有机物料深耕还田改善石灰性黑钙土化学性质提高玉米产量

为明确不同深耕方式和有机物料配施还田对石灰性黑钙土化学性质影响及持续改土效果,在黑龙江省安达市石灰性黑钙土上开展了深松、秸秆心土还田、秸秆心土还田+鸡粪3种深耕处理对土壤p H值、盐基离子、有效氮、磷、钾和玉米持续增产效果研究,并与常规耕作进行了比较。结果表明:深耕处理可以改变土壤酸碱度及盐基离子浓度,明显降低土壤p H值,降低幅度分别为0.59~0.96,土壤的水溶性钾、水溶性钠、HCO3-离子质量分数降低幅度分别为0.9~6.9、79.6~272.1、19.5~46.6 mg/kg,提高水溶性钙离子质量分数,幅度为36.5~125.6 6 mg/kg,土壤p H值与水溶性钠、HCO3-离子含量显著正相关,与土壤水溶性钙离子含量呈显著负相关;深耕处理可提高深层土壤有效氮、磷、钾含量,在20~50 cm土层,各处理土壤碱解氮、有效磷、速效钾含量高于对照,顺序为秸秆心土还田+鸡粪秸秆心土还田深松对照,其中秸秆心土还田+鸡粪处理对土壤有效氮、磷、钾影响最明显,高于对照幅度分别为13.5~36.0、2.4~4.1、41.2~71.3 mg/kg;深耕可以增加玉米产量,不同深耕技术增产效果不同,秸秆心土还田和秸秆心土还田+鸡粪处理一次改土后,连续3a均表现增产趋势,秸秆心土还田+鸡粪改土后第1年比对照增加47.1%,第2年和第3年分别比对照增产25.2%和24.7%,3a平均比对照增产32.3%,效果显著,秸秆心土还田处理与对照相比增产效果不如秸秆心土还田+鸡粪处理,第1、2和3年增产分别为11.2%、9.8%和18.1%,3a平均增产11.3%,深松处理增产效果在不同年份表现不一致,第1年没有增产,第2年增产6.3%,第3年增产14.3%,3a平均增产6.2%;从土壤化学性质的变化及改土后玉米产量看出,秸秆心土还田+鸡粪处理是比较适合石灰性黑钙土改良的耕作措施。     

心土培肥犁改良瘠薄土壤的效果

研究根据心土培肥的改土技术要求研制出心土培肥犁,并分别在瘠薄黑土和碳酸盐草甸黑钙土上开展大面积机械改土试验,明确自主研发的心土培肥犁改土后对土壤理化性质影响及对作物产量的效果,为其广泛应用到低产土壤改良提供机械及技术支持。试验设深松、心土培肥和常规对照耕作,采用大田对比方法。研究结果表明:心土培肥和深松在不同类型土壤上对土壤理、化性质,对作物产量及产量性状影响后效不完全一致;心土培肥降低土壤抗剪强度后效明显,碳酸盐草甸黑钙土10~30 cm土层土壤抗剪强度比对照降低6.65~12.16 k Pa,黑土比对照降低8.20~11.31 k Pa,碳酸盐草甸黑钙土改土后效果明显,黑土改土后效长,心土培肥改土效果优于深松;土壤容质量和硬度趋势同上;心土培肥提高土壤透气系数为2.78~14.28倍,饱和导水率为2.38~11.62倍;深松和心土培肥可提高下层土水分消耗比例,30~60 cm土层耗水量为心土培肥区深松区对照区,心土培肥耗水量比照高10%;心土培肥处理可提高土壤磷含量和供磷强度,20~30 cm和30~40 cm土层土壤供磷强度比对照分别提高4.19~5.17倍和4.96~17倍,碳酸盐草甸黑钙土高于黑土;心土培肥可提高玉米产量,碳酸盐草甸黑钙土上心土培肥增产幅度为6.82%~18.01%,黑土增产幅度为6.45%~11.18%,平均增产效果碳酸盐草甸黑钙土薄层黑土,但黑土持续增产效果好。     

