保护性耕作对黄土高原南部地区小麦产量及土壤理化性质影响

以1992年设置于山西省临汾市尧都区的保护性耕作试验基地为基础,研究了长期保护性耕作对旱地小麦产量、土壤理化性质及剖面水分含量的影响。结果表明,11年免耕覆盖和15年免耕覆盖分别比传统耕作平均增产192%和276%; 丰水年份增产率为52%和117%,而干旱年份增产率高达850%和976%,表现为实施保护性耕作年限越长、越是干旱,保护性耕作的增产效果越显著。保护性耕作能降低土壤容重,增加土壤孔隙度,提高土壤剖面水分含量和土壤贮水量,提高表层010 cm土壤有机质、碱解氮和速效钾含量, 但不利于有效磷含量的提高。11年免耕覆盖和15年免耕覆盖,表层010 cm土壤有效磷含量比传统耕作降低68和63 mg/kg,降低了561%和519%,应注意磷肥的施用。     

免耕和秸秆覆盖对黑垆土磷素形态组分的影响

[目的]探究免耕及添加秸秆条件下黑垆土土壤磷组分特征及其与AM真菌侵染的关系,了解雨养农业区农业系统磷素利用效率。[方法]在陇东黄土高原黑垆土区域,测定传统耕作、传统耕作+秸秆覆盖、免耕和免耕+秸秆覆盖4种处理小麦—玉米—大豆轮作系统中玉米阶段土壤全磷、速效磷组分及AM真菌菌根侵染率。[结果]水土保持耕作处理实施9a后,免耕和秸秆覆盖处理下0—5cm土壤磷素含量显著提高,活性磷组分H2O—Pi,NaHCO3—Pi,NaOH—Pi分别比对照提高84.6%,85.2%和56.6%;活性无机磷(H2O—Pi,NaHCO3—Pi之和)和潜在活性磷(NaOH—Pi)分别占总无机磷的11.4%和4.5%,全磷含量与磷组分、速效磷与磷组分呈显著正相关,2个免耕处理菌根侵染率分别比对照增加20.8%和16.5%。[结论]免耕和秸秆覆盖显著提高了土壤磷含量,免耕对AM真菌菌根侵染率有积极影响。     

长期保护性耕作对黄土高原旱地土壤肥力质量的影响

长期定位试验研究了黄土高原西部旱农区传统耕作措施和5种保护性耕作措施对豌豆-小麦(P→W)和小麦-豌豆(W→P)轮作序列的耕层土壤肥力质量的影响。结果表明,与传统耕作(T)处理相比,传统耕作秸秆还田(TS)和免耕秸秆覆盖(NTS)处理有机质含量分别提高11.61%～12.21%和12.13%～16.99%,全氮提高7.29%～8.42%和11.58%～12.95%,全磷提高10.35%～14.63%和13.79%～18.29%,全钾提高7.32%～7.51%和8.78%～9.15%,速效磷提高11.10%～12.41%和16.29%～20.99%,速效钾提高25.11%～43.26%和31.62%～44.22%,pH降低0.11～0.17个单位和0.09～0.16个单位。进一步利用加乘法则和加权综合法两种模型评价不同耕作方式下的土壤肥力质量,结果表明,土壤肥力质量指数排序为NTS处理TS处理NTP处理NT处理T处理TP处理(P→W轮作序列)和NTS处理TS处理NT处理NTP处理TP处理T处理(W→P轮作序列)。在黄土高原雨养农作系统中,实施免耕结合秸秆覆盖,对促进和维持土壤养分平衡,提高土壤肥力质量具有重要意义。     

保护性耕作对土壤有机碳组分的影响

为了探讨土壤有机碳及活性有机碳组分对不同耕作措施的响应,在黄土高原半干旱区的定西市李家堡镇进行了长期田间定位试验,采用免耕、秸秆覆盖及小麦和豌豆轮作等保护性耕作措施,对0-5 cm,5-10 cm,10-30cm 3层土壤的有机碳(SOC)、易氧化有机碳(ROC)、微生物生物量碳(MBC)的动态进行了系统的研究,结果表明,与传统耕作相比,保护性耕作的3个处理均能不同程度地提高两种轮作次序下SOC,ROC,MBC的含量,这说明保护性耕作有利于碳的固定和生态农业的健康发展,其中免耕和秸秆覆盖两部分结合效果最佳.同时,各处理土层的含碳量均随土壤深度的增加而降低.相关分析表明,ROC,MBC,ROC/SOC,MBC/SOC对不同耕作措施产生的响应与SOC基本一致,它们可以作为对土壤SOC影响的评价指标,与SOC的相关系数大小排序依次为MBCROCMBC/SOCROC/SOC,在表征土壤有机碳变化上它们比SOC更敏感,其灵敏度排序为MBCROC/SOCMBC/SOCROC,因此,在ROC,MBC,ROC/SOC,MBC/SOC等指标中,MBC更要值得重视和采用.     

