保护性耕作对黑土农田土壤水热及作物产量的影响

保护性耕作措施是干旱区农田提高作物产量的有效耕作技术,为研究其在冷凉区域的适用性,于2004～2009年,以中国科学院海伦农业生态试验站黑土农田为研究对象,开展了免耕秸秆覆盖、少耕和传统旋耕3种耕作措施长期定位对比研究.结果表明:在大豆玉米轮作制度下,实施免耕秸秆覆盖和少耕的保护性耕作方式,连续3 a免耕大豆产量均表现...     

不同耕作技术模式对土壤理化性状及大豆产量的影响

以退化黑土为对象,对7种耕作技术模式下土壤物理、化学特性进行研究.结果表明:"测土施肥+浅翻深松+秸秆还田"和"测土施肥+浅翻深松+有机肥"2种技术模式降低容重、提高田间持水量的效果最好.与原垄种相比,各种技术模式对土壤有机质都有一定的提升作用,且以加有机肥和加秸秆还田的2种模式效果相对最佳,分别增加17.8%、22.4%;"测土施肥+浅翻深松"和"测土施肥+浅翻深松+有机肥"2种技术模式对大豆生长发育具有明显的促进作用,与常规施肥+原垄种相比分别增产9.7%和5.7%.不同技术模式中以浅翻深松加秸秆还田和有机肥的处理对改良退化土壤效果最好.     

耕作措施与不同秸秆还田方式对黑土物理指标及固定态铵的影响

通过两年田间定位试验,探究深翻与旋耕处理及其不同秸秆还田条件下农田黑土耕层(0～20 cm)土壤容重、三相比和固定态铵的影响。结果表明,深翻能改善因长期旋耕造成的土壤紧实状况,显著降低20～40 cm土壤容重;秸秆还田方式对土壤容重、三相比有显著影响,影响效果由大到小依次为秸秆还田秸秆还田配施有机肥秸秆不还田处理;耕层土壤固定态铵对两种耕作处理无明显响应,对不同秸秆还田方式则具有显著响应,其中秸秆还田配施有机肥能有效增加固定态铵,秸秆还田次之;不同秸秆还田方式耕层土壤固定态铵含量与固相比呈显著负相关(R2=0.538)。深翻结合秸秆还田配施有机肥能较好地改善农田黑土土壤容重、三相比、提高固定态铵含量,可在该区域适当推广。     

玉米秸秆不同还田方式对黑土肥力特征的影响

通过4年田间定位试验,研究均匀垄与宽窄行种植模式下玉米秸秆不同还田方式对黑土肥力特征与玉米产量的影响。结果表明,在均匀垄与宽窄行种植模式下,玉米秸秆深翻还田能明显降低耕层(0~20 cm)的土壤容重,增加相应的土壤含水量,提高土壤有机质与速效氮、速效钾含量。对亚耕层(21~40 cm)土壤的培育作用更为突出,与无秸秆还田处理相比,秸秆深翻还田使亚耕层土壤容重分别下降6.8%和10.2%,土壤有机质含量分别增加20.1%和14.2%,速效氮含量分别增加12.2%和12.3%,速效钾含量分别增加20.0%和22.0%。秸秆覆盖还田显著增加耕层的土壤有机质与速效氮含量,对亚耕层土壤肥力特征的影响不明显。在两种植模式下,秸秆不同还田方式玉米产量均表现为秸秆深翻无秸秆还田秸秆覆盖。在东北黑土区,玉米秸秆深翻还田措施能够有效提升土壤肥力,实现玉米的稳产与增产。     

人为剥离黑土层对大豆干物质积累及产量的影响

通过田间试验,进行人为剥离黑土层,模拟研究了不同水土流失强度对大豆干物质积累及产量的影响.研究结果表明,在拥有30cm黑土层的6度坡耕地上,表土流失掉10cm对大豆干物质积累没有明显影响.然而当黑土层流失超过10cm,大豆干物质积累量随流失的增加而减少.黑土层流失5cm、10cm后,未对大豆产量造成显著影响,仅分别降低3.1%和3.2%;流失20cm,大豆产量下降了33.2%;黑土层全部流失即30cm后,产量下降了59.2%,表明黑土水土流失对大豆生产危害极其严重.试验也表明施用有机肥可适当减轻水土流失对大豆产量的影响.     