深翻结合心土与不同改土物料混合改良白浆土的效果

该研究通过设置心土混拌配施改土物料区和浅翻深松区进行小区对比试验,调查心土混拌配施不同改土物料对白浆土心土理化性质的改良效果,进而进一步拓宽白浆土心土改良途径。试验共设置浅翻深松区(CK);心土混合区(SML);秸秆+心土混合区(S+SML);秸秆+心土混合区+磷肥(S+SML+P),秸秆+心土混合区+石灰(S+SML+L);秸秆+心土混合区+石灰+磷肥(S+SML+L+P)6个处理。研究结果表明:1)与浅翻深松(CK)相比,深翻结合心土与不同改土物料混合能够改善心土层土壤物理性质,20~40 cm土层土壤含水率提高幅度为2.11~6.11个百分点;硬度降低40%~50%,且没有出现峰值;提高土壤通透性,改善土壤三相比值,固相降低幅度为8.5~9.97个百分点,液相增加幅度为2.82~5.41个百分点,气相增加幅度为3.89~6.65个百分点,容重下降幅度为10.13%~17.09%。2)提高心土层养分含量,碱解氮提高82.75%~121.63%,有效磷提高190.91%~681.82%,特别是添加磷肥处理变化明显,是对照处理6.5~6.8倍,速效钾提高20.7%~40.74%。有机质提高157.14%~185.71%。缓解土壤酸性,加石灰处理p H值提高0.45~0.47个单位。提高土壤全量养分,全氮提高45.76%~52.54%,全磷提高108.14%~144.19%,全钾提高8.10%~26.34%。3)连续两年提高作物产量。与对照区相比,第1年大豆增产13.42%~24.46%,第2年玉米增产13.43%~19.17%,一次改土后效时间长,增产效果显著。研究结果认为,心土混合配施秸秆、石灰和磷肥是白浆土区比较理想的心土改良技术,可为白浆土及其同类低产土壤改良及作物增产提供技术支撑。     

秸秆心土混合犁改良白浆土效果

为将表层秸秆施入心土,改善贫瘠的心土层创造有利条件,该文设计了将白浆土"上翻20 cm,下混30~40 cm,同时将有机物料施入心土层"的秸秆心土混合犁。该研究通过设置秸秆心土混合区和浅翻深松区田间对比试验,调查机械作业后土壤理化性质,指示作物农艺性状以及产量指标等,明确秸秆心土混合的改土增产机理,进一步拓宽白浆土改良途径,为机械改土技术的广泛应用提供技术支撑。研究结果表明:与浅翻深松相比,秸秆心土混合改善心土层土壤物理性质,20~40 cm土层土壤含水率提高2.69~4.90个百分点;硬度降低44.45%左右,且没有出现峰值;改善土壤通透性,固相降低幅度为4.51~2.14个百分点,液相增加幅度为1.17~4.13个百分点,气相增加幅度为0.38~0.98个百分点,容重下降幅度为0.16~0.11 g/cm~3;提高心土层养分含量,碱解氮提高17.33%,有效磷提高116.39%,速效钾提高37.86%,有机质提高36.66%,同时提高心土层全量养分含量,缓解土壤酸性。连续2 a调查大豆产量,秸秆心土混合区比对照区增产15.77%~16.33%,一次改土后效时间长,增产效果显著。该研究结果可为白浆土及其同类低产土壤改良及作物高产提供技术支撑。     

