喷灌配套耕作措施对土壤物理性质及玉米生长的影响

针对东北雨养区中心支轴式喷灌机的发展,和对与之配套的耕作与农艺管理措施的迫切需求,以玉米为研究对象,分别在2014年及2015年在东北西部内蒙古通辽地区开展了中心支轴式喷灌机喷灌条件下鱼鳞坑、深松及深松+鱼鳞坑耕作等配套耕作措施对土壤物理性质及玉米生长影响的田间试验研究。结果表明:与传统免耕相比,不同耕作措施均能有效降低0—40cm深度的土壤容重,提高土壤孔隙度和土壤饱和导水率,从而改善了土壤结构;虽然深松、深松+鱼鳞坑两个处理之间玉米的产量没有显著差异,但是采用深松、深松+鱼鳞坑耕作措施可以增加玉米的茎粗和株高,并提高穗部干物质积累速率、穗干重比例和百粒重,有利于玉米的增产。     

耕作对粮食产量及土壤物理性质的影响

美国东北部山岳地带的行播作物因水土流失而减产。在两块易结皮的土壤上进行的４种耕作试验──免耕、作物行间翻底土耕种、凿形松土犁耕以及铧式犁耕。其残余物覆盖率分别是：免耕为７５％～８７％，铧式犁耕为 １％，凿形松土犁耕为 ３８％～２７％。经过两年时间，理德斯威尔土壤容重平均值为：免耕１．５６ｔ／ｍ~３，凿形松土犁耕１．４８ｔ／ｍ~３，铧式犁耕１．４６ｔ／ｍ~３。试验中产量最低时，铧式犁耕为 １．２３ｔ／ｈｍ~２，免耕为２．９７ ｔ／ｈｍ~２，凿形松土犁耕为２．４４ｔ／ｈｍ~２。１９８７年，按行翻底土耕作，其平均产量为３．６９ｔ／ｈｍ~２。试验表明，在地面保留作物残茬的耕作措施可减轻或消除地表结皮，增加渗入量、降低水土流失量、从而提高粮食产量。     

深松深度对砂姜黑土耕层特性、作物产量和水分利用效率的影响

研究深松深度对砂姜黑土耕层特性、作物产量和水分利用效率的影响,可为构建砂姜黑土合理耕层的耕作深度指标提供依据。本研究基于多年定位大田试验,采用大区对比设计,设置4个深松深度(30 cm、40 cm、50 cm、60 cm)处理,以旋耕(RT,平均耕作深度为15 cm)作为对照,研究不同深松深度对土壤紧实度、土壤三相比(R)值、作物根系形态、作物产量和水分利用效率的影响。研究结果表明,深松深度增加能显著降低土壤紧实度,使土壤的三相比(R)更加合理,进而促进作物根系生长。不同深松深度中,深松60 cm处理的土壤紧实度和三相比(R)值与对照相比降幅最大,深松40 cm处理的冬小麦根系生物量最大,深松50 cm处理的夏玉米根系生物量最大。深松不仅增加作物产量,还提高作物水分利用效率。深松30 cm处理的周年作物产量最高,比对照增产12.2%,但与深松40 cm处理差异不显著。深松50 cm处理的周年水分利用效率最高,但与深松30 cm和深松40 cm处理差异不显著。深松30 cm、40 cm和50 cm的周年水分利用效率比对照分别增加9.1%、8.8%和12.7%。因此,砂姜黑土适宜的深松深度为30~40 cm。     

不同耕作方式对砂姜黑土物理性质和玉米生长的影响

砂姜黑土结构不良是影响其生产力的主要限制因子。为改良其土壤结构,基于安徽龙亢农场砂姜黑土耕作定位试验基地,设置免耕、旋耕、深松和深翻四种处理,研究不同耕作方式对砂姜黑土0～40 cm土层土壤物理结构、玉米根系发育及其产量的影响。结果表明:1)在玉米生育期内,免耕处理下0～40cm土壤平均容重和紧实度分别为1.52～1.57g·cm~(–3)和926～1 748 kPa,高于其他耕作处理;0～10 cm土层有效水分库容和饱和导水率低于其他耕作处理,分别仅为0.12 cm~3·cm~(–3)和3.5×10~(–5)mm·min~(–1);根系发育受到明显抑制,根长密度和根干物质的量密度较其他耕作方式分别降低42.5%～117%、35%～73.9%;2016—2017周年作物产量较深松和深翻降低8%～12%。2)与旋耕和深松相比,深翻处理下10～20cm土壤容重和10～30 cm土壤穿透阻力分别降低至1.39～1.51 g·cm~(–3)和725～1 575kPa,0～10 cm土壤饱和导水率显著提高至4.15×10~(–2) mm·min~(–1),0～20 cm土壤有效水分库容提高至17.9%～18.4%,促进了0～10 cm土层根系发育,具有较好的增产效果。3)相关分析表明根长密度与土壤容重(r=–0.74**,P 0.01)和穿透阻力(r=–0.73**,P 0.01)呈极显著负相关关系。综上所述,深翻改良砂姜黑土结构效果明显,有利于作物生长,为该区较适宜的耕作模式。     

