不同耕作方式对黑土区农田土壤物理特性的影响

为探讨耕作方式对黑土区农田土壤物理特性的影响,2016年6—9月在内蒙古自治区呼伦贝尔市阿荣旗试验区设置3种耕作方式深松(SS)、免耕(MG)及常规耕作(CK),分别采集0-10 cm、10-20 cm和20-30 cm土层的土样,对土壤容重、含水量、土壤渗透速率及土壤孔隙度进行调查。结果表明：3种耕作方式土壤容重及含水量均表现为SS>CK>MG;土壤入渗特征表现为初始入渗率>平均渗透率>稳定入渗率;土壤入渗速率及累计入渗量表现为SS>CK>MG;土壤孔隙度以SS处理下最高且随着月份的增加土壤孔隙度降低。主成分分析表明,初始入渗速率和渗透总量对不同耕作方式最为敏感,可以作为考察东北黑土区农田耕作效应与缓解黑土地退化的评价指标。由综合得分可知,不同耕作方式下土壤性能优劣表现为SS>MG>CK。综上,深松耕作可以有效的降低土壤容重,提高土壤含水量,促进土壤渗透能力;免耕更有利于水分的保持,降低土壤的无效蒸发。     

双免耕覆盖对旱地土壤微生物、酶活性和冬小麦干物质转运的影响

为了解双免耕覆盖下旱地土壤微生物数量、土壤酶活性及冬小麦干物质转运特征,研究了双免耕覆盖下麦田土壤中细菌、真菌、放线菌的数量、土壤蛋白酶和脲酶的活性、冬小麦花前和花后干物质向籽粒的转运量与传统耕作（对照）的差异。结果表明,与对照相比,双免耕覆盖下土壤中微生物的数量和酶活性在冬小麦不同生育时期和不同土层均显著（P<0.05）或极显著（P<0.01）高于对照;在0～60 cm土壤中,双免耕覆盖下微生物总量平均较对照高68.2%,差异达极显著水平;土壤中蛋白酶和脲酶活性平均较对照高 27.3%和32.7%。双免耕覆盖下冬小麦花后干物质积累量对籽粒产量的贡献率为44.2%,较对照增加了 61.7%;产量较对照提高18.4%,二者差异达极显著水平。     

耕作与秸秆还田方式对稻田N2O排放、水稻氮吸收及产量的影响

保护性耕作是改善农田土壤肥力的重要举措,然而其对作物氮吸收与产量的作用尚不明确。为此,本试验于2016—2017年稻季在湖北省武穴市花桥镇,设置常规翻耕与免耕两种耕作方式以及前茬作物秸秆全量还田与不还田两种秸秆还田方法,研究耕作与秸秆还田方式对稻田土壤N2O排放、根系酶活性、水稻氮吸收与产量的影响。结果表明,耕作方式显著影响土壤N2O排放,但不影响根系硝酸还原酶与谷氨酰胺合成酶活性、水稻氮吸收与产量。与翻耕处理相比,免耕处理2016年和2017年土壤N2O排放量分别显著提高了12.5%~18.2%和21.1%~38.6%。秸秆还田显著影响土壤N2O排放量、根系酶活性、水稻氮吸收与产量。相对于秸秆不还田处理,秸秆还田处理2016年和2017年土壤N2O排放量分别显著提高了38.5%~45.5%和13.1%~29.5%。秸秆还田处理相对于不还田处理根系硝酸还原酶与谷氨酰胺合成酶活性分别显著增加了6.7%~45.9%和9.0%~46.7%,水稻氮吸收量提高了12.5%~26.0%,产量增加了9.4%~12.6%。本文认为,虽然秸秆还田提高了水稻氮吸收与产量,但也促进了土壤N2O的排放,因此在评估保护性耕作稻田温室效应时应加强对温室气体(CH4和N2O)排放和土壤碳固定影响的长期监测,以期为发展低碳稻作提供理论依据和技术支撑。     