深耕结合秸秆还田提高作物产量并改善耕层薄化土壤理化性质

  【目的】  小麦–玉米轮作区土壤耕层变薄,直接深耕往往导致土壤肥力降低。在存在该类问题的土壤上,研究不同耕作方式和秸秆还田对作物产量和土壤理化性质的影响,以期实现在增加耕层厚度的同时维持作物产量,并提升土壤肥力。  【方法】  试验于2012—2016年在华北平原南部濉溪县进行,供试土壤为砂姜黑土。在人工剥离5 cm土层的耕层薄化土壤上开展试验,设旋耕 (RT)、深耕 (DT)、旋耕 + 秸秆还田 (RTS)、深耕 + 秸秆还田 (DTS) 4个处理。在每年玉米和小麦成熟期进行田间测产;在第4季小麦收获后采集0—10和10—20 cm土层土样,分析土壤有机碳各组分和土壤养分含量、土壤团聚体分布。  【结果】  与旋耕 (RT) 相比,单纯深耕 (DT) 不能明显提高玉米和小麦产量,显著降低土壤总有机碳含量、0—10 cm土层有机碳各组分含量和土壤速效钾含量,并显著降低10—20 cm土层胡敏酸与富里酸比值及各土层粒径 > 0.25 mm水稳性团聚体的比例。深耕配合秸秆还田 (DTS) 处理玉米和小麦4季平均分别增产7.72%和8.06%,旋耕配合秸秆还田 (RTS) 处理分别增产7.55%和7.05%。在0—10 cm土层,DTS和RTS处理均明显提升土壤胡敏酸与富里酸比值,提高总有机碳及多数组分碳含量、提高土壤养分含量,RTS处理效果好于DTS处理;而在10—20 cm土层,DTS处理显著提高土壤胡敏酸、全氮和有效磷含量,效果好于RTS处理。DTS和RTS处理均可以显著提高粒径 > 0.25 mm水稳性团聚体的比例,在0—10 cm土层,以DTS处理效果最高,比RT处理增加23.09%,而在10—20 cm土层,以RTS处理效果最好,相比RT处理增加6.32%。  【结论】  在耕层薄化处理的土壤上,单纯深耕提升作物产量的效果不显著,也不利于土壤有机碳及各组分含量、土壤养分含量的提升,还破坏了土壤团粒结构。秸秆还田配合深耕或者旋耕均能显著提高作物产量,秸秆还田配合旋耕能有效培肥0—10 cm土层土壤,但对10—20 cm土层土壤肥力改善效果有限;秸秆还田配合深耕在增加耕层厚度的同时,还改善了土壤养分状况,明显减弱了单纯深耕对10—20 cm土层土壤结构稳定性的不利影响。     

不同机械改土方式对白浆土物理特性及酶活性的影响

白浆土是我国东北地区主要低产土壤之一,土体中白浆层通气透水能力极差,生物酶活性很低,导致土壤表旱表涝严重,旱田作物根系有效土层一般只有20 cm左右。自20世纪80年代开始,包括深松在内的机械改土逐渐演变为白浆土的主要改良方式。为了探讨不同机械改土方式的改土效果,研究采用3种机械改土方式,依次为普通深松犁、秸秆心土混合犁、心土间隔混拌犁,并以普通深松犁为对照,在典型白浆土上开展改土试验。机械作业后,分别测定土壤物理性质及土壤酶活性。结果表明:秸秆心土混合犁、心土间隔混拌犁处理后,白浆层的硬度降低至7~9 kg cm-2,远低于对照白浆层硬度10~14 kg cm-2;固相分别为47.74%、50.13%,均低于对照53.16%;容重与对照相比分别降低了14.01%、10.19%。与对照相比,秸秆心土混合犁、心土间隔混拌犁降低了白浆层过氧化氢酶活性,秸秆心土混合犁处理降低了白浆层脲酶和蔗糖酶活性、增加了淀积层脲酶和蔗糖酶活性;两个处理与对照相比大豆分别增产21.34%、4.94%。秸秆心土混合犁、心土间隔混拌犁改善了土壤不良的理化性质,同时对土壤酶活性有很大的影响。研究为机械改良白浆土的评价方法探索了新途径。     

不同机械深耕的改土及促进作物生长和增产效果

长期不合理耕作导致土壤结构性能恶化、土壤耕性变差,限制作物根系下扎、影响土壤生产潜力发挥。为了改善土壤耕层构造,该试验采用自主研发的改土机械ES-210型深松犁和前置式心土(亚表层)耕作犁进行深耕,以灭茬旋耕(常规耕作)为对照,进行大区耕作对比试验。结果表明:1)深松、亚表层耕作处理与对照相比,耕层土壤固相率分别降低1.6%~3.3%、2.8%~4.5%,液相、汽相相对增加,三相比更趋于合理化;打破犁底层,降低耕层土壤硬度,其中20~35 cm土层效果更为明显;耕层土壤有效水含量上升1.1%~1.2%、0.9%,束缚水(无效水)含量下降0.4%~1.1%、0.5%~0.9%。2)深松、亚表层耕作处理比对照根长增长,其中甜菜增长5.1%、2.9%,大豆增长11.5%、13.2%;干物质积累量增加,其中甜菜增加2.3%~4.1%、3.1%~4.8%,大豆增加7.8%~10.0%、10.4%~13.6%;3)深松、亚表层耕作处理与对照相比,其中甜菜增产8.5%、12.6%;大豆增产5.0%、6.1%;深松及亚表层耕作改土处理分别比对照增收1003.3、1454.4元/hm2,其中收益大小为亚表层耕作处理深松处理对照。可见,采用ES-210深松犁及心土耕作犁深耕改土,改变了土壤耕层构造,起到扩库增容的效果;改善了作物根系生长环境,提高了作物产量,为今后农业耕作机械的发展提供了技术支撑。     