保护性耕作对土壤风蚀的影响

保护性耕作能够有效减少农田土壤风蚀.通过室内风洞模拟试验,研究秸秆覆盖、留茬和垄作3种保护性耕作措施对黄土高原北部农田土壤风蚀的影响.结果表明:1)秸秆覆盖和留茬能有效降低土壤风蚀速率,秸秆覆盖量为4 210 kg/hm2时土壤风蚀速率最小,与对照相比减少62.8%;垄作在低风速下能够降低土壤风蚀率,垄向与风向垂直时降...     

紫色土丘陵区保护性耕作下旱地土壤呼吸及影响因素

为了探讨保护性耕作对旱作农田土壤呼吸的影响,采用LI6400XT便携式光合作用测量系统自带的土壤呼吸室(6400-09)在重庆北碚西南大学试验农场对传统耕作(T,traditional farming)、垄作(R,ridge planting)、传统耕作+秸秆覆盖(TS,traditional farming+straw mulching)、垄作+秸秆覆盖(RS,ridge planting+straw mulching)、传统耕作+秸秆覆盖+秸秆速腐剂(TSD,traditional farming+straw mulching+decomposing agent)、垄作+秸秆覆盖+秸秆速腐剂(RSD,ridge planting+straw mulching+decomposing agent)6种处理下的西南紫色土丘陵区小麦/玉米/大豆套作体系中作物生长季节的土壤呼吸及其水热因子进行了测定和分析。结果表明,6种处理中土壤呼吸速率的季节变化明显,各处理日均土壤呼吸速率差异显著。其中在小麦-大豆条带,小麦土壤呼吸速率均值为1.53μmol m-2s-1,大豆土壤呼吸速率日均值为4.10μmol m-2s-1,各处理日平均土壤呼吸速率大小排序为TRTSTSDRSRSD。在空地-玉米-空地条带,玉米土壤呼吸日均值为2.56μmol m-2s-1,介于小麦和大豆土壤呼吸速率之间,各处理日平均土壤呼吸大小排序为RTRSTSRSDTSD。整个套作体系土壤呼吸总量C为1 543~2 134 g m-2,表现为TRRSTSTSDRSD。研究结果还显示土壤温度和土壤水分是影响旱地农田土壤呼吸的主要因素,二者分别解释了土壤呼吸季节变化的28.9%~53.7%和13.7%~42.0%。水热因子与土壤呼吸速率的回归分析表明,指数方程较好地模拟了土壤呼吸与10 cm土温的关系,土壤呼吸的温度敏感性指标Q10值在2.25~2.69之间;而土壤呼吸与5 cm土壤水分的关系以抛物线型函数模拟最优。土壤呼吸对土壤水分的响应阈值为14.94%。该研究为明确农田生态系统土壤呼吸变化规律及影响因素的控制机理提高参考,对估算全球碳平衡、评估区域碳源汇具有重要意义。     

长期施肥对旱地土壤有机磷及其组分的影响

通过15年长期定位试验,采用Bowman和Cole提出的土壤有机磷分级方法,研究了不同耕作施肥措施对旱地耕层土壤有机磷及其组分的影响。结果显示旱地土壤各个处理的活性有机磷含量低,占有机磷总量的比例低于3.6%,中活性有机磷为有机磷的主体,约占有机磷总量的73.37%-91.54%。休闲、撂荒及磷肥与其它肥料配合使用,均增加了耕层土壤的中活性有机磷含量,增加了中稳性有机磷含量及其比重;休闲、撂荒及磷钾提高了高稳性有机磷含量及比重,而氮磷钾及其与有机肥配合处理则降低了高稳性有机磷的含量。尽管不同耕作施肥管理均影响旱地土壤有机磷含量,但是施用有机肥对有机磷的增加贡献最大;撂荒与休闲相比,前者更有利于土壤有机磷的积累。     

