保护性耕作对旱作农田耕层土壤肥力及酶活性的影响

通过田间定位试验,研究了不同耕作方式对黄土高原西部旱农区耕层土壤肥力和酶活性的影响。结果表明,秸秆还田可以显著提高 0—5和5—10 cm土层有机质、全氮、全磷、全钾、铵态氮、速效磷、速效钾和3种水解酶活性; 10—30 cm 土层仅提高了有机质、全钾和速效钾含量,对其余各养分含量和水解酶活性并无明显影响。免耕降低了0—5、5—10和10—30 cm土层硝态氮含量,但对过氧化氢酶活性有明显促进作用。相关分析表明,土壤有机质、养分和碱性磷酸酶、蔗糖酶活性之间呈极显著相关关系。进一步应用主成分分析表明,土壤有机质、养分和水解酶活性共同反映着黄土高原雨养农区土壤肥力水平的高低。     

耕作方式对耕层土壤结构性能及有机碳含量的影响

为了寻求能够提高土壤结构稳定性的耕作模式,在陇中黄土高原半干旱区连续7年的定位试验研究基础上,采用常规分析方法(湿筛法、重铬酸钾容量法、环刀法),研究了不同耕作方式对耕层土壤结构性能及有机碳含量的影响.结果表明:与传统耕作(T)相比,免耕无覆盖(NT)、传统耕作+秸秆还田(TS)和免耕+秸秆覆盖(NTS)3种保护性耕作方式均能不同程度地增加耕层土壤的有机碳和不同粒径水稳性团聚体的含量,其中免耕+秸秆覆盖(NTS)处理效果最佳.在0～10 cm土层中,NTS处理的土壤容重低、孔隙度大,土壤结构得到了较大改善.不同耕作方式下0～5 cm、5～10 cm和10～30 cm土层粒径1～0.5 mm水稳性团聚体的含量最高,粒径>0.25 mm水稳性团聚体含量与有机碳含量和孔隙度呈显著正相关,与容重呈显著负相关.     

不同耕作措施对红壤坡耕地耕层质量的影响

为探明不同耕作措施对云南红壤坡耕地耕层土壤抗侵蚀性能和生产性能的影响,以常规耕作为对照,设置免耕、翻耕20 cm、翻耕20 cm+压实、翻耕20 cm+深松30 cm四种耕作措施,采用土壤质量指数法对不同耕作措施下耕层质量变化特征进行分析评价。结果表明:(1)不同耕作措施对红壤坡耕地耕层土壤抗侵蚀性能影响显著。翻耕20 cm+深松30 cm处理下土壤饱和导水率最大(1.19mm·min^-1);与常规耕作相比,翻耕20 cm+深松30 cm处理下水稳性团聚体平均质量直径增加28.13%;免耕处理下土壤抗剪强度最高(12.12kg·cm^-2),耕层土壤饱和导水率最大(1.27mm·min^-1);翻耕20 cm处理下大于0.25 mm水稳性团聚体含量、水稳性团聚体平均质量直径、几何平均直径均显著高于其他措施,分别为69.64 g·kg^-1、1.74 mm、0.77 mm。(2)不同耕作措施对红壤坡耕地耕层生产性能影响具有差异性表现,免耕处理下土壤容重显著增大,土壤有机质、有效磷在表层富集;翻耕20 cm、...     

不同耕作深度对红壤坡耕地耕层土壤特性的影响

红壤坡耕地不同耕作深度对耕层质量和作物产量具有重要影响。以江西红壤坡耕地示范区耕层为研究对象,从土壤属性角度,对红壤坡耕地不同耕作深度处理下垂直深度土壤水分、容重、孔隙度、土壤紧实度、土壤抗剪强度、土壤有机质、有效磷和速效钾等进行分析。结果表明:(1)不同耕作深度对土壤孔隙度、饱和含水量和田间持水量的影响为免耕翻耕20 cm翻耕10 cm常规耕作翻耕30 cm,对容重的影响为翻耕30 cm常规耕作翻耕10 cm免耕翻耕20 cm;与常规耕作比较,翻耕30 cm使土壤饱和含水量、田间持水量和土壤孔隙度分别提高了18.17%,12.67%,5.94%,土壤容重降低6.90%。(2)不同耕作深度下土壤紧实度表现为翻耕30 cm翻耕10 cm翻耕20 cm免耕常规耕作,土壤抗剪强度表现为翻耕30 cm常规耕作翻耕10 cm免耕翻耕20 cm;与常规耕作对照,翻耕30 cm使土壤紧实度和抗剪强度分别降低27.07%和24.82%。(3)土壤有机质含量以翻耕20 cm处理下最高(13.48 g/kg),免耕处理含量最低(9.39 g/kg),土壤速效养分主要集中分布在0-20 cm土层,但20-40 cm土层中翻耕处理较免耕处理有不同程度的增加,以翻耕20 cm和常规耕作表现显著。(4)主成分分析结果表明,翻耕30 cm处理对红壤坡耕地土壤的综合改善效果最好。研究结果可为红壤坡耕地耕层土壤改善和合理耕层构建提供技术参考。     