深松配施有机物料还田对黑土区坡耕地土壤物理性质的改良效应

基于2015年布置的田间定位试验,结合不同土壤耕作方式与有机物料类型,设置旋耕+无还田(RT0)、旋耕+秸秆还田(RT1)、旋耕+牛粪还田(RT2)、深松+无还田(SS0)、深松+秸秆还田(SS1)和深松+牛粪还田(SS2)共6个处理,于2017年进行采样测定,研究在不同有机物料配施条件下,深松对黑土区坡耕地农田土壤孔隙度、饱和导水率、含水量、团聚体稳定性和贯入阻力等土壤物理性质的影响,为黑土区坡耕地合理耕层构建和可持续发展提供理论依据。研究结果表明:1)深松配施有机物料技术在维护表层0～10 cm土壤物理性状稳定的情况下,显著改善黑土区坡耕地农田10～30 cm土壤孔隙度、含水量和饱和导水率。深松配施有机物料对土壤孔隙度的增加幅度为2.76%～4.01%,对土壤含水量的增加幅度为3.96%～7.39%,对土壤饱和导水率的增加幅度为87.6%～125.2%,均大于无物料还田的深松处理。2)深松配施有机物料还田降低土壤贯入阻力,所影响的耕层厚度(35～45 cm)大于深松无物料还田的处理(25 cm),且这一耕层增厚效益持续整个玉米生长季。3)深松配施秸秆还田条件下黑土区坡耕地农田10～30 cm土壤团聚体平均重量直径的增加幅度为21.3%～23.1%,显著高于深松配施牛粪还田和无物料还田的深松处理。研究结果认为,深松配施秸秆还田改善表层0～10 cm以下土壤的物理保水和导水能力,增加耕层厚度,提高土壤结构的稳定性,且耕层增厚和土壤结构改善的效益持续整个玉米生育季,是比较理想的黑土区坡耕地耕层构建技术,研究结果可为黑土区坡耕地耕层构建和土壤改良提供技术支撑。     

心土间隔混层技术改善白浆土理化性质提高大豆产量

为了提高改土效率,打破白浆土障碍层次白浆层,改善贫瘠的心土层创造有利条件,该文设计了将白浆土"上翻20 cm,下混30 cm,同时间隔62 cm不混拌"的心土间隔混层犁。2016-2017年在黑龙江省八五四农场设置心土间隔混层区和浅翻深松区大区对比试验,研究改土作业后土壤理化性质、大豆产量及其农艺性状变化,明确改土机械作业效果与作物增产机理。结果表明:与浅翻深松相比,心土间隔处理改土2 a内:改善白浆土心土层土壤物理性质,提高土壤含水率,20～40 cm土层土壤含水率提高幅度为2.13～3.20个百分点;降低心土层土壤硬度,硬度值降低40%～50%,且在20～40cm心土层没有出现峰值,改善土壤三相比例,固相值降低5.06个百分点,液相值增加3.17个百分点,气相值增加1.89个百分点。改善心土层化学性质,20～40 cm土层碱解氮提高33.77%,有效磷提高39.25%,速效钾提高4.16%,有机质提高15.85%,同时提高心土层全量养分含量,降低土壤pH值,但效果不明显。连续调查两年大豆产量,心土间隔混层区比浅翻深松区增产12.66%～13.28%,一次改土后效时间长,增产效果显著。该研究结果可为旱地白浆土及其同类低产土壤的改良提供技术支撑。     

不同秸秆还田方式对白浆土土壤养分及大豆产量的影响

为确定秸秆还田方式对白浆土土壤养分及作物产量的影响,试验设置了普通翻耕的对照处理以及秸秆覆盖还田、心土还田和秸秆焚烧的3种还田方式。3年的试验结果表明:在耕层部分(0~20 cm),普通翻耕处理区土壤氮素和有机质含量测定值最低,而土壤磷素和钾素含量最高;在白浆层(20~40 cm),秸秆心土还田处理的土壤碱解氮、全氮、有效磷、全磷和有机质含量最高;在淀积层(40~60 cm),不同秸秆还田方式,氮素、磷素和有机质含量变化差异较小,钾素表现为土壤下层含量比表层高。两年的数据显示秸秆心土还田处理大豆产量最高,说明秸秆心土还田对土壤地力提升效果明显,利于大豆增产。     

