土地利用方式和栽培措施对农田土壤不同组分有机碳的影响

以河北曲周县原状草地土壤和农田土壤为研究对象,分析了土地利用方式、秸秆还田、耕作方式和施肥水平对土壤有机碳特性的影响。研究表明,华北原状草地改变为农田后（34年）,土壤砂粒、颗粒有机碳的含量和总有机碳的比例、轻组土壤和轻组土壤有机碳都显著降低,且以秸秆还田影响最大。经过8年的耕作,施加底肥、免耕和秸秆整株还田等农艺措施,明显提高了土壤颗粒有机碳含量。秸秆还田使得0～20cm土壤颗粒有机碳含量明显增加,且整株还田比粉碎还田更能增加10～20cm土壤颗粒的有机碳含量,而免耕对土壤颗粒有机碳的增加主要表现在0～10cm。土壤非保护性有机碳的比例也会显著降低,且非保护性有机碳主要分布在0～5cm土层。     

秸秆还田和耕作方式对花生土壤微生物量、酶活性和产量的影响

通过两年的田间小区定位试验,研究免耕无秸秆还田(RN)、常规翻耕无秸秆还田(RS)、垄耕无秸秆还田(RD)、免耕秸秆还田(TN)、常规翻耕秸秆还田(TS)、垄耕秸秆还田(TD)6种耕作方式对科尔沁风沙地花生耕层土壤微生物量、土壤酶活性和产量的影响,探究适合辽西风沙半干旱条件下花生高产的耕作方式。结果表明:相同耕作条件下秸秆还田处理组土壤微生物量碳、氮、磷含量和土壤酶活性均高于无秸秆还田处理组,秸秆还田能显著提高土壤微生物量碳、氮、磷含量和酶活性;在相同秸秆还田处理条件下,与常规耕作和垄耕处理相比,免耕处理能显著提高土壤微生物量碳、氮、磷含量和土壤酶活性;免耕秸秆还田处理下,花生产量高出未还田处理4.32%。综上,免耕秸秆还田处理能显著提高土壤微生物量碳、氮、磷含量和土壤酶活性,提高耕层土壤生物学肥力,促进作物增产。     

保护性耕作与秸秆还田对土壤微生物及其溶磷特性的影响

试验研究保护性耕作与秸秆还田对土壤微生物及其溶P特性结果表明,免耕和秸秆还田均能促进土壤麦角固醇的增加,而少耕却显著提高土壤微生物生物量。耕作方式间土壤有机碳水平无明显差异,但秸秆还田可提高土壤有机碳含量。免耕处理土壤微生物量显著增加,深耕处理土壤微生物量则较低,秸秆还田微生物量显著高于无秸秆对照。浅耕处理溶P细菌数量最高,免耕最少,但少耕和免耕处理溶P微生物的溶P能力大于深耕及浅耕,秸秆还田对溶P微生物群体和高效溶P菌生长均有促进作用。     

不同耕作方式下玉米秸秆还田对土壤真菌群落的影响

研究宁夏引黄灌区秸秆还田与籽粒直收玉米配套模式下不同耕作和秸秆还田方式对土壤真菌群落组成及功能的影响,探究土壤真菌群落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。以宁夏引黄灌区秸秆还田与籽粒直收玉米连作农田土壤为研究对象,采用Illumina MiSeq高通量测序技术,分析2种耕作方式(免耕与深翻)与3种秸秆还田方式(不还田、秸秆半量还田与秸秆全量还田)定位试验条件下,玉米成熟期土壤真菌群落结构与功能的差异,并结合土壤理化性质,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。结果表明,免耕结合秸秆半量覆盖还田处理土壤真菌多样性指数表现最优,免耕条件下秸秆不还田与秸秆半量还田处理土壤真菌OTU数均多于深翻,秸秆全量还田处理则相反。各处理优势真菌种群存在明显差异,子囊菌门、担子菌门、被孢菌门、粪壳菌纲、Symmetrospora属、被孢霉属和子囊菌属在各处理中相对丰度普遍较高;免耕处理对不同真菌物种存在不同的影响,可以促进参与木质素腐解的真菌生长发育,降低致病真菌的相对丰度。耕作方式对真菌群落组成的影响显著,免耕结合秸秆不还田、秸秆半量覆盖还田处理下土壤真菌群落组成稳定性较强,其余处理的土壤真菌群落组成稳定性则较差。各处理对真菌群落组成贡献较大的真菌物种存在差异。土壤理化性质与不同菌属的生长繁殖关系密切,主要优势菌属主要受土壤碱解氮、全磷、有效磷、容重的影响。本研究发现,不同耕作与秸秆还田方式改变了农田土壤真菌群落OTU数量、多样性参数以及群落组成,不同的土壤理化性质也是影响各真菌菌属生长繁殖的主要因素;免耕结合适宜的秸秆覆盖还田量能够促进土壤中易腐解秸秆的菌属生长繁殖,利于形成秸秆还田生态圈的良性循环,促进农田土壤生态系统稳定。     