长期培肥对土壤肥力及玉米产量的影响

在吉林省中部重点产粮区的黑土上进行了近30年的土壤定位培肥研究。结果表明,连续30年不施肥料,耕层土壤有机质含量年均减少0.1 g/kg左右,单施化肥土壤有机质年平均矿化率约为0.38%,施入不同数量有机肥及与化肥配合施用的耕层土壤有机质平均年增加0.3 g/kg左右,土壤全氮含量的变化与土壤有机质趋势相同。施用有机肥可以降低土壤容重,下降幅度在0～0.06 g/cm³,不施肥和单施化肥区土壤容重呈增加趋势。施用高量有机肥,耕层土壤总孔隙、田间持水孔隙增加。长年施用有机肥的玉米产量与单施化肥的处理基本相同。有机－无机肥配施有利于土壤有机质的积累,改善耕层土壤理化性状,玉米产量稳定增加。     

耕地方式与有机肥配施对大豆产量及土壤养分特征的影响

为探明不同耕地方式与有机肥配施对大豆产量及土壤养分的影响特征,选取3种不同耕作措施(免耕、浅翻、深翻)与有机肥相结合,分析不同层次土壤的养分、大豆根系形态以及与大豆产量间的差异。结果表明:经过两个轮作周期,各处理的大豆产量无明显差异,仅表现为深翻和深翻+有机肥处理略高于其它处理。施入有机肥后大豆总根长、根系平均直径、根系表面积和根系体积分别增加了-1.2%～41.8%、5.0%～13.9%、3.7%～61.0%和8.9%～82.7%。有机肥配的施用,均不同程度提高了0～20 cm和20～40 cm土层土壤微生物量碳、微生物量氮的含量,同时还有增加土壤速效养分含量的趋势,尤其是20～40 cm土层,但对碱解氮的影响不明显。深翻与有机培肥相结合时,利于增加深层土壤的养分含量,促进大豆根系发育,提高其自身缓冲性能。     

甜菜深松的试验研究

甜菜属直根系作物,根系庞大。土地耕层深厚、土壤肥沃、质地疏松,则有利于其根系发育,使根系密集层下移,增加块根产量。 多年来,黑龙江省甜菜产区通常采用的平翻耕法使土壤结构遭到破坏,耕层厚度也只能达到18—20厘米,并在耕层下面形成一坚硬的犁底层,严重影响土壤的通气透水性能,阻碍根系下扎,致使甜菜产、质量提高缓慢。深松耕法的出现,是耕作制度的重要改革,深松耕法可以作到打破犁底层,增加耕层厚度(可达30厘米左右);分层深松,不乱土层;间隔深松,虚实并举。采用深松耕法可为甜菜增产创造良好的条件。     

不同耕作方式对黑土农田土壤温湿效应的影响

2005～2007年以中层黑土土壤为研究对象,研究免耕和秋翻处理对黑土农田土壤温湿效应的影响.结果表明:不同耕作处理对春季播种期土壤含水量影响较大,玉米田和大豆田免耕处理分别显著高于秋翻6.2％和6.6％.在玉米抽雄期,玉米田和大豆田2种耕作处理条件下土壤含水量均没有显著差异,但与秋翻相比,免耕保持了较好的耕层土壤水分...     

初期保护性耕作和秸秆还田对土壤物理特性及大豆玉米产量的影响

在黑龙江垦区852农场研究了初期保护性耕作和秸秆还田对土壤温度、土壤水分、土壤容重和机械阻力等土壤物理特性及对玉米、大豆产量的影响,为中长期保护性耕作和秸秆还田的应用提供理论依据.试验于2009年进行,轮作顺序为大豆-玉米-玉米;大豆试验圃(前茬为玉米)和玉米试验圃(前茬为玉米)处理为免耕、灭茬还田、旋耕还田和传统耕作;玉米试验圃(前茬为大豆)处理包括免耕、直播还田、旋耕还田和传统耕作.结果表明:大豆试验圃(前茬为玉米)免耕和灭茬还田处理生育前期的土壤温度分别比传统耕作低3.38℃和2.6℃,玉米圃(前茬为大豆)免耕和直播处理同期的土壤温度分别比传统耕作低1.93℃和1.39℃;春季播种期大豆试验圃(前茬为玉米)免耕和灭茬还田处理的土壤体积含水量分别高于传统耕作9.3 %和4.8%,玉米试验圃(前作为大豆)免耕和直播还田处理的土壤体积含水量分别高于传统耕作16.0 %和12.6 %;此外,免耕模式的5～20 cm深度的土壤容重和0～25 cm的土壤机械阻力均显著高于传统耕作模式,但是均未达到对作物根系生长产生抑制的阀值;免耕和灭茬/直播还田模式前期的耕层低温并未对产量构成不利影响,与传统耕作相比并未显著减产.     

