不同耕作措施对旱地农田土壤物理特性的影响

通过在山西寿阳地区设置的田间试验,分析比较秸秆还田、免耕覆盖、浅旋耕和常规耕作等4种耕作措施不同时期土壤紧实度、容重、入渗速率、土壤含水量以及土壤温度的变化情况,以了解各耕作措施对旱地农田土壤物理特性的影响程度。结果表明,秸秆还田措施除引起旱地农田土壤入渗速率显著降低外,其他物理特性与常规耕作基本一致;免耕覆盖措施对旱地农田土壤物理特性的影响最大,可导致0~10 cm表层土壤紧实度和容重显著增加,土壤入渗速率在播前显著降低,但随着生育期推进与其他处理间差异逐渐减小,蓄水保墒效果显著,同时会引起土壤温度显著降低,播前较常规耕作平均降低2.0℃;浅旋耕措施则在改善表层土壤紧实度,增加土壤入渗速率方面较秸秆还田和免耕覆盖措施要好,土壤含水量显著高于其他处理,较常规耕作措施平均能提高10%,但同时会引起40~60 cm土层土壤容重增加。     

粉垄耕作深度对旱区土壤关键物理性质的影响

针对旱区土壤板结严重和耕层深度变浅等问题，于2021年在宁夏暖泉农场开展大田试验，以传统旋耕为对照(CK),设置不同粉垄耕作深度30 cm(FL30)、40 cm(FL40)、50 cm(FL50)和60 cm(FL60),探究粉垄耕作对玉米田土壤关键物理性质的影响。结果表明：与传统旋耕相比，粉垄耕作能够有效降低土壤容重且提高土壤孔隙度，FL50处理表层土壤(0～20 cm)容重降低11.55%、孔隙度提升12.17%,FL40处理中层土壤(20～40 cm)容重降低8.57%、孔隙度提升9.14%,FL60处理深层土壤(40～60 cm)容重降低11.61%、孔隙度提升12.75%;粉垄耕作对玉米各生育期土壤蓄水量具有显著影响，FL40处理土壤蓄水量提升24.86%,土壤机械稳定性团聚体数量(0.25～5 mm)提高9.63%;较传统旋耕，粉垄耕作可达到疏松土壤与提高土壤蓄水保墒能力的效果，粉垄耕作通过改善玉米的生长条件和土壤环境提高了籽粒产量，其中FL60、FL50、FL30处理分别较CK处理增产57.14%、15.48%、8.79%。研究成果可为改善旱区土壤多年板结及水土资源可持...     

保护性耕作对黄土高原春玉米田土壤理化特性的影响

为了探索黄土高原春玉米区保护性耕作农田土壤理化特性变化,测定分析了保护性耕作处理第二年春玉米生长不同时期农田土壤容重、水分和养分变化.结果表明,保护性耕作处理在玉米生长前期0～10 cm土壤容重呈下降趋势且小于传统耕作,但后期增加幅度较大;与传统耕作相比保护性耕作能显著增加玉米生长前期表层0～60 cm和后期100～200 cm土壤含水量 ,有较好保水、蓄水作用;保护性耕作下表层0～20 cm土壤养分指标除全磷外,均表现为稳定升高趋势,且能有效提高土壤全钾和速效钾含量;土壤有机质、全氮、速效氮、速效磷含量低于传统耕作,但变异系数较小.     

旱地农业三种耕作措施的对比研究

在４年多的玉米传统耕作，深公覆盖和免耕覆盖耕作研究的基础上，分析研究了３种耕作措施下的土壤物理性状，作物产量，以及社会，经济与生态效益。表明，深松覆盖和免耕覆盖具有改善土壤结构，增加土壤含水量，提高作物产量，减少作业量，降低成本，增加收入，减少地表     

不同耕作措施对旱地玉米生长环境及产量的影响

采用田间定位试验,研究了羊粪4 m3+深耕30~35 cm(MP3)、羊粪4 m3+深耕20~25 cm(MP2)、羊粪4 m3+旋耕10~15 cm(MP1)、深耕30~35 cm(P3)、深耕20~25 cm(P2)、旋耕10~15 cm(P1)6种耕作措施下旱地玉米土壤温度、土壤水分、土壤呼吸速率及产量的变化。结果表明:采用不同耕作措施均能有效促进旱地玉米生长,与传统耕作方式(P1)相比,MP3、P3处理的土壤体积含水量分别提高了39.00%、32.44%;MP3处理下土壤温度显著高于传统耕作0.94℃;随着旱地玉米生育期的推进,土壤呼吸速率峰值出现在6月底,不同耕作方式下土壤呼吸速率较传统耕作提高了0.68~1.26倍;深耕处理、深耕+羊粪处理的旱地玉米产量均显著高于传统耕作,其增幅在11.94%~36.51%。通过3年试验比较,羊粪4 m3+深耕30~35 cm、羊粪4 m3+深耕20~25 cm、深耕30~35 cm效果较好。     

