耕作方式对土壤水动态变化及夏玉米产量的影响

一个连续２年的田间耕作试验在夏玉米生长期内完成,分析对比３种不同耕作方式对土壤水动态变化过程及对作物产量的影响。耕作扰动对土壤水动态变化的影响是明显的,夏玉米生长初期免耕下的表层土壤持有较高的水分,这归因于土壤非耕扰动、冬小麦残茬覆盖以及耕层土壤孔隙尺度分布的变化;另一方面,深松土壤受到耕作活动的强烈干扰,苗期耕层土壤蓄水明显小于传统耕作。耕作方式对土壤水差异的影响伴随着作物的生长发育过程显著减弱。深松耕作对作物根系生长发育状况及作物增产效果的作用是十分显见的。     

农作制度对黑河中游沙质土壤硝态氮积累及作物产量的影响

为研究沙地农田不同土壤耕作、覆盖方式和轮作对作物产量、土壤硝态氮含量及积累的影响,在黑河中游边缘绿洲典型沙地进行农田定位试验。试验结果表明,在沙地农田生态系统,相对传统的三耕两耱的耕作方式,减少秋耕对玉米和大豆产量没有显著影响;相对于地膜覆盖处理,麦秆覆盖处理使玉米减产11.3%～18.8%,使大豆产量增加6%;不同处理0～40cm土壤硝态氮积累量存在显著差异,作物收获后传统耕作处理土壤硝态氮的平均积累量比少耕处理低8.5%～22.7%,覆膜处理比覆麦秆处理低7.0%～8.8%,玉米连作处理比玉米-大豆轮作处理高54.9%。分析结果表明,减少秋耕、麦秆代替地膜覆盖均有利于土壤硝态氮在作物根系集中层的积累,玉米大豆轮作对土壤硝态氮积累和淋失的影响仍需进一步研究;该试验研究的继续深入将对维持绿洲农田环境的健康和提高沙地农田生态系统生产力提供重要的理论依据。     

冷凉地区不同耕作措施对土壤环境和作物生长发育的影响

通过不同耕作措施的实施,比较其对玉米种植地土壤水分、土壤温度、玉米生长发育及产量的影响,从而探讨不同的耕作方式在旱作农业试验区的适宜性。结果表明:不同的保护性耕作措施均可提高土壤水分含量,其中留茬旋耕处理的土壤贮水量最高,达(4.542±0.894)×105L/hm2;在玉米播种前期及苗期,免耕覆盖处理降低土壤温度1~2℃,而整个生育期留茬旋耕处理与传统耕作处理的土壤温度相近;苗期,留茬旋耕处理的玉米株高、根长、鲜重和干重均优于其它处理,促进了玉米的生长发育;不同的保护性耕作措施均可提高玉米的产量,与传统耕作相比可增产4.01%~22.1%。整秆还田和留茬旋耕处理玉米产量较高,两者之间差异不显著。综合考虑不同耕作措施的效应,留茬旋耕处理比整秆还田处理更适宜于冷凉地区的推广、应用。     

不同耕作方式对土壤水热变化的影响

为了研究各免耕处理下土壤的水热变化,2005～2008年在黄河流域清水河县对玉米进行了5种不同耕作方式的试验研究。结果表明,土壤含水量、温度在5种不同耕作方式下均达到了显著(p0.05)或极显著(p0.01)差异。①三年间在0～10 cm土层,整个生育期内留高茬覆盖、留低茬覆盖、留高茬、留低茬处理的平均土壤含水量分别较常规耕作增加了29.92%、26.23%、17.30%、13.95%。在0～40 cm土层,留茬覆盖处理能有效地抑制土壤水分蒸发,提高作物的水分利用率。在80～100 cm土层,土壤含水量达到最大值。土壤水分变化主要受季节影响,随秸秆覆盖和降雨量的变化而变化。②土壤温度在5 cm土层变化幅度最大,留茬覆盖能有效地调节土壤温度,使土壤温度日变化平缓,且随土层深度的增加土壤温度的变化幅度减小。③不同耕作方式形成的土壤微环境为玉米的生长发育提供了更好的基础,其中留茬覆盖处理效果最佳,由于水热状况良好,留茬覆盖下作物产量较高。     