不同耕作方式对土壤物理性状及玉米产量的影响

通过对土壤容重、土壤坚实度、土壤含水量、土壤田间持水量及玉米产量的测定和分析,研究深松、常规旋耕、免耕不同耕作方式对土壤物理性状及玉米产量的影响。结果表明,不同耕作方式对土壤容重和土壤坚实度的影响效果为深松>常规旋耕>免耕。深松耕作能够打破犁底层,降低深层土壤紧实度。深松耕作后,0~35 cm耕层土壤容重较常规旋耕和免耕分别下降6.5%和8.8%,土壤紧实度分别下降25.6%和32.3%。深松可显著增强接纳灌溉和降水能力,扩大土壤水库容。在21~40、41~60、61~80 cm土层,深松处理土壤含水量比常规旋耕分别提高3.4%、4.5%、2.4%,比免耕分别提高5.6%、4.8%、2.4%。土壤耕层0~35 cm田间持水量,深松和免耕比常规施耕分别提高7.4%和8.1%。不同耕作方式生物产量和经济产量均以深松最高,常规旋耕次之,免耕最小;深松耕作较常规旋耕和免耕分别增产4.3%和5.7%,与免耕处理间差异显著。     

玉米节水耕作新技术研究

玉米节水耕作新技术创造了松紧兼备、虚实并存的耕层构造.在协调耕层土壤水、肥、气、热状况方面有良好的效果;打破犁底层,不翻转耕层,不破坏耕层结构,蓄水保墒;精密播种,省种省工;留高茬还田,培肥地力;苗带轮换,隔年休闲,用养结合.具有显著的经济效益和生态环境效益.     

耕层调控和有机物料还田对小麦产量及氮磷钾分配利用的影响

为了探究耕层调控和有机物料还田对小麦产量及养分分配和利用的影响,在长期定位试验的基础上,以半冬性小麦品种矮抗58为材料,分析了在深耕、有机肥和秸秆还田条件下,小麦产量性状及氮磷钾在地上部分各器官中的分配特点.结果表明,小麦地上部器官氮含量表现为:籽粒＞叶片＞茎鞘＞颍壳+穗轴,秸秆还田有利于增加植株氮素积累;地上部器官磷含量表现为:籽粒＞叶片＞颖壳+穗轴＞茎鞘,有机肥还田促进了磷素向地上部分配,秸秆还田影响不如有机肥明显;地上部器官钾含量表现为:茎鞘＞叶片＞颖壳+穗轴＞籽粒,有机肥还田可显著促进植株对钾素的吸收.深耕处理提高了小麦产量,其中深耕+有机肥+秸秆还田处理增产效果最好,养分利用率最高.     

黑土不同耕层厚度对玉米根系形态空间分布及其产量的影响

在重建不同厚度黑土层的定位模拟试验区开展免耕玉米大豆轮作试验,设3个黑土耕层厚度(10、20和30 cm),探究不同耕层厚度对玉米生育期间的根系形态及其产量影响。研究表明,玉米产量对不同耕层厚度反应敏感,30 cm耕层厚度处理玉米产量最高,比20 cm和10 cm耕层厚度显著高12.5%和24.1%,且玉米根系分布对耕层厚度响应差异明显。30 cm耕层厚度显著影响玉米0～10 cm土层根重密度,对10～30 cm土层根重密度及不同土层根长密度和比根长影响不明显。     