轻量化玉米垄作免耕播种机设计与试验

针对目前东北地区的免耕播种机主要依靠自重增加下压力来保证开沟深度的问题,设计了2BQM-2型轻量化玉米垄作免耕播种机,重量为一般免耕播种机的一半,可减轻对土壤的压实。轻量化垄作免耕播种机采用悬挂方式与拖拉机联结成作业机组,利用拖拉机液压系统的位置调节法来控制破茬深度。为了验证作业机组的工作性能,田间试验以播种机速度、播种深度、秸秆覆盖量为试验因素,以免耕播种机的工作阻力和粒距合格率为试验指标,进行三因素五水平二次回归正交试验。试验结果得到的最佳工况组合为:播种机速度为1.21 m/s,播种深度为4.96 cm,秸秆覆盖量为0.73 kg/m2时,播种机工作阻力为3.62 k N,粒距合格率为93.63%。经过对免耕播种机优化设计有效减轻了免耕播种机的重量,减少了机器的制造成本和工作时对土壤的压实,降低了能耗。经田间测量镇压轮压实土壤的深度平均为10 mm,相对现有的垄台被压平的机具,工作效果良好。     

长期免耕对不同土层土壤结构与有机碳分布的影响

为探明长期翻耕与免耕条件下不同土层深度土壤结构稳定性及其有机碳分布特征,在长期定位试验中分层(0~10 cm、10~20 cm、…、90~100 cm)采集免耕和常规耕作处理下混合土样和原状土样进行土壤结构与有机碳的测定,结果表明:(1)随着土层的加深,0.5~2.0 mm和大于2.0 mm粒级团聚体含量表现为逐渐降低的趋势,而其他粒级团聚体含量呈增加趋势。免耕更利于提高大粒级团聚体(0.5 mm)的含量,且土壤结构的稳定性显著提高,其作用深度在50 cm以上。(2)随着土层的加深,土壤总有机碳和活性有机碳均表现为先增加后降低再趋于稳定的趋势。免耕处理在0~80 cm土层的土壤总有机碳和活性有机碳均高于常规耕作处理。(3)随着土层的加深,不同粒级团聚体总有机碳含量呈降低趋势,大粒级团聚体中含有较高的有机碳。免耕更利于0~40 cm土层不同粒级团聚体总有机碳含量的提高。随着土壤团聚体粒级的降低,土壤活性有机碳含量呈降低趋势。与常规耕作相比,除0.053~0.250 mm粒级团聚体外,免耕提高了0~20 cm土层各粒级团聚体中活性有机碳含量。(4)随着土层的加深,各粒级团聚体中有机碳对土壤总有机碳的贡献率表现为先降低后增加再降低的趋势。不同粒级团聚体中,大于2.0 mm和小于0.053 mm粒级团聚体有机碳贡献率在0~100 cm土层均低于其他粒级团聚体。在0~20 cm、30~40 cm和90~100 cm土层,免耕处理各粒级团聚体有机碳累积贡献率均高于常规耕作。     

玉米原茬地侧向清茬刀设计与试验

针对玉米原茬地免耕播种作业过程中残留玉米根茬和须根导致施肥播种部件堵塞、播种质量降低等问题,该文设计了一种玉米原茬地免耕播种用侧向清茬刀,分析了侧向清茬刀工作与结构参数对根茬清除率、土壤扰动率和功耗的影响。对侧向清茬刀清茬、输送、抛扔等作业过程进行分析,并依此对侧向清茬刀结构及正切刃工作曲线进行设计,确定了影响其作业性能的关键参数。应用三因素三水平正交试验和模糊综合评价方法,选取正切刃折弯角α、正切刃宽度B、清茬刀角速度ω为影响因素,根茬清除率、土壤扰动率、当量功耗为性能指标,对影响作业性能的侧向清茬刀结构和工作参数进行优化。结果表明:在作业速度7.2 km/h条件下,正切刃折弯角0.86 rad、正切刃宽度50 mm、清茬刀角速度52 rad/s时,根茬清除率为94.3%,土壤扰动率为54.3%,当量功耗为3.4 kW,工作过程中未出现堵塞与秸秆缠绕现象。研究结果可为玉米原茬地免耕播种作业提供参考。     