耕翻和秸秆还田深度对东北黑土物理性质的影响

为了明确耕翻和秸秆还田深度对土壤物理性质的影响,在东北黑土区中部进行了6 a的耕翻和秸秆还田定位试验,设置了免耕(D0)、浅耕翻(0～20 cm)(D20)、浅耕翻+秸秆(D20S)、深耕翻(0～35 cm)(D35)、深耕翻+秸秆(D35S)、超深耕翻(0～50 cm)(D50)和超深耕翻+秸秆(D50S)7个处理开展研究,秸秆还田处理将10 000 kg/hm2秸秆均匀地还入相应的耕翻土层。结果表明,耕翻和秸秆还田深度是影响土壤物理性质的重要农艺措施。与初始土壤相比,免耕显著增加了0～20cm土层土壤容重,减少了孔隙度、持水量、饱和导水率和0.25mm水稳性团聚体的含量(WAS0.25)(P0.05),而对20～50 cm土层没有显著影响(P0.05)。在0～20 cm土层,除了D50处理显著降低了WAS0.25含量以外,D20,D35和D50处理对各项土壤物理指标均没有显著影响;而D20S和D35S处理则显著改善了该层各项土壤物理指标。在20～35 cm土层,D35、D35S、D50和D50S处理显著改善了该土层各项土壤物理指标(除了2014年的容重)。在35～50cm土层,D50和D50S处理对各项土壤物理指标改善效果显著,特别是相应土层通气孔隙度和饱和导水率显著增加。研究结果表明耕翻配合秸秆对土壤物理指标的改善效果优于仅耕翻处理。综合评分结果也表明D35S和D50S处理分别对20～35 cm和35～50 cm土层土壤物理性质的改善效果最好,说明在质地黏重的黑土上深翻耕或者超深翻耕配合秸秆还田通过土层翻转秸秆全层混合施用能够显著改善全耕作层土壤的物理性质,增加耕层厚度,扩充土壤的水分库容,提高黑土的水分调节能力。     

深耕及培肥对砂姜黑土理化性质和小麦产量的影响

  目的  比较不同耕作培肥方式对土壤理化性质和小麦产量的影响,以解决砂姜黑土耕层浅薄、养分容量低的问题,实现小麦优质高产。  方法  田间试验（2018 ~ 2020年）采用裂区实验设计,旋耕和深耕为主区;5种培肥方式为副区,包括:单施化肥（CK）,增施有机肥15 t hm?2（15M）、有机肥22.5 t hm?2（22.5M）、生物炭15 t hm?2（15B）和生物炭22.5 t hm?2（22.5B）,分土层研究土壤理化指标和小麦产量的变化。  结果  深耕、施用生物炭和有机肥均显著提高0 ~ 10 cm 土壤pH值,深耕显著提高10 ~ 30 cm土壤含水率,降低10 ~ 30 cm土壤容重和紧实度,生物炭对土壤容重和紧实度的改善优于有机肥。深耕配合生物炭或有机肥显著提高10 ~ 30 cm土层有机质和全氮含量;高量有机肥对速效养分的提升效果最佳。旋耕增施有机肥显著增加小麦赤霉病病穗率;深耕显著降低赤霉病病情指数,深耕22.5M处理比旋耕22.5M处理降低52.6%。连续2年的产量表明,深耕显著提高小麦产量,深耕配合高量生物炭和有机肥处理分别比深耕CK处理显著增产18.3%和9.0%。结构方程模型分析表明,深耕和生物炭主要通过影响土壤物理性质促进小麦增产,有机肥显著改善土壤化学性质,但高量有机肥能促进赤霉病的发生。  结论  深耕配合高量生物炭或适量有机肥有效改良砂姜黑土障碍因素并增加小麦产量。     