耕作方式和秸秆还田对砂姜黑土碳库及玉米小麦产量的影响

长期秸秆还田免耕覆盖措施导致沿淮区域砂姜黑土耕层变浅、下表层(10～30 cm)容重增加、土壤养分不均衡等问题凸显,限制了小麦-玉米周年生产力的提高。耕作和秸秆还田措施合理的搭配组合是解决这一问题的有效方法。通过8年的小麦-玉米一年两熟田间试验,设置4个处理:1)玉米季免耕-小麦季免耕秸秆不还田(N);2)玉米季深耕-小麦季深耕秸秆不还田(D);3)玉米季秸秆免耕覆盖还田+小麦秸秆免耕覆盖还田(NS);4)玉米季秸秆免耕覆盖还田+小麦季秸秆深耕还田(DS)。通过分析作物收获后不同土壤深度(0～60 cm)总有机碳(TOC)、颗粒态碳(POC)、微生物生物量碳(MBC)、易氧化态碳(KMnO4-C)、可溶性有机碳(DOC)和土壤碳库管理指数(CPMI),并结合小麦-玉米的周年产量变化,以期获得培肥砂姜黑土的最佳模式。研究结果表明:1)相对于长期免耕措施(N),DS处理能够提高0～30 cm土层TOC、POC、MBC、KMnO4-C等组分含量和CPMI;而NS措施仅提高土壤表层(0～10 cm)TOC、活性有机碳组分含量和CPMI;2)DS处理显著提升了小麦-玉米的周年生产力,其麦玉的周年产量均值分别比N、D和NS处理高出14.7%、12.9%和8.5%;3)MBC和KMnO4-C对于耕作和秸秆还田措施都是较为敏感指示因子。总的来说,玉米季小麦秸秆覆盖还田+小麦季玉米秸秆深耕还田(DS)是改善沿淮地区砂姜黑土土壤碳库、提高小麦-玉米周年产量的一种有效农田管理模式。     

麦前深松对夏玉米土壤物理性状和生长特性的影响

为探明华北地区深松耕作方式对夏玉米生育期土壤物理性状和水分利用效率的影响,在河南省新乡采用冬小麦播前深松耕作(PS)、传统旋耕(CK)2种耕作方式,对夏玉米各生育期间的土壤粒径组成、容重、土壤紧实度、夏玉米生长发育指标及水分利用效率等进行了研究。结果表明:PS处理下土壤粒径组成无明显变化,全生育期PS较CK处理0—40cm土层土壤容重降低0.63%~3.85%,孔隙度提高0.27%~3.67%;拔节期PS较CK处理20—30,30—40cm土层土壤紧实度显著降低37.76%,22.26%;全生育期PS处理的土壤含水率、夏玉米株高、叶面积指数、干物质积累量均高于CK,产量提高了9.50%,穗长和穗粒重提高了4.18%和6.50%(p0.05),水分利用效率提高5.08%,节水增产效果显著。     

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。     

土层置换对土壤物理性质及养分有效性的影响

以辽宁半干旱区旱田为研究对象,将0~20 cm土壤与20~40 cm土壤进行位置转换,探讨土层置换对土壤物理性质及土壤养分含量的影响。研究结果表明:土层置换后,10~30 cm土壤容重较常规耕作分别降低3.62%和5.11%;0~10cm与20~30 cm土壤含水量比常规耕作处理增大2.06%和6.82%;10~30 cm土壤导水率较常规耕作处理增加62.6%和219.2%;10~30 cm土壤碱解氮、速效钾、速效磷含量均高于常规耕作处理;玉米穗数、玉米出籽率、籽粒含水量以及玉米产量比常规耕作处理增加9.76%、4.67%、4.89%和8.56%。综上,应用土层置换技术,能够显著改善旱田土壤物理性状,提高养分有效性,为作物生长提供良好的土壤环境。     

