半干旱区玉米保护性耕作关键技术研究

2002-2005年围绕均匀垄直播与大垄双行覆膜栽培方式开展研究工作,明确了保护性耕作条件下的一次性施肥、杂草防除等关键技术及大垄双行覆膜栽培方式的增产机理,为保护性耕作技术在吉林省西部半干旱区推广应用提供了依据。     

不同耕作方式与秸秆还田对土壤养分及小麦产量和品质的影响

为探寻稻麦两熟区高产优质高效的耕作方式和秸秆还田组合,从2001年开始,在长江中下游稻麦两熟区进行田间连续定位试验。设置稻麦双季免耕与秸秆还田（NTS）、麦季免耕与秸秆减量还田（RNT）、稻季免耕与秸秆减量还田（RCT）、稻麦双季翻耕与秸秆还田（CTS）、稻麦双季少耕与秸秆减量还田（MTS）以及稻麦双季翻耕无秸秆还田（CT,对照）6个处理。分析了不同耕作方式与秸秆还田组合下2009-2018年土壤有机质与全氮含量的变化,进一步明确其对小麦产量与品质的影响。结果表明,连续秸秆还田显著提高耕层土壤养分含量,其中MTS处理下土壤有机质与全氮含量较对照分别增加了29.64%和19.76%,具有明显的养分积累效果;但连续免耕不利于小麦产量的提高,RNT和RCT处理小麦产量较高,分别比NTS处理增加了16.33%和10.34%;同时RNT处理小麦的加工品质及面条质量也有提高趋势。因此,麦季免耕与秸秆还田结合的耕作模式有利于提高中弱筋小麦的产量和品质,可作为该地区发展优质高产高效小麦优先选择的耕作技术组合。     

周年耕作方式对砂姜黑土农田土壤养分及作物产量的影响

为探明适宜于砂姜黑土农田的周年耕作方式, 提升砂姜黑土农田地力及作物产量, 在冬小麦?夏玉米一年两熟种植制度下, 设置多年定位夏玉米季?冬小麦季免耕?旋耕(对照)、免耕?深耕、深松?旋耕、深松?免耕、免耕?免耕5种周年耕作方式田间试验, 在定位处理的第4个周年研究耕作方式对砂姜黑土农田土壤有机碳含量、土壤养分及其对作物产量的影响。结果表明, 在秸秆全量还田条件下, 与试验开始前相比, 各处理0~20 cm土层土壤有机碳、全氮、速效钾含量均有所增加。与对照相比, 其他处理均增加周年内0~20 cm土层土壤有机碳和全氮含量。免耕?深耕、深松?旋耕、免耕?免耕处理显著增加周年内0~20 cm土层土壤有效磷含量, 而深松?免耕处理显著增加冬小麦开花期和收获期0~20 cm土层土壤有效磷含量, 整个周年内对照在20~40 cm土层土壤的有效磷含量均最低。深松?免耕处理增加周年内0~20 cm土层土壤速效钾含量, 而深松?免耕、免耕?免耕处理20~40 cm土层土壤速效钾含量在夏玉米苗期、大口期、开花期和灌浆期显著高于对照处理。深松?旋耕和深松?免耕处理显著增加夏玉米?冬小麦周年籽粒产量, 增幅分别为7.67%和10.21%。综上所述, 在秸秆全量还田基础上, 深松?旋耕和深松?免耕能够改善土壤有机碳和养分状况, 显著提高周年作物产量, 可作为黄淮区砂姜黑土农田相对适宜的周年耕作方式。     

耕作方式对土壤理化性状及夏玉米生长发育和产量的影响

研究耕作方式对土壤理化性状、夏玉米生长发育及籽粒产量的影响,为黄淮海北部地区土壤结构改善和籽粒产量提高提出有利的科学依据。试验设夏玉米前茬深松、翻耕、隔年深松和传统耕作旋耕4个处理。研究结果表明,深松、隔年深松、翻耕能够显著降低10 cm以下土层的土壤紧实度;提高各生育时期土壤含水量,尤其以20～40 cm土层表现最为明显;增加20～60 cm土层速效钾含量;有利于维持夏玉米灌浆中后期叶面积指数,干物质的积累量增加7．79％～18．09％;提高籽粒最大灌浆速率、平均灌浆速率,每公顷产量提高4．1％～9．3％。各处理间以深松和隔年深松处理表现最好,且两处理无显著差异。本试验条件下,隔年深松是兼顾高产节能高