秸秆覆盖深松对夏玉米田土壤有机碳库的影响

为探究秸秆覆盖深松对土壤有机碳库的影响,采用4种耕作模式处理（深松覆盖、深松不盖、免耕覆盖、免耕不盖）在河南西平进行了连续3年田间试验,研究了不同处理对土壤中有机碳（SOC）、易氧化有机碳（ROC）和溶解性有机碳（DOC）含量的影响。结果表明,4种耕作模式下,SOC、ROC和DOC含量均随着土层的加深而降低;在0~5cm和5~10cm土层,秸秆覆盖处理下SOC、ROC和DOC含量高于不覆盖处理,表现为深松覆盖>免耕覆盖>深松不盖>免耕不盖;而从10~20cm土层以下,免耕处理下SOC、ROC和DOC含量急剧下降,表现为深松覆盖>深松不盖>免耕覆盖>免耕不盖。相关性分析表明,ROC、DOC含量与SOC含量之间分别存在显著和极显著的相关关系,说明土壤ROC和DOC的含量很大程度上与SOC的储量相关。     

耕作方式对潮土有机碳及碳库管理指数的影响

为了探明华北潮土区农田耕作方式对土壤有机碳库及碳库管理指数的影响,应用田间试验,研究撂荒、翻耕、免耕和旋耕4种方式下,耕层(0~20 cm)土壤总有机碳和不同态活性有机碳含量的变化,对比分析不同耕作方式对土壤碳库管理指数的影响。结果表明：免耕和旋耕均有利于土壤有机碳累积,与撂荒相比,免耕和旋耕处理土壤总有机碳含量分别增加26.42%和12.52%;土壤活性有机碳对不同耕作措施的响应不同,与撂荒相比,翻耕、免耕和旋耕处理,土壤易氧化有机碳含量分别提高23.72%,44.34%和27.84%,水溶性有机碳含量分别降低了24.11%,24.56%和43.89%。土壤微生物量碳含量仅在免耕方式下提高了109%,其他耕作方式下没有显著变化;免耕、旋耕和翻耕处理下,土壤碳库活度、碳库指数均显著增加,碳库管理指数分别比撂荒处理提高47.82%,27.18%和30.47%,可见耕作对优化土壤碳库管理具有显著促进作用。     

保护性耕作对潮土碳、氮含量的影响

为了探明保护性耕作条件下有机碳循环与农田地力提升机制,为保护性耕作技术的推广应用提供科学理论支撑,笔者以保护性耕作长期试验地为平台,研究不同耕作处理对总有机碳、全氮及其不同组分在潮土中含量的影响。笔者通过研究不同耕作处理下土壤总有机碳、全氮、溶解性有机碳、溶解性有机氮、微生物量碳、易氧化有机碳在不同土层深度中的分布情况,揭示保护性耕作措施对潮土碳、氮含量的影响。结果表明：相比于常规翻耕,2年或4年翻耕1次的间歇性翻耕和全免耕处理0~5cm土层土壤总有机碳含量分别提高了2.40%、2.80%、16.00%,全氮含量分别提高了-1.23%、1.32%、11.11%,免耕处理下10~20cm土层中总有机碳、全氮含量显著低于其它处理;秸秆还田条件下,实施间歇性翻耕和免耕能显著提升0~5cm、5~10cm土层中土壤溶解性有机碳、氮含量;相比于常规翻耕,间歇性翻耕、免耕处理下0~5cm土层土壤微生物量碳与易氧化有机碳含量均有不同程度地升高,免耕处理下10~20cm土层中微生物量碳含量显著低于其它处理;秸秆还田对0~10cm土层土壤总有机碳、全氮、溶解性有机氮及其它活性有机碳组分含量均有不同程度的提升作用。总体来看,保护性耕作措施有利于表层0~5cm土层中碳、氮储量的增加,免耕条件下“养分表聚”的负面效应可通过间歇性翻耕得到改善。     