粉垄耕作对红壤理化性质及红薯产量的影响

为改善红壤板结状况,缓解红壤区季节性干旱对作物的胁迫,本研究在江西省选择发育于第四纪红黏土的典型红壤设置传统旋耕15 cm(RT)和粉垄耕作20 cm(FL20)、30 cm(FL30)、40 cm(FL40)等4种耕作处理,通过监测土壤耕层厚度、容重、水分、养分的变化及红薯产量,以期揭示粉垄耕作对红壤理化性质和红薯产量的影响。结果表明:与RT处理相比,FL30和FL40处理显著增加了耕层厚度,降低了土壤容重,提高了土壤饱和导水率;粉垄耕作显著提高了降雨后土壤水分下渗速度、下渗量、下渗深度以及耕层土壤储水量,并导致干旱期土壤含水量的增幅大于湿润期。粉垄耕作导致土壤氮、磷等养分下移,形成"上减下增"的分布格局,与RT处理(23.10 t/hm2)相比,粉垄耕作20～40 cm(FL20、FL30和FL40)处理还提高了鲜薯产量89%～117%。因此,粉垄耕作显著改善了旱地红壤物理性质,改变了土壤养分在耕层中的分布,并有效调蓄了土壤水分合理分配,产能提升效果显著。     

短期翻耕和有机物还田对东北暗棕壤物理性质和玉米产量的影响

构建适宜作物生长的耕层是解决农田土壤耕层变浅、变薄、变硬和透气透水性差的重要技术途径之一,对于土壤黏粒含量较高的土壤来说,更是如此.该研究以黑龙江省较为典型的农田暗棕壤为研究对象,在黑河市爱辉农业示范园区设置不同耕层构建模式试验,分析不同翻耕深度(15、35 cm)和不同有机物还田(秸秆和牛粪)对暗棕壤物理性质、玉...     

不同轮作模式对黄淮平原潮土区土壤养分及作物产量的影响

通过大田试验,研究黄淮平原潮土区不同轮作方式对不同土层土壤速效养分和小麦产量构成因素及产量的影响.采用随机区组设置连续的小麦-玉米(WM-WM-WM)、1周期小麦-玉米+1周期小麦-大豆(WM-WS-WM)、1周期小麦-玉米+1周期小麦-夏花生(WM-WP-WM)、连续的小麦-夏花生(WP-WP-WP)和连续的小麦-大...     

有机肥施用量和耕作方式对旱地土壤水分利用效率及作物生产力的影响

为了探索旱地农业连作春玉米田不同保护性耕作措施下土壤蓄水保墒效果与不同施肥处理组合下春玉米的增产增收效应,在2014—2016年通过大田试验,研究了旱地农田冬闲期免耕、深松和翻耕3种耕作方式对玉米田冬闲期蓄水保墒效果及玉米生育期3种耕作处理与高、中、低有机肥3种施肥处理组合对春玉米生育期土壤水分动态、产量和经济效益的影响。结果表明,免耕和深松与翻耕相比,蓄水效果较好;2个试验年度冬闲期,免耕和深松较翻耕分别高1.3,0.9个百分点。免耕、深松较翻耕处理0—200 cm土层2年土壤平均贮水量分别增加20.8,22.1 mm;玉米生长生育期在高有机肥条件下,免耕、深松较翻耕处理0—200 cm土层土壤平均贮水量分别高44.2,34.6 mm;以高有机肥深松处理产量、WUE和纯收益最高。2年平均产量、WUE和纯收益分别为9 332.40 kg/hm^2,22.01 kg/(hm^2·mm)和5 104.1元/hm^2,高有机肥免耕处理次之,较高有机肥免耕处理增产和增收分别为7.4%和3.9%。综合考虑各处理土壤蓄水保墒效果和玉米增产增收效应,高有机肥深松是旱区连作玉米田最优的耕作和施肥处理组合。     

不同耕作措施对黑土碳排放和活性碳库的影响

农田耕地土壤碳的动态变化是陆地生态系统碳循环的研究热点,明确人为干预下土壤碳固定及排放的主导途径和因素,可以为制定农田固碳减排管理措施提供理论基础。为探究不同耕作措施下农田土壤碳循环特征,在东北典型黑土区黑龙江省青冈县设置不同耕作措施和秸秆还田方式的玉米种植田间试验,包括深松25 cm(T1),深松25 cm+秸秆粉碎还田(T2),深松35 cm(T3),深松35 cm+秸秆粉碎还田(T4),深松35 cm+秸秆粉碎覆盖还田(T5);对5种处理下土壤呼吸速率及碳累积排放量、土壤活性有机碳库组分和作物产量进行了分析。结果表明,秸秆粉碎还田显著增加了土壤碳排放,并且秸秆粉碎翻埋还田在增加土壤有机碳库和提高作物产量方面的效果优于秸秆粉碎覆盖还田。     