不同耕作措施对红壤坡耕地耕层质量的影响

为探明不同耕作措施对云南红壤坡耕地耕层土壤抗侵蚀性能和生产性能的影响,以常规耕作为对照,设置免耕、翻耕20 cm、翻耕20 cm+压实、翻耕20 cm+深松30 cm四种耕作措施,采用土壤质量指数法对不同耕作措施下耕层质量变化特征进行分析评价。结果表明：（1）不同耕作措施对红壤坡耕地耕层土壤抗侵蚀性能影响显著。翻耕20 cm+深松30 cm处理下土壤饱和导水率最大（1.19 mm·min^-1）;与常规耕作相比,翻耕20 cm+深松30 cm处理下水稳性团聚体平均质量直径增加28.13%;免耕处理下土壤抗剪强度最高（12.12 kg·cm^-2）,耕层土壤饱和导水率最大（1.27 mm·min^-1）;翻耕20 cm处理下大于0.25 mm水稳性团聚体含量、水稳性团聚体平均质量直径、几何平均直径均显著高于其他措施,分别为69.64 g·kg^-1、1.74 mm、0.77 mm。（2）不同耕作措施对红壤坡耕地耕层生产性能影响具有差异性表现,免耕处理下土壤容重显著增大,土壤有机质、有效磷在表层富集;翻耕20 cm、翻耕20 cm+深松30 cm处理下,耕层增厚效果显著,土壤有机质、有效磷含量显著增加。（3）红壤坡耕地耕层土壤质量及诊断指标的适宜性对耕作措施响应有差异,翻耕20 cm+深松30 cm处理耕层土壤质量指数最大（0.58）;翻耕20 cm、翻耕20 cm+深松30 cm处理的耕层厚度、容重及有效磷指标均在适宜性阈值范围。上述研究结论可为红壤坡耕地适宜耕作措施选择以及坡耕地合理耕层的构建与评价提供参考。     

粉垄耕作对甜高粱农田土壤耕层特性及产量的影响

为了探究粉垄耕作对甜高粱土壤耕层理化性质及微生物数量的影响机理,以宁夏银川市贺兰山农牧场甜高粱农田作为试验区,设置传统耕作（CK）、粉垄30 cm(F30)、粉垄50 cm(F50)、深翻40 cm(DT40)4个耕作模式,研究甜高粱农田土壤耕层各物理性质、速效性养分含量及微生物数量在不同耕作方式下的变化规律,并对不同耕作模式下土壤耕层质量做出综合分析。结果表明：（1）F30、F50相比CK与DT40处理能更好地协调土壤三相比,显著降低土壤容重,显著增加土壤含水量及土壤孔隙度,有效改良土壤耕层的物理性质（P<0.05）。（2）与CK处理相比,F30、F50及DT40处理在0～15、15～30、30～45 cm 3个土层中土壤速效养分含量均增加,但CK仅与F30和F50处理有显著性差异（P<0.05）：碱解氮含量增幅分别为5.3%～14.5%、13.1%～15.9%、3.2%～4.1%;速效钾含量增幅分别为13.0%～19.1%、15.7%～20.2%、2.8%～6.7%;有效磷含量增幅分别为5.2%～21.1%、5.7%～23.3%、0.8%～5.0%。（3）与CK处理相比...     