毛乌素沙地南缘保护性耕作对土壤化学性质的影响

采用免耕(NT)、秸秆覆盖(SM)、覆膜(PM)和翻耕(CT)4种耕作措施,研究保护性耕作对毛乌素沙地南缘土壤化学性质的影响。结果表明,免耕和秸秆覆盖措施下表层0～20 cm土壤pH值低于覆膜、翻耕。免耕和秸秆覆盖措施下土壤有机质、碱解氮、速效钾和速效磷有明显的表层富集现象。随着耕作时间的变化,不同耕作措施下土壤有机质和速效钾都有所增加,免耕、秸秆覆盖、覆膜和翻耕有机质相对于试验开始前分别增加了33.0%、32.3%、31.1%和6.5%,而碱解氮和速效磷有下降的趋势,但保护性耕作条件下其下降率低于翻耕。保护性耕作不利于全氮的积累,经过3年试验后,免耕、秸秆覆盖和覆膜措施下的土壤全氮含量都低于翻耕。耕作措施对全磷的影响不大。说明保护性耕作是实现沙区农田生产力持续发展、保持土壤养分和防治土壤退化行之有效的措施。     

保护性耕作对旱地麦田土壤酶活性的影响

通过在陇中黄土高原半干旱区设置的田间定位试验,研究了5种保护性耕作措施与传统耕作方式对旱地麦田土壤酶活性的影响.结果表明:不同耕作处理下过氧化氢酶活性均随耕作层的加深而递减;脲酶、碱性磷酸酶、蔗糖酶活性表现为三种翻耕处理(T,TS,TP)随土层的加深呈先增加后降低的趋势,而三种免耕处理(NT,NTS,NTP)随土层的加深而递减;与传统耕作(T)相比,免耕秸秆覆盖处理(NTS)下过氧化氢酶活性升高11.74%,脲酶活性升高17.60%,碱性磷酸酶活性升高43.99%,蔗糖酶活性升高40.22%;另外,就产量表现而言,免耕秸秆覆盖(NTS)是传统耕作(T)的1.68倍,统计分析差异显著(P＜0.05).可见,在黄土高原西部旱农区实施免耕秸秆覆盖的保护性耕作措施,既有利于作物产量的提高,也可以改善耕层土壤酶活性.     

毛乌素沙地南缘保护性耕作措施对土壤物理性质的影响

为了探讨不同保护性耕作措施在毛乌素沙地南缘的区域适应性,从2004开始,以靖边县北部风沙区农田为研究对象,选用了免耕、秸秆覆盖、覆膜和传统翻耕(CK)4种措施,采用完全随机试验设计进行了田间定位试验研究。比较分析了4种措施下土壤物理性质的变化规律。结果表明,秸秆覆盖和免耕地的地温在春播初期略比传统翻耕低0.1℃,但随后迅速回升,覆膜在玉米生长期都高于其他措施。耕作措施对播种前土壤容重没有显著影响,而对收获后土壤容重影响显著,与传统翻耕相比,免耕降低了表层土壤容重2.3%,但次层20~40 cm容重增加了1.8%。3种保护性耕作措施均增加了土壤含水量,顺序依次为秸秆覆盖>覆膜>免耕>翻耕,且在作物需水关键期免耕和秸秆覆盖下的土壤含水量相对稳定。免耕和秸秆覆盖措施下初始入渗率和稳定入渗率都高于翻耕,而覆膜低于翻耕。保护性耕作措施改善了土壤物理性质,适于在该风沙区推广。     

不同耕作措施对春小麦生育期内土壤酶活性的影响

通过设置在陇中黄土高原半干旱雨养农业区连续15年的保护性耕作长期定位试验,研究了传统耕作(T)、免耕(NT)、免耕结合秸秆覆盖(NTS)、传统耕作结合秸秆还田(TS)4种不同耕作措施下土壤蔗糖酶、淀粉酶、纤维素酶、过氧化物酶和脱氢酶在春小麦不同生育期的动态变化.结果表明:1)整个生育期0-30cm土层中,与T处理相比,NTS处理可以显著提高土壤蔗糖酶、淀粉酶、纤维素酶、过氧化物酶、脱氢酶活性,在整个生育期分别增加了45.28％、60.05％、42.86％、23.75％、31.79％;NT与TS对其表现出不同的阶段性效应.2)相关分析表明五种酶活性除蔗糖酶与过氧化物酶外,均达到极显著正相关.3)生育期与耕作措施对土壤酶活性的影响不同,其中生育期对上述研究的5种酶活性影响极显著,耕作措施对土壤蔗糖酶、淀粉酶、纤维素酶和脱氢酶影响极显著,二者交互作用对土壤淀粉酶、过氧化物酶及脱氢酶影响极显著.     