深松35 cm可改善潮棕壤理化性质并提高小麦和玉米产量

【目的】我国传统耕作深度一般为20 cm,长期不变的翻耕深度降低耕层厚度,增加了犁底层厚度,影响作物的生长。研究小麦—玉米一年两季的种植模式下深松耕作的效果,为大田耕作管理提供技术支持。【方法】田间试验在山东烟台潮棕壤上进行。设计4个耕作处理,分别为常规翻耕20 cm (CK)、深松30 cm、深松35 cm、深松40 cm。小麦播种前进行耕作处理,所有处理均结合耕作一次性基施腐殖酸复合肥 (N–P₂O₅–K₂O=18–10–12) 1125 kg/hm2。玉米免耕,在拔节期追施一次化肥。于小麦、玉米收获期取0—10 cm、10—20 cm、20—30 cm及30—40 cm土层土壤样品,测定土壤速效养分含量与土壤容重,计算三相比,并调查小麦、玉米产量。【结果】与CK相比,深松30 cm、35 cm、40 cm小麦季分别增产10.9%、15.3%和15.5%,玉米季分别增产12.0%、14.9%和9.4%(P < 0.05);10—40 cm土层土壤容重降低了0.03～0.18 g/cm3。其中,小麦季0—10 cm土层中CK处理土壤容重显著低于各深松处理,深松35 cm处理0—10 cm与10—20 cm土层土壤容重显著高于其他各处理;玉米季0—10 cm与10—20 cm土层土壤容重最低的处理为深松35 cm,且显著低于其他处理。小麦季深松30 cm处理各土层土壤三相比 (R值) 在13.2～15.9之间,总体最小,玉米季则以深松40 cm三相比值总体最小,在6.03～8.81之间。深松处理增加了20—40 cm土层有效养分含量,其中深松35 cm处理的20—40 cm土层有效磷和速效氮含量增加最为明显,分别为0.56～37.4 mg/kg与31.9～77.8 mg/kg;速效钾各土层的增加则以深松30 cm最为显著,为24.3～100 mg/kg;有机质含量以深松40 cm增加量最大,为0.95～0.69 g/kg。【结论】深松耕作可显著降低当季土壤容重,增加当季与下一季作物产量,提高土壤耕层以下20—40 cm土层的养分有效性,综合各机械能耗与耕作效果,以深松35 cm最佳。     

不同耕作深度对红壤坡耕地耕层土壤特性的影响

红壤坡耕地不同耕作深度对耕层质量和作物产量具有重要影响。以江西红壤坡耕地示范区耕层为研究对象,从土壤属性角度,对红壤坡耕地不同耕作深度处理下垂直深度土壤水分、容重、孔隙度、土壤紧实度、土壤抗剪强度、土壤有机质、有效磷和速效钾等进行分析。结果表明:(1)不同耕作深度对土壤孔隙度、饱和含水量和田间持水量的影响为免耕翻耕20 cm翻耕10 cm常规耕作翻耕30 cm,对容重的影响为翻耕30 cm常规耕作翻耕10 cm免耕翻耕20 cm;与常规耕作比较,翻耕30 cm使土壤饱和含水量、田间持水量和土壤孔隙度分别提高了18.17%,12.67%,5.94%,土壤容重降低6.90%。(2)不同耕作深度下土壤紧实度表现为翻耕30 cm翻耕10 cm翻耕20 cm免耕常规耕作,土壤抗剪强度表现为翻耕30 cm常规耕作翻耕10 cm免耕翻耕20 cm;与常规耕作对照,翻耕30 cm使土壤紧实度和抗剪强度分别降低27.07%和24.82%。(3)土壤有机质含量以翻耕20 cm处理下最高(13.48 g/kg),免耕处理含量最低(9.39 g/kg),土壤速效养分主要集中分布在0-20 cm土层,但20-40 cm土层中翻耕处理较免耕处理有不同程度的增加,以翻耕20 cm和常规耕作表现显著。(4)主成分分析结果表明,翻耕30 cm处理对红壤坡耕地土壤的综合改善效果最好。研究结果可为红壤坡耕地耕层土壤改善和合理耕层构建提供技术参考。     