保护性耕作下南方旱地土壤碳氮储量变化

通过4 a的田间定位试验和室内分析,采用随机区组排列,在玉米收获后采集0~40 cm土层的土样,研究了贵州省典型旱地保护性耕作下土壤有机碳(SOC)和全氮(TN)储量的变化特征。结果表明,保护性耕作的短期固碳效果不明显,在试验的前3 a,保护性耕作较传统耕作相比土壤碳氮储量无明显变化;但4 a后,保护性耕作的0~20 cm和20 cm^40 cm土层有机碳储量比传统耕作分别显著提高7.1%和8.5%,表层(0~20 cm)土壤氮储量显著提高7.7%;就0~40 cm土体而言,4 a后保护性耕作土壤有机碳氮储量比传统耕作分别显著提高7.7%和6.5%。保护性耕作对土壤碳:氮比的影响不明显。从长远的提升土壤碳氮储量的角度来看,保护性耕作是喀斯特地区值得推广的农田管理措施。     

保护性耕作对土壤理化性质影响研究综述

通过对相关文献的梳理,总结了保护性耕作方式对土壤容重、土壤温度、土壤呼吸、土壤保水量等理化性质的影响。     

保护性耕作对农田土壤风蚀影响的试验研究

在河北省北部的丰宁县坝上地区建立农田土壤风蚀试验区，采用美国BSNE采样器观测不同耕作处理条件下的农田风蚀土壤损失情况。试验结果表明：在风蚀过程中，土壤颗粒主要集中在近地表层运动，悬浮在空气中的土壤颗粒随着高度的增加逐渐减少，且与高度之间符合幂函数关系；风蚀土壤颗粒粒度组成随高度增加，砂粒级颗粒含量减少，而粉砂及粘土含量增加；免耕覆盖(NTC)、免耕覆盖＋耙(NTCH)和免耕无覆盖(NTN)三种处理分别比传统翻耕减少风蚀量73.75%、75.31%和14.17%，由秸秆覆盖和少免耕相结合的保护性耕作可明显地减少农田土壤损失；在覆盖和耕作两因素中，覆盖对减小风蚀的作用最大，地表耕作的作用次之；另外，保护性耕作地能够减少农田土壤养分损失。     

Long-Term Effects of Tillage and Manure Applications on Soil Phosphorus Fractions

Application of manure on the basis of crop nitrogen (N) need increases the level of soil phosphorus (P), which is concern for deterioration of surface water quality. Soil samples were collected from a long-term field study to investigate the impact of crop N need–based manure application on soil P fractions and P adsorption and release kinetics. The field experiment was initiated in 1990. The soil was moderately well-drained Kennebec (fine silty, mixed, mesic Cumulic Hapludolls). No-tillage (NT) and conventional-tillage (CT) treatments were established in main plots, and subplots had five N treatments, including a control, and annual application of 84 or 168 kg N ha^?1 applied as ammonium nitrate (NH₄NO₃) or beef (Bos taurus) manure. Manure at the high N application rate had significantly greater Bray 1 P under NT than under CT at 0- to 5-cm soil depth. Nitrogen fertilizer treatments were not significantly different than the control for Bray 1 P. Continuous application of manure at the high N rate significantly increased all Hedley P fractions; however, the major increase was observed in high bioavailable P pools [iron oxide (FeO) P and sodium bicarbonate (NaHCO₃) P_i] and hydrochloric acid (HCl) P fractions. Soil organic P (P_o) pools, including both labile (NaHCO₃-P_o) and resistant [sodium hydroxide (NaOH) P_o], were increased by application of N from any source, suggesting biomass production and return of residue to soil surface was the responsible factor. Continuous application of manure based on N need also significantly increased FeO-P, NaHCO₃-P_i, and HCl-P fractions at lower soil depths (5–15 and 15–30 cm). Results from the P-adsorption study suggest that ability of soil to adsorb additional P was decreased by manure application and that EPC₀ was increased. Maximum desorbable P was observed for manure treatments under NT, although the release constant k (h^?1) was significantly less than with fertilizer N treatments.     

施肥对采煤塌陷区复垦土壤理化性质和磷分级的影响

以山西省晋城市采煤塌陷区复垦土壤为研究对象,连续3年定位施肥研究施用有机肥(M)、无机肥(NPK)、有机肥+无机肥(NPK+M)对土壤理化性状、土壤磷分级的影响。结果表明:试验结束后,不同施肥处理土壤的pH、容重、全氮、全磷含量差异均不显著;单施有机肥处理的有机质含量显著高于单施化肥处理;有机肥+无机肥处理土壤速效磷含量高于其余处理,但处理间差异不显著。有机肥+无机肥处理能够明显提高土壤无机磷组分Ca_8-P含量;不同施肥处理均显著提高了Fe-P,处理间差异不显著;各处理的O-P、Ca_(10)-P增幅不明显;对照处理的不同无机磷组分含量总体保持下降趋势,其中Ca_8-P、Fe-P降幅较为明显。有机肥处理对活性、中活性组分,有机肥+无机肥处理对活性、中稳性有机磷效果明显,无机肥对有机磷组分效果不显著。相关性分析表明,Ca_2-P、Ca_8-P、Al-P、Fe-P、中活性、中稳性有机磷与速效磷均呈显著正相关性,Ca_8-P、中活性有机磷与速效磷极显著相关。     