周年耕作方式对砂姜黑土农田土壤养分及作物产量的影响

为探明适宜于砂姜黑土农田的周年耕作方式, 提升砂姜黑土农田地力及作物产量, 在冬小麦?夏玉米一年两熟种植制度下, 设置多年定位夏玉米季?冬小麦季免耕?旋耕(对照)、免耕?深耕、深松?旋耕、深松?免耕、免耕?免耕5种周年耕作方式田间试验, 在定位处理的第4个周年研究耕作方式对砂姜黑土农田土壤有机碳含量、土壤养分及其对作物产量的影响。结果表明, 在秸秆全量还田条件下, 与试验开始前相比, 各处理0~20 cm土层土壤有机碳、全氮、速效钾含量均有所增加。与对照相比, 其他处理均增加周年内0~20 cm土层土壤有机碳和全氮含量。免耕?深耕、深松?旋耕、免耕?免耕处理显著增加周年内0~20 cm土层土壤有效磷含量, 而深松?免耕处理显著增加冬小麦开花期和收获期0~20 cm土层土壤有效磷含量, 整个周年内对照在20~40 cm土层土壤的有效磷含量均最低。深松?免耕处理增加周年内0~20 cm土层土壤速效钾含量, 而深松?免耕、免耕?免耕处理20~40 cm土层土壤速效钾含量在夏玉米苗期、大口期、开花期和灌浆期显著高于对照处理。深松?旋耕和深松?免耕处理显著增加夏玉米?冬小麦周年籽粒产量, 增幅分别为7.67%和10.21%。综上所述, 在秸秆全量还田基础上, 深松?旋耕和深松?免耕能够改善土壤有机碳和养分状况, 显著提高周年作物产量, 可作为黄淮区砂姜黑土农田相对适宜的周年耕作方式。     

长期定位秸秆还田对土壤团聚体及有机碳组分的影响

为合理利用秸秆并进行碳固定,在青岛农业大学长期定位秸秆还田试验站开展田间试验,设置5个处理,包括相同施氮条件下小麦、玉米两季秸秆还田(WCN)和一季小麦秸秆还田(WN),小麦玉米两季秸秆还田(WC),对照(CK)及单施有机肥处理(M),测定玉米-小麦轮作收获后土壤中的总有机碳、土壤的活性碳组分(轻组有机碳、颗粒有机碳、水溶性有机碳、易氧化有机碳)、土壤团聚体、土壤团聚体有机碳含量。结果表明,土壤总有机碳及各活性碳组分含量均表现为MWCNWNWCCK,其中M处理和WCN处理总有机碳含量在小麦季和玉米季较对照分别提高了99.78%,117.94%和84.73%,98.03%,差异显著;土壤水稳性团聚体0.25～2.00 mm粒级占比、团聚体几何平均直径、平均质量直径及各粒级团聚体有机碳含量亦表现为MWCNWNWCCK,与对照相比,M处理和WCN处理在0.25～2.00 mm粒级占比提高了10.2,9.6百分点,几何平均直径和平均质量直径分别提高了53.1%,45.8%和10.9%,5.4%,各粒级有机碳含量分别提高129.9%～330.2%,69.0%～188.4%。综上,有机肥处理及两季秸秆还田配施氮肥能显著提高土壤有机碳及各活性有机碳含量,有利于土壤大团聚体的形成,提高了团聚体稳定性和各粒级团聚体有机碳含量。     