耕深对土壤物理性质及小麦-玉米产量的影响

为了解不同犁底层破除程度对黄淮海平原农田土壤蓄水保墒、穿透阻力动态变化及作物产量的影响,在山东德州试验基地以冬小麦-夏玉米轮作农田为研究对象,设置4个犁底层厚度处理,分别为犁底层不破除(RT15)、犁底层破除1/3(DL20)、犁底层破除2/3(DL25)和犁底层完全破除(DL40)。结果表明:1)完全或者部分破除犁底层均能够显著降低10~30 cm土层容重和穿透阻力,各处理降低幅度具体表现为DL40DL25DL20RT15。2)DL20、DL25和DL40处理有利于增加降水或灌溉后水分入渗,冬小麦苗期20~70 cm土壤平均含水率分别较RT15处理提高5.3%、15.9%和23.6%,且冬小麦季耗水量分别较RT15处理提高4.9%、10.2%和11.6%;DL20、DL25和DL40处理夏玉米苗期20~70 cm土壤平均含水率分别较RT15处理提高7.7%、14.2%和15.8%,但夏玉米季耗水量分别较RT15处理降低5.8%、7.6%和10.5%。3)冬小麦季0~15和15~30 cm土层穿透阻力均表现为双峰型,且2土层受冻融作用影响各处理在越冬期达到穿透阻力峰值1 489.2~2 128.1和1 925.4~4 423.7 kPa;30~45 cm土层各处理穿透阻力变化规律在两季作物生长后期差异较大,冬小麦生长后期表现为DL40DL25DL20RT155,而夏玉米后期表现为DL40DL25DL20RT15。4)相对完全打破犁底层,部分打破犁底层更有利于提高水分利用效率,显著增加作物产量,DL25处理冬小麦和夏玉米产量分别较DL40处理增加4.2%和2.4%。综合考虑,DL25是目前相对较好的犁底层改良方式,此时犁底层厚度适当,既可节省农机能耗,又可兼有透水、增产效能。     

秸秆还田与耕作方式对麦后复种花生田土壤性质和产量的影响

小麦-花生一年两熟是解决粮油争地矛盾,实现粮油自给的重要途径,小麦收获后直播花生是麦油两熟的主要种植方式。试验在前茬小麦收获后设计秸秆还田与耕作方式2种处理因素,共6个处理:旋耕秸秆不还田(RT)、旋耕秸秆还田(RTS)、免耕秸秆不还田(NT)、免耕秸秆覆盖(NTS)、深耕秸秆不还田(DT)和深耕秸秆还田(DTS)。研究秸秆还田与耕作方式对土壤理化性质以及花生产量的影响。结果表明:不同耕作方式对土壤理化性质的影响不同,在0—10 cm土层中,与深耕处理和旋耕处理相比,免耕处理增加了大粒径团聚体的质量比例,提高了团聚体的稳定性,增加了土壤细菌、真菌、放线菌的数量。而深耕处理主要改善了10—20,20—30 cm土层土壤理化性质,深耕处理还增加了干物质积累量,提高了花生荚果产量和籽仁产量。在相同的耕作方式下,与秸秆不还田处理相比,秸秆还田处理降低了土壤容重,增加了土壤孔隙度,增加了粗大团聚体的质量比例以及土壤有机碳和全氮含量,提高了团聚体的稳定性,增加了土壤细菌、真菌、放线菌的数量,增加了干物质积累量,提高了花生荚果产量和籽仁产量。DTS处理荚果产量和籽仁产量比DT处理分别增加了10.89%和14.65%,RTS处理荚果产量和籽仁产量比RT处理分别增加了10.00%和11.77%,NTS处理荚果产量和籽仁产量比NT处理分别增加了16.31%和19.82%。处理间比较,与其他5个处理相比,DTS处理不仅改良了土壤理化性质,而且提高了花生荚果产量和籽仁产量。     

