栽培方式对水稻氮素吸收利用与分配特性影响的研究

2006和2007年,在桶栽条件下,以早稻（三系籼型杂交稻金优253）为试材,应用15N示踪技术研究了稻草还田免耕、免耕、稻草还田常耕、常耕4种栽培方式对水稻氮素吸收利用与分配特性的影响。结果表明,1）水稻植株吸收的氮肥数量及其在体内的分配与土壤耕作方式密切相关; 免耕提高了水稻对肥料氮的吸收比率及在子粒和根中的分配比率,但降低了在叶和茎中的分配比率。2）免耕水稻产量和氮素吸收总量与常耕水稻差异不显著,但免耕水稻吸收的氮素中来源于肥料的比例比常耕水稻的大; 免耕水稻的氮肥回收效率高于常耕水稻,但氮素的稻谷生产效率差异不明显。3）稻草还田对氮肥的吸收利用有显著的影响。免耕条件下,稻草还田降低了基肥和分蘖肥氮素的积累量,增加了穗肥氮素积累量,氮肥总积累量呈下降趋势; 常耕条件下,稻草还田提高了各个时期的肥料氮素积累量,氮肥的总积累量增加显著。4）稻草还田提高了免耕水稻和常耕水稻产量,2007年其差异达显著水平。免耕条件下稻草还田降低了氮素的回收效率,但常耕条件下稻草还田提高了氮肥的回收效率。     

耕作方式对稻田土壤活性有机碳组分、有机碳矿化以及腐殖质特征的影响

以连续种植三季的稻田土壤为材料,采用大田试验的方法,研究了四种耕作方式(常耕CT、稻草还田常耕SCT、免耕NT、稻草还田免耕SNT)下稻田土壤的活性有机碳组分含量、有机碳矿化以及腐殖质特征。结果表明:在0~5cm土层,免耕(NT、SNT)和稻草还田(SCT、SNT)都能提高土壤中不同活度有机碳以及总有机碳、腐殖酸、胡敏酸的△log K以及E4/E6值,其中以SNT增加效果最为明显,而稻草还田(SCT、SNT)还能提高了土壤有机碳的日矿化量和矿化累积量;在5~20 cm土层,除中活性有机碳外,常耕耕作(CT、SCT)提高了不同活度有机碳、总有机碳、有机碳矿化累积量、腐殖酸、胡敏酸、富里酸、腐殖化度以及胡/富比,其中以SCT的作用最为明显。在短期时间内,免耕结合稻草还田,有利于表层土壤的腐殖化,增加稻田土壤中碳的固定;常耕结合稻草还田更利于5~20cm土层腐殖质的更新与活化,增加土壤中碳的固定,从而减缓新增碳对温室气体的增温效应。     

免耕和稻草还田对稻田土壤氮素转化强度的影响

为了明确土壤氮素转化对免耕和稻草还田的响应,研究了不同耕作对土壤(0～5 cm、5～12 cm和12～20 cm土层)氮素转化强度和铵态氮含量的影响。结果表明,免耕显著提高0～5 cm土层土壤氨化强度和铵态氮含量,但对于5～12 cm和12～20 cm土层趋势则相反;各土层土壤硝化势、反硝化强度免耕明显低于常耕,表明免耕促进0～5 cm土层有机氮的氨化作用和降低5～20 cm土层有机氮的氨化及0～20 cm土层土壤硝化-反硝化损失。稻草还田对土壤氮素转化强度的影响因耕作而异,免耕下,稻草还田促进5～20 cm土层土壤氨化强度及各土层反硝化强度和铵态氮含量,对0～5 cm土层土壤氨化强度和各土层土壤硝化势影响不大;常耕下,稻草还田降低5～20 cm土层铵态氮含量和硝化势,提高各土层氨化强度和反硝化强度。因而,免耕结合稻草还田更有利于土壤氮素的释放、供应,但需注意防止反硝化损失。     

水稻连续免耕抛栽对土壤理化和生物学性状的影响

于2005~2007年在双季稻田以翻耕处理为对照,研究了水稻连续免耕抛栽对土壤理化和生物学性质的影响。结果表明,稻田免耕1年(2季),有利于土壤物理性状的改善,随着免耕时间(3年6季)的延长,土壤物理性质变差。但免耕2年后,采用紫云英和稻草还田能降低免耕稻田的土壤容重,提高总孔隙度和非毛管孔隙度。免耕有利于土壤养分在表层土壤富集。土壤中三大类微生物总量免耕处理小于翻耕处理,免耕土壤细菌的数量增加,而放线菌和真菌的数量减少。土壤中脲酶活性增加,而过氧化氢酶和过氧化物酶的活性均降低。脲酶、过氧化氢酶和多酚氧化酶的活性均与土壤有机质、全氮含量呈极显著相关,而过氧化物酶活性则与土壤全氮和速效钾含量呈极显著相关。该结果有水稻免耕抛秧栽培技术的推广应用的参考意义。     

