保护性耕作技术对农田环境的影响研究

根据保护性耕作在我国的实施情况并结合国外已有研究结果,我们认为保护性耕作的内涵为：保护性耕作措施就是对农田实行少耕或免耕,尽可能减少对土壤的扰动,并以秸秆覆盖地表,达到减少劳动强度和生产投入,防止农田风蚀和水蚀并提高土壤肥力和抗旱能力的一种农田耕作技术。并对保护性耕作措施在改善农田作物生长环境方面的作用：有效提高农田水分利用效率;有效保持水土,大幅度地减少水土流失,减少大部分的田间起沙,降低农田地表土壤养分和水分的流失;有效提高土壤生物和微生物的数量与活性,增加土壤肥力,改善土壤结构,降低地表温度,减少地表蒸发等方面的最新研究成果进行了综述。此外,还叙述了保护性耕作对农田病虫害和杂草的影响。最后提出了在我国开展保护性耕作的必要性及其工作重点。     

残茬高度对土壤风蚀量影响的试验研究

在内蒙古自治区武川县建立农田土壤风蚀试验区,采用内蒙古农业大学研制的移动式风蚀风洞和旋风分离式集沙仪,观测不同残茬高度条件下农田土壤的风蚀情况.试验结果表明:土壤风蚀量和扬起沙尘的高度随风速的增加而增加,随着作物秸秆残茬高度的增加而降低,且风蚀量与高度变化符合指数函数关系,土壤颗粒主要集中在近地表层内运动.保护性耕作可明显地提高起沙风速,减少农田土壤损失,当秸秆高度为30 cm时,风蚀量仅为传统耕地的1/4左右.     

保护性耕作对黄土高原春玉米田土壤理化特性的影响

为了探索黄土高原春玉米区保护性耕作农田土壤理化特性变化,测定分析了保护性耕作处理第二年春玉米生长不同时期农田土壤容重、水分和养分变化.结果表明,保护性耕作处理在玉米生长前期0～10 cm土壤容重呈下降趋势且小于传统耕作,但后期增加幅度较大;与传统耕作相比保护性耕作能显著增加玉米生长前期表层0～60 cm和后期100～200 cm土壤含水量 ,有较好保水、蓄水作用;保护性耕作下表层0～20 cm土壤养分指标除全磷外,均表现为稳定升高趋势,且能有效提高土壤全钾和速效钾含量;土壤有机质、全氮、速效氮、速效磷含量低于传统耕作,但变异系数较小.     

土壤风蚀量随残茬高度的变化规律研究

在内蒙古自治区武川县建立农田土壤风蚀试验区,采用内蒙古农业大学研制的移动式风蚀风洞和旋风分离式集沙仪,直接在农田上观测不同残茬高度条件下的农田风蚀土壤损失情况。试验结果表明:土壤风蚀量和扬起沙尘的高度随风速的增加而增加,随着作物秸秆残茬高度的增加而降低,且输沙量与高度变化符合指数函数关系,土壤颗粒主要集中在近地表层内运动。保护性耕作可明显地提高启沙风速,减少农田土壤损失,当秸秆高度为30 cm时,风蚀量仅为传统耕地的1/4左右。     

毛乌素沙地南缘保护性耕作对土壤化学性质的影响

采用免耕(NT)、秸秆覆盖(SM)、覆膜(PM)和翻耕(CT)4种耕作措施,研究保护性耕作对毛乌素沙地南缘土壤化学性质的影响。结果表明,免耕和秸秆覆盖措施下表层0～20 cm土壤pH值低于覆膜、翻耕。免耕和秸秆覆盖措施下土壤有机质、碱解氮、速效钾和速效磷有明显的表层富集现象。随着耕作时间的变化,不同耕作措施下土壤有机质和速效钾都有所增加,免耕、秸秆覆盖、覆膜和翻耕有机质相对于试验开始前分别增加了33.0%、32.3%、31.1%和6.5%,而碱解氮和速效磷有下降的趋势,但保护性耕作条件下其下降率低于翻耕。保护性耕作不利于全氮的积累,经过3年试验后,免耕、秸秆覆盖和覆膜措施下的土壤全氮含量都低于翻耕。耕作措施对全磷的影响不大。说明保护性耕作是实现沙区农田生产力持续发展、保持土壤养分和防治土壤退化行之有效的措施。     

