苜蓿-作物轮作研究

苜蓿-作物轮作可提高后茬作物的产量与品质,其作用受作物种类与种植年限、苜蓿地耕作方式 及耕作时间、苜蓿品种与种植年限、作物对土壤中苜蓿-N利用率及施肥水平的影响。苜蓿-作物轮作可改善农田生态环境,提高土壤N素、有机质含量和水稳性团粒结构,降低土壤容重。苜蓿通过生物脱盐和大量吸水可降低地下水位,改良盐渍化土壤,减少地表径流量和土壤冲刷量,减轻农作物病虫草害。     

苜蓿作物轮作模式对土壤团聚体稳定性及有机碳的影响

本研究以苜蓿?作物轮作试验为研究对象,探讨了苜蓿?苜蓿(L-L)、苜蓿?休闲(L-F)、苜蓿?小麦(L-W)、苜蓿?玉米(L-C)、苜蓿?马铃薯(L-P)和苜蓿?谷子(L-M)6种轮作模式对陇中黄土高原雨养农田苜蓿土壤团聚体稳定性以及土壤总有机碳含量的影响。结果表明:不同轮作模式下土壤机械稳定性团聚体以≥0.25 mm团聚体为优势团聚体,均占72.17%以上,而土壤水稳性团聚体以0.25 mm团聚体为优势团聚体,均占95.18%以上。随着土层深度的增加,各处理≥0.25 mm的团聚体数量及平均重量直径(MWD)均随之增加,而水稳性大团聚体数量及MWD值无明显规律性。与L-L处理相比,L-C和L-P处理0~30 cm耕层土壤≥0.25 mm的团聚体含量分别增加5.94%和1.12%,L-C处理的MWD表现为最高,而其他轮作处理则不同程度降低了≥0.25 mm团聚体含量及MWD;随着土层深度的增加,6种不同轮作模式的土壤有机碳含量均呈现逐渐降低的趋势,在0~30 cm的耕层土壤,较之L-L处理,L-W、L-C、L-P和L-M处理均从不同程度上降低了土壤有机碳含量,其中L-P处理有机碳含量最低,降低了18.68%。相关性分析表明,土壤总有机碳分别与2~5 mm、1~2 mm、0.5~1 mm和0.25~0.5 mm粒径的水稳性团聚体比例以及MWD表现出极显著正相关,而与0.25 mm粒径的水稳性团聚体呈极显著负相关。综上所述,苜蓿?玉米轮作模式能明显增加土壤团聚体机械稳定性,而不同苜蓿?作物轮作模式对土壤团聚体的水稳性影响较小,土壤有机碳含量在很大程度上影响着土壤水稳性团粒结构的形成与稳定性,二者密切相关。     

苜蓿草地与苜蓿-作物轮作系统土壤微生物量与土壤轻组碳氮研究

从2000年10月到2004年4月，通过大田试验研究了半干旱黄土高原地区，苜蓿草地、苜蓿-作物轮作农田以及常规耕作农田中土壤有机碳、土壤全氮、土壤微生物生物量与土壤轻组物质的变化规律。结果表明，土壤轻组有机碳和氮含量苜蓿-作物轮作系统高于苜蓿草地。土壤微生物量碳和氮，以及它们占土壤有机碳和土壤全氮的比苜蓿-作物轮作系统高于常规耕作农田。土壤呼吸商苜蓿-作物轮作系统低于苜蓿草地和常规耕作农田。14年生苜蓿草地土壤微生物含量高，分解腐化植物碎片的能力高，但土壤有机物质利用不经济，3年中土壤全氮含量并无显著增加，这说明该系统较高的物质循环能力仅维持高的土壤肥力，而不能继续提高土壤肥力。苜蓿-作物用地系统不但能克服长时间种植苜蓿造成的物质循环的浪费，而且维持了良好的土壤肥力，促进了土壤氮素的有效利用。     