利用最小水分限制范围评价东北黑土区免耕和垄作的土壤水分稳定性

为明确耕作方式对黑土土壤水分稳定性的作用,提高黑土区雨养农业对气候变化的适应性,该研究基于黑土区长期免耕定位试验,利用最小水分限制范围(Least Limiting Water Range, LLWR)评价免耕(NT)和垄作(CT)管理下土壤含水率有效性及其变异特征。结果表明:1)在0～5、5～10、10～20和20～40 cm 4个土层中,NT处理显著降低了5～10 cm的LLWR,其他3个土层LLWR差异均不显著;2)在平水年(2014)、枯水年(2015)和丰水年(2016),NT管理下作物生育期内0～40 cm平均土壤含水率正常率分别为48%、72%和85%,年间变异系数为0.23;CT的土壤含水率正常率分别为56%、20%和51%,年间变异系数为0.38;3)在丰水年,NT与CT的平均有效储水量差值最小,NT比CT高8.95mm;在枯水年相差最大,NT的平均有效储水量比CT高13.99mm。因此,NT管理下土壤水分更稳定地分布在LLWR内,在极端降雨年份(枯水年和丰水年)优势尤其明显。     

侧深施肥直斜偏置式免耕播种开沟器设计与试验

采用侧深施肥技术,施肥铲作业后播种带两侧土壤高度不一致,易加剧播种机横向偏摆,进而导致播种深度均匀性和播种横向一致性较差。为解决上述问题,该研究设计了一种直斜偏置式免耕播种开沟器。该开沟器主要由切土斜刃、挡土定位板、偏置推土板等组成,作业时滑切土壤并将其推移至肥沟一侧拓宽种沟,避免种子落至肥沟后位置过深,提高播种质量。通过离散元仿真试验,以前进阻力、肥沟回土深度、种沟回土深度为试验指标进行二因素五水平正交旋转组合试验,得到斜刃滑切角为37°、偏置角为15°时开沟器作业性能最好。在最优参数下与双圆盘式、尖角式开沟器进行田间作业性能对比试验,相对于双圆盘式和尖角式开沟器,直斜偏置式开沟器播种深度变异系数分别降低41.12%、19.41%;播种横向变异系数分别降低39.00%、28.41%;前进阻力分别降低7.26%、28.20%;作业后肥沟与种沟回土深度分别提高9.47%、13.68%和33.33%、7.14%。试验结果表明,该开沟器可以减小前进阻力,增加肥沟与种沟回土,提高播种深度均匀性和播种横向一致性,可为播种开沟器的设计提供参考。     

免耕覆盖夏玉米耗水特性及土壤环境变化研究

2002～2003年在西北农林科技大学灌溉试验站夏玉米田进行了小麦秸秆不同覆盖量的大田试验.通过不同覆盖处理对夏玉米的耗水特性及土壤水热环境变化影响的研究,表明采用完全覆盖可使作物耗水减少27.6%、产量增加21.22%、1 m土壤含水率提高37%,覆盖焚烧处理耗水量高于免耕覆盖10%～41%.另外,利用秸秆免耕覆盖比覆盖焚烧土壤的速效氮、速效磷、速效钾均有所提高.最后,从节约资源和改善环境污染的角度分析了秸秆覆盖对土壤环境的影响.     

冬种马铃薯稻草覆盖免耕栽培肥料品种筛选试验

冬种马钤薯稻草免耕覆盖栽培试验结果表明,一次性施用厂家生产的复合肥增产效果比较好,不同厂家生产的复合肥在相同的栽培条件下对马铃薯的产量有较大的影响;鄂中硫酸钾复合肥、挪威海德鲁复合肥、芬兰硫酸钾复合肥、洋丰硫酸钾复合肥等适宜玉林市冬种马铃薯稻草覆盖免耕栽培一次性施肥使用,肥效长,用量适中,增产效果显著,经济效益明显,可在生产上推广应用。