连续秸秆还田与耕作方式轮换对稻麦轮作田土壤理化性状变化及水稻产量构成的影响

为减少秸秆焚烧带来的环境污染,提高秸秆还田的利用效率,采用大田试验研究了连续秸秆还田与不同耕作方式对稻麦轮作田土壤理化性状变化及水稻产量构成的影响。结果表明:所有处理中,连续两年深耕+秸秆还田处理(DSⅡ)和一年免耕一年深耕+秸秆还田处理(NDS)对土壤容重的降低最有效;一年免耕一年浅翻耕+秸秆还田处理(NLS)最能有效增加土壤有机质含量;一年免耕一年翻耕和旋耕(NRS、NLS、NDS)以及连续两年旋耕处理(RSⅡ)增加土壤全土层全氮含量效果最明显;秸秆还田处理全土层速效磷含量增加较明显,但是不同耕作方式对全土层速效磷含量影响不显著。秸秆还田使水稻穗粒数、千粒重以及产量均减少,秸秆还田处理的穗粒数比无秸秆还田处理减少12.14%,千粒重平均低5.68%,产量低约7.68%。     

科学耕作与留茬改良小麦-玉米两熟农田土壤物理性状及增产效果

为了探讨不同覆盖耕作方式对农田土壤物理性状及作物产量的影响,该试验研究了免耕、常规2种耕作方式和4种留茬高度的玉米秸秆还田处理,对麦-玉两熟农田土壤含水率、容重、孔隙度以及作物产量的影响。结果表明:在0～40cm土层内,秸秆还田的集雨和保水效果显著,免耕留茬0.5m还田处理的含水率比免耕无覆盖处理增加了15.95%。秸秆还田量对0～40cm内土壤贮水量的影响不同。耕作措施显著影响了土壤容重,小麦播种前常规留茬1m还田、常规全量还田处理容重低至1.0g/cm3左右。秸秆还田能增加土壤总孔隙度、降低毛管与非毛管孔隙度的比值。单一免耕处理降低了作物产量,而免耕覆盖能增产,其留茬1m还田处理比无还田处理增产22.44%,比常规留茬0.5m还田处理高3.64%。因此,免耕留茬1m还田处理在改善农田土壤物理性状和增加作物产量方面显著,该研究可为农田管理过程中耕作措施和秸秆还田量的选择提供参考依据。     

不同施肥条件下小麦田土壤呼吸特征研究

土壤呼吸是碳循环中的重要过程,为了解不同施肥措施对土壤呼吸过程的影响,在潮土小麦生长季研究了土壤呼吸特征.结果表明,土壤呼吸具有明显的昼夜变化和季节变化特征;土壤呼吸和土壤温度呈指数变化关系;有机肥和秸秆还田在生长后期显著增加了土壤呼吸速率,而仅仅NPK配施,减小了土壤呼吸速率.     

秸秆还田对免耕稻田温室气体排放及土壤有机碳固定的影响

秸秆还田影响免耕稻田土壤固碳潜力,相应地改变了温室气体的排放,从而影响秸秆还田后稻田土壤固碳减排对减缓全球变暖的贡献。通过研究不同油菜秸秆还田量（0、3000、4000kg·hm-2和6000kg·hm-2）对免耕稻田温室气体（CO2、CH4和N2O）排放和土壤碳固定的影响,评估秸秆还田后温室气体增排的综合增温潜势对稻田固碳减缓全球变暖的贡献的抵消作用。结果表明,秸秆还田显著提高CO2和N2O排放,降低CH4排放,显著提高土壤有机碳含量,有效地提高土壤碳固定,从而有效地提高稻田土壤碳固定对温室气体增排的温室效应抵消作用。随着秸秆还田量的增加,稻田土壤固碳减缓全球变暖的贡献相应增加,因此必须考虑免耕稻田秸秆还田量的问题,以有效发挥免耕稻田秸秆还田的固碳潜力和降低温室气体的排放。     