耕作方式对松嫩平原半干旱区土壤养分含量和玉米产量的影响

针对松嫩平原半干旱区玉米栽培长期采用单一土壤耕作制度存在的问题,研究了6种耕作方式对土壤养分含量和玉米产量的影响。结果表明:免耕处理0~10cm土层土壤碱解氮含量、速效磷含量和速效钾含量较对照垄作分别提高6.27%、14.50%、5.89%。旋耕垄作+深松、旋耕平作+深松、免耕+深松处理均有利于提高10~20cm土层土壤平均养分含量。以旋耕平作+深松、旋耕垄作+深松处理表现最优,其中土壤碱解氮含量分别较对照提高11.78%、11.13%,速效磷含量分别提高15.48%、13.26%,速效钾含量分别提高7.38%、6.31%。在6种耕作处理中,旋耕平作+深松处理玉米产量最高,较对照增产9.80%。综合可知,旋耕平作+深松土壤养分含量和玉米增产效果较好,为松嫩平原半干旱区玉米田土壤较适宜的耕作方式。     

深松免耕种植对土壤环境及玉米产量的影响

针对山西旱作玉米田,采用行间深松免耕作业,研究了玉米深松免耕种植土壤容重、土壤水分等的量化指标及其对玉米产量的影响。试验结果表明,采用玉米深松免耕种植模式可以改善土壤结构,提高土壤蓄水能力,促进玉米生长与产量提高。0⁶0cm土壤容重深松免耕比旋耕平作分别降低了5.45%(2008年)、3.47%(2009年);生育期平均蓄水量深松免耕比旋耕平作分别增多5.43%(2008年)、5.88%(2009年);玉米穗数、穗粒数和百粒重优于对照;先玉335产量深松免耕比旋耕平作分别提高6.15%(2008年)、8.77%(2009年),富友9号产量深松免耕比旋耕平作提高7.05%(2009年)。试验结果表明,深松免耕种植是适合旱作地区推广的一种保护性耕作模式。     

深松免耕种植对上壤环境及玉米产量的影响

针对山西旱作玉米田,采用行间深松免耕作业,研究了玉米深松免耕种植土壤容重、土壤水分等的量化指标及其对玉米产量的影响。试验结果表明,采用玉米深松免耕种植模式可以改善土壤结构,提高土壤蓄水能力,促进玉米生长与产量提高。0~60cm土壤容重深松免耕比旋耕平作分别降低了5.45%(2008年)、3.47%(2009年);生育期平均蓄水量深松免耕比旋耕平作分别增多5.43%(2008年)、5.88%(2009年);玉米穗数、穗粒数和百粒重优于对照;先玉335产量深松免耕比旋耕平作分别提高6.15%(2008年)、8.77%(2009年),富友9号产量深松免耕比旋耕平作提高7.05%(2009年)。试验结果表明,深松免耕种植是适合旱作地区推广的一种保护性耕作模式。     

砂姜黑土农田年内轮耕对夏玉米氮素和干物质积累、转运的影响

为进一步探索适宜黄淮海区域砂姜黑土小麦玉米轮作区玉米高效、可持续生产适宜机械耕作措施,自2010年开展定位机械耕作试验,在秸秆全量还田条件下分别设置7个冬小麦-夏玉米年内轮耕处理:旋耕-免耕(对照)、免耕-免耕、深松-免耕、深耕-免耕、旋耕-隔年旋耕、深松-隔年深松、深耕-隔年深耕,于2012,2013年分别取样对夏玉米氮素积累、转运和干物质积累进行比较分析。结果表明,玉米成熟期地上部氮素积累量2年均为旋耕-隔年旋耕处理值最高,分别比对照(旋耕-免耕)增加14. 57%(2012年)和30. 95%(2013年),且差异显著,其他处理与对照间差异均不显著。灌浆期地上部氮素积累量连续2年均为对照、免耕-免耕和深耕-免耕处理较低,灌浆期间地上部氮素积累量连续2年均为对照、免耕-免耕和深耕-免耕处理较低,地上部干物重2年均为对照最低,显著低于深松-免耕、旋耕-隔年旋耕(2012年)和深松-隔年深松(2013年)处理。各处理籽粒产量与对照相比差异不显著,但2012年深松-免耕处理产量最高,显著高于深耕-免耕和深耕-隔年深耕处理。因此,建议黄淮海区域砂姜黑土农田小麦季和玉米季以旋耕和深松为主进行周年内或年际间轮耕,促进玉米植株氮素积累尤其是灌浆期间,促进干物质生产。     