长期定位耕作方式下冬小麦田根系呼吸对土壤呼吸的贡献

为探讨长期定位耕作方式对冬小麦田土壤呼吸以及根系呼吸的影响,研究根系呼吸对土壤呼吸的贡献,基于设在山东农业大学农学实验站的长期保护性耕作定位试验(始于2002年),包括常规秸秆还田(PC)、免耕秸秆还田(PZ)、深松秸秆还田(PS)和旋耕秸秆还田(PR)4种处理,采用静态箱法测定和分析麦田土壤呼吸及水热因子,并利用根去除法研究根系呼吸对土壤呼吸的贡献。结果表明,不同耕作方式下根系呼吸与土壤呼吸的变化趋势相同,即在冬小麦整个生育期内,土壤呼吸与根系呼吸速率均呈"低-高-低"的趋势。各处理之间的土壤呼吸速率差异显著,与PC相比,PZ、PS、PR的土壤呼吸速率分别降低37.2%、17.0%、15.4%,PC、PZ、PR的根系呼吸速率较PS相比分别下降了9.4%、24.3%、22.4%。在冬小麦生育期内,根系呼吸占土壤呼吸的比例呈双峰型,比例波动为21.7%～82.0%,均值为49.1%,总体表现为PZPSPRPC。土壤呼吸与10 cm土层地温呈极显著正相关(P0.01),而与土壤湿度未达到显著相关。研究表明,与PC相比,长期定位耕作方式中PZ和PS可以降低麦田的土壤呼吸速率,减少麦田土壤的碳排放,并且可以提高根系呼吸对土壤呼吸的贡献,其中PS的根系呼吸速率最高,更有利于作物的生长。     

夏玉米耕作方式对耕层土壤特性时间变异性的影响

以室外田间小区试验测定和室内试验为手段,比较和评价了夏玉米生长期内不同耕作方式（传统耕作、免耕及深松）对耕层土壤物理性质和水力学特性的影响,定量描述了土壤干容重、地面入渗率以及饱和导水率等特性在作物整个生长季节内的时间变异性。深松耕作方式明显地减少了耕层土壤的干容重、增加了孔隙度,土壤孔隙尺度分布状况的改变使得土壤饱和时土壤的水分传导性能得以改善,但干旱时土壤的持水能力相对减弱。耕作方式引起的耕层土壤特性变化在整个夏玉米生长期内呈现出较强的时间变异性,尤其体现在土壤干容重、地面入渗率和饱和导水率等性能上。尽管耕作活动带来的土壤特性间的差异随着时间的延长有所减弱,但仍存在于夏玉米末期生长阶段中。     

保护性耕作及氮肥运筹对玉米生长的影响

保护性耕作(以留残茬为主要方式)具有优良的保水增产作用以及防沙固土的生态效益已多见报道.目前对于保护性耕作条件下有关作物的研究主要集中在耕作方式对作物产量、生长发育、蓄水肥田以及土壤结构等方面的影响上.多数研究认为,保护性耕作可以引起土壤温度降低,微生物数量增加及活性增强;促进作物生长发育,提高产量;节水保墒,提高水分利用率;植株残体可以培肥地力,并且长期采用保护性耕作可以明显改善土壤结构和微环境[1-3].但是其对作物品质等方面的影响研究相对较少.为此,在研究保护性耕作提高作物产量的同时开展了其对作物品质的影响;分析比较了不同耕作方式下追施氮肥对玉米组织含氮量的影响和保护性耕作条件下玉米对氮素的吸收利用效率,为保护性耕作条件下实现玉米高产优质高效生产提供技术和科学依据.     

耕作措施对黑龙江省风沙土区玉米生长发育及产量的影响

针对黑龙江省西部风沙土区干旱频繁发生,土壤风蚀严重的特点,采取打茬播种、旋耕播种、免耕三种不同的耕作措施,与当地传统耕作方式破垄种进行了对比试验,研究了耕作措施对玉米生育性状及产量的影响。结果表明,耕作方式对玉米生育前期影响较小,主要影响玉米中后期的生长发育。旋耕处理前期土壤水分储存较多,为后期玉米的生长发育提供了充足的水分供应。旋耕处理的玉米产量最高,与对照相比产量增加了31.2%。打茬播种处理的产量相比对照增加了13%。免耕处理的玉米产量最低,与对照相比产量降低了20.4%。     

不同耕作制度下荒漠绿洲棉田土壤水分的时空变化

通过田问试验研究了不同耕作制度荒漠绿洲棉田土壤水分的时空变化.结果表明,0-120 cm土层免耕覆盖土壤容积含水量最高,免耕留茬次之,传统耕作和耕作覆膜最低.0-20 cm土层,免耕覆盖和免耕留茬土壤含水量高于传统耕作和耕作覆膜,0-5 cm差异最大,但随着深度增加差异减小,20-120 cm差异不大.传统耕作、耕作覆膜、免耕留茬棉田表层与底层土壤水分梯度明显,免耕覆盖不明显.头水前不同耕作方式棉田0-120 cm土壤含水量都随时间延长逐渐降低,前期免耕覆盖和免耕留茬与传统耕作和耕作覆膜差异较大,后期差异变小;头水后,免耕覆盖、免耕留茬高于耕作棉田.免耕覆盖和耕作覆膜棉田表层土壤水分状况比较稳定,免耕留茬和传统耕作变化幅度较大.     