深松与压实对红壤坡耕地土壤物理性质的影响

以红壤坡耕地为研究对象,研究了深松和机械压实对土壤物理性质的影响。结果表明:深松改善了除土壤最小持水量和毛管孔隙度外的土壤物理性质,并对表层土壤的改善效果较好,进而提高了红薯产量;机械压实则对除土壤紧实度和最小持水量外的土壤物理性质产生了负面影响,影响深度达30 cm左右,造成红薯产量降低。0~20 cm土层土壤容重、土壤孔隙度及土壤持水量之间呈显著或极显著相关;20~40 cm土层土壤容重、毛管孔隙度与土壤紧实度分别呈极显著和显著相关性,土壤持水量与土壤非毛管孔隙度、总孔隙度呈显著或极显著正相关。可见,避免机械压实并对深松耕作管理模式进行优化,是缓解红壤坡耕地农业生产与生态破坏的突破口之一。     

不同耕作措施对东北玉米农田土壤物理性质的影响

为了揭示耕作措施对东北玉米田土壤物理性质的影响,本研究进行了连续4年的田间定位试验,探明了深松(ST)、免耕(NT)以及传统耕作(CT)对东北玉米田土壤物理指标(土壤容重、土壤三相比、土壤结构指数以及颗粒组成)的影响。结果表明：与传统耕作相比,深松处理能够显著降低0～20 cm土层的土壤容重(P<0.05),下层土壤(20～40 cm)各处理间差异不显著,其中免耕处理土壤容重最大;同时,深松处理降低了0～40 cm土层的土壤固相比例,显著增加气相比例(P<0.05),而免耕处理增加了下层土壤(20～40 cm)的固相比例,降低了液相比例;深松处理可以显著提高下层土壤的结构指数,平均增加28.3%(P<0.05),另外,深松处理的土壤三相结构距离为15.0,显著低于其他两个处理(18.4和17.7)(P<0.05),使得耕层土壤物理结构更加接近理想状态,免耕与常规耕作处理间的差异不显著;深松可以增加0.002～0.2 mm粒级的比例,0～40 cm土层中土壤颗粒0.002～0.2 mm等级中所占比例大小依次为深松>免耕>传统耕作。种植玉米后,深松耕作措...     

保护性耕作对土壤物理特性及玉米产量的影响

保护性耕作措施是干旱区农田提高作物产量的新型耕作技术。为了探讨其区域适应性,在2004～2007年期间,以毛乌素沙地南缘的靖边县北部风沙区农田为研究对象,选用了免耕、秸秆覆盖、覆膜和传统翻耕(CK)4种措施,采用完全随机试验设计进行了田间定位试验研究。结果表明,秸秆覆盖和免耕地的地温在春播初期略比传统翻耕低0.1℃,但随后迅速回升,覆膜在玉米生长期都高于其他措施。耕作措施对播种前土壤容重没有显著影响,而对收获后土壤容重影响显著,与传统翻耕相比,免耕降低了表层土壤容重1.65%,但次层20～40 cm容重增加了1.8%。3种保护性耕作措施均增加了土壤含水量,顺序依次为秸秆覆盖>覆膜>免耕>翻耕,且在作物需水关键期免耕和秸秆覆盖下的土壤含水量相对稳定,保证作物需水,提高水分利用率,分别为8%、22.0%和13.3%。使作物分别增产4.44%、13.14%和19.26%。因此,保护性耕作在风沙区有利于改善农田土壤物理条件,提高作物产量,适于在风沙区推广。     