旱地保护性耕作土壤风蚀模型研究

在分析国外风蚀模型资料的基础上,建立了适用于保护性耕作的风蚀模型。该模型以小时为步长,根据气象数据、地表土壤水分、秸秆残茬覆盖率及地表粗糙度,模拟不同耕作体系下农田土壤风蚀流失量情况;针对保护性耕作的特点,考虑到残茬覆盖对土壤含水量和地表粗糙度的影响;通过田间风蚀测定数据的验证,证明所建立的保护性耕作风蚀模型的模拟值与实测值比较吻合。     

保护性耕作农田风沙流空间分布规律研究

为了解保护性耕作农田风沙流的空间分布规律,对保护性耕作农田进行了野外风洞原位风蚀测试.结果表明:保护性耕作农田在不同风速下各高度的风沙流水平分布符合三次多项式规律,经过27行残茬、5.5 m的水平距离风沙流基本达到了平衡稳定状态;在垂直方向上风沙流分布符合高阶多项式规律,具有与砾石戈壁地表输沙量垂直分布极为相似的"象鼻"效应.试验还发现保护性耕作农田风沙流主要活动在近地表40 cm高度以下范围,占到风蚀物总质量的90%左右.     

风蚀地区的保护性耕作探讨--以河北坝上地区为例

通过对河北省坝上地区农田风蚀的监测与分析,认为保护性耕作并不一定非免耕,在结构性差的土壤上适时耕翻也可以起到减降土壤风蚀的效果。     

辽西易旱区不同耕作方式对土壤物理性能的影响

比较了不同耕作方式对土壤水分、温度、容重、孔隙性状和养分的影响。结果表明,保护性耕作有抑制蒸发保墒作用,分别表现在苗期0-20cm土层以及作物生长发育后期40cm以下土层,提高了水分利用率,其中留茬覆盖可以比传统耕作提高16.53%,增产幅度可达13.56%;保护性耕作的土壤温度低于传统耕作,尤其留茬覆盖表现最为明显,其降低土壤温度的效应主要发生在苗期和土壤表层;保护性耕作方式提高了毛管孔隙度,提高了涵养水分的作用,但土壤容重的增加影响作物的播种和出苗;保护性耕作对土壤有机质和速效养分的变化有着一定的影响,但各种方式间差异不显著;在辽宁省西部干旱和半干旱地区建议采用以留茬覆盖为主的保护性耕作方式。     

黄土高原春玉米保护性耕作农田土壤养分时空动态变化研究

试验以传统耕作(CT)为对照,连续3 a研究了保护性耕作(NT),传统耕作+秸秆还田(TS)处理下黄土高原春玉米田土壤养分含量的动态变化。结果表明,与传统耕作相比,保护性耕作处理各土层土壤有机质含量随春玉米生育期推进呈上升趋势,其中收获后耕作层土壤有机质含量增加明显;保护性耕作使得土壤碱解氮有向表面富集的趋势,保护性耕作下土壤速效磷略显增加趋势,其中在玉米收获后表现较明显,且较TS和CT处理差异显著;速效钾含量保护性耕作处理要显著低于其它处理,但有增加趋势。     

