6个处理(T:传统耕作;NT:免耕无覆盖;TS:传统耕作+秸秆还田;NTS:免耕秸秆覆盖;TP:传统耕作+地膜覆盖;NTP:免耕地膜覆盖),采用春小麦和豌豆双序列轮作.结果表明:在0～50cm土层中,免耕和秸秆覆盖措施都可以提高土壤全钾和速效钾含量,其中,免耕秸秆覆盖措施可以显著提高土壤的速效钾含量;在双序列0～50cm土壤中,免耕秸秆覆盖措施下的土壤速效钾含量最高,达388.2mg/kg,传统耕作措施下的土壤速效钾含量最高,为351.68mg/kg.地膜覆盖处理的土壤全钾和速效钾的含量与免耕覆盖、传统耕作+秸秆还田和免耕秸秆覆盖措施下的土壤全钾和速效钾含量相比含量较低;在0～50cm土层中,土壤全钾和速效钾的含量均随着土壤深度的增加而降低.覆膜处理和秸秆覆盖均有助于提高作物产量,免耕对作物产量的影响与传统耕作相比较没有显著差异.     

不同草田轮作方式对土壤微生物和土壤酶活性的影响

10a生苜蓿翻耕后,与马铃薯、玉米、高粱、谷子和荞麦进行草田轮作,对各轮作方式的土壤微生物数量和土壤酶活性进行测定和分析。结果表明:6-10月,土壤微生物总量呈先增加后减少的变化规律,细菌与放线菌数量呈先增加后减少的变化规律,真菌则呈增加的变化规律;同一时期不同草田轮作方式土壤微生物数量差异显著(P0.05),作物轮作方式的土壤微生物数量高于作物连作方式。土壤脲酶活性随着时间变化呈现先增加后降低的趋势,碱性磷酸酶、蔗糖酶及过氧化氢酶活性则呈现增加的趋势,玉米、高粱参与轮作方式的土壤酶活性高于作物连作方式及谷子、马铃薯参与轮作的方式。脲酶活性与微生物数量呈正相关(r=0.386);草田轮作能提高土壤微生物数量和土壤酶活性。     

旱作条件下不同覆盖及耕作方式对土壤微生物量磷的影响

在干旱半干旱的定西市安定区李家堡镇进行了田间定位试验,运用氯仿熏蒸浸提法测定了土壤微生物量磷含量,研究了不同覆盖、不同耕作方式及不同轮作方式对土壤微生物量磷的影响.结果表明:轮作次序对不同耕作方式及不同覆盖条件下土壤微生物量磷没有影响;0~5 cm土层中土壤微生物量磷含量免耕秸秆覆盖比传统耕作增加了29.1%,比免耕增加了6.9%,比传统耕作配合秸秆覆盖增加了5.8%;免耕地膜覆盖土壤微生物量磷比传统耕作增加了15.7%,免耕对土壤微生物量磷的影响主要表现在耕层;土壤微生物量磷的季节性变化呈冬季显著高于其他季节的趋势.     

大棚西瓜-草菇-辣椒轮作对解除设施西瓜连作障碍的效果

针对设施西瓜连作障碍现象,研究了西瓜-辣椒轮作和西瓜-草菇-辣椒轮作模式对其连作障碍解除的效果。结果表明:西瓜-草菇-辣椒轮作模式后的土壤较西瓜2年连作后的土壤初始值p H值上升0.43,EC值降低52.94%,有机质含量提高51.92%;平均每克土壤的细菌数量增加27×10~5个、放线菌数量增加62×10~4个、真菌数量减少456×10~2个;该轮作模式能显著提高辣椒的生长发育指标,而且产量较西瓜-辣椒轮作模式增产15.65%,比西瓜-辣椒轮作模式净增收益45000元/hm~2,经济效益也得到了显著提高。因此,西瓜-草菇-辣椒轮作模式更有利于防止土壤酸化和次生盐渍化,提高土壤有机质的含量,增加土壤中细菌和放线菌的数量,降低有害病原真菌的数量,改善土壤理化性质和恢复土壤微生物种群数量,更有利于消除土壤连作障碍的影响。     

