带状留茬间作减轻旱作农田土壤风蚀的生态效应研究

针对阴山北麓农牧交错带干旱少雨,风大风多,风蚀沙化严重的现状,深入分析了影响农田风蚀沙化的各种因素,研究提出了防沙型带状留茬间作轮作技术。结果表明:采用带状留茬间作轮作技术,冬春风蚀季节可以降低留茬带风蚀量幅度基本为68.5%～88.7%,由于留茬带的保护作用,降低间作裸露带风蚀量幅度为42.4%～68.3%。在减轻风蚀的同时,带状留茬间作轮作保持了由于秋季耕翻松土的多蓄降水作用,降低了冬春季节近地面风速和水分蒸发,同时还拦截了冬雪,播种时有留茬带保护的间作裸露带0～1m土层贮水量提高15～41.5mm。由于带状留茬间作轮作的集水、保墒和边际效应,增产作用明显,增产幅度为12%～75%。     

以作物残茬为生物篱在裸露农田营建防风带技术的研究

根据农田防护林等生物篱网防治农田风蚀的原理,把作物残茬作为生物篱间隔插入马铃薯裸露农田,形成以残茬为生物篱的农田防护篱网,可以解决北方旱作马铃薯生产基地农田严重风蚀问题,核心技术是利用残茬把连片的裸露农田间隔分成宽7.2m以下的带田,形成留茬带与裸露带间作的农田,不仅使留茬带的风蚀量降低80%以上,其裸露带的风蚀量也降低50%以上,取得防治马铃薯裸露农田的风蚀沙化,保护和提高耕地质量的实效。总结提出在北方旱作区采用麦类/油菜等条播作物留茬与马铃薯等根茎类作物间作轮作营建裸露农田防风篱网的保护性耕作技术。     

科尔沁沙地4种作物根茬抗风蚀效果风洞试验研究

摘 要：利用野外风洞设备,以翻耕地为对照,对科尔沁沙地东部农田的4种不同作物茬地抗风蚀效果进行了测试,对风蚀主要影响因子进行了分析。试验结果表明：作物留茬可显著提高地表抗风蚀能力;在相同风速条件下,抗风蚀能力大小依次为燕麦茬地>玉米茬地>向日葵茬地>绿豆茬地>翻耕地;与翻耕地相比,燕麦茬地、玉米茬地、向日葵茬地和绿豆茬地的起动风速分别抬高了53.3% 、17.8% 、11.1%、 8.9%。本试验表明,风蚀量与土壤地表覆盖度、土壤0～5cm表层含水量、地表粗糙度、土壤容重、土壤坚实度呈负相关关系,其中与前三者呈显著高度负相关关系。采用免耕留茬措施可以有效地抑制农田土壤风蚀,有利于防治农田荒漠化。     

不同治理措施下的农田土壤风蚀控制机理研究

通过对黄羊滩沙地风速、粗糙度、防风效能、输沙量的野外观测,分析了不同治理措施下的农田土壤风蚀控制机理,研究结果表明：小网窄带防风效能高,是风沙区农田防护林合理的配置方式;此外,不同覆盖方式和不同留茬方式的地表粗糙度与秋翻裸地均是数量级的差别。在覆盖物和留茬密度基本相同的情况下,地表粗糙度和防风蚀效果均随覆盖度和留茬高度的增加而增加;在覆盖度基本相同的情况下,地表粗糙度和防风蚀效果均随覆盖物和留茬高度的增加而增加。     

河北坝上农牧交错区不同下垫面土壤风蚀特征研究

针对河北坝上农牧交错区不同下垫面土壤,采用“陷阱捕捉”与埋设风蚀盘的方法进行了风蚀特征的野外监测。监测表明坝上不同下垫面类型的风蚀量存在显著差异。以耕翻地为对照,在滩地上莜麦留茬地的风蚀量减少了9.1%,而玉米留茬地、免耕菜地的风蚀量则比对照分别增加了123.71%和229.07%。在梁地上莜麦留茬地、草地、林地的风蚀量分别比对照减少14.76%、68.67%和82.23%。在滩地与梁地两种地貌上,莜麦留茬地与耕翻地的风蚀量差异都不显著。地表的粗糙度和植被盖度是影响土壤风蚀量的重要因素。     

农牧交错带粮草带状间作防风蚀保土效应的研究

在内蒙古阴山北麓地区的中部,年降水量平均只有280～350mm.由于冬春季地表大部分裸露,风蚀沙化已相当严重,因此应控制耕作,鼓励农民种草,耕作种植模式应以粮草带状间作为主.试验结果表明该模式可有效增加地表粗糙度,比对照裸地平均降低近地面5cm风速31.6%,风蚀量平均降低79.4%;减缓地表风蚀粗化,＞1mm的砾石为对照裸地的25%;生物量达3773kg/hm2,是天然草场的5.7倍.同时具有轮作培肥土壤的的作用,是适应当地条件的有效、简单、经济可行的防风蚀方法.     