甘肃省中部干旱区植被恢复对土壤养分变化的影响研究

通过对甘肃省中部干旱区植被恢复过程中不同退耕年限(0年、3年、6年和10年)的土壤养分及各养分间的相关性进行了分析,研究结果表明:1)不同退耕年限对安定区土壤养分除全钾外对有机质和其它氮磷钾养分均有极显著或显著影响。2)植被恢复过程中养分在土壤剖面的分布具有明显的层次性,各养分具有明显的表聚性。3)土壤有机质的变化与全氮、速效氮呈现出显著的相关性,与钾素和磷素的相关性较低。全磷与速效钾和氮养分相互间显著相关,与速效磷相关性较小。全钾与速效钾相关性也未达到显著水平。     

石匣小区氮磷坡面流失特征研究

以石匣试验小区为研究对象,分析了小区特征对氮磷、泥沙流失的影响。结果表明:在不同的土地利用方式中果园产生的径流中氮磷浓度最高,林地最低,而氮磷的流失量标准小区最高,林地最低;免耕种植、梯田种植、鱼鳞坑造林等耕作方式会明显减少农田土壤的侵蚀及氮磷的流失,植被覆盖明显减少径流量和泥沙量,从而有效地控制农田氮磷污染物的流失;在其它条件相同的情况下,坡度小的小区氮磷流失量明显减小;降雨量与氮磷的流失量呈现明显的正相关;雨季径流中氮、磷主要以颗粒态存在,径流中的泥沙量与径流量有较好的线性关系(R=0.72)。     

Konservierende Bodenbearbeitungssysteme

In Austria due to the cultivation of grain maize, corn silage, green corn, sugar beets, sunflowers, soybeans, potatoes and vineyards about 450.000 hectares are seen as potential risk of erosion. For this reason the cause of soil erosion and the possibilities for reduction and prevention have been investigated. From 1994 to 2004 eight different tillage systems were tested at three locations in Lower Austria. Five tillage systems were tested in Tulln – located 30 km from Vienna. The systems included conventional tillage with plough as well as mulch and direct drilling with cover crops in autumn. No till and ridge tillage also were tested. The Institute of Hydraulics and Rural Water Management of the University of Natural Resources and Applied Science Vienna (Prof. Dr. A. Klik) measured surface runoff, soil loss, nitrogen, phosphorus and herbicide loss, Mycotoxins were analysed in Tulln. Between 1994 and 2004 the average soil loss at the three locations dropped from 16.2 t/ha/year (conventional tillage) to 4.2 t/ha/year with conservation tillage in cover crops, and to 2.2 t/ha/year with direct drilling systems. Nitrogen and Phosphorus losses showed similar tendencies. Herbicide loss declined 1.9% of the application rate in conventional tillage; 1.2% in conservation tillage and 0.5% in direct drilling systems.     

Effects of aeolian processes on nutrient loss from surface soils and their significance for sandy desertification in Mu Us Desert,China: a wind tunnel approach

Mu Us Desert, a region with high aeolian activity, is at extremely high risk of sandy desertification. Using surface soil samples collected from Mu Us Desert of northern China, we evaluated the effects of aeolian processes on nutrient loss from surface soils by employing wind tunnel experiments. The experiments were conducted using free-stream wind velocities of 14, 16, 18 and 22 m/s. Our results showed that the fine particles(50 μm in diameter; 12.28% of all transported materials) carrying large nutrient loadings were exported outside the study area by aeolian processes. After the erodible fine particles were transported away from the soil surfaces at low wind velocity(i.e. 14 m/s), the following relatively high wind velocity(i.e. 22 m/s) did not have any significant effect on nutrient export, because the coefficients of variation for soil organic matter, total phosphorus, total nitrogen and available potassium were usually 5%. Our experimental results confirmed that aeolian processes result in a large amount of nutrient export, and consequently increase the risk of sandy desertification in arid and semi-arid ecosystems.     