不同耕作方式对玉米根系特性及养分吸收转运的影响

  【目的】  耕作方式影响玉米根系的生长发育及养分吸收，比较东北中部雨养区不同耕作制度下玉米根系生长和养分吸收特征，为建立合理的耕作方式提供理论依据和技术支撑。  【方法】  2011―2012年，在吉林省连续进行了2年的田间定位试验，设置4种耕作方式:浅灭茬后直接播种 (对照，T1)，苗带深松后镇压 (T2)，行间深松且苗带镇压 (T3)，苗带行间全部深松 (T4)。在6展叶期、吐丝期和生理成熟期，取0—60 cm土层的植株根系样品，分析玉米产量、养分吸收转运及根系生长发育特征。  【结果】  不同耕作方式下玉米产量差异显著 (P < 0.05)，两年平均值表现为T3 > T2 > T1 > T4，T2处理和T3处理的产量分别比T1处理增加8.1%和10.2%。与T1处理相比，T2和T3处理均增加了玉米吐丝后氮磷钾养分累积量，吐丝后累积养分对籽粒的贡献率显著增加 (P < 0.05)。T2和T3处理下的氮、磷、钾累积量对籽粒的贡献率分别比T1处理增加了0.4%～3.6%、16.9%～33.8%、70.5%～82.1%，T3处理增幅高于T2处理。T2和T3处理显著增加了玉米各生育期的总根干重、总根长和总根表面积 (P < 0.05)，其中，6展叶期至成熟期，总根干重、总根长、总根表面积的增幅分别为9.8%～22.8%、16.1%～33.1%、19.9%～38.2%。T2和T3处理在各土壤剖面的根系形态均优于T1处理，其中以T2处理最佳，且在20—40 cm土层间差异最为显著 (P < 0.05)。与T1处理相比，T3处理下各生育时期在20—40 cm土层的根干重、根长、根表面积平均增幅为34.1%、48.3%、47.8%，根直径平均增幅为22.1%。  【结论】  与浅灭茬后直接播种相比，苗带行间全部深松不利于根系发育，而行间深松且苗带镇压方式促进了根系的生长发育和纵向延伸，尤其是在20—40 cm土层根系干重、根长和根表面积明显增加，有利于根系对深层土壤养分的吸收利用，进而提高玉米花后累积养分对籽粒的贡献率，增加产量。     

不同耕作方式棉花根系发育能力的研究

研究了不同耕作方式棉花根系的发育能力。结果表明,根系生物量、根系体积、侧根数在不同耕作方式间差异明显,在土壤中表现为从表层到深层逐渐递减。免耕方式根系分布较浅,主要集中在0~10 cm土层,而翻耕方式根系主要分布在10~20 cm土层。侧根的发生部位受不同深度土壤含水量的影响,侧根发生的主要部位在0~20 cm的主根段,40 cm以下没有侧根发生。     

干旱胁迫对花生生育中后期根系生长特征的影响

花生是较耐旱的经济和油料作物, 长期少雨或季节性干旱是限制花生产量提高的重要环境因子, 也是花生收获前黄曲霉素感染的重要因素。根系是植物吸水的主要器官, 不同土壤水分状况下植物的根系构型可能会表现出显著差异, 进而影响植物根系吸收养分和水分的能力。研究不同土壤水分状况下花生根系形态的发育特征与抗旱性的关系对进一步理解花生的水分吸收、运输、利用和散失机制以及培育抗旱性花生具有非常重要的作用。为明确不同抗旱性花生品种的根系形态发育特征, 探讨其根系形态发育特征对不同土壤水分状况的响应机制, 在防雨棚旱池内进行土柱栽培试验, 研究抗旱型花生品种"花育22号"和干旱敏感型花生品种"花育23号"生育中后期根系生长特征及其对干旱胁迫的响应。设置正常供水和中度干旱胁迫(分别控制土壤含水量为田间持水量的80%~85%和45%~50%)2个水分处理, 分别在花针期、结荚期和饱果期进行取样,根长、根表面积和体积扫描后通过WinRhizo Pro Vision 5.0a程序进行分析; 收获时测定产量和抗旱系数(干旱胁迫处理与正常供水处理下产量之比)。结果表明, "花育22号"具有较高的产量和抗旱系数, "花育23号"对干旱胁迫的适应性小于"花育22号"。抗旱型品种"花育22号"具有较大的根系生物量、总根长和根系表面积, 且深层土壤内根系表面积和体积大于"花育23号"。与正常供水处理相比, 干旱胁迫显著降低2个品种花针期的根系总根长、根系总表面积和总体积, 对结荚期和饱果期根系性状无显著影响; 干旱胁迫增加2个品种生育中后期40 cm以下土层内的根长密度分布比例、根系表面积和体积, 但"花育23号"各根系性状增加幅度小于"花育22号"。干旱胁迫处理下20~40 cm和40 cm以下土层内根系表面积和体积分别与总根长、总表面积和总体积呈显著或极显著正相关, 而正常供水处理下0~20 cm土层内根系表面积和体积与整体根系性状表现极显著正相关。总体而言, 具有较大根系和深层土壤内较多的根系分布是抗旱型花生的主要根系分布特征; 土壤水分亏缺条件下, 花生主要通过增加深层土壤内根长、根系表面积和体积等形态特性调节植株对水分的利用。     