京郊农田不同植被的土壤风蚀模数比较

为了研究京郊地区农田植被土壤风蚀变化规律,提出京郊防尘的农作制度,笔者采用野外风洞原位测试方法定量评价北京周边不同植被冬春季节的土壤风蚀状况。结果表明：植被覆盖在冬春季可以明显降低农田土壤风蚀量,5种植被均表现为100 cm的土壤风蚀模数略大于20 cm的。在风速20 m/s的条件下,3月中旬冬小麦、小黑麦的农田抗风蚀能力＞紫花苜蓿＞油菜、菠菜;小黑麦和冬小麦分别在20 cm和100 cm处地表抗风蚀能力强。4月中旬菠菜的农田抗风蚀能力＞油菜＞紫花苜蓿＞冬小麦、小黑麦、小黑麦和冬小麦分别在20 cm地和100 cm抗风蚀能力最弱。翻耕地比免耕地风蚀模数高,其中留根茬翻耕地最高,立秆免耕最低;3月份秸秆粉碎免耕风蚀模数大于留根茬免耕,4月份则相反。不同植被下土壤风蚀模数与土壤含水量呈负相关,且随着土层的增加相关系数逐渐降低;不同秸秆残茬处理下土壤风蚀模数与5~10 cm土层含水量和土壤覆盖度相关性较高,且均呈负相关。一年两作区越冬作物能提高土壤抗风蚀力;春玉米区立秆免耕抗风蚀里最强,免耕和秸秆还田等也均能提高土壤抗风蚀力。     

免耕留茬覆盖对土壤呼吸和土壤酶活性及养分的影响

研究了不同留茬高度与不同覆盖量组合的土壤呼吸与土壤酶活性的变化,为明确保护性耕作对内蒙古武川县上秃亥乡的气候变化和土壤生产力的影响以及当地农田科学管理提供理论依据。试验于2009年进行,共设3个处理：传统耕作(CT)、留低茬半量覆盖(DH)、留低茬全量覆盖(DW)、留高茬半量覆盖(GH)、留高茬全量覆盖(GW)。采用静态箱法测定农田土壤呼吸速率,并分层对土壤酶活性及土壤养分进行测定,来明确该地区的土壤肥力状况。结果表明,土壤呼吸速率季节变化在拔节期达到峰值,免耕留茬覆盖与传统耕作相比土壤呼吸速率显著降低,免耕同一留茬高度不同覆盖量差异显著,而免耕同一覆盖量不同留茬高度间差异不显著,土壤呼吸速率随秸秆覆盖量的增加而减少。日变化呈单峰曲线变化,免耕留高茬全量覆盖处理与大气温度的相关系数为0.9239。传统耕作的土壤呼吸速率与大气温度的相关系数为0.8652,均达到显著相关水平。免耕留茬覆盖处理可以显著提高0~5 cm和5~10 cm土层有机质、全量养分、速效养分含量及土壤水解酶和氧化还原酶的活性。土壤呼吸与除全氮及过氧化氢酶外的土壤养分和水解酶呈显著或极显著正相关关系,土壤有机质、养分和碱性磷酸酶、蔗糖酶活性间均达到显著正相关水平。免耕留茬覆盖较传统耕作能显著降低土壤呼吸速率,且全量覆盖的土壤呼吸速率低于半量覆盖,能提高土壤表层0~5 cm和5~10 cm土壤酶活性及土壤肥力,且全量覆盖优于半量覆盖。     

冬油菜在陇中旱农区的适应性及抗风蚀效应

为探究不同品种冬油菜在陇中旱农区的适应性及抗风蚀效应，以6种冬油菜(白菜型冬油菜‘HN12PZ16-2’‘、HN12PZ16-65’和‘平试8’，甘蓝型冬油菜‘QL-GAU-201’‘、QL-GAU-196’和‘低(1)-19’)为研究对象，具体分析其在陇中地区的越冬率、防风蚀效应、产量及含油量。结果表明，白菜型油菜由于冬前根冠比显著高于甘蓝型油菜，越冬存活率显著高于甘蓝型油菜，‘HN12PZ16-65’越冬率最高，达88.33%。白菜型油菜由于较高的株高和千粒重，产量和含油量显著高于甘蓝型油菜‘，HN12PZ16-65’产量(2937.00 kg/hm²)和含油量(43.67%)均最高。冬油菜冬前干物质积累量高，提高了农田起动风速，显著降低农田风蚀量，6个冬油菜品种农田土壤风蚀量较露地下降了88.77%～92.79%。因此‘，HN12PZ16-65’在陇中地区有较强的抗旱性，越冬率高，产量和含油量好，适应性好，且具有良好的防风蚀效应，适于陇中旱农区防风蚀越冬栽培。     