安徽省土壤无机磷组分状况及施肥对土壤磷素的影响

采用石灰性土壤无机磷分级方法，研究了安徽省不同类型土壤无机磷组分含量状况、土壤无机磷组分在土壤剖面中的含量分布以及施用磷肥对土壤无机磷组分含量的影响，结果表明：安徽省土壤无机磷含量高低排序为菜园土〉潮土〉水稻土砂姜黑土〉黄褐土〉黄棕壤〉红壤〉紫色土；土壤无机磷含量的地域分布特征明显，皖北地区土壤无机磷含量明显高于皖南地区。石灰性土壤无机磷组分以Ca—P为主，占土壤无机磷总量的60％左右，其次为O-P，而Fe—P和Al～P含量较少；酸性土壤无机磷组分以O-P为主，占土壤无机磷总量的50％左右，其次为Fe—P和Al—P，Ca—P相对含量小于10％。菜园土无机磷积累特别明显，特别是积累了较多的Ca2—P和Ca8-P。水稻土无机磷组成变化较大，其含量主要取决于水稻土的成土母质。在菜园土的土壤剖面中，上部土层磷素积累明显，菜园土0～20cm土层中无机磷含量与60～80cm土层的比值为4．12，其他类型土壤表土层也有无机磷积累现象。施用磷肥可以明显提高土壤无机磷含量，在作物生长前期，施用的磷主要转化为生物有效性较高的Ca2-,Ca8-P,Al-P和Fe—P，在作物生长后期，O—P和Ca10—P才出现积累。     

磷细菌筛选及其对土壤无机磷转化的影响

从潮土、水稻土、砂姜黑土和石灰土等土壤的植物根际土壤和根中分离了86株磷细菌,通过液体摇瓶培养3d,培养液水溶磷含量为4.2～387.3mg/L,水溶磷含量与培养液pH呈显著负相关(R2=0.621 6)。用筛选出的1株磷细菌(HCW115)进行玉米盆栽试验,结果表明,磷细菌处理的玉米干物重和吸磷量与对照相比分别增加了37.5%和40.2%,达到显著差异。磷细菌对土壤Al-P、Fe-P和O-P转化无明显影响,但可以促进土壤Ca2-P、Ca8-P和Ca10-P向有效磷转化而被玉米吸收,与原土相比,Ca2-P、Ca8-P和Ca10-P含量分别减少了74.9%,12.3%和1.51%。     

Soil Organic Carbon and Nitrogen Fractions under Different Land Uses and Tillage Practices

Many questions have surfaced regarding long-term impacts of land-use and cultivation system on soil carbon (C) sequestration. The experiment was conducted at Ohio Agricultural Research and Development Center. Only minor variations of soil organic carbon (SOC) and nitrogen (N) fractions with depth under plow tillage (PT). The SOC, total nitrogen (TN), microbial biomass carbon (MBC) and microbial biomass nitrogen (MBN) concentrations were higher under grassland and forestland in the top 0–15 cm depth than arable soils. No-tillage (NT) also increased SOC and N fractions concentrations in the surface soils than PT. Compared to arable, grass and forest could significantly improve proportions of MBC and MBN, and reduce proportions of dissolved organic carbon (DOC) and dissolved organic nitrogen (DON). NT and forest also increased the ratio of SOC/TN, MBC/MBN, and DOC/DON. Overall, grass and forest provided more labile C and improved C sequestration than arable. So did NT under arable land-use.     