地下滴灌夏玉米的初步试验研究

通过观测地下滴灌夏玉米全生育期不同生长阶段的土壤水分、根系的生长发育状况及其生物量、产量等，研究分析了地下滴灌不同的土壤水分处理条件下的土壤水分运移与分布规律，以及其对夏玉米的根系、产量和生物量的影响关系，建立了根系吸水模型，并研究其节水机理。阶段试验结果表明：地下滴灌可以高效地控制灌溉用水量，对作物的根系、产量及生物量产生直接影响；有可能通过土壤水分调控来影响作物能量的协调、平衡关系，达到最优根冠比，合理提高水的利用率和利用效率。     

BP保水剂及其对土壤与作物的效应

对美国生产的ＢＰ保水剂在土壤中的试验结果表明,ＢＰ保水剂有极强的吸水保水能力,对无离子的吸水能力为３８．７ｍＬ／ｇ,含盐量在０～０．１％范围内,溶胀度变化最大,在０．１％盐水中的溶胀度仅为蒸馏水的６３％,吸持的有效水占２／３以上;ＢＰ保水剂施加到土壤中可改善土壤物理水分性状,土壤持水性能显著增大,在０．０１～１．５ＭＰａ土壤水势范围内,砂土和重壤土较轻壤土和中壤土有显著增加;土壤中施加ＢＰ保水剂,土壤饱和导水率显著降低,土壤蒸发性能无显著变化,土壤团聚作用增强;其中砂土增加效果显著;ＢＰ保水剂加入砂土中盆栽种植小麦试验表明,加入ＢＰ保水剂,可使小麦幼苗株重、根系长度和根重有明显的增加,根冠比明显增大,根系营养状况良好,对小麦生长有明显的促进作用。     

基于Hydrus-1D模型的玉米根系吸水影响因素分析

为探索土壤质地、植物生长状况和气象条件对不同土壤水分条件下根系吸水速率的影响机理,该文以相对根吸水速率与土壤含水率的关系衡量土壤水分有效性,利用Hydrus-1D模型模拟了3种土壤（壤黏土、黏壤土和砂壤土）中不同玉米生长状况（包括叶面积指数、根系深度和根系剖面分布）或蒸发力条件下根系吸水速率随含水率的动态变化,确定了不同条件下根系吸水速率开始降低的临界含水率。结果表明：土壤质地、植物的叶面积指数和根系分布及大气蒸发力都对根系吸水动态曲线的临界含水率有一定影响,其中根系深度和根系分布形状还影响根系吸水速率与含水率关系曲线的形状,但在3种土壤中,根系吸水速率的动态变化对植物生长和大气蒸发力的响应不同。总体而言,3种土壤临界含水率的大小是壤黏土＞黏壤土＞砂壤土;临界含水率随大气蒸发力的升高而升高,随根系深度和深层根系分布的增加而降低;各因子对玉米根系吸水影响程度的大小是土壤质地＞根系分布形状＞根系深度＞大气蒸发力＞叶面积指数。     