黑土肥力与大豆产量及品质的通径分析

为解析黑土肥力变化对大豆产量及品质的影响,从而有针对性地调节大豆产量与品质,以黑土坡耕地为研究基础,以单施化肥(不施用有机物料)为对照,分别配施有机肥、秸秆、生物炭3种有机物料对土壤进行培肥研究.采用相关分析、多元逐步回归和通径分析法,分析了不同培肥措施下坡耕黑土肥力变化及其对大豆品质与产量的影响.结果表明,有机培肥处理下土壤有机碳含量平均增加8.23％～15.01％,大豆产量平均提升10.89％～19.00％,籽粒蛋白质含量提升1.24％～2.05％.有机碳对大豆产量的直接与间接综合作用较强;土壤肥力通过直接和间接作用共同影响着大豆品质,可联合解释大豆品质及产量性状变异性的78.0％～99.2％,但各肥力因子的作用机理和影响强度不同.土壤全氮在大豆籽粒蛋白质含量中体现为直接正效应(0.366),而在大豆籽粒脂肪、灰分含量中则呈直接负效应(-0.892,-0.270);速效钾在大豆籽粒蛋白质、脂肪含量中体现为较强的直接正效应(1.605,1.406),在大豆籽粒灰分含量中则呈直接负效应(-1.465).三种培肥措施不同程度提升了土壤肥力、大豆产量及品质,以配施有机肥效果最佳;土壤全氮、速效钾在蛋白质、脂肪、灰分3种大豆产量及大豆品质指标的变化中均起到了较强的主导作用,土壤速效磷、有机碳、全钾含量的直接及间接作用也是大豆产量及品质变异的主要作用因子.     

不同耕作方式对土壤水分及玉米生长发育的影响

针对辽宁省中北部地区土壤耕层变浅、犁底层坚硬的问题,以当地习惯的耕作方式秋季旋耕为对照,设置苗期垄沟深松30 cm、秋季翻耕25 cm、秋季深松30 cm 3种耕作方式,分析各处理对土壤水分及玉米生长发育的影响。研究结果表明：翻耕或深松处理均提高土壤含水量,其中以秋季深松30 cm和秋季翻耕25 cm的保墒效果最佳;翻耕或深松处理均增加了叶面积、根冠比、百粒重、产量,降低了倒伏率和空秆率,其中以秋季翻耕25 cm效果最佳。在研究设定的3种耕作措施中,以秋季旋耕耙地的基础上再翻耕的耕作方式比较适宜。     

吉林中部黑土区玉米高产栽培土壤培肥技术研究

通过定位试验研究,探讨黑土区土壤亚耕层培肥技术,明确亚耕层土壤肥力对提高玉米产量的促进作用及不同耕作措施对改善土壤物理性状的作用,论述吉林中部玉米主产区不同产量农田土壤速效养分状况及调控途径,提出玉米最大效益施肥量、最高产量施肥量,明确玉米施锌、镁的增产作用。     

吉林玉米带黑土水分渗透机理研究

通过田间调查和模拟构型试验,探讨了影响吉林省玉米连作黑土水分渗透的原因和机理。结果表明,现行的以小四轮拖拉机为主要动力的耕作制度下,土壤剖面中耕层与犁底层的界面为“波浪形”,每年进行秋翻的玉米田,其耕层与梨底层的界面为“平面形”。通过模拟构型,研究了不同剖面构型的水分特征及对土壤肥力的影响。“平面形”剖面构造改善了土壤的通透性,增加了土壤水分渗透的速率,减少了雨水径流。“波浪形”剖面耕层土壤的耗水量比“平面形”剖面的大,特别是后期,易发生水分亏缺现象。因此,现行的不合理的耕作是导致吉林玉米带黑土肥力退化的主要原因。     

东北地区玉米秸秆全量深翻还田耕种技术研究

系统阐述东北地区玉米秸秆资源利用概况,分析玉米秸秆直接还田限制因素,根据区域生态特征提出相应的玉米秸秆全量深翻还田耕种技术体系,并从技术模式、土壤肥力、资源利用效率及经济效益等多个方面对该耕作技术体系的实施效果进行剖析。研究表明,玉米秸秆全量深翻还田耕种技术解决生产中耕层浅、实、少和土壤有机质下降以及养分过量消耗等诸多土壤肥力退化问题,构建了肥沃耕层,实现玉米高产稳产。针对如何进一步完善玉米秸秆直接还田技术、推进玉米秸秆还田等提出对策与建议。     

“1231”重迎茬大豆种植模式的生态经济效益

针对玉米和大豆的生物学特性设计了大豆重迎茬和玉米轮作制。根据保护性耕作原理集成了以三年为一个生产周期的大豆重迎茬和玉米轮作条件下的土壤耕作制,配以精准施肥技术对大豆生长发育进行动态调控,组建了"1231"重迎茬大豆种植模式。结果表明:与农民传统耕作条件下的重、迎茬大豆产量相比,"1231"重迎茬大豆模式中重、迎茬大豆产量分别增加了16.3%和11.2%;在耕作费用方面可节本三分之二左右;同时采用生态控制方法降低了病虫害的影响程度,改善了大豆产量性状。