大棚西瓜-草菇-辣椒轮作对解除设施西瓜连作障碍的效果

针对设施西瓜连作障碍现象,研究了西瓜-辣椒轮作和西瓜-草菇-辣椒轮作模式对其连作障碍解除的效果。结果表明:西瓜-草菇-辣椒轮作模式后的土壤较西瓜2年连作后的土壤初始值p H值上升0.43,EC值降低52.94%,有机质含量提高51.92%;平均每克土壤的细菌数量增加27×10⁵个、放线菌数量增加62×105个、放线菌数量增加62×10⁴个、真菌数量减少456×104个、真菌数量减少456×10²个;该轮作模式能显著提高辣椒的生长发育指标,而且产量较西瓜-辣椒轮作模式增产15.65%,比西瓜-辣椒轮作模式净增收益45000元/hm2个;该轮作模式能显著提高辣椒的生长发育指标,而且产量较西瓜-辣椒轮作模式增产15.65%,比西瓜-辣椒轮作模式净增收益45000元/hm²,经济效益也得到了显著提高。因此,西瓜-草菇-辣椒轮作模式更有利于防止土壤酸化和次生盐渍化,提高土壤有机质的含量,增加土壤中细菌和放线菌的数量,降低有害病原真菌的数量,改善土壤理化性质和恢复土壤微生物种群数量,更有利于消除土壤连作障碍的影响。     

稻-稻-油菜轮作对土壤枯草芽孢杆菌数量的影响研究

为检测长期进行稻-稻-油菜轮作土壤中枯草芽孢杆菌的数量变化,以长期稻-稻连作土壤为对照比较。在连续30年轮作和连作的大田(湖南安仁试验基地)进行试验,应用荧光定量PCR技术,对两类土壤中的枯草芽孢杆菌的数量进行检测。试验于2015年7月、10月和2016年4月3个时期对定点试验土壤进行取样。通过枯草芽孢杆菌特异性引物进行荧光定量PCR扩增。3个时期采样土壤的检测结果:轮作土壤中枯草芽孢杆菌数量比连作土壤分别增加37.50%,27.06%和20.20%;轮作和连作2015年7月采样土壤中枯草芽孢杆菌数量大于2016年4月采样土壤测定值,大于2015年10月采样土壤测定值。研究结果表明稻-稻-油菜轮作提高了土壤枯草芽孢杆菌的数量,使土壤中对作物生长有益的特定功能微生物数量增加,有利于改善土壤生态环境。     

不同保护性耕作措施下旱作春小麦和豌豆叶水势及其影响因素的研究

通过设置在陇中黄土高原丘陵沟壑区的长期定位试验,研究了不同耕作措施下旱作春小麦和豌豆叶水势的变化特征及其与环境因子的关系.结果表明:免耕秸秆覆盖处理各生育期春小麦和豌豆叶水势的日均值均高于其它处理;整个生育期春小麦各处理的叶水势与土壤含水量之间呈显著正相关,其中免耕秸秆覆盖、免耕不覆盖、传统耕作秸秆还田处理下叶水势与土壤含水量之间达到极显著水平.不同保护性耕作措施下春小麦和豌豆叶水势与气温、大气相对湿度、太阳辐射显著相关,其中小麦和豌豆的大气相对湿度是影响春小麦叶水势日变化的最重要的气象因子.     

外源化感物质香豆酸对豌豆种子萌发、幼苗根际土壤酶活性及土壤微生物的影响

以豌豆为受试植物,研究不同浓度外源化感物质香豆酸(10-7、10-6、10-5、10-4、10-3、10-2mol/L)对豌豆种子萌发、幼苗根际土壤酶活性以及土壤微生物数量的影响。结果表明,香豆酸对豌豆种子萌发的各指标均表现出"低浓度促进、高浓度抑制"的效应;随着香豆酸浓度的增加,除了土壤酸性磷酸酶活性增大外,其他5种所测土壤酶活性均呈下降趋势,所有土壤微生物数量均呈递减趋势;并且豌豆幼苗根际土壤微生物数量均与土壤酸性磷酸酶活性呈极显著负相关,而与其他5种土壤酶活性以及土壤p H值呈极显著正相关。     

免耕秸秆覆盖对大豆田土壤含水量的影响

试验采用微区定位方法,研究免耕栽培条件下不同秸秆覆盖量对大豆田土壤含水量的影响。结果表明:随着秸秆覆盖量的增加,不同生育时期各处理不同土层的土壤含水量变化均呈增加趋势,0%、30%、60%、100%秸秆覆盖免耕处理平均土壤含水量均显著高于常规垄作处理,平均增幅0.99%~3.77%,其中以100%秸秆覆盖处理保水效果最佳;秸秆覆盖后,免耕大豆在前期表层土壤水分富集现象显著,不同秸秆覆盖处理5 cm土层土壤含水量在播种至出苗期分别较常规垄作处理增加4.81%~9.43%。因此,秸秆覆盖地表还田应因地而异,干旱区适宜,而低湿易涝区则不适宜应用秸秆覆盖地表还田技术。     