不同施肥模式对砂姜黑土团聚体特征及有机碳的影响

采集32年砂姜黑土长期定位试验不施肥(CK)、单施化肥(NPK)、单施有机肥(M)、有机肥与化肥配施(MNPK)和高量氮肥下有机肥与化肥配施(HMNPK)处理耕层土壤,研究砂姜黑土区麦玉轮作系统中总有机碳、团聚体组成及不同粒径团聚体中有机碳含量对长期不同施肥模式的响应。结果表明,长期不同施肥方式显著影响土壤不同粒径团聚体分布及其有机碳含量。有机肥施用对表层土(0—10 cm)1—0. 5 mm、0.5—0.25 mm干筛团聚体和< 0.25 mm微团聚体含量的提高有促进作用。耕层土壤水稳性团聚体主要分布在1—0.5 mm、0.5—0.25 mm和<0.25 mm粒径中,施肥处理对各粒级水稳性团聚体含量没有显著影响。长期施肥显著提高了表层土1—0.5 mm和0.5—0.25 mm干筛中团聚体有机碳含量,HMNPK的增幅最高。施用有机肥对提高土壤水稳性团聚体有机碳含量有积极作用,尤其对1—0.5 mm、0.5—0.25 mm和<0.25 mm粒径水稳性团聚体有机碳含量的提高有显著影响,且均为M处理提高幅度最大。砂姜黑土区麦玉轮作条件下,长期有机肥施用可提高砂姜黑土土壤总有机碳含量、中团聚体数量以及有机碳含量,有利于改善土壤物理性状、提升地力。     

保护性耕作对黄土高原旱地表层土壤理化性质变化的影响

为了揭示表层土壤对耕作方式的响应,阐明保护性耕作对土壤理化性质变化的影响,通过研究西北高原干旱区6种不同耕作方式下（传统耕作(T)、免耕(NT)、传统耕作秸秆还田(TS)、免耕秸秆覆盖(NTS)、传统耕作地膜覆盖(TP)和免耕地膜覆盖(NTP)）,小麦→豌豆轮作长期的试验中0~5 cm、5~10 cm、10~30 cm土层的土壤含水量、容重、孔隙度、团聚体结构、有机碳含量的变化。结果表明：T处理的含水量随土层深度的增加而升高,NT、TS、NTS处理均呈先升高后降低的趋势,TP、NTP处理均随土层深度的增加而逐渐降低;T处理下,土壤容重呈现先升高后降低的趋势,其他保护性耕作方式均随土层深度的增加而逐渐升高;T、TS处理下土壤孔隙度均呈现先升高后降低的趋势,其他保护性耕作方式均随土层深度的增加而逐渐降低;NT、NTS、NTP有利于土壤中较大粒径结构体的形成,随着土层深度的增加,土壤粒径逐渐增大,TS、NTS有利于表层团粒结构的形成,TP、NTP处理对于5~10 cm土层中土壤团粒的形成具有促进作用;6种耕作方式中,总有机碳含量均随土层深度的增加而逐渐降低,NT、NTS和NTP处理总有机碳的含量均相应高于T、TS和TP,其中,NTS处理下总有机碳含量在0~5 cm、5~10 cm、10~30 cm均达到最大值,分别为10.78、10.36、9.83 g/kg,相对于T处理分别提高了4.46%、14.98%、11.83%。综合结果显示,保护性耕作方式对于维持表层土壤含水量、降低土壤容重、提高土壤孔隙度、促进土壤团粒结构的形成及总有机碳高效利用方面在一定程度上具有良好的效果。     