秸秆还田和保护性耕作对砂姜黑土有机质和氮素养分的影响

通过田间试验,分别采集小麦成熟期、玉米成熟期和小麦播种期耕层土样,研究不同的秸秆还田方式(秸秆还田、焚烧还田和火粪还田)与保护性耕作(减耕和免耕)对砂姜黑土有机质和氮素养分的影响,以期得到培肥砂姜黑土的最佳方式。结果表明:作物秸秆还田可以增加砂姜黑土有机质和全氮的含量,但是对速效氮含量影响不大。在不同的秸秆还田和保护性耕作处理中,秸秆火粪还田和免耕条件下的秸秆还田对砂姜黑土有机质和全氮含量的增加效果最为明显。与对照相比,秸秆火粪还田后土壤有机质和全氮含量分别平均提高4.45 g/kg和0.131 g/kg;免耕条件下的秸秆还田其土壤有机质和全氮含量分别平均提高3.36 g/kg和0.095 g/kg;减耕条件下的秸秆还田和秸秆粉碎还田对增加砂姜黑土有机质和全氮含量的效果不显著;秸秆焚烧不能增加砂姜黑土有机质和全氮的含量。秸秆还田和保护性耕作不会大幅度提高砂姜黑土C/N进而影响土壤氮素养分的供应,同时秸秆还田能有效提高土壤微生物量碳氮,但微生物量的碳氮比却保持在适宜的范围内。     

耕作方式和秸杆还田对纤维素降解细菌多样性的影响

免耕和秸秆还田是培肥地力的重要措施,明确其对土壤纤维素降解细菌群落的影响对于土壤质量提升具有重要意义。选择中国科学院封丘农业生态国家试验站耕作秸秆还田(WtS)、免耕秸秆还田(WntS)、耕作秸秆不还田(Wt)和免耕秸秆不还田(Wnt)4种处理小区并采集土壤样品,用CMC-Na刚果红培养基对纤维素降解细菌计数,采用PCR-RFLP技术研究保护性耕作和秸秆还田对纤维素降解细菌群落的影响。结果表明,秸秆还田与免耕处理均不同程度提高了纤维素降解细菌数量。WtS、WntS、Wt和Wnt4个纤维素降解细菌基因文库中,OTUs数量分别为23、26、20和19个,秸秆还田加免耕处理多样性指数最高。本文获得的纤维素降解细菌共属于11个属,秸秆还田土壤中Streptomycetaceae、Flavobacterium、Sphingobium相对丰度明显多于秸秆不还田处理土壤;免耕处理土壤中Pseudomonas、Phyllobacterium、Paenibacillus、Promicromonosporaceae、Sphingobacterium相对丰度明显高于耕作处理土壤。典范对应分析显示四种处理纤维素降解细菌群落结构发生了较大变化,p H、全磷、有机碳和全钾与免耕处理呈显著正相关性,全氮、碱解氮、速效钾、速效磷和有机碳与秸秆还田处理呈显著正相关性。免耕和秸秆还田能提高土壤中纤维素降解细菌数量及多样性,改变纤维素降解细菌群落结构。     

耕作方式对土壤水动态变化及夏玉米产量的影响

一个连续２年的田间耕作试验在夏玉米生长期内完成,分析对比３种不同耕作方式对土壤水动态变化过程及对作物产量的影响。耕作扰动对土壤水动态变化的影响是明显的,夏玉米生长初期免耕下的表层土壤持有较高的水分,这归因于土壤非耕扰动、冬小麦残茬覆盖以及耕层土壤孔隙尺度分布的变化;另一方面,深松土壤受到耕作活动的强烈干扰,苗期耕层土壤蓄水明显小于传统耕作。耕作方式对土壤水差异的影响伴随着作物的生长发育过程显著减弱。深松耕作对作物根系生长发育状况及作物增产效果的作用是十分显见的。     

耕作措施对华北农田CO_2排放影响及水热关系分析

为探讨不同耕作措施对农田土壤呼吸排放的影响及其与土壤温度、水分之间的关系,该研究利用长期定位试验研究翻耕、旋耕、免耕3种耕作措施下冬小麦、夏玉米生育期农田CO2的排放通量及其季节变化规律,并通过农田土壤温度、水分对CO2的排放通量进行回归统计分析.结果表明:不同耕作措施下农田CO2排放通量具有明显的季节排放规律,冬小麦、夏玉米生育期农田CO2排放通量:翻耕>旋耕>免耕,且处理间差异都达到显著或极显著水平.不同耕作措施对农田土壤温度及土壤含水率具有显著的影响,免耕条件下农田各层土壤温度最低,冬小麦季免耕农田土壤水分含量高于其他两处理.各处理条件下农田CO2排放通量与土壤温度具有显著的相关性,其中翻耕处理的CO2排放通量与10 cm土温相关性最高,旋耕和免耕则均与20 cm土温相关性最高.当土壤温度高于10℃时CO2排放通量与5 cm土壤含水率具有显著的相关性,此时土壤水分成为CO2排放的主要影响因素.     