粉垄耕作对小麦玉米产量及耕层土壤养分的影响

通过在河南省温县(2013~2014年)和西华县(2014~2015年)小麦、玉米2季作物的试验,研究粉垄耕作对作物产量、土壤养分(碱解氮、有效磷、速效钾、有机质)含量的影响,并分析耕作措施与作物生产、养分吸收的关系,为作物高产和施肥管理提借鉴。小麦播种季,设旋耕(12~16 cm,CK),粉垄耕作(FL1:20~30 cm,FL2:30~40 cm)3个处理,夏玉米在小麦收获后贴茬播种,其它一切农事操作均保持一致。结果表明,FL1、FL2处理小麦当季平均增产幅度分别为18.5%、23.5%,FL2FL1;玉米季,FL1、FL2处理的平均增产幅度分别为10.4%、5.8%。土壤养分方面,与CK相比,FL1、FL2处理能够增加小麦成熟期潮土土壤速效钾含量,平均增加74.49 mg kg~(-1),显著降低土壤碱解氮、有效磷、有机质含量,降低玉米季土壤耕层速效养分含量。FL1、FL2处理显著增加砂姜黑土土壤有效磷含量,平均高2.2 mg kg~(-1),降低土壤碱解氮、速效钾含量,分别平均降低7.54 mg kg~(-1)、13.38 mg kg~(-1)。小麦季,FL1、FL2处理的氮、磷、钾肥偏生产力均显著高于CK,比CK高出5~19个单位;玉米季,偏生产力比CK高出3~15个单位。说明在养分投入、农事操作等保持一致的条件下,粉垄耕作(FL1,FL2)能够增加小麦、玉米两季作物产量,促进作物对养分的吸收,特别是氮的吸收。此外,适当增加耕作层的厚度更有助于当季小麦产量的提高。     

耕作改制对砂姜黑土中锰的影响

研究砂姜黑土旱改水对土壤中Mn含量、赋存形态和有效性的影响结果表明,砂姜黑土中Mn存在于粘土矿物、晶形氧化铁、无定性氧化铁、氧化锰态、有机物和碳酸盐中比例分别为27.19%~46.26%、10.48%~21.65%、2.76%~12.28%、17.39%~26.53%、10.61%~24.57%和0.16%~8.35%。旱改水实施水旱轮作后砂姜黑土中全Mn含量极显著降低,平均降幅为8.77%,但伴随土壤pH值的趋中性,土壤中Mn由植物有效性较低的晶形铁结合态逐渐向植物有效性较高的氧化锰态、无定形铁态和有机态转化,活化了土壤中的Mn,提高了Mn的有效性和可移动性。     

华北典型区域土壤耕作方式对土壤特性和作物产量的影响

华北平原是我国重要的小麦玉米种植区,长期土壤旋耕免耕和秸秆全量还田带来耕层变浅、犁底层变厚和上移、土壤养分表聚等现象,通过耕作方式改变,解决上述问题对维持区域粮食生产有重要意义。试验以冬小麦-夏玉米轮作系统为研究对象,分别在代表华北平原高产区的栾城试验区和代表中低产区的南皮试验区进行,设置冬小麦播种前进行土壤深耕、深松、窄深松3种处理,以生产上常用的旋耕为对照。所有处理夏玉米季均采用土壤免耕播种,测定项目包括土壤容重、作物根系、作物产量和水分利用效率。结果表明,不同耕作方式对土壤特性和作物产量的影响具有区域差异。南皮试验区土壤深耕(松)显著地(P0.05)提高了作物产量,深耕、深松和窄深松处理的冬小麦产量比旋耕分别增加16.5%、19.3%和13.1%,夏玉米产量分别增加17.3%、16.2%和21.9%,周年产量分别增加16.9%、17.6%和17.8%;深耕、深松和窄深松处理间作物产量差异不显著。栾城试验区冬小麦、夏玉米产量和周年产量各处理之间差异不显著。土壤深耕、深松、窄深松和旋耕均能降低0～20 cm土层土壤紧实度和土壤容重。冬小麦播种后,与土壤耕作前比较,土壤深耕、深松和旋耕处理土壤紧实度南皮试验区分别平均降低71.6%和68.2%,栾城试验区分别降低88.8%和?7.7%,常用的旋耕模式在栾城试区没有降低土壤紧实度。小麦收获时不同耕作方式0～40cm土层的土壤容重均低于土壤耕作前的土壤容重,至夏玉米收获时不同耕作处理的土壤容重与耕作前基本一致,不同耕作处理对土壤容重的影响差异不显著。在南皮试验区, 3种耕作方式与旋耕相比,均显著提高了冬小麦和夏玉米水分利用效率;在栾城试验区,各处理冬小麦和夏玉米水分利用效率差异不显著。本研究结果显示在华北平原高产区连续实施土壤旋耕模式没有影响作物产量,而在中低产区实施土壤深耕或者深松模式更利于作物产量提高。