新疆盐渍化区土壤养分的空间结构和分布特征

结合地理信息系统(GIS),在面积约为2000km2的新疆典型盐渍化区渭干河流域布设了土壤取样点43个,测定了土壤表层(0~30cm)养分(全氮、全磷、全钾、碱解氮、速效磷、速效钾)的空间变异规律。结果表明:七种养分元素中除了碱解氮、速效磷的含量服从对数正态分布,其它养分元素均符合正态分布;半方差分析得出各项目都能很好的用模型来拟合,全氮、全磷、速效钾符合指数模型,碱解氮、速效磷、全磷符合球状模型。只有有机质是符合高斯模型;全氮和碱解氮的系统空间相关性很弱,而其余养分元素均表现出中等强度的空间相关性,变程在14.3km~67.0km之间,相差比较大;用Kriging插值法对未测点的养分元素进行最优估计,绘制含量分布图,从而可以更直观的反映研究区土壤养分的空间结构和分布特征。     

水蚀风蚀区六道沟流域不同土地利用方式下养分特征

利用经典统计与地统计学相结合的方法,以六道沟流域农用地、林地和草地三种土地类型为研究对象,测定各不同利用方式下土壤有机质、全氮、全磷、全钾、速效氮、速效磷、速效钾、C/N值八种养分指标。结果表明,土壤有机质、全氮含量表现为农用地>林地>草地,全磷含量表现为农用地>草地>林地,土壤全钾含量表现为草地>林地>农用地,速效氮含量表现为农用地>草地>林地,速效磷表现为农用地>林地>草地,速效钾表现为林地>农用地>草地;土壤C/N值表现为林地>草地>农用地;有机质含量与全氮含量呈线性关系,且均达极显著水平(P<0.01)。结果说明不同土地利用方式对土壤养分含量有重要影响。     

短期N、P添加对荒漠草原土壤非保护性有机碳的影响

以干旱、半干旱地区荒漠草原土壤为研究对象,研究N、P养分添加对荒漠草原0～30 cm土层土壤颗粒有机碳和轻组有机碳含量、分配比例、敏感指数的影响,探讨荒漠草原土壤非保护性有机碳分配比例及其向保护性有机碳的转化速率对N、P添加的响应.研究结果表明:短期N、P添加能促进荒漠草原表层土壤(0～10 cm)土壤颗粒有机碳和轻组...     

乌兰布和沙地人工绿洲防护林体系模式生态和经济效益评价

对乌兰布和荒漠沙地生态经济型防护林体系的生态、经济、社会效益评价结果表明 :1 )在封沙育草灌木固沙林生产系统中 ,宽带模式的植物盖度比窄带模式提高 1 7～ 3 3 % ;风蚀量比窄带减少约 50 % ;花棒、杨柴、沙拐枣林带的全 N含量分别比裸沙地提高 75.3 5、66.2 0、6.3 4% ;全 P含量分别提高 1 2 8.1 8、1 40 .3 3、3 7.0 2 % ;全 K含量分别提高 0 .3 5、0 .76、0 .1 0 % ;有机质含量分别提高 1 49.0 5、1 75.65、76.5%。宽式林带的经济效益为窄式林带的 2 .0 1倍。2 )在防风阻沙林生产系统中 ,防风阻沙带防护范围内 ,风蚀量比荒漠区降低 91 .3～ 97.5%。小美旱杨与花棒和新疆杨与沙棘乔灌结合混交林的投入产出比分别是 1∶ 8.44、1∶ 1 8.0。 3 )在农田防护林生产系统中 ,林—农结构生产系统经济效益是农田生产系统的 1 .99倍 ;林—果结构生产系统经济效益比用材林增加 44 .8% ;林—牧结构人工草场比天然草场经济效益提高 4倍左右 ,即年盈利额平均为 461 7.84元 / hm2 。林—药结构生产系统模式 ,年盈利额平均高达1 90 86.3 6元 / hm2 。林—农、林—果、用材林等各生产系统的年盈利额分别为 2 2 89.3 0、1 3 2 7.50、91 6.80元 / hm2。 4) 1 982～ 1 994年 ,护渠林较无护渠林保护的干渠减少清淤投资