粉垄耕作对小麦玉米产量及耕层土壤养分的影响

通过在河南省温县(2013~2014年)和西华县(2014~2015年)小麦、玉米2季作物的试验,研究粉垄耕作对作物产量、土壤养分(碱解氮、有效磷、速效钾、有机质)含量的影响,并分析耕作措施与作物生产、养分吸收的关系,为作物高产和施肥管理提借鉴。小麦播种季,设旋耕(12~16 cm,CK),粉垄耕作(FL1:20~30 cm,FL2:30~40 cm)3个处理,夏玉米在小麦收获后贴茬播种,其它一切农事操作均保持一致。结果表明,FL1、FL2处理小麦当季平均增产幅度分别为18.5%、23.5%,FL2FL1;玉米季,FL1、FL2处理的平均增产幅度分别为10.4%、5.8%。土壤养分方面,与CK相比,FL1、FL2处理能够增加小麦成熟期潮土土壤速效钾含量,平均增加74.49 mg kg~(-1),显著降低土壤碱解氮、有效磷、有机质含量,降低玉米季土壤耕层速效养分含量。FL1、FL2处理显著增加砂姜黑土土壤有效磷含量,平均高2.2 mg kg~(-1),降低土壤碱解氮、速效钾含量,分别平均降低7.54 mg kg~(-1)、13.38 mg kg~(-1)。小麦季,FL1、FL2处理的氮、磷、钾肥偏生产力均显著高于CK,比CK高出5~19个单位;玉米季,偏生产力比CK高出3~15个单位。说明在养分投入、农事操作等保持一致的条件下,粉垄耕作(FL1,FL2)能够增加小麦、玉米两季作物产量,促进作物对养分的吸收,特别是氮的吸收。此外,适当增加耕作层的厚度更有助于当季小麦产量的提高。     

夏玉米耕作方式对耕层土壤特性时间变异性的影响

以室外田间小区试验测定和室内试验为手段,比较和评价了夏玉米生长期内不同耕作方式（传统耕作、免耕及深松）对耕层土壤物理性质和水力学特性的影响,定量描述了土壤干容重、地面入渗率以及饱和导水率等特性在作物整个生长季节内的时间变异性。深松耕作方式明显地减少了耕层土壤的干容重、增加了孔隙度,土壤孔隙尺度分布状况的改变使得土壤饱和时土壤的水分传导性能得以改善,但干旱时土壤的持水能力相对减弱。耕作方式引起的耕层土壤特性变化在整个夏玉米生长期内呈现出较强的时间变异性,尤其体现在土壤干容重、地面入渗率和饱和导水率等性能上。尽管耕作活动带来的土壤特性间的差异随着时间的延长有所减弱,但仍存在于夏玉米末期生长阶段中。     

基于耕作指数评价耕作措施对东北风沙土耕层土壤质量的影响

为准确评价构建风沙土合理耕层的土壤质量特征,采用聚类分析方法建立了东北风沙土耕层质量诊断最小数据集(MDS),利用最小数据集的耕作指数(TI-MDS)定量评价了耕作措施对东北风沙土农田耕层土壤质量的影响,旨在为科学选择风沙土区耕作措施提供依据。试验始于2017年,在黑龙江省杜尔伯特蒙古族自治县第一粮种场,设化肥、秸秆还田和有机肥3种施肥模式,常规、旋耕、翻耕、深翻和超深翻5种耕作方式,共15个处理。测定了玉米收获期0～20 cm耕层土壤pH值、有机质、碱解氮、有效磷、速效钾、全氮、全磷、全钾、阳离子交换量(CEC)、团聚体平均重量直径(MWD)、容重、硬度、含水量、田间持水量、孔隙度和渗透速率16项评价指标。结果表明,全量耕作指数(TI-TDS)与TI-MDS的相关系数r为0.928,Nash有效系数Ef为0.761,偏差系数Er为0.079,TI-MDS取值范围为0.26～0.85,与玉米产量呈显著正相关(r=0.767),故TI-MDS可作为定量评价土壤质量的指标。施有机肥处理土壤耕作指数达到Ⅱ级水平;秸秆还田耕作指数达到Ⅲ级水平;施化肥耕作指数达到Ⅲ级水平,这表明风沙土区施用有机肥是构建合理耕层有效培肥方式,秸秆还田对合理耕层构建效果不明显。翻耕施用有机肥耕作指数最大,为0.85,达到I级;深翻+秸秆还田和超深翻+化肥措施土壤质量严重下降,降为Ⅳ级。在风沙土区应用翻耕+有机肥措施是构建合理耕层的有效措施。     