轮作对作物生物量影响的研究

美国中西部地区的农作物以玉米为主,轮作是提高作物产量和保护环境的重要耕作措施之一。研究单作玉米(CC),玉米—大豆轮作(CS),玉米—大豆—小麦轮作(CSW)对作物产量和碳(C)和氮(N)质量分数及果实、秸秆和玉米芯中C、N所占比例。在威斯康星州3个试验点,连续4 a(2011—2014年)测定作物生物量。方差分析表明,轮作对作物总生物量、秸秆中C质量分数及试验点与轮作交互作用对大豆产量影响差异显著。轮作可提高玉米和大豆产量,CSW玉米的产量比CC和CS提高了15%和8%。CS或CSW玉米产量比CC提高了540 kg/hm^2,轮作玉米的果实、秸秆、玉米芯生物量占总生物量比例分别为52%、41%和7%。轮作对玉米果实、秸秆中N质量分数、C/N比影响差异不显著。     

半干旱区不同作物与苜蓿轮作对土壤水分恢复与肥力消耗的影响

苜蓿-作物轮作是我国西北半干旱区常见的耕作方式。由于苜蓿的强蒸散特征，苜蓿生长多年后常导致土壤水分匮缺，形成土壤干层，对后茬作物的生长产生不利影响。根据当地轮作习惯，苜蓿种植后通常种植一种浅根系的作物草谷子（Setaria itallca Beauv）来恢复土壤水分并获取饲料，但是这种耕种模式对土壤水分恢复的效果如何还不得知，苜蓿草地轮作为农田后的土壤水分恢复过程需要加以明晰。由于苜蓿的生物固氮作用，由农田轮作为苜蓿草地一般不会存在土壤肥力障碍，并会不断提高土壤肥力水平。由苜蓿草地轮作为农田，土壤肥力一般是下降的，但对苜蓿草地轮作为农田后土壤肥力的消耗动态，以及不同作物对土壤肥力消耗有何影响目前还很少了解。本文研究了苜蓿一作物轮作过程中的土壤水分、氮素和有机质的变化，旨在阐明苜蓿草地轮作为农田后的土壤水分恢复和肥力消耗过程，探讨合理的轮作模式。     

豆科作物与禾本科作物轮作研究进展及前景

豆科作物与禾本科作物轮作是可持续农业的重要种植技术,也是我国传统农业的精华。利用豆科作物与禾本科作物轮作对于减少农业生产对化学氮肥与农药的依赖、保护农田生物多样性、提高资源利用效率有重要的意义。本文针对当前农业发展现状与存在的问题,提出推行豆科作物与禾本科作物轮作的重要性。从豆科作物与禾本科作物轮作的增产效应、作物增产的氮效应、对农田病虫草害的控制及增加农田的生物多样性等方面论述了国内外豆科作物与禾本科作物轮作的研究进展,明确围绕豆科作物与禾本科作物应当研究的重点。提出了豆科作物与禾本科作物轮作所面临的主要挑战及未来可取得突破的主要领域,如协调作物茬口,开发推广豆-禾轮作田间综合管理技术,提高轮作综合效应;利用长期定位试验,研究轮作响应的农业生态前沿问题;评价轮作生态环境效应,建立轮作生态补偿机制等。本文重新审视豆科作物与禾本科作物轮作体系的作用及前景,对于保障农业可持续发展具有重要意义。     

苜蓿轮作玉米后土壤养分时空变化特征分析

以7龄紫花苜蓿地为前茬,连续3年采用同一高产栽培方案种植玉米,研究其土壤养分的时空变化特征。结果表明,苜蓿轮作玉米后,随着玉米种植年限的增加,玉米各生育时期土壤有机质、全氮和全磷含量均有不同程度下降。其中,0-20cm土层降幅高于其他土层,且降幅表现为有机质>全氮>全磷。受玉米高量施氮的影响,碱解氮含量随玉米种植年限的增加而增加,不同生育时期、不同土层年际间碱解氮含量的差异多数达到显著水平。玉米产量随着连作年限的增加而降低,第2,3年产量较第1年产量分别下降了9.7%和13.6%,表明苜蓿对后作的增产效应持续降低。     

黄土高原旱地小麦—苜蓿轮作对小麦品质和子粒氨基酸含量的影响

在粮草8年轮作施肥定位试验背景下,研究小麦品质和子粒氨基酸含量的变化。结果表明,苜蓿茬小麦和对照在营养品质和面团流变学特性以及氨基酸含量上的差异,归因于施肥对小麦品质的改良和提高。小麦与苜蓿轮作能提高小麦的营养品质,苜蓿茬小麦和连作小麦的湿面筋值有显著差异;轮作可增强小麦粉面团的强度和筋力,降低面团的延展性,苜蓿茬小麦和和连作小麦的FQN值有极显著差异;但小麦的氨基酸含量无明显变化。苜蓿小麦轮作以苜蓿茬后第2年种植的小麦品质和氨基酸含量为优,到苜蓿茬后第3年,茬口优势效应减弱。     