培肥和耕作措施季节性干旱下对红壤剖面水分变化和产量的影响

为了探讨培肥和耕作措施下红壤旱地的土壤剖面水分变化和产量对季节性干旱的响应规律,本研究在大田试验条件下系统分析了稻草覆盖、有机肥和常免耕对土壤剖面含水量、表层土壤温度及作物产量变化趋势。结果表明,在猪粪施用、常耕和免耕处理的土壤含水率不存在显著差异。而在相同耕作和猪粪条件下,稻草覆盖与否对土壤含水量影响较大,在春玉米和秋玉米季中连续干旱条件下,稻草覆盖处理下0—5,5—10,10—20 cm土壤含水量均高于不覆盖处理,稻草覆盖处理下0—5,5—10,10—20 cm土壤含水量均高于不覆盖处理,春玉米季的增幅分别为27.93%,5.91%,1.41%,秋玉米季分别为15.74%,7.71%,2.59%。同时,稻草覆盖可以显著影响表层土壤的温度变化,在春玉米开花期,0—10 cm和10—20 cm的土壤温度覆盖比不覆盖分别降低了13.92%和2.26%。在秋玉米开花期0—10 cm和10—20 cm的土壤温度覆盖比不覆盖分别降低了0.30%和2.69%。在所有处理中,春玉米和秋玉米季均表现出稻草覆盖+施猪粪+常耕的秸秆和籽粒产量最高。     

免耕和秸秆还田对土壤酶活性和微生物群落的影响

利用在中国科学院封丘农业生态实验站的玉米-小麦轮作保护性耕作定位实验平台,研究了免耕+秸秆还田、免耕、常耕+秸秆还田、常耕4种耕作方式对玉米生长期内土壤酶活性和土壤微生物群落的影响。结果表明:土壤脲酶、碱性磷酸酶、脱氢酶和转化酶活性为免耕处理大于常耕处理,有秸秆还田处理大于无秸秆还田处理,以免耕+秸秆处理最高,常耕处理最低;玉米不同生育时期,脲酶和碱性磷酸酶分别在苗期和吐丝期出现峰值,转化酶和脱氢酶在苗期较低,增加至吐丝期达到峰值,至成熟期又降至低值;微生物各类群数量表现为免耕处理大于常耕处理,有秸秆处理大于无秸秆处理;土壤脲酶、碱性磷酸酶和转化酶与细菌、真菌、放线菌数量呈显著或极显著正相关关系,脱氢酶仅与放线菌数量呈极显著相关关系。     

免耕法对土壤微生物和生物活性的影响

本文比较常耕和免耕法对土壤微生物和生物学活性的影响.结果表明,连续免耕6-7年的砂壤土中微生物的数量较集中分布于上表层,常耕处理则相对均匀地分布于经常翻动的土层中.0-7cm表层土壤中微生物的优势种群在两种耕法中有一定差异,特别是霉菌.免耕处理0-7cm土壤培养1天的呼吸活性是常耕处理的2.1倍,尿酶活性是常耕处理的1.6倍.但随着土层的加深,免耕处理的呼吸活性、尿酶活性下降很快,至7-14cm处分别下降56%、71%.培养40天时0-7cm土壤无机氮释放量免耕和常耕处理分别为48.1、34.5mgN/kg,而7-14cm土层则分别为21.5、29.1mgN/kg.不加碳源只加入硫铵培养3天土壤中无机氮的减少在10%左右,免耕上表层0-7cm土壤减少较多,反映土壤微生物对无机氮的固定作用.长期免耕使具有高生物学活性的土层变得浅薄,而常耕处理则较为深厚.     

稻草原位还田对双季稻田土壤理化与生物学性状的影响

于2010-2011年通过大田试验研究等量施肥条件下稻草不同原位还田方式(稻草全量还田、稻草烧灰还田和稻草不还田)对双季稻田土壤理化特性和生物学性状的影响.结果表明:稻草全量还田2年(4季)有利于改善土壤物理性状和提高耕作层土壤有机质、不同形态碳素、碱解氮、速效氮和缓效钾含量.土壤中3大类微生物总量以稻草还田处理大于稻草不还田和稻草烧灰还田,其土壤细菌、真菌的数量增加,而放线菌的数量减少;土壤蔗糖酶活性明显增加,而脲酶和过氧化氢酶活性变化不大.土壤脲酶活性与土壤全氮含量呈显著相关,蔗糖酶活性与有机质、全氮含量呈显著或极显著相关,过氧化氢酶活性与全氮、碱解氮和速效钾含量呈显著或极显著相关.     