不同耕整地方式对甘蔗耕层结构特性及产量的影响

为探讨不同耕整地方式对甘蔗地耕层土壤结构特性和产量的影响,以1.4 m和1.6 m两种种植行距为主处理,以深松35 cm+旋耕25 cm、深翻50 cm+旋耕25 cm、不深松(旋耕25 cm)3种耕整地作业方式为副处理,对甘蔗产量性状,土壤容重、紧实度、孔隙度、三相容积率、田间持水量、土壤贯入阻力和抗剪强度等土壤结构特性进行研究。结果表明:1.6 m行距处理甘蔗蔗茎产量显著低于1.4 m行距处理;1.6 m行距处理土壤紧实度显著小于1.4 m行距,容重显著高于1.4 m行距处理,1.6 m行距处理显著改善土壤贯入阻力和抗剪强度。与对照不深松(旋耕25 cm)相比,深松35 cm+旋耕25 cm及深翻50 cm+旋耕25 cm处理通过增加土壤耕作深度,显著改善了耕层土壤紧实度和耕层土壤容重,改善了耕层的整体疏松程度;深松作业通过提高耕层土壤总孔隙度,尤其增加了30~40 cm土层的毛管孔隙度,提高了深层土壤的保水能力,对甘蔗中后期株高伸长和茎径增粗产生显著的促进效应。深松35 cm+旋耕25 cm与深翻50 cm+旋耕25 cm均显著降低了耕层土壤贯入阻力,但对土壤抗剪强度的改善效果不显著;深松35 cm+旋耕25 cm的固相容积率最小,气相容积率最大,不深松(旋耕25 cm)耕作措施的固相容积率最大,气相容积率最小,3种耕作措施的液相容积率没有显著差异。深松35 cm+旋耕25 cm和深翻50 cm+旋耕25 cm均对土壤物理结构的改善具有积极作用,能显著提高甘蔗产量,在具有大马力拖拉机和高质量深松器的蔗区建议采用深松35 cm+旋耕25 cm的耕整地方式,在缺乏大马力拖拉机和高质量深松器的蔗区,可以采用铧式犁深翻50 cm+旋耕25 cm的耕整地方式来代替深松,以达到增厚耕层的目的。     

耕作方式对土壤螨类群落结构的影响

土壤螨类是土壤生态系统中重要的指示生物之一。为探讨耕作方式对土壤螨类数量、类群数、群落结构以及垂直分布的影响, 试验选取位于东北黑土区中国科学院海伦农田生态系统国家野外科学观测研究站中5种耕作方式(免耕耕作、少耕耕作、平翻耕作、组合耕作和旋耕耕作)试验区内土壤螨类为研究对象, 采用改良干漏斗(Modified Tullgren)法, 于2009年5月、6月和7月3个时期分离0~15 cm土层中的土壤螨类。结果表明: 耕作方式对土壤螨类数量和类群数存在显著影响, 3个时期共捕获土壤螨类2 441只, 免耕耕作、少耕耕作、组合耕作、旋耕耕作和平翻耕作分别捕获土壤螨类366只、436只、553只、819只和267只, 分别隶属于13科、18科、13科、14科和11科。传统的旋耕耕作具有最高的土壤螨类个体数量, 而保护性耕作中的少耕耕作具有最高的土壤螨类类群数。不同时期耕作方式对土壤螨类垂直分布的影响不同, 5月除免耕耕作外其他4种耕作方式均较好地保持了土壤螨类垂直分布的表聚特征, 即0~5 cm土层中土壤螨类的数量显著(P<0.05)高于其他两层(5~10 cm, 10~15 cm), 其中组合耕作和少耕耕作在3个时期中均较好地保持了土壤螨类的表聚特征, 且少耕耕作较好地保持了土壤螨类的多样性。MGP分析结果表明: 土壤甲螨群落随季节的变化在组成上发生变化, 从最初的高等甲螨为优势类群转化为低等甲螨为优势类群, 免耕和少耕的这种趋势较其他耕作方式更为明显, 少耕耕作3个时期土壤甲螨的组成类型分别为P型、G型和O型, 而免耕耕作3个时期土壤甲螨的组成类型分别为P型、O型和G型。少耕和免耕两种保护耕作方式较其他耕作方式更有利于土壤螨类群落结构的稳定性及多样性的保持, 有利于农田土壤生态环境的保护。     