不同土壤水吸力与耕作方式对土壤压缩—回弹特性的影响

[目的]合理耕作方式是缓解土壤压实、提升土壤生产能力的有效措施,而土壤水分是影响土壤机械物理性能的重要因素,直接影响土壤耕作质量.通过研究不同土壤水吸力和耕作方式下土壤压缩曲线及模型拟合效果,分析土壤回弹—再压缩曲线变化及机械力学参数(预固结压力、压缩指数和回弹指数)差异,以期为农田土壤耕作和培肥提供科学依据.[方法]...     

坡耕地保护性耕作措施的水土保持效应

为探索不同保护性耕作技术在黑龙江省西部半干旱区坡耕地的水土保持效应,于2007、2008年在甘南县东兴村坡耕地径流小区进行不同耕作措施的降雨径流、土壤储水量和土壤流失量试验研究。结果表明：土壤储水量的动态变化趋势与天然降雨趋势一致;与常规耕作措施相比,所研究的3种耕作措施均可不同程度地增加土壤储水量、减少地表径流和土壤流失量,其中,垄向区田措施减少径流效果最好,覆膜＋垄向区田技术集成措施增加土壤储水和减少土壤流失效果最好,免耕秸秆覆盖措施在以上3方面的效果均为最差;垄向区田和覆膜＋垄向区田措施具有增加土壤储水深度的作用。研究结果可为黑龙江省西部半干旱区坡耕地水土保持措施的合理选择提供参考。     

Short-term organic matter mineralisation following different types of tillage on a Swedish clay soil

Reduced tillage is proposed as a method of C sequestration in agricultural soils. However, tillage effects on organic matter turnover are often contradictory and data are lacking on how tillage practices affect soil respiration in northern Europe. This field study (1) quantified the short-term effects of different tillage methods and timing on soil respiration and N mineralisation and (2) examined changes in aggregate size distribution due to different tillage operations and how these relate to soil respiration. The study was conducted on Swedish clay soil (Eutric Cambisol) and compared no-tillage with three forms of tillage applied in early or late autumn 2010: mouldboard ploughing to 20–22 cm and chisel ploughing to 12 or 5 cm depth. Soil respiration, soil temperature, gravimetric water content, mineral N and aggregate size distribution were measured. The results showed that respiration was significantly higher (P?<?0.001) in no-till than in tilled plots during the 2 weeks following tillage in early September. Later tillage gave a similar trend but treatments did not differ significantly. Soil tillage and temperature explained 56 % of the variation in respiration. In the early tillage treatment, soil respiration decreased with tillage depth. Mineral N status was not affected by tillage treatment or timing. Soil water content did not differ significantly between tillage practices and therefore did not explain differences in respiration. The results indicate that conventional tillage in early autumn may reduce short-term soil respiration compared with chisel ploughing and no-till in clay soils in northern Europe.     

耕作方式对麦田土壤水分消耗和硝态氮淋溶的影响

以高产冬小麦品种济麦22为材料,设置条旋耕、深松＋条旋耕、旋耕、深松＋旋耕和翻耕5种耕作方式处理,研究耕作方式对小麦各生育阶段土壤水分消耗和硝态氮淋溶的影响。结果表明：（1）深松＋条旋耕处理小麦各生育时期棵间蒸发量、播种至拔节阶段0-40cm土层土壤贮水消耗量和农田日耗水量显著低于旋耕、深松＋旋耕和翻耕处理的;开花至成熟阶段60-120cm土层土壤贮水消耗量、农田日耗水量和灌浆后期旗叶水势显著高于其他处理的。（2）深松＋条旋耕处理成熟期0-80cm土层土壤硝态氮含量与深松＋旋耕处理的无显著差异,均低于其他处理的;80-120cm土层土壤硝态氮含量低于深松＋旋耕处理的。（3）深松＋条旋耕处理籽粒产量与深松＋旋耕处理的无显著差异,均高于其他处理的,水分利用效率最高,是本试验条件下的高产高水分利用效率处理。     

Short-term responses of soil nutrients and corn yield to tillage and organic amendment