耕作方式对紫色水稻土微团聚体分形特征影响的研究

土壤结构会影响土壤的水、肥、气、热状况,从而影响土壤肥力,而耕作方式会通过影响土壤团聚体状况来影响土壤结构,因此,为研究不同耕作制度对土壤团聚体的影响及土壤质量、结构的定量化描述,以位于西南大学农业部重庆紫色土生态环境重点野外科学观测试验站于1990年设立的长期免耕试验田为研究对象,应用微团聚体粒径分布的分形维数来探讨冬水田平作(DP)、水旱轮作(SH)、垄作免耕(LM)、厢作免耕(XM)和垄作翻耕(LF)等耕作方式对紫色水稻土土壤结构的影响。结果表明,LM、XM、LF和SH耕作方式下各土层的微团聚体含量随粒径的减小而降低,而DP处理下各土层的微团聚体含量随粒径的减小呈先降低后升高的趋势;相关分析表明,2~0.25 mm粒级团聚体含量与土壤中的有机碳、全氮、碱解氮、全磷等土壤养分含量都呈极显著正相关关系,而0.05~0.01 mm和0.01~0.005 mm粒级微团聚体含量都与这几种土壤养分呈显著或者极显著负相关,说明土壤养分主要富含在2~0.25 mm粒级团聚体中;土壤微团聚体分形维数与其各粒级含量极显著相关,微团聚体分形维数以及(< 0.005 mm)/(> 0.005 mm)粒级微团聚体含量比值都可以定量地表征紫色水稻土的结构性状;在0~70 cm土壤深度,LM、XM和LF处理下土壤微团聚体分形维数均极显著低于DP处理,表明垄作或免耕均可以改善土壤结构。     

轮耕对双季稻田耕层土壤养分库容及Cd含量的影响

研究长期不同耕作措施下双季稻田土壤结构、养分及重金属含量的变化规律,对构建稻田合理耕层、提升耕地质量、促进粮食可持续丰产具有重要意义。2005-2014年在湖南醴陵双季稻田设置长期免耕(NT-NT)、长期旋耕(RT-RT)、长期翻耕(CT-CT)、翻免轮耕(CT-NT)和旋免轮耕(RT-NT) 5种耕作方式定位试验,测定并分析不同耕作方式对耕层深度、土壤容重、土壤C、N、P、K养分含量、养分库容量及重金属Cd含量等的影响。结果表明,NT-NT由于长期没有动土,土壤容重较高,而RT-RT、CT-CT、CT-NT和RT-NT均使土壤容重值降到了较理想区间。CT-NT和RT-NT 0~5 cm耕层土壤有机碳、活性有机碳、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾和Cd含量均显著低于NT-NT,而高于RT-RT、CT-CT,说明NT-NT在促进土壤养分向表层聚集的同时,也促进了土壤镉向表层聚集,且随着耕作频率的增加土壤表层养分及土壤镉均呈下降趋势。CT-NT和RT-NT 5~10 cm耕层土壤各养分含量均显著高于NT-NT,而10~20 cm耕层土壤各养分含量均低于RT-RT、CT-CT,说明轮耕促进了土壤养分积累并主要向土壤中层聚集。耕层厚度、有效养分总库容量及土壤Cd含量均表现为RT-RT、CT-CT>CT-NT、RT-NT>NT-NT,说明随着耕作频率减少土壤耕层逐渐变浅,有效养分总库容量逐渐变小,土壤总镉、有效镉含量也逐渐降低。本研究表明,长期免耕和长期翻(旋)耕均存在一定弊端,长期免耕虽然降低了土壤镉含量,但同时也降低了土壤养分库容,长期翻(旋)耕虽然增加了土壤养分库容,但同时也增加了土壤镉含量,而合理土壤轮耕既可改善土壤结构,促进土壤养分积累、增加土壤养分库容,又能适当降低土壤镉含量,改善土壤环境。     