黄土高原区草粮（油）翻耕轮作的土壤水分及作物产量效应

为了评价苜蓿翻耕后进行不同轮作模式的水分适应性和经济效益,提出黄土高原区生态效益和经济效应较好的草田轮作模式。该文测定了6a生苜蓿草地翻耕后轮作农田和休闲地的土壤水分及作物产量,并进行经济效益分析。结果表明,不同草田轮作模式的土壤水分恢复作用存在差异。苜蓿地轮作第2年收获后,以苜蓿-休闲-休闲模式土壤水分状况最好,0～300cm土层土壤水分已接近连作农田水平,且100～340cm土层土壤水分较耕前出现了恢复现象;而苜蓿-冬小麦-冬小麦模式最差,土壤水分恢复层出现在120～320cm土层;6a生苜蓿地翻耕后经过2a轮作,0～500cm土层土壤水分仍未达到连作农田水平。轮作2a冬油菜平均籽粒产量和平均籽粒水分利用效率较连作冬油菜分别增加了34.9%、44.4%(P<0.05),轮作2a冬小麦平均籽粒产量和平均籽粒水分利用效率较连作冬小麦分别提高了45.0%、42.9%(P<0.05);效益分析表明,轮作2a冬小麦的平均产投比是连作2a冬小麦的近1.5倍,是轮作2a冬油菜的2.5倍,是连作2a冬油菜的3.4倍,6a生苜蓿地翻耕后轮作冬小麦比轮作冬油菜具有更高经济效益。该研究结果为黄土高原苜蓿草地可持续利用,建立稳定的旱地农业生态系统提供了理论依据。     

江西省耕地轮作休耕现状、问题及对策

当前,全国各地正在按照党中央、国务院提出的"探索实行耕地轮作休耕制度试点"的战略部署要求,全力推进探索实行耕地轮作休耕制度试点。为促进江西省及其他条件相近的地区进一步开展相关研究及制定相关政策,以便给实施轮作休耕试点提供参考,通过运用文献研究方法及实地考察等形式,对江西省耕地轮作休耕现状进行了调查,分析存在的问题,并提出了相关对策。结果显示:当前江西耕地作物轮作具有面积比例低、模式多种多样、分布范围广、效益明显等特点,而目前休耕主要采取退耕和休闲两种方式。同时指出当前江西轮作存在面积小、模式差、管理不善、效益低等问题,而休耕多为被动式休耕,存在面积不合理、休耕农田不合适、模式单一、周期无规律、补偿不到位等问题。由以上存在的问题,提出了今后推进全省耕地轮作休耕制度试点的对策与措施:(1)加大宣传力度,提高农民意识;(2)制定科学规划,分类进行;(3)明确范围,有效管理;(4)改善条件,打造样板;(5)确定合理的补偿标准,保障农民利益;(6)增加投入,培养人才。     

连续耕作和轮作对作物产量,残茬复盖及土壤水分的影响

不同耕作和轮耕制对作物产量反应的信息对决定一个区域或地区特定生产系统的适应性是必要的。本试验旨在确定玉米单作和玉米－大豆轮作情况下，连续耕作和轮耕顺序对残茬复盖，土壤水分和籽粒产量的影响。在５年试验期间，对传统的连续耕作（简称ＣＴ），连续免耕（ＮＴ），或每隔一年的ＣＴ和ＮＴ轮耕效果进行了评估。试验地的土壤为：在Ｐｉｅｄｍｏｎｔ地区的为砂粘壤复区，其中的Ｒｉｏｎ的为细砂壤质，热带典型弱发育湿润老成土     