Field experiments were conducted in 2010 and 2011 at the Agricultural College of Shiraz University to evaluate the effects of cattle manure and nitrogen (N) fertilizers on soil properties such as soil organic carbon (SOC), soil organic nitrogen (SON), soil electrical conductivity, soil pH and corn yield under two tillage systems. Treatments included tillage systems in two levels as conventional tillage and reduced tillage as subplots, cattle manure (0, 25 and 50 tons ha^?1) and N fertilizer (0, 125 and 250 kg N ha^?1) as sub-subplots. Results showed that SOC and SON were significantly affected by tillage system in both years of the experiment. SOC and SON were higher in reduced tillage compared to conventional tillage. Tillage system had no significant effect on grain yield, plant height and 1000 seed weight. Increased cattle manure rates at 25 and 50 tons ha^?1 increased grain yield by 27% and 38%, respectively, in 2010 and 25% and 25% in 2011. The results showed that application of cattle manure combined with N fertilizer might be an efficient management to increase soil productivity in southern Iran, in soils with poor organic content. Additionally, reduced tillage showed to be an efficient method to increase soil organic matter.     

Simulation of the redistribution of soil by tillage on complex topographies

Tillage redistributes soil and contributes significantly to the within‐field soil variation, especially on topographically complex terrain. Although the basic principles of the redistribution are well understood, models for simulating the redistribution are poor predictors. This paper presents a modelling structure that allows a simulation of the redistribution of soil constituents on complex topographies for various tillage implements. The model simulates the redistribution of soil constituents by convoluting the probability distribution of the tillage displacement with the spatial distribution of the soil constituents. The probability distributions in two dimensions are derived from a series of tillage experiments conducted with a mouldboard plough at various positions in the landscape. Furthermore, the effects of topography and tillage direction on the probability distributions were characterized and implemented in the model. A first application showed that the direction of tillage significantly affects the long‐term redistribution of soil constituents. The inclusion of other implements in the model was explored, and we found that data in the literature could be used for simulating the long‐term effects of tillage.     

Residue cover,soil structure,weed infestation and spring cereal yields as affected by tillage and straw management on three soils in Norway

Four field trials (spring wheat and oats) were conducted (one on clay soil, one on loam soil and two on silt soil) for three years in important cereal growing districts, to investigate the influence of tillage regimes (ploughing versus reduced tillage in either autumn or spring) and straw management (removed and retained) on plant residue amounts, weed populations, soil structural parameters and cereal yields. The effect of tillage on soil structure varied, mainly due to the short trial period. In general, the amount of small soil aggregates increased with tillage intensity. Reduced soil tillage, and in some cases spring ploughing, gave significantly higher aggregate stability than autumn ploughing, thus providing protection against erosion. However, decreasing tillage intensity increased the amounts of weeds, particularly of Poa annua on silt soil. Straw treatment only slightly affected yields, while effects of tillage varied between both year and location. Reduced tillage, compared to ploughing, gave only small yield differences on loam soil, while it was superior on clay soil and inferior on silt soil. Our results suggest that shallow spring ploughing is a good alternative to autumn ploughing, since it gave comparable yields, better protection against erosion and was nearly as effective against weeds.     

耕作对坡耕地水土流失和冬小麦产量的影响

在模拟降雨和自然降雨条件下研究长期（6年）定位耕作措施对豫西早区坡耕地水分保持、土壤流失以及冬小麦产量的影响。耕作措施包括少耕、免耕覆盖、深松覆盖和常规耕作。田间模拟降雨试验用来测定不同耕作措施对径流和土壤流失的影响，自然降雨小区主要用来验证模拟试验结果，同时测定不同耕作措施对冬小麦产量的影响。模拟试验结果表明：不同耕作措施下的土壤饱和导水率没有明显差异，雨前土壤含水量和降雨强度均显著影响地表径流。在试验条件下，免耕覆盖处理未产生径流和土壤流失，水土保持效果最好。与常规耕作比较，深松覆盖处理分别减少径流和土壤流失50％和90％。尽管少耕可以有效降低土壤流失，但其产生的径流量和常规耕作相近。在自然降雨条件下，免耕覆盖和深松覆盖的水土保持效果从第3年开始显著。深松覆盖在任何年型均能够显著提高冬小麦的产量。相比较常规耕作，深松覆盖平均增产9．4％。免耕覆盖除丰水年也能显著提高冬小麦产量．但增产效果不如深松覆盖显著。少耕无明显增产效果。由于产量对农民来说是评判一个耕作措施效果的重要依据，同时考虑到深松覆盖显著的水土保持效果，我们认为深松覆盖是适合当地早作农业的一个有效耕作措施。