毛乌素沙地南缘不同耕作措施土壤酶和微生物区系的特征

选取了典型的干旱半干旱农牧交错带农田作为研究对象,在连续6年的长期定位试验基础上探究了不同耕作措施下土壤酶和土壤微生物区系的特征,用逐步回归法建立了土壤养分与土壤酶和土壤微生物的最优回归模型.结果表明:(1)0～20 cm土层中,过氧化氢酶在免耕措施下活性最高;磷酸酶活性秸秆覆盖和免耕措施显著高于翻耕和覆膜措施;脲酶活...     

Effects of different tillage and straw retention practices on soil aggregates and carbon and nitrogen sequestration in soils of the northwestern China

Soil tillage and straw retention in dryland areas may affect the soil aggregates and the distribution of total organic carbon. The aims of this study were to establish how different tillage and straw retention practices affect the soil aggregates and soil organic carbon (SOC) and total nitrogen (TN) contents in the aggregate fractions based on a long-term (approximately 15 years) field experimentin the semi-arid western Loess Plateau, northwestern China. The experiment included four soil treatments, i.e., conventional tillage with straw removed (T), conventional tillage with straw incorporated (TS), no tillage with straw removed (NT) and no tillage with straw retention (NTS), which were arranged in a complete randomized block design. The wet-sieving method was used to separate four size fractions of aggregates, namely, large macroaggregates (LA, >2000 μm), small macroaggregates (SA, 250-2000 μm), microaggregates (MA, 53-250 μm), and silt and clay (SC, <53 μm). Compared to the conventional tillage practices (including T and TS treatments), the percentages of the macroaggregate fractions (LA and SA) under the conservation tillage practices (including NT and NTS treatments) were increased by 41.2%-56.6%, with the NTS treatment having the greatest effect. For soil layers of 0-5, 5-10 and 10-30 cm, values of the mean weight diameter (MWD) under the TS and NTS treatments were 10.68%, 13.83% and 17.65%, respectively. They were 18.45%, 19.15% and 14.12% higher than those under the T treatment, respectively. The maximum contents of the aggregate-associated SOC and TN were detected in the SA fraction, with the greatest effect being observed for the NTS treatment. The SOC and TN contents were significantly higher under the NTS and TS treatments than under the T treatment. Also, the increases in SOC and TN levels were much higher in the straw-retention plots than in the straw-removed plots. The macroaggregates (including LA and SA fractions) were the major pools for SOC and TN, regardless of tillage practices, storing 3.25-6.81 g C/kg soil and 0.34-0.62 g N/kg soil. Based on the above results, we recommend the NTS treatment as the best option to boost soil aggregates and to reinforce carbon and nitrogen sequestration in soils in the semi-arid western Loess Plateau of northwestern China.     

保护性耕作下黑土水热动态研究

通过连续监测东北典型黑土耕作长期定位试验下的土壤含水量和温度,研究了保护性耕作措施下农田黑土水热动态规律。结果表明:免耕秸秆覆盖(NTS)可显著提高0~50 cm土层水分含量,其中免耕在0~20 cm土层平均土壤体积含水量最高值分别比少耕(RT)和传统(CT)高3%~10%,尤其是可提高作物播种期表层土壤含水量。0~10 cm土层深度范围内RT土壤温度均高于NTS和CT,其中5 cm土层土壤温度日平均最高值较NTS和CT分别高3.04℃和5.27℃。三种耕作措施下的水热动态表明,少耕是我国东北旱作黑土区最佳的保护性耕作措施。     