稻麦轮作下施用猪粪水对作物生长及农田土壤质量的影响

为解决猪粪水农田利用问题,确定其最佳施用量,降低可能带来的环境风险,在实验室条件下,基于自制土柱,研究了猪粪水不同比例替代化肥及猪粪水全量替代化肥下不同施用量对稻麦生产及农田土壤质量的影响,分析了稻麦株均穗数、叶绿素含量、穗和秸秆产量、穗和秸秆中氮磷含量、土壤渗滤液理化特性以及土壤氮磷、重金属含量的变化。结果表明：猪粪水50%和100%替代化肥氮均可不同程度地促进稻麦生长,提高稻麦植株产量,但处理间差异不显著;在猪粪水全量替代化肥氮条件下,当猪粪水用量为200%化肥氮时,稻、麦穗均获得最大产量;施用猪粪水提高了稻、麦穗和秸秆中氮磷含量,减缓了土壤有机质和全氮下降幅度,提高了土壤全磷含量,但过量施用猪粪水造成水稻烂根、死苗,小麦疯长,土壤渗滤液中氮磷浓度升高,污染地下水的风险增加,部分指标甚至超过《地下水质量标准（GB/T 14848-2017）》中Ⅳ类水标准;大量施用猪粪水还会造成铜、镉和铅等在土壤中积累,锌含量无明显增加。综上所述,在本研究条件下猪粪水替代化肥是可行的,建议猪粪水用量低于200%化肥时可在促进稻麦生长、培肥土壤和控制农田环境污染等方面具有较好的效果。     

半干旱偏旱地区合理轮作农田水分效应的研究

在半干旱偏旱地区旱作农田进行合理轮作,可以提高有限降水的利用率和粮食产量水平。本试验结果是:麦豆谷轮作比连作小麦三年总增产45.8～46.8kg/亩,增产幅度36.4%～37.2%;三年增值33.81元/亩,增值幅度37.37%,水分利用效率提高0.054kg/mm,洋(芋)—糜(子)—豆轮作比连作小麦三年总增产138.1kg/亩,增产幅度1倍;三年轮作产值增加153.55元/亩,增值幅度近2倍,水分利用效率比连作小麦增加0.161kg/mm。合理轮作是本类型地区调控水分和提高生产力的有效措施。     

丹江口库区坡耕地不同轮作模式作物生产力及农田养分流失比较

在丹江口库区习惯施肥条件下,比较坡耕地不同轮作系统的作物生产力及农田水土和养分流失的差异。结果表明,在5种轮作模式中,作物生产力水平以＂小麦-玉米＂轮作最高,生产效益以＂油菜-玉米＂轮作最高;农田产流量、土壤侵蚀量和磷钾养分流失量均以＂小麦-玉米＂轮作最小,＂小麦-芝麻＂轮作最大;而氮流失量以＂油菜-玉米＂轮作最小,以＂小麦-芝麻＂轮作最大。因此,＂小麦-玉米＂轮作为丹江口库区坡耕地适宜的环保型作物复种模式。     

陇中地区多年种植苜蓿后不同后茬作物的土壤有机氮特征

依托2012年设置在陇中黄土高原雨养农业区苜蓿后茬作物的长期定位试验,探讨6种不同后茬作物[苜蓿连作(LC)、苜蓿-休闲(LF)、苜蓿-休闲-小麦(L_FW)、苜蓿-休闲-玉米(LFC)、苜蓿-马铃薯(LP)和苜蓿-谷子(LMi)]对土壤有机氮组分的影响。结果表明,不同后茬作物土壤全氮含量随着土层加深逐渐降低,0～10 cm土层LC土壤全氮含量最高,与LC相比,LMi、LP、L_FW、L_FC、LF全氮含量分别降低21.62%、14.27%、18.98%、13.41%、6.15%。土壤微生物量氮与土壤全氮含量变化趋势一致。不同后茬作物酸解态氮在土壤全氮中占主体,酸解有机氮中酸解未知态氮含量最高,氨基酸态氮次之,氨基糖态氮含量最低。各处理0～10cm土层酸解氮组分差异显著,与苜蓿连作相比,其余处理酸解总氮含量有所降低,降幅为11.90%～35.98%,氨基酸态氮含量降幅为10.29%～37.83%,酸解铵态氮含量降幅为24.11%～39.73%,LF和LP处理酸解未知态氮含量分别提高10.76%、3.39%,LMi、L_FC、L_FW处理酸解未知态氮含量分别降低9.34%、43.62%、65.18%。氨基酸态氮与土壤全氮、微生物量氮呈显著正相关关系。因此,在黄土高原雨养农业区推行苜蓿连作种植模式可以保持土壤有机氮的有效态组分,有利于本地区农业的可持续发展。     