不同灌溉制度对玉米根系生长及水分利用效率的影响

为了探讨不同灌溉制度对玉米根系生长和水分利用效率的影响及基因型间差异,在大型活动防雨棚和棚外田间条件下,利用一组玉米遗传材料杂交种户单四号、父本803和母本天四进行了研究。结果发现玉米杂交种在根系生长、分布和水分利用效率上表现出显著的杂种优势。在充分灌溉条件下,玉米杂交种在浅层的根长密度大于亲本,但在水分亏缺条件下,玉米杂交种根长密度在整个剖面上都显著大于亲本;同一玉米基因型在不同的灌溉制度下根长密度在土壤剖面的分布也不同,拔节期不灌溉条件下玉米根系在深层土壤中的分布较充分灌溉条件下大,保证了玉米对深层土壤水分的充分吸收,而后期灌水延缓了表层根系生长的衰退,产生明显的补偿效应;拔节期干旱而抽雄期和灌浆期灌水显著提高了3种基因型玉米的水分利用效率。通过合理灌溉优化玉米根系分布特性以提高玉米吸水能力和水分利用效率,是节水栽培上的可行途径。     

水分胁迫条件下绿洲农田冬小麦水分运移规律研究

以干旱区绿洲农田冬小麦水分胁迫试验为基础,研究了不同水分胁迫条件下的冬小麦生长发育、水分利用以及土壤水分运动特征,建立了含有根系吸水项的一维土壤水动力学模型,模拟了不同水分胁迫条件下冬小麦蒸腾、棵间蒸发、根系吸水、根系生长以及田间土壤水分运移过程。结果表明:在冬小麦生育前期、中期根系吸水主要在80cm以上,生育后期根系对下层土壤水分吸收量增加,但所占比例很小。根据实测根系生长资料分析水分胁迫下生育中期根系受到水分胁迫,在生育后期恢复灌水后根系早衰,生长缓慢;从胁迫程度上来说中度胁迫复水后的后效影响要大于重度胁迫处理。     

吉林省参地水土保持及可持续利用

人参适宜在土层深厚 ,土壤肥沃的坡地上生长。种植人参采用皆伐林地、清除根茬、顺坡做床的方法 ,从栽培到收获的 6a时间内需换床 1次 ,参后地在 30～ 40a内不能重复利用 ,造成严重水土流失。其整地、晒地期由于土地失去了原有植被的保护 ;管理期间面积占参地 2 0 %～ 2 5 %的作业道要承受整个参地的降水量 ;参后弃地土质疏散、表土裸露 ,在这 3个不同阶段均需采取相应的水土保持措施 ,防止水土流失。     

土壤水氮资源的利用与管理 Ⅰ.土壤水氮条件与根系生长

本文从提高土壤水分和养分资源利用效率出发,研究与此有关的土壤水氮条件与作物根系生长的关系, 以及适宜的水氮范围。根据冬小麦、夏玉米试验结果表明,根长（ Ｌｒ） 发展动态,根长密度（ Ｌｒ Ｄ） 及其垂直分布和根长／ 冠重比值（ Ｌｒ／ Ｄ Ｍｐ） ,均受土壤水氮条件的影响。水氮的严重胁迫,都会使根系发展受抑制,而 Ｌｒ／ Ｄ Ｍｐ 却加大。在水分稍有亏缺条件下,土层中部根长密度增加,但后期衰亡速率也较快。 Ｌｒ 和 Ｌｒ／ Ｄ Ｍｐ 的综合评价,可用以衡量根系状况。本文运用 Ｌｒ 和 Ｌｒ／ Ｄ Ｍｐ 与水氮条件关系的等值线图的叠加法,将两图高值区的重叠区,作为作物在该生育阶段的适宜指标范围和适宜的水氮范围。     

Growth and functioning of roots and of root systems subjected to soil compaction. Towards a system with multiple signalling?

The effect of soil mechanical impedance on root growth is discussed on several levels from the apex to the root system. At the individual root level, the balance of pressures on the root apex cannot account for observed reductions in root elongation rate. Furthermore, soil mechanical impedance affects the elongation rate of non-impeded organs, such as leaves or non-impeded roots. A chemical message originating in roots could account for such an effect, probably via changes in cell wall rheological properties in all growing zones of the plant. Changes in carbon allocation could also have a role. At a whole-plant level, indirect effects linked to changes in the plant structure contribute in a major way to the effect of mechanical impedance on root growth. Although only a small proportion of roots of fieldgrown plants are in contact with compact soil, geometrical characteristics of root systems are considerably affected. In particular, root deepening is delayed and roots tend to have a clumped spatial arrangement. Experimental evidence and modelling suggest that this change in root system architecture could cause water stress, even in relatively wet soil, because of an increase in resistance to the soil-root water flux. As a consequence, root water status and water flux decrease, and stomatal conductance is reduced as a consequence of a chemical message originating in the roots. This secondary message is superimposed onto the direct message linked to mechanical impedance. Under some climatic conditions, whole-plant growth rate, carbon allocation and phenologic development can then be significantly affected by a compaction in the ploughed layer, while only small changes can be expected under more favourable conditions.