不同耕作措施下陇中黄土高原旱作农田土壤活性有机碳组分及其与酶活性间的关系

通过设置在陇中黄土高原半干旱雨养农业区15年的不同保护性耕作措施长期定位试验,研究了传统耕作(T)、免耕(NT)、免耕结合秸秆覆盖(NTS)、传统耕作结合秸秆还田(TS)4种不同耕作措施下不同土层的土壤总有机碳、土壤活性有机碳、土壤微生物量、碳库管理指数和土壤蔗糖酶、淀粉酶、纤维素酶和过氧化物酶等4种参与碳循环土壤酶,并分析了土壤有机碳及其活性碳组分与土壤酶之间的相关关系。结果表明:0~30 cm土层,NTS处理可显著提高土壤有机碳、土壤活性有机碳、土壤微生物量碳及碳库管理指数,分别较T处理增加了16.3%、28.26%、41.88%、37.04%,NT、TS处理较T处理各指标也均有不同程度提高;在0~30 cm土层,NTS、TS、NT处理与T处理相比,蔗糖酶分别提高了33.84%、21.59%、25.15%,淀粉酶活性分别提高了20.90%、13.43%、12.69%,纤维素酶活性分别提高了39.13%、17.39%、4.34%,过氧化物酶活性分别提高了7.81%、2.08%、3.65%;土壤蔗糖酶、淀粉酶、纤维素酶、过氧化物酶与各形态有机碳及碳库管理指数均表现为显著或极显著正相关关系;蔗糖酶活性增加对有机碳积累作用最显著,有助于土壤总有机碳、活性有机碳、微生物量碳含量提高,土壤纤维素酶对土壤总有机碳和活性有机碳含量的增加有促进作用,过氧化物酶有利于总有机碳的积累。免耕结合秸秆覆盖是适宜该地区农田生态系统健康稳定发展,减少碳库损失的重要途径。     

连续14年保护性耕作对土壤总有机碳和轻组有机碳的影响

依托于2001年布设在陇中黄土高原半干旱雨养农业区的保护性耕作定位试验,于2014年测定了5种保护性耕作(免耕+秸秆覆盖NTS、免耕NT、传统耕作+秸秆翻埋TS、传统耕作+地膜覆盖TP和免耕+地膜覆盖NTP)和传统耕作T处理下小麦-豌豆双序列轮作中表层土壤(0~5、5~10、10~30 cm)总有机碳(SOC)和轻组有机碳(LFOC)在作物生育期前后的变化。结果表明:土壤总有机碳和轻组有机碳在土壤剖面上均随着土层深度的增加而降低;相比传统耕作T,NTS和TS处理能显著提高0~30 cm土层中SOC、LFOC的含量,在作物播种前较T分别提高了19.51%、64.58%和13.36%、42.08%,在收获后分别提高了28.00%、85.37%和18.61%、77.82%,而SOC、LFOC含量NT和TP处理与T处理间差异不显著;从作物播种前至收获后,各处理下0~30 cm土层SOC含量均有减小趋势,其中NTS和TS处理变化量最小,NT和TP处理加大了作物生育期间SOC和LFOC的消耗;LFOC可以灵敏地反应出土壤有机碳的变化。因此,在该区推行以免耕、秸秆覆盖为主的保护性耕作措施更有利于碳的积累和土壤质量的改善,促进该区农业的可持续发展。     

不同保护性耕作措施对黄土高原旱作农田土壤物理结构的影响

选取黄土高原半干旱区连续4年进行保护性耕作的玉米样地,定位试验,研究了不同耕作方式对耕层土壤理化性质的影响。结果表明:免耕秸秆覆盖(NTS)可显著降低0~5 cm表层土壤容重,传统耕作秸秆粉粹还田(TS)和NTS处理可显著降低5~10 cm、10~30 cm土层的土壤容重;NTS处理可显著增大0~5 cm表层土壤孔隙度,TS和NTS处理可显著提高5~10 cm1、0~30 cm土层的土壤孔隙度;NTS处理可显著降低各层土壤的坚实度,其它处理对表层0~5 cm无显著影响,免耕无秸秆覆盖(NT)处理显著增加了5 cm以下的土壤坚实度;NTS处理0~5 cm表层土壤水分入渗率显著加强,而NT处理则显著减弱;土壤水稳性大团聚体含量均为:NTSNTTS传统耕作(T)。本试验中NT处理对土壤结构的改良效应不明显,NTS处理对于黄土高原土壤结构改良效果最佳。     

保护性耕作对坡耕地粮豆草等高带状种植作物生长与水土保持效果的影响

为有效防治坡耕地水土流失,提高坡耕地水分利用率,选用多年生作物苜蓿及小麦、鹰嘴豆、马铃薯 等一年生作物作为供试作物,设置不同带状系统研究了各种种植方式和耕作方式对作物生长、土壤水分、WUE及 水土流失的影响。结果表明,(1)各处理保持水分的能力依次为：免耕+秸秆覆盖(NTS)>免耕(NT)>传统(T);(2) 保护性耕作具有良好的防止土壤侵蚀能力,依次为：NTS>NT>T;(3)免耕+秸秆覆盖和免耕方式与传统耕作相比, 均能提高半干旱地区土壤水分和作物对水分的利用效率,减少土壤侵蚀量。从不同处理保持水土效应来看,从优 至劣的顺序为NTS_PL>T_PL>NTS_CL>T_CL>NTS_WL>T_WL。由此可见,免耕秸秆覆盖是提高水分利用效率及控制水土流失的有效措施,粮草豆隔带种植,结合保护性耕作措施不但具有蓄水保土,减免侵蚀的生态作用,而且还能提高土地利用的经济效益,宜结合生产推广利用。     