不同玉米/花生间作模式对土壤微生物量及产量的影响

为了探究不同玉米/花生间作条件下地下部土壤微生态环境,采用大田试验研究了不同玉米/花生间作条件下作物根区土壤微生物量和产量状况的变化特征。结果表明,在一定程度上,间作可以提高土壤微生物的整体代谢活性和群落结构多样性,其中玉米/花生间作12垄,细菌高出对照62.5%、真菌是对照6倍、放线菌是对照8倍。不同的间作模式对经济效益的影响也是相当大,其中间作玉米/花生间作12垄高出玉米/花生间作4垄23.6%,玉米/花生间作8垄高出玉米/花生间作4垄22.5%。综合评价认为,玉米与花生间作最佳比例为4:12或12:12。辽宁省花生产区多为风沙土,土壤易风蚀,而且花生又忌连作,采用玉米花生间作对防风蚀、防重茬具有重要的作用。     

间作对旱地作物生长发育及生理生态影响的研究进展

为了选择长江流域旱地作物适宜的耕作方式,增加作物产量、改善品质以及获得更高的经济效益和促进旱地农业可持续发展。本研究归纳了国内外关于间作对旱地作物产量、品质、农艺性状、光合特性、养分吸收及生态环境影响等方面的研究情况。间作系统各作物的总产量（或收益）高于其任一单作系统;间作能显著改善作物的品质;间作能够使各作物在时空与水肥利用上具有互补性;间作群体在辐射截获和利用总效率上不低于其任一作物的单作群体;间作系统的土壤水分含量及利用率、土壤养分利用效率高于单作系统;间作的两种作物对养分吸收存在竞争与促进关系,可提高肥料利用效率,减少肥料损失率;间作系统能够集约利用光、温、水等自然资源。针对长江流域旱地作物间作存在的问题,提出了4条研究方向。     

阴山北麓退耕地不同植被群落生态效应的长期定位试验初报

文章对建立在内蒙古阴山北麓武川县境内的一个不同退耕植被群落长期定位试验田进行了介绍,对此长期定位试验近年来进行的相关研究进行了初报,并结合近期研究对退耕还林还草工程的合理实施提出几点建议。     

华北平原粮田替代型复合种植模式生态 经济比较研究

摘 要：通过定位试验,从生态经济角度对不同间作复合种植模式与传统种植模式进行对比分析,以寻求经济高效、生态安全的替代型种植模式,结果表明：(1)间作改善了作物的生长环境,提高了资源利用率,因而间作复合种植模式间作季节表现出明显的产量优势,间作复合种植模式单作季节产量明显增加。(2)禾豆间作不仅通过直接影响当季作物的产量形成来提高土地利用率,而且还通过对后作作物产量的积极影响来提高后作作物的土地利用率,从而提高复合种植模式整体的土地利用率。研究得出间作复合种植模式土地利用率全年提高了4.0%~7.0%。(3)间作复合种植模式在间作季及全年的农机械、农药、化肥的经济投入量减少,农机械、农药等措施的减少,降低了对农田土壤理化性状等的外来干扰,这对改善农田生态环境来说意义重大。(4)间作复合种植模式提高了各季及全年的经济效益和经济产投比。全年经济效益最高可达25067.7元/hm2,比对照提高了18.97%。综合以上结果,从改善农田生态、提高资源循环利用效率与提高经济效益等方面整体评价,禾豆间作复合种植模式可以作为传统麦玉连作的替代模式之一。     

玉米–大豆带状套作行距配置对作物生物量、根系形态及产量的影响

空间配置是影响间作套种作物生长和产量构成的关键因素之一。本研究固定玉米–大豆套作带宽200 cm,玉米采用宽窄行种植,设置4个玉米窄行行距为20 cm(A1)、40 cm(A2)、60 cm(A3)和80 cm(A4)套作处理,2个玉米和大豆净作对照处理,研究行距配置对套作系统中玉米和大豆生物量、根系及产量的影响。结果表明,套作大豆冠层光合有效辐射和红光/远红光比值均低于净作,且随着玉米窄行的增加而降低。套作系统中大豆地上地下生物量、总根长、根表面积和根体积从第三节龄期(V3)到盛花期(R2)逐渐增加,但随着玉米窄行的增加而降低。套作玉米地上地下生物量从抽雄期到成熟期逐渐增加,根体积却逐渐降低,但这些参数随玉米窄行的变宽而增加。玉米和大豆在带状套作系统中产量均低于净作,且随玉米窄行的变宽,玉米产量逐渐增加,2012和2013两年最大值平均为6181 kg hm–2,而大豆产量逐渐降低,两年最大值平均为1434 kg hm–2,产量变化与有效株数和粒数变化密切相关。此外,玉米–大豆带状套作群体土地当量比(LER)大于1.3,最大值出现在A2处理,分别为1.59(2012年)和1.61(2013年),且最大经济收益也出现在A2处理(2年每公顷平均收益为1.93万元)。因此,合理的行距配置对玉米–大豆带状套作系统中作物的生长、产量构成和群体效益具有重要的作用。     