海南稻菜轮作休闲期适宜填闲作物初筛

国内外研究表明休闲期种植填闲作物可减少土壤氮淋洗损失,提高氮素循环利用,而填闲作物应具备生物量大、深根、吸氮量大等特点。在海南稻菜轮作休闲期(4～6月)通过田间试验比较研究了10种作物的株高、干物质累积量、吸氮量以及根长密度等。结果表明:高丹草在播后5周时的株高达66.4 cm,显著高于其它作物(9.5～47 cm,多数甚至低于20 cm),因此如果休闲期在5周以内,高丹草适合作为填闲作物。休闲期延长至63 d,田箐、王草、墨西哥玉米草的生物量、吸氮量和20～40 cm根长密度都显著高于其余作物,可作为填闲作物。其中王草一般采用种茎移栽,耗时、耗工,因此田箐和墨西哥玉米草作为填闲作物容易被农民接受。另外田箐吸氮量极显著高于王草和墨西哥玉米草,而且抗旱性和抗涝性都较强,因此在海南稻菜轮作休闲期干湿季交替的气候条件下,田箐更适合作为填闲作物。     

农作物生态环境现状分析及保护对策

本文从作物生态环境的要素即土壤、雨水、大气等现状的调查分析及其对作物生态的影响。同时用生态学的观点提出了作物栽培由化学型向生态型模式转变,开展病虫草综合防治,加强法制管理,正确处理经济、环境、生态关系的保护对策。     

作物轮作对土壤中烟草青枯菌数量及发病的影响

为查明春烟换茬后青枯菌在土壤中的消长规律, 采用接种耐药性青枯菌的盆土种植烟草, 烟草枯死后种植不同轮作作物的方法, 研究不同作物对土壤中青枯菌数量及其越冬状况的影响。设茄子、大豆、花生、甘薯、大蒜、玉米、晚稻和双季稻8 个轮作物处理, 后作生长期间定期取样, 用含利福平的选择性培养基检测样品中的青枯菌数量。结果表明, 栽后第4 周起秋茄子和秋大豆根中皆测出青枯菌, 秋茄子根达10⁶ cfu·g^-1;晚稻和秋花生根只第2 周和第8 周测出带菌。秋茄子、秋大豆、秋花生和晚甘薯生长期间土壤皆测出青枯菌,数量先降后升至10⁴~10⁶ cfu·g^-1; 晚稻和秋玉米土壤中青枯菌数量持续下降; 大蒜处理先测出带菌后未测到。冬季对水稻残桩青枯菌数量监测显示, 稻桩根和土壤中青枯菌数量先后出现峰值, 分别达1.00×10⁵ cfu·g^-1 和5.17×10⁴ cfu·g^-1; 发现病菌能在稻根变黑腐烂时增殖。翌年春季从茄子、大豆、花生和甘薯茬口土壤中测出遗留青枯菌数量皆达10⁴ cfu·g^-1, 玉米为10³ cfu·g^-1。烟草移栽后青枯病调查表明, 不同处理发病迟早取决于茬口土壤中菌源数量, 两者相关系数r 为0.908 9。不同茬口土壤发病轻重有显著差异, 茄子茬土发病最重,病情指数100, 大豆和大蒜茬土发病略重于花生、甘薯和玉米茬土; 晚稻茬土发病最轻, 病情指数16.7, 与茄子茬土相比发病期推迟20 d, 病情指数下降83.3%; 双季稻茬土未见发病, 证明烟稻轮作对青枯病有较好的控制效果。     

半干旱区草粮轮作田土壤水分恢复效应

采用野外实地观测和作物模型模拟相结合的方法,研究了不同轮作模式黄土高原半干旱区长期种植苜蓿地农田土壤水分恢复状况。结果表明：长期连作苜蓿地土壤干燥化进程与不同轮作模式下土壤湿度恢复的进程均表现为前期快后期慢;8～10 m深层土壤湿度恢复困难,6～8年生苜蓿草地翻耕后适宜采用PPW轮作模式（马铃薯→马铃薯→春小麦）以恢复土壤水分,种植16～20 a粮食作物后可以再次种植苜蓿。该研究结果可为黄土高原半干旱区苜蓿草地的土壤水分利用和恢复提供参考。