不同耕作措施对玉米产量和土壤理化性质的影响

为了研究不同耕作方式对土壤理化性状和玉米产量及经济效益的影响,通过传统翻耕、浅旋根茬还田常规播种和机械灭茬免耕播种3种耕作方式对玉米田土壤水分、土壤速效养分、玉米产量性状及产量和经济效益影响的比较,明确了不同耕作措施对玉米田土壤理化性状和玉米产量的影响。结果表明：机械灭茬免耕播种和浅旋根茬还田常规播种的出苗率、不同土层含水量、玉米产量性状、单位产量及总收益均高于传统翻耕,且浅旋根茬还田常规播种和机械灭茬免耕播种的出苗率比传统翻耕高3.3%和7.8%,不同层次土壤含水量、土壤养分的大小顺序均为机械灭茬免耕播种＞浅旋根茬还田常规播种＞传统翻耕,机械灭茬免耕播种和浅旋根茬还田常规播种处理的玉米产量比分别高9.01%和3.23%,纯收入比CK增加4305元/hm²和1965元/hm²,即分别比CK高出36.98%和17.65%。说明机械灭茬免耕播种措施最好,而浅旋根茬还田常规播种耕作方法又优于传统翻耕。     

覆膜条件下深翻对春玉米干物质积累和转运的影响

为探明覆膜条件下深翻对春玉米干物质积累及转运的影响,以‘伟科702’为供试材料,在覆膜条件下设深翻(FS)和旋耕(FR)2个处理,测定并计算不同处理下干物质积累及转运。结果表明：吐丝期后,FR干物质积累量显著高于FS,且随生育进程差异增大。干物质最大积累速率、持续时间均表现为FR>FS,最大速率出现时间为FS>FR。FR吐丝后的营养器官的转运量、转移效率和对子粒贡献率均显著高于FS,各器官表现为叶>茎>穗部。     

黄河故道滨海中低产田耕作与增施有机肥对土壤性状及稻-麦周年产量的短期影响

提升中低产田耕地质量是保障地区粮食持续生产能力的重要途径。通过在江苏省滨海县稻-麦轮作区周年秸秆全量还田条件下设置耕作方式与增施有机肥处理,探讨了耕作与有机肥施用对土壤地力及稻麦产量的影响。结果表明,免耕和旋耕处理有助于提升土壤有机质及碱解氮含量,与耕翻处理相比,旋耕处理土壤有机质含量提升13.0%~21.2%,碱解氮含量提高3.6%~26.4%。短期对土壤物理结构改良的效果为耕翻>旋耕>免耕处理,增施有机肥可以降低土壤容重,增加土壤有机质含量,但对产量几乎没有影响。从周年角度来看,有机无机肥结合、耕翻与浅旋结合有助于改善土壤结构和提升土壤肥水水平,麦季以旋耕处理产量最高,稻季以耕翻处理产量最高。黄河故道稻-麦轮作区中低产田通过在传统化肥基础上增施有机肥、旋耕与深翻交替可以在提升耕地质量的同时实现较高产量。     

耕作方式对农田土壤微生物功能多样性的影响

通过种植前对土壤进行不同耕作处理试验,探讨不同耕作方式对土壤微生物群落代谢功能多样性的影响。采用Biolog-ECO微平板检测法,研究了撂荒、翻耕、免耕和旋耕4种不同耕作方式下土壤微生物碳源代谢的多样性变化特征。结果表明：在168 h培养期内,撂荒和免耕处理下AWCD值明显高于翻耕和旋耕处理;免耕条件下微生物功能多样性指数、优势度指数和丰富度指数与撂荒条件相似,而进行翻耕和旋耕后,三指标均显著下降。土壤微生物群落主成分分析和聚类分析结果显示,免耕条件下,土壤微生物具有接近于撂荒处理的碳源代谢模式和代谢能力,翻耕和旋耕则差异较大。分析试验结果,不同耕作方式对土壤微生物群落代谢和功能多样性产生较显著影响,免耕对其具有较好的保护作用。