垄作覆盖下小麦、玉米产量、土壤碳素转化及水分研究

研究了旱地小麦、玉米一年两熟制下垄作覆盖对土壤溶解性有机碳和微生物量碳含量、水分及作物产量的影响。在洛阳市农林科学院内防渗精确水分池内,设置垄作覆盖、秸秆覆盖、传统耕作(对照)3个处理,结果表明,(1)垄作覆盖下作物增产显著,小麦较对照增产11.05%,玉米增产32.40%;小麦水分利用效率提高0.36 kg/(mm.hm2),玉米水分利用效率提高2.72kg/(mm.hm2)。(2)垄作覆盖提高了0～200cm土壤含水量,为小麦、玉米生长提供充足的水分。(3)垄作覆盖下0～5cm、5～10cm土层溶解性有机碳含量,小麦田分别较对照增加了39.7mg/kg、27.5mg/kg,玉米田分别较对照增加了52.1%、61.2%。(4)垄作覆盖下微生物量碳含量:小麦田0～5、5～10、10～20cm土层分别较对照增加了120.7mg/kg、158.6mg/kg和132.2mg/kg;耕层微生物量碳平均含量较对照高94.1%;玉米田0～5cm、5～10cm土层分别较对照高167.2mg/kg、78.2mg/kg,10～20cm与对照比差异不明显。垄作覆盖技术既可提高0～200cm土壤含水量和水分利用效率,又可显著提高0～5cm溶解性有机碳和微生物量碳含量,利于小麦、玉米高产稳产。     

覆盖方式对烟草光合速率及耕层环境的影响

以烤烟品种中烟100为材料,在大田环境下,采用随机区组设计,设置秸秆覆盖(JG)、塑料地膜覆盖(DM)、液体地膜覆盖(YM)和露地栽培(CK)4种栽培方式,研究不同覆盖方式对烟草光合速率、荧光特性、土壤含水量、土壤脲酶活性、土壤碱性磷酸酶活性、土壤过氧化氢酶活性的影响.结果表明:团棵期,植株叶片光合速率以地膜覆盖处理最...     

覆盖免耕储水灌溉对豌豆的腾发量和土壤水分效应的影响

覆盖免耕可以降低春季豌豆(Pisum sativum)的土壤水分腾发量,且其腾发量比常规耕作和秸秆还田分别减小了29.32%和19.33%.全生育期覆盖免耕可以降低田间水分损耗,提高水分利用率.作物生长的后期,秸秆覆盖有抑制行间蒸发的作用,主要发生在土层0~30 cm,而在30~80 cm抑制蒸发的作用不明显.覆盖免耕对提高作物产量没有明显作用.覆盖免耕水分利用率比常规耕作和秸秆还田分别提高了11.21%和2.93%.覆盖免耕条件下冬季储水最佳定额为975 m3/hm2.     

耕作覆盖对宁南旱区土壤团粒结构及马铃薯水分利用效率的影响

【目的】探讨耕作覆盖对旱作土壤团粒结构、马铃薯产量和水分利用效率的影响。【方法】于2013—2016年进行连续3个作物生长季定位试验,通过设置3种耕作方式（深松、免耕、翻耕）和3种覆盖措施（秸秆覆盖、地膜覆盖和不覆盖）,研究耕作结合覆盖对土壤团聚体数量、土壤蓄水量及马铃薯产量和水分利用效率的影响。【结果】耕作方式、覆盖措施及二者交互作用可显著增加0—40 cm土层>0.25 mm土壤团聚体含量,深松覆盖秸秆处理0—20 cm土层>0.25 mm土壤团聚体含量在欠水年（2016）和相对欠水年（2014）分别较翻耕不覆盖显著提高14.2%、16.9%,而免耕覆盖秸秆处理在平水年（2015）较翻耕不覆盖显著提高8.5%;20—40 cm土层>0.25 mm土壤团聚体含量在欠水年以深松覆盖秸秆、相对欠水年深松覆盖地膜和平水年免耕覆盖秸秆处理最高,分别较翻耕不覆盖显著提高18.2%、21.5%、18.7%。耕作方式、覆盖措施及二者交互作用对0—200 cm土层蓄水量影响显著,深松覆盖秸秆处理休闲期土壤蓄水量分别在相对欠水年、欠水年和平水年较翻耕不覆盖处理显著提高29.6%、9.3%、11.4%;其关键生育时期平均土壤蓄水量分别在欠水年和相对欠水年较翻耕不覆盖显著增加21.9%、28.9%,而免耕覆盖秸秆处理在平水年较翻耕不覆盖处理显著增加17.1%。在相对欠水年,耕作方式对马铃薯产量和水分利用效率无显著影响,而覆盖措施及耕作与覆盖交互作用对其有显著影响,以免耕覆盖秸秆处理最佳,分别较翻耕不覆盖处理显著提高51.8%和50.5%;在平水年和欠水年,耕作方式、覆盖措施及其二者交互对马铃薯产量和水分利用效率有极显著影响,产量、水分利用效率均以深松覆盖秸秆处理效果最佳,平均较翻耕不覆盖处理显著提高56.9%和44.8%。【结论】耕作结合覆盖措施可改善耕层土壤团粒结构,显著增强休闲期和生育期土壤蓄水保墒能力,从而显著提高马铃薯产量和水分利用效率,在平水年和欠水年采用深松结合秸秆覆盖、相对欠水年采用免耕结合秸秆覆盖模式可实现宁南旱作马铃薯增产。     