连续秸秆还田和免耕对土壤团聚体及有机碳的影响

选取湖北省武穴市8年田间定位试验中的传统耕作(CT)、秸秆还田配合传统耕作(CTS)、免耕(NT)和秸秆还田配合免耕(NTS)4种处理,研究连续秸秆还田和免耕措施对表层(0—20cm)和亚表层(20—40cm)土壤团聚体稳定性及有机碳(SOC)的影响。结果表明:CTS、NT和NTS均显著增加了表层5mm水稳性团聚体的含量和团聚体平均重量直径(MWD),秸秆还田显著增加了亚表层土壤水稳性团聚体的MWD。与CT比较,CTS、NT、NTS处理的SOC含量分别增加20.83%,21.98%,32.76%。CTS和NTS处理显著提高了表层5,5~2,0.25mm团聚体中SOC含量,NT则显著提高了5,5~2mm团聚体中SOC含量;CTS显著增加了亚表层0.25 mm团聚体中SOC的含量。秸秆还田增加了表层土壤的碳(C)、氢(H)、氮(N)和氧(O)的含量,免耕降低了H的含量,增加了其他3种元素的含量,但是免耕处理增加了亚表层土壤中H的含量。NT和NTS处理较CT和CTS处理降低了土壤的H/C值,表明土壤的脂肪族成分在不断增加。秸秆还田主要增加了土壤中醇、酚类,芳香类,脂肪族化合物和碳水化合物的含量,而免耕主要增加脂肪族化合物的含量。这些有机组分的增加有助于团聚体稳定性的增强。     

稻草还田对小麦产量、地表径流NPK流失量及土壤肥力的影响

在大田试验条件下,以小麦品种扬麦16为供试材料,设置常规处理(A)、稻草还田(B)、稻草还田减肥(C)、肥料运筹(D)和少免耕(E)5个处理组合。研究不同处理对小麦产量、农田地表径流NPK流失量及土壤肥力的影响。结果表明:(1)稻草还田使小麦产量比常规处理下降2.6%;(2)麦季农田总地表径流水量为2.06×106kg/hm2;(3)稻草还田能够明显降低农田地表径流水体NPK流失量,不同处理地表径流总N和K的流失量由高到低均依次为少免耕、常规处理、肥料运筹、稻草还田和稻草还田减肥,不同处理地表径流总P流失量由高到低依次为肥料运筹、少免耕、常规处理、稻草还田和稻草还田减肥;(4)稻草还田能够增加农田土壤速效养分含量,特别小麦抽穗期和成熟期稻草还田处理土壤速效NP含量均显著大于常规处理;(5)稻草还田使小麦产量略有下降,使农田地表径流水体NPK流失量明显降低,能够显著提高农田土壤速效NP含量。     

耕作与施肥措施对江淮地区白土理化性质及水稻产量的影响

针对连续旋耕白土田耕层浅薄、下层土壤黏重紧实、养分分布不均衡等问题,探索适合于白土稻田的耕作与施肥措施,以进一步提高江淮地区白土生产力和水稻产量水平。设置2种耕作方式(旋耕和翻耕)及3种施肥措施(单施化肥、化肥+有机肥、化肥+秸秆还田),通过大田定位试验研究不同耕作方式与施肥措施对白土稻田土壤理化性质、水稳性团聚体分布以及水稻产量的影响。结果表明,相较于旋耕,翻耕降低0—10cm土层土壤养分含量,而使10—20cm土层有机质、全氮、有效磷和速效钾含量分别提高3.2%～8.8%,4.5%～9.2%,5.2%～8.2%和8.3%～17.7%。增施有机肥或秸秆还田使土壤有机质和速效钾含量较单施化肥处理分别提高1.3%～8.6%和4.1%～21.1%。翻耕方式下10—20cm土层土壤容重较旋耕降低14.4%～19.5%,土壤大团聚体比例在0—10,10—20cm土层则较旋耕分别降低3.0%～5.4%和3.5%～9.7%;在翻耕的基础上增施有机肥或秸秆还田土壤容重较单施化肥降低2.1%～6.6%,大团聚体比例则提高2.8%～8.4%。翻耕有利于水稻产量的提高,较旋耕的增产幅度在11.7%～18.0%,增施有机肥或秸秆还田使水稻产量提高1.7%～7.5%。因此,江淮地区连续多年旋耕的白土田进行适宜翻耕结合秸秆还田或增施有机肥可改善0—20cm土层土壤理化性质,有利于水稻产量的提升。     