不同耕作模式对小麦—玉米轮作下潮土养分和作物产量的影响

通过分析裂区设计下的6个处理,即小麦季深耕和旋耕2个主处理×玉米季免耕播种、行间深松和行内深松3个副处理:(1)旋耕+免耕播种(RT—NT);(2)旋耕+行间深松(RT—SBR);(3)旋耕+行内深松(RT—SIR);(4)深耕+免耕播种(DT—NT);(5)深耕+行间深松(DT—SBR);(6)深耕+行内深松(DT—SIR),对土壤养分含量和作物产量影响,筛选适宜于小麦—玉米轮作体系的耕作模式。结果表明,各处理土壤养分含量在小麦、玉米两季中均随土层深度增加而降低。小麦季,旋耕处理0—10cm土层土壤全氮、碱解氮、有效磷含量、硝态氮含量显著高于深耕处理;但深耕增加当季30—40cm土层土壤有机质、全氮、碱解氮、有效磷、硝态氮、铵态氮含量。玉米季,DT—NT处理0—30cm土层有机质含量较RT—NT处理增加40.1%～64.3%。RT—SBR、RT—SIR处理显著提升土壤0—30cm全氮含量,其中RT—SBR处理0—10cm土层全氮含量最高,为1.4g/kg。RT—SIR处理显著增加0—20cm土壤碱解氮含量,较RT—NT显著增加15.0%～25.3%。在0—40cm土层,DT—SBR处理的有效磷含量最高,而RT—SBR处理的速效钾含量最高。DT—SIR处理显著提升20—50cm土层硝态氮和铵态氮含量,其中硝态氮含量为8.5～30.4mg/kg,铵态氮含量为2.6～8.9mg/kg。与小麦季相比,玉米季提升10—20cm土层有机质含量、0—50cm土层的碱解氮、有效磷、速效钾含量以及40—50cm土层的硝态氮、铵态氮含量。DT—SBR和DT—SIR处理穗长、百粒重、收获指数和产量显著高于其他处理,且二者产量较RT—NT处理显著增加6.4%～10.8%。玉米季DT—SIR处理的肥料偏利用率和经济效益最高。综上所述,深耕+行内深松处理有利于增加土壤养分含量,且增产效果较好,在本研究中最优。     

深耕改善砂姜黑土理化性状提高小麦产量

为探明砂姜黑土农田适宜的耕作方式,进一步挖掘砂姜黑土生产潜力,发挥地域资源优势,以周麦27为试验材料,在大田条件下设置免耕、旋耕(15 cm)、深耕(30 cm)3种耕作方式,研究了耕作方式对砂姜黑土农田土壤容重、有机碳含量、无机氮含量以及小麦籽粒产量的影响。结果表明,在小麦苗期和成熟期,3种耕作方式处理间0~10 cm土层土壤容重差异不显著(P0.05),但深耕处理显著降低10~30 cm土层土壤容重(P0.05)。在小麦苗期、越冬期、拔节期、开花期和成熟期,3种耕作方式对0~20 cm土层土壤有机碳含量的影响规律不明显,但深耕处理明显增加20~40 cm土层土壤有机碳含量;20~40 cm土层土壤铵态氮含量均为深耕旋耕免耕。与免耕处理相比,深耕处理通过增加小麦穗粒数和千粒质量,最终促使籽粒产量增加16.33%。综上所述,在该试验条件下,在秸秆还田的基础上,小麦季30 cm深耕处理可以降低土壤容重,增加土壤有机碳含量,进而提高小麦籽粒产量,可作为砂姜黑土农田适宜的耕作方式。     

免耕覆盖对宁南山区土壤物理性状及马铃薯产量的影响

宁南山区干旱频发、春旱突出,马铃薯播期土壤墒情不足、苗期干旱等问题,严重影响马铃薯的生长发育。该研究通过设置免耕条件下不同覆盖方式,以翻耕不覆盖为对照,研究不同覆盖耕作措施下土壤物理性状及马铃薯生长的影响。结果表明,与翻耕不覆盖相比,免耕覆盖可有效降低耕层土壤容重,改善土壤空隙状况,以免耕覆盖秸秆处理效果最佳。与翻耕不覆盖相比,免耕覆盖地膜和免耕覆盖秸秆处理可使0~20 cm土层5 mm机械稳定性团聚体含量显著增加,使20~40 cm土层2~5 mm机械稳定性团聚体的含量显著增加。免耕条件下不同覆盖方式能有效改善马铃薯生育期0~200 cm土层土壤水分状况,免耕覆盖地膜对作物生长前期土壤水分保蓄效果较好,免耕覆盖秸秆对作物生长中后期土壤水分状况的改善作用最佳。免耕条件下不同覆盖方式马铃薯植株株高、茎粗及地上部生物量均显著高于翻耕不覆盖,作物生育前期以免耕覆地膜处理效果最佳,中后期以免耕覆秸秆处理效果最明显。免耕覆秸秆处理的马铃薯产量和商品薯率最高,较翻耕不覆盖增产24.14%,商品薯率较翻耕不覆盖提高15.93%。可见,免耕覆盖秸秆措施具有良好的蓄水保墒效果,对马铃薯生长有利,其增产效果显著。该研究可为马铃薯高产高效栽培提供参考。