陇中黄土高原不同耕作措施下土壤磷动态研究

依托陇中黄土高原旱作农田已实施13 a的保护性耕作试验,研究传统耕作、免耕、传统耕作秸秆还田、免耕秸秆覆盖、传统耕作地膜覆盖和免耕地膜覆盖6种耕作措施下土壤全磷及磷组分动态变化特征。结果表明:试验期各处理土壤全磷和总无机磷均逐年增长;两个秸秆还田处理总有机磷逐年增长,免耕地膜覆盖和免耕处理总体增长,传统耕作和传统耕作地膜覆盖处理相对稳定;各无机磷组分均总体增长,其中氢氧化钠提取态无机磷、水溶态无机磷和碳酸氢钠提取态无机磷涨幅较大,平均涨幅分别为253.6%、128.6%和66.9%;保护性耕作可不同程度地提高水溶态无机磷、碳酸氢钠提取态无机磷和氢氧化钠提取态无机磷含量,相同覆盖条件下免耕较传统耕作效果明显,尤其免耕秸秆覆盖处理最明显;耕作方式对浓盐酸提取态无机磷和残留磷的影响不明显;保护性耕作可提高碳酸氢钠提取态有机磷和氢氧化钠提取态有机磷含量,两个秸秆还田处理最明显,两处理也可提高浓盐酸提取态有机磷含量,但免耕、传统耕作地膜覆盖和免耕地膜覆盖处理下该组分含量降低。综上,采取保护性耕作可适当减少磷肥用量,保护性耕作尤其是免耕秸秆覆盖方式值得在该区推广。     

不同种植年限苹果园土壤磷状况和无机磷组分特征

通过采集胶东地区不同年限苹果园0—100 cm土层土壤,分析了不同种植年限苹果园土壤全磷、有效磷、无机磷含量和无机磷组分特征,以期为苹果园科学施用磷肥提供依据。结果表明:胶东地区苹果园0—40 cm土层土壤全磷、无机磷、有效磷平均含量为0.76 g/kg,681.10 mg/kg,73.05 mg/kg。种植年限显著影响了苹果园土壤磷含量,随着种植年限的增加耕层土壤全磷、有效磷和无机磷含量呈上升趋势。不同种植年限的苹果园土壤全磷、有效磷及各无机磷组分均随着土层的加深整体呈递减趋势。无机磷组分主要以Al-P、O-P的形式存在,其次为Fe-P、Ca-P。种植年限明显影响了无机磷各组分的组成,11～15年苹果园Al-P比例最高,而16～20年苹果园O-P比例最高。相关性分析及通径分析结果表明,Al-P是该地区相对较为有效的磷源。     

耕作模式对黄土高原地区新增耕地土壤紧实度、养分含量及玉米产量的影响

[目的]探明不同耕作模式对以生土为构建材料的新增耕地的改良效应,为该类土地的高产高效利用提供科学依据。[方法]于2017年6—9月分别在免耕、深松、翻耕3种耕作处理模式下的玉米地开展定位监测试验,分析耕作模式对土壤紧实度、养分含量以及作物产量的影响。[结果] 0—20 cm土层紧实度在免耕模式下最低,分别较深松和翻耕低约37.49和38.48 kPa/cm~2,且各模式下0—20 cm土层均呈分层紧实的状态。玉米出苗期土壤紧实度最小,喇叭口期紧实度最高。0—40 cm土层有机质、全氮和有效磷含量在深松模式下均最高,分别为免耕的1.20,1.22,1.36倍,是翻耕的1.18,1.08,1.34倍。深松和翻耕模式下的速效钾含量相近,均为免耕的1.09倍。从出苗期到灌浆期,有机质和全氮含量增加,有效磷和速效钾含量减小。深松耕作模式下玉米产量最高,是免耕和翻耕条件下的1.30,1.19倍。[结论]深松耕作模式土壤紧实度适中,能有效增加土壤养分含量,提高作物产量,是新增耕地最理想的耕作改良方式。     

磷高效转基因水稻OsPT4对红壤无机磷组成的影响

本研究以磷高效转基因水稻OsPT4为材料,以非转基因亲本日本晴(Nipp)和磷高效突变体水稻PHO2为对照,设施磷和不施磷2个处理,利用根盒试验研究磷高效转基因水稻OsPT4的种植对根际及非根际土壤无机磷组成的影响。结果表明:(1)Os PT4和PHO2的植株干重和磷含量均显著高于Nipp,而土壤全磷和无机磷总量均低于Nipp;(2)Os PT4和PHO2水稻根际和非根际土壤无机磷组分含量均表现为O-PFe-PAl-PCa-P;(3)施磷处理时,Os PT4和PHO2的根际土壤O-P、Ca-P含量显著低于Nipp,其非根际土壤Al-P、Fe-P和O-P含量也显著低于Nipp。不施磷处理时,Os PT4和PHO2的根际土壤Fe-P含量和非根际土壤Fe-P、O-P含量均显著低于Nipp,其根际土壤Ca-P含量显著高于Nipp。说明在供磷条件下,磷高效转基因水稻对A1-P、O-P和Ca-P的吸收活化能力较强,而缺磷条件下,磷高效转基因水稻可促进其根系对Fe-P的吸收利用。