长期水耕植稻对水稻土耕层质地的影响

为了解长期水耕植稻对南方地区水田表土层颗粒组成的影响,以浙江省为研究区,采用历史资料分析、典型样区调查及定点观察相结合的方法,研究水稻土耕作层(包括犁底层)与心土层间黏粒含量的差异,分析植稻时间对水稻土不同土层颗粒组成的影响,比较植稻期间稻田排水中泥砂物质的颗粒组成与对应土壤间的差异,探讨了长期植稻对水稻土剖面质地分异的影响。对浙江省456个代表性剖面统计,与水稻土心土层比较,耕作层和犁底层黏粒含量平均下降了14%和10%。对植稻不同时间的浅海沉积物(从10～20年至80年)、第四纪红土(从5～20年至70年)和玄武岩风化物(从5～20年至35～70年)发育的水稻土比较发现,随植稻时间的增加,耕作层和犁底层土壤砂粒含量呈现增加趋势,黏粒含量明显下降,耕作层、犁底层与心土层黏粒含量的比值逐渐下降。农田排水中泥砂物质的黏粒和粉砂含量高于对应农田土壤,而砂粒含量则低于相应的土壤。分析认为,长期水耕植稻可导致耕作层土壤砂化(即砂粒含量增加,黏粒含量下降),其原因除与水耕过程中黏粒淋淀外,排水中黏粒和粉砂细颗粒的选择性流失对耕作层砂化也有较大的贡献。     

保护性耕作对潮土团聚体组成及其有机碳含量的影响

利用保护性耕作长期定位试验平台,研究了小麦-玉米轮作条件下连续5年实施免耕与秸秆还田对农田潮土团聚体组成、团聚体中有机碳含量的影响。结果表明:相比于常规翻耕,常规翻耕+秸秆还田、免耕、免耕+秸秆还田处理下5 mm粒级机械稳定性团聚体含量显著提升,增加比例分别为16.62%、16.05%、44.23%;而免耕、免耕+秸秆还田能显著提升5~2 mm粒级水稳性团聚体含量,提升比例分别为29.81%和64.28%,同时团聚体稳定率也有一定的提高;实施免耕能显著提高5~2、2~1 mm粒级水稳性团聚体中有机碳含量;除常规翻耕+秸秆还田处理下2~1 mm粒级外,秸秆还田对各粒级团聚体中有机碳含量均有不同程度的提升作用。     

10 a保护性耕作下轮作系统土壤碳氮磷生态化学计量特征

[目的]研究长期免耕和秸秆覆盖对轮作系统土壤质量的影响规律和机制。[方法]比较分析了10a传统耕作、免耕、传统耕作+秸秆覆盖和免耕+秸秆覆盖的玉米—冬小麦—大豆轮作系统0—200cm内土壤有机碳、全氮、全磷含量及其生态化学计量比变化。[结果]长期免耕提高土壤表层C和N的含量,仅秸秆覆盖对C和N含量的影响不大;长期保护性耕作对土壤P含量没有显著影响;保护性耕作使N和P最低含量均出现在20—30cm,而传统耕作则在30—60cm土层最低;土壤C/N,C/P和N/P均普遍低于10a前,C/P和N/P的变化量随土层深度增加均呈现出先降低后增高的趋势。[结论]10a保护性耕作对C,N,P的影响均不明显,但4种耕作模式下,土壤C/N,C/P和N/P均普遍低于10a前。     

免耕和秸秆还田对东北黑土区土壤团聚体组成及有机碳含量的影响

为解决东北黑土区因不合理耕作导致的土壤结构性状变差及有机碳含量下降的问题，该研究于2015年开始，在黑龙江省哈尔滨市东北农业大学向阳试验基地开展。设置免耕+秸秆还田（NTS）、免耕（NT）、翻耕+秸秆还田（CTS）、翻耕（CT）4种处理，于2018、2019年采集土样，研究免耕措施及秸秆还田对东北薄层黑土区0～10、>10～20 cm土壤团聚体稳定性、土壤有机碳含量、各粒径团聚体内有机碳含量影响。结果表明：2018和2019年0～10、>10～20 cm土层NTS处理>5 mm水稳性团聚体百分比含量及平均重量直径（MWD）显著高于其他3种处理，NTS及NT处理土壤有机碳含量显著高于CTS及CT处理（P?<0.05），4种处理各粒径水稳性团聚体有机碳含量峰值总体出现在1～2 mm处，NTS及NT处理>5、2～5、1～2 mm有机碳贡献率整体高于CTS及CT处理。研究表明，免耕与秸秆还田有利于薄层黑土坡耕地耕层土壤团聚体稳定性的提高和各粒级下团聚体有机碳的积累，与其他3种处理相比，免耕+秸秆还田效果更佳。     