耕作对粮食产量及土壤物理性质的影响

美国东北部山岳地带的行播作物因水土流失而减产。在两块易结皮的土壤上进行的４种耕作试验──免耕、作物行间翻底土耕种、凿形松土犁耕以及铧式犁耕。其残余物覆盖率分别是：免耕为７５％～８７％，铧式犁耕为 １％，凿形松土犁耕为 ３８％～２７％。经过两年时间，理德斯威尔土壤容重平均值为：免耕１．５６ｔ／ｍ~３，凿形松土犁耕１．４８ｔ／ｍ~３，铧式犁耕１．４６ｔ／ｍ~３。试验中产量最低时，铧式犁耕为 １．２３ｔ／ｈｍ~２，免耕为２．９７ ｔ／ｈｍ~２，凿形松土犁耕为２．４４ｔ／ｈｍ~２。１９８７年，按行翻底土耕作，其平均产量为３．６９ｔ／ｈｍ~２。试验表明，在地面保留作物残茬的耕作措施可减轻或消除地表结皮，增加渗入量、降低水土流失量、从而提高粮食产量。     

耕层深度与土壤改良对作物产量及土壤特性的影响

土壤侵蚀影响作物生产,美国学者S.Jagadamma等人在俄亥俄州立大学华特曼农场通过移除和叠加耕层改变耕层深度、施有机肥和混合氮肥模拟土壤侵蚀对作物产量的影响。研究表明,产量增加顺序为移除耕层原状耕层叠加耕层;移除耕层的产量明显低于叠加耕层产量(9.4 t/hm2);移除耕层和叠加耕层对0~10 cm的土壤有机碳含量影响不显著,10~20 cm的有机碳含量最低,不同耕层深度施有机肥比混合氮肥更能提高有机碳含量;施有机肥降低了土壤密度,提高了不同级配团聚体的有机碳含量和土壤水分;建立了土壤特性与产量的回归模型。     

耕作措施对土壤特性及作物产量的影响

通过夏玉米田间试验研究了不同耕作措施及秸秆覆盖对土壤特性、水分状况、作物产量及水分利用效率的影响。试验处理包括常规耕作、深松、秸秆覆盖、垄作、浅坑及免耕。结果表明,秸秆覆盖可显著提高土壤蓄水量、作物产量及水分利用效率。其保水增产效果在干旱年份更加明显。深松可有效打破犁底层降低其密度,可增加作物根深、根长及根重,提高作物产量和水分利用效率。免耕可提高夏玉米早期田间土壤含水率,保持相同产量。     

保护性耕作对地表径流及土壤侵蚀的影响

采用人工模拟降雨方法对陇中黄土高原连续实施5a的4种耕作措施：传统耕作（T），传统耕作结合秸秆还田（TS），免耕（NT），免耕加秸秆覆盖（NTS）下豌豆地收获后的径流起始时间、径流量、土壤侵蚀量进行了研究。结果表明，在降雨强度为85mm／h的条件下，NTS可以延缓径流，减小径流强度。与NT，TS，T这3种处理比较，NTS的径流量分别降低了2．4％，12．1％，34．7％。入渗量分别增加了2．7％，13．6％，38．6％。径流出现时间分别延迟1．17，0．83，3．83min。土壤侵蚀量减少了0．3％，17．7％，62．4％。可见，免耕秸秆覆盖的水土保持效应最为明显，传统耕作的方式极易发生土壤侵蚀。     

含水量和容重对旱地耕层土壤热导率的影响及预测

土壤热导率是研究地表能量平衡和土壤水热运移过程中的一个基础参数。受土壤耕作、干湿交替和根系生长等过程的影响,耕层土壤的含水率和结构呈现较强的变异特征,而目前缺乏关于定量分析耕层土壤热导率变异特征的研究。该研究利用田间定位试验,采用热脉冲技术测定了含水率和容重变化条件下耕层土壤热导率的变异特征,并利用传递函数模型对耕层土壤热导率进行了预测。结果表明:含水率和容重是影响耕层土壤热导率变异的主要因子,而耕作强度和干湿交替是这种变异的关键驱动力;与翻耕和旋耕处理相比,免耕处理提高了土壤容重和含水率,从而增大了土壤热导率;在干湿交替作用下,翻耕后土壤容重逐步增加,耕层热导率也呈现上升趋势,波动幅度与含水率的变化相关。基于含水率、容重和质地信息,土壤热导率传递函数模型可以给出可靠的田间土壤热导率估计值,其均方根误差和平均偏差分别为0.09和-0.01 W/(m·K);考虑耕层土壤容重的动态信息,可以提高该模型预测土壤热导率的准确性。     

耕作制对土壤肥力的影响

土壤是农业生产的基础,没有肥沃的土壤就很难获得稳定的农业生产,就没有争取更高产量的物质条件。土壤之所以能够为农业生产提供物质条件,其原因就在于土壤具有肥力。土壤肥力是指土壤从营养条件和环境条件来供应和协调作物生长的能力,它是辨别土壤肥沃和瘦瘾的标准。用养得当,可使土壤肥力上升,如果用和养的矛盾处理不当,就会使土壤肥力衰退。     

烤烟连作对耕层土壤酶活性及微生物区系的影响

以烤烟品种"龙江911"为材料,在大田试验条件下分别测定了连作1年和5年的烤烟耕层土壤酶活性及微生物区系变化。结果表明:烤烟连作1年的耕层土壤酸性磷酸酶与脲酶活性高于正茬(大豆-小麦-烤烟),而烤烟连作5年的土壤酸性磷酸酶与脲酶活性低于连作1年。在0~10 cm土层内,烤烟连作1年和连作5年的土壤过氧化氢酶活性均比正茬低,且连作5年土壤比连作1年土壤降低了35.47%。10~20 cm土层内,烤烟连作1年和5年的土壤蔗糖酶活性分别比正茬降低了30.27%和52.14%。烤烟连作减少了土壤细菌和放线菌数量,增加了真菌数量,细菌主要以土壤氨化细菌、好气性自生固氮菌和好气性纤维素分解菌降低为主。因此,烤烟连作破坏了微生物种群的平衡及降低土壤酶活性可能是引起烤烟连作障碍的主要原因之一。     

构建肥沃耕层对沙性土壤水分物理性质及玉米产量的影响

沙性土壤是我国一种重要的耕作土壤,但是由于其矿物结构简单,耕层土壤保水性能差,养分含量少,属于中低产土壤,如何构建肥沃的沙性土壤耕层,有效地提高沙性土壤的耕地地力是目前急需解决的问题。本研究以内蒙古赤峰市的典型沙性土壤为研究对象,以未进行耕翻的地块为对照,分析了不同肥沃耕层构建方式(耕翻和物料施用)、深度(20 cm(T20),35 cm(T35)和50 cm(T50))和构建物料(牛粪和黑土)对沙性土壤耕层水分物理性质的影响。研究结果表明不同耕翻深度和构建物料施用深度是影响剖面物理性质变化的重要因素。不同构建方式均能够促进土壤2 mm和0.25 mm~2 mm团聚体的形成,表现为牛粪(M)黑土(B)耕翻(T)对照(CK);构建物料的施用显著地减少沙性土壤的容重,增加了总孔隙度、田间持水量和饱和持水量,说明肥沃耕层构建能够增加土壤持水能力,其中以施用牛粪处理效果最显著;利用牛粪构建肥沃耕层显著地减少了沙性土壤的饱和导水率,与CK、施用黑土和耕翻相比,降低了17.2%~45.3%;不同构建深度玉米产量表现为T35T50T20,表明沙土适宜的肥沃耕层构建深度为35 cm,与CK、耕翻和施用黑土相比,施用牛粪后玉米的产量增加了38.8%,34.7%和7.2%。因此,沙性土壤肥沃耕层构建过程中适宜的深度为35 cm,适宜的构建物料为牛粪。     

耕作改制对土壤肥力的影响

在长期定位监测的基础上,研究了耕作改制对土壤肥力的影响。结果表明,耕作改制后,肥料投入明显增加,养分平衡朝着有利于提高肥力的方向发展;因土、因作物进行配方施肥,并实行秸秆还田,则改制后土壤肥力能得到提高;合理耕作轮作,有利于解决地力矛盾和季节矛盾,实现高产,稳产,低成本。