长期氮磷化肥配施对不同种植体系土壤交换性镁分布与累积的影响

为了解不同种植体系对土壤交换性镁的影响,从陕西省长武县黄土高原长期定位试验站采集6个种植体系[小麦连作、豌豆-小麦(2a)+糜子轮作、红豆草-小麦(2a)轮作、豌豆-小麦(2a)+玉米轮作、玉米-小麦(2a)+糜子轮作、小麦(2a)+糜子-玉米轮作]的0～200cm土壤剖面样品,研究22年连续施用氮磷(NP)化肥下6个种植体系交换性镁在土壤剖面上的分布与累积状况。结果表明:不同种植体系交换性镁在土壤剖面上发生淋溶累积现象,在60～100cm土层产生累积峰;交换性镁的累积峰值由高至低分别为:红豆草-小麦(2a)轮作263mg.kg-1、小麦(2a)+糜子-玉米轮作255mg.kg-1、玉米-小麦(2a)+糜子轮作250mg.kg-1、豌豆-小麦(2a)+糜子轮作248mg.kg-1、小麦连作244mg.kg-1、豌豆-小麦(2a)+玉米轮作243mg.kg-1;不同种植体系0～200cm土壤交换性镁的总累积量由高至低分别为:红豆草-小麦(2a)轮作6 152kg.hm-2、小麦(2a)+糜子-玉米轮作5 855kg.hm-2、豌豆-小麦(2a)+糜子轮作5 853kg.hm-2、玉米-小麦(2a)+糜子轮作5 755kg.hm-2、豌豆-小麦(2a)+玉米轮作5 740kg.hm-2、小麦连作5 347kg.hm-2。不同种植体系交换性镁在土壤剖面上分布与累积差异的原因主要是由作物和种植方式的不同引起的。     

不同耕作方式下土壤肥力的动态变化

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(CT)、秸秆还田(CS)、免耕不覆盖(NT)和免耕覆盖(NTS)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:NTS处理对提高土壤有机质、碱解氮和速效磷养分含量最佳;CS处理主要提高了20~30 cm土层有机质含量,在其余各土层,CS处理的土壤有机质、碱解氮和速效磷养分含量均低于NT处理,但均高于对照CT处理;与CT相比,NTS处理可使0~10 cm1、0~20 cm和20~30 cm土层土壤有机质含量提高9.65%~11.72%、12.48%~25.81%和5.17%~23.52%;碱解氮含量提高13.46%~28.48%、2.80%~43.11%和2.56%~33.33%;有效磷含量提高20.59%~40.82%6、.04%~28.61%和4.42%~34.70%.     

长期保护性耕作对黄土高原旱作农田土壤碳含量及转化酶活性的影响

【目的】探究黄土高原旱作农田粮草轮作系统长期保护性耕作对土壤碳含量、碳转化酶活性的影响，为旱作农田土壤固碳和农业可持续发展提供科学依据。【方法】基于甘肃庆阳草地农业生态系统国家野外科学观测研究站开展的长期保护性耕作试验（开始于2001年），分析传统耕作（T）、免耕（NT）、传统耕作+秸秆覆盖（TS）、免耕+秸秆覆盖（NTS）对玉米-冬小麦-饲用大豆粮草轮作系统玉米收获季不同土层（0—5、5—10、10—20 cm）土壤有机碳（SOC）、微生物量碳（MBC）含量、β-葡萄糖苷酶（βG）、纤维二糖水解酶（CBH）、β-木糖苷酶（βX）活性的影响。【结果】（1）保护性耕作措施可显著增加SOC、MBC含量，其中0—5 cm土层提升效果最显著。与传统耕作相比，秸秆覆盖使SOC和MBC含量分别升高19.1%和39.9%，免耕使SOC和MBC含量分别升高15.1%和34.3%。（2）保护性耕作措施显著提高了土壤碳转化酶活性，表现为βG>CBH>βX活性，对保护性耕作措施最敏感的酶是CBH。相比传统耕作，秸秆覆盖使0—5和5—20 cm土层βG、CBH、βX活性分别增加20.3%、37.6...