不同耕法及秸秆还田对土壤水分运移变化的影响

[目的]探讨不同耕法与秸秆还田方式下,旱地草甸土土壤水分随深度运移的变化,为今后生产中因地制宜制定科学合理的耕作与培肥技术提供理论依据。[方法]采用田间定位试验,研究3种耕法免耕、浅翻、深翻与3种秸秆还田方式覆盖还田、浅翻还田、深翻还田条件下,作物生长不同时期、不同深度土层土壤含水量、田间持水量和容重的变化。[结果]土壤水分的年际间变化与降水量和降水变率有一定的关系。秸秆不还田条件下,连续2 a免耕,年际间土壤含水量随深度变化的特征曲线基本一致,0—20 cm耕层田间持水量降低13.62%,而浅翻与深翻分别增加11.32%和27.98%;耕翻深度对20—30 cm土层水分的影响较大,随作物生长和地表覆盖度增加,40 cm以下土层含水量的变化减弱。秸秆还田条件下,0—20 cm耕层浅翻还田与深翻还田田间持水量分别增加16.24%,5.08%,而土壤容重降低0.12,0.09 g/cm~3。[结论]同一耕法有秸秆还田处理土壤水分含量高于无秸秆还田,降水量越少,差异越明显。与免耕和免耕覆盖比较,翻耕与翻耕还田均增加了作物生长期间土壤含水量,提高了作物抗旱能力,产量有增加趋势。     

稻麦两熟条件下不同土壤耕作方式与秸秆还田效用分析

该文通过大田小区和网室水泥池微区的3年定位试验，比较研究了稻麦两熟条件下免耕秸秆覆盖、免耕高茬、翻耕秸秆还田(秸秆稻季翻埋麦季覆盖)、翻耕(对照，CK)4个处理对土壤理化性质和稻麦产量的影响，从土壤管理技术方面探讨了不同耕作方法与秸秆直接还田在稻麦两熟地区的应用效果。结果表明：免耕使土壤容重和穿透阻力增加，而秸秆还田可改善土壤结构，提高土壤养分含量，翻耕还田3年后土壤有机质、全氮、速效磷、速效钾含量比对照分别增加4.7%～13.0%、0%～10.6%、0.2%～10.6%、8.4%～15.5%。麦季秸秆还田的产量有增有减，实际产量免耕覆盖还田略低，对照的产量较高，秸秆还田平均减产1%左右；而水稻翻耕秸秆还田的产量最高，比对照平均增产3%左右。因此，在稻麦两熟条件下，从省工节本和提高地力角度可采用稻麦免耕秸秆覆盖与留高茬还田，从提高产量和地力角度宜采用稻季翻耕秸秆还田。     

稻-油轮作下保护性耕作对土壤肥力的影响及评价

本文选取湖北省武穴市、荆州市和武汉市3个稻-油轮作长期定位试验点(试验时间分别为9年、5年和3年),通过连续监测土壤容重、孔隙度、p H、有机质、全氮、全钾、碱解氮、速效磷和速效钾等,研究在不同耕作年限和方式下,秸秆还田和免耕对水稻季(2015年10月)和油菜季(2016年5月)各土层(0~20 cm和20~40 cm)中土壤物理性质和养分的影响,并应用内梅罗指数法综合评价各土层土壤肥力水平,以探讨长期秸秆还田对土壤肥力的影响。结果表明:1)秸秆还田处理使水稻季和油菜季的土壤容重降低2.00%~16.54%,土壤总孔隙度增加1.00%~15.07%;而免耕处理下油菜季的变化与其相反,水稻季的变化不显著。2)秸秆还田处理增加了3个试验点0~20 cm土层中有机质(4.76%~35.07%)、全氮(1.80%~32.03%)、速效磷(20.95%~65.82%)、碱解氮(5.97%~37.00%)和速效钾(8.71%~133.04%)的含量,其中速效钾含量的增加幅度最高;免耕处理对土壤各养分的影响不显著,而在配施秸秆后,相对于其他处理,其对各养分的增加效果相对最好。各处理对20~40cm土层的影响与0~20 cm土层相似,但整体增加效果没有后者显著。3)各试验处理中,免耕+秸秆还田和施氮磷钾肥+秸秆还田两种处理增加各土层土壤综合肥力系数较大(7.56%~25.93%),它们对土壤肥力的提高效果相对较好。