不同耕作措施对麦—豆轮作条件下土壤有机碳库与微生物商的影响

以长期定位试验为基础,对麦-豆轮作次序下不同耕作措施间的土壤有机碳、易氧化碳以及微生物生物量碳进行了测定,计算了土壤微生物商在各个序列中变化并对土壤各级有机碳库进行了相关分析.结果表明:两种轮作次序下传统耕作结合秸秆还田、免耕不覆盖、免耕秸秆覆盖与传统耕作不覆盖相比更有利于土壤有机碳库含量的提高,同时各处理表层有机碳含量明显高于其它层次并且随着土层的增加而递减.相关分析结果显示,土壤活性有机碳较大程度上依赖土壤有机碳的含量,同时也说明易氧化碳与微生物都在一定程度上表征了土壤中活性较高部分的有机碳含量.不同耕作处理的土壤微生物商均表现为NTS、NT、TS处理大于T处理,和不同耕作处理下土壤总有机碳含量的变化趋势一致.相较于其它处理免耕秸秆覆盖的土壤微生物商在各个序列中变化最明显,说明免耕秸秆覆盖对土壤有机碳含量的增加和土壤有机质的累积的贡献最大.     

黄土高原半干旱区保护性耕作经济适应性评价

在5种保护性耕作法与传统耕作法连续4年的田间对比试验研究的基础上，利用农业经济评价方法．对每一种耕作方法经济适应性进行评价，结果表明：不论是否计入秸秆的投入，采用保护性耕作法的免耕秸秆覆盖（NTS）在几种耕作措施中是最佳的一种耕作方法。免耕秸秆覆盖（NTS）经济效益好、综合生产能力高．且它的生产能力在不同的生产条件下比其它耕作法更具有稳定性，具有较强的抵御外界变化的能力。因此，在陇中黄土高原半干旱区实施免耕秸秆覆盖（NTS）的保护性耕作法不仅能够达到高效、高产的目的，而且有助于该区农业的可持续发展。     

西北内陆河流域免耕覆盖条件下土壤温度效应

通过对免耕覆盖条件下土壤温度的研究,揭示了该条件下土壤温度的变化特点。试验表明,免耕覆盖的土壤温度不利于豌豆的出苗,且土壤热通量明显小于其它耕作方式。但其土壤温度日变化显示,该方式的下层土壤温度不易受太阳有效辐射的影响。同时,免耕覆盖下的土壤温度影响到作物干物质的积累。     

Strategic tillage in Australian conservation agricultural systems to address soil constraints: How does it impact weed management?

In the conservation agricultural systems practised in Australia, cultivation is not commonly utilised for the purpose of weed control. However, occasional use of tillage (strategic tillage) is implemented every few years for soil amelioration, to address constraints such as acidity, water repellence or soil compaction. Depending on the tillage method, the soil amelioration process buries or disturbs the topsoil. The act of amelioration also changes the soil physical and chemical properties and affects crop growth. While these strategic tillage practices are not usually applied for weed control, they are likely to have an impact on weed seedbank burial, which will in turn affect seed dormancy and seedbank depletion. Strategic tillage impacts on seed burial and soil characteristics will also affect weed emergence, plant survival, competitive ability of weeds against the crop and efficiency of soil applied pre-emergent herbicides. If growers understand the impacts of soil amelioration on weed demography, they can more effectively plan management strategies to apply following the strategic tillage practice. Weed seed burial resulting from a full soil inversion is understood, but for many soil tillage implements, more data is needed on the extent of soil mixing, burial of topsoil and the weed seedbank, physical control of existing weeds and stimulation of emergence following the tillage event. Within the agronomic system, there is no research on optimal timing for a tillage event within the year. There are multiple studies to indicate that strategic tillage can reduce weed density, but in most studies, the weed density increases in subsequent years. This indicates that more research is required on the interaction of amelioration and weed ecology, and optimal weed management strategies following a strategic tillage event to maintain weeds at low densities. However, this review also highlights that, where the impacts of soil amelioration are understood, existing data on weed ecology can be applied to potentially determine impacts of amelioration on weed growth.