降解地膜覆盖对土壤环境和旱地向日葵生长发育的影响

为了减轻农田白色污染,提高旱作区农作物温度和水分利用效率,在阴山北麓进行了地膜覆盖模拟试验。研究不同覆膜处理对土壤温度、水分和旱地向日葵生长发育的影响。结果表明：覆膜处理较露地处理地温平均提高了3℃左右,日本降解膜增温作用最为明显。2009年与2010年,日本降解膜处理的向日葵水分利用效率分别为8.19、7.23 kg/(hm2?mm),表现均高于其他试验处理。从生长发育结果来看,日本膜处理的向日葵生育期较露地处理和广东膜处理有所提前,籽实产量等性状指标值与普通地膜无显著差异,但均显著高于露地处理。从地膜降解结果来看,广东膜裂解早,增温保墒作用不足;日本膜约90天分解为碎块,此时向日葵已渡过低温期,日本膜增温保墒作用良好,对向日葵增产作用显著,同时生态环保,适宜在该干旱半干旱地区推广。     

Yield and water consumption characteristics of wheat/maize intercropping with reduced tillage in an Oasis region

Higher irrigation quota for conventional farming causes substantial conflicts between water supply and demand in agriculture, and wind erosion near soil surface is one of the major causes of farmland degradation and desertification in arid areas. This research investigated the effect of the amounts of irrigation in combination with tillage practices on soil evaporation (E), water consumption (ET) characteristics, and grain yield performance and water use efficiency (WUE) for wheat (Triticum aestivum L.) intercropped with maize (Zea mays L.) in strip planting in an Oasis region. The field experiment, conducted at Wuwei station during 2008–2010, had two tillage systems (reduced tillage with wheat stubble retention vs. conventional tillage without stubble retention), and three (low, medium, and high) levels of irrigation, in a randomized complete block design. Averaged across three years, soil evaporation with medium and high levels of irrigation was 6.8% and 5.4% greater than that with low level of irrigation, respectively. Total water consumption of wheat/maize crops under the medium and high irrigation levels was 8.5% and 18.5% greater, respectively, than that under low irrigation. However, grain yields were similar under the medium and high levels of irrigation, so was WUE. The effect of tillage on the wheat/maize intercropping was inconsistent across years or among treatments: soil moisture at harvest was 3.0–7.6% greater in the fields with reduced tillage compared with those with conventional tillage in 2008 and 2009, but no difference was found in 2010; the E/ET ratio of reduced tillage was 9% lower than the ratio under conventional tillage in 2008, 3% higher in 2010, but no difference between the two tillage systems in 2009. Across three years, there was a general trend that the WUE of the wheat/maize intercropping system with reduced tillage was greater (by 4–11%) than that with conventional tillage. We conclude that a medium level of irrigation is sufficient to achieve crop yields and WUE equivalent to those under high level of irrigation, provided that a reduced tillage practice is applied to the wheat/maize intercropping in Oasis areas.     

Effects of reduced tillage on soil surface properties affecting wind erosion in semiarid fallow lands of Central Aragón

In Central Aragón (NE Spain), where strong and dry winds are frequent all year round, fallow lands are susceptible to wind erosion due to insufficient crop residues on the surface and loose, finely divided soils by multiple tillage operations. Effects of conventional tillage (CT — mouldboard ploughing followed by a compacting roller) and reduced tillage (RT — chisel ploughing) on soil surface properties affecting wind erosion were studied during three experimental campaigns in a dryland field of Central Aragón. RT provided higher soil protection than CT through a lower wind erodible fraction of soil surface (on average, 10% less) and a significantly higher percentage of soil cover with crop residues and clods (30% higher). Random roughness was also higher after RT than after CT (15 vs. 4%). These results indicate that RT can be an effective soil management practice for wind erosion prevention during the fallow period in semiarid Aragón. The study shows, likewise, that significant changes in soil aggregate size distribution associated with wind erosion processes may occur in short periods of time. Thus, temporal variability of soil surface properties, including crust and clods stability, needs to be considered in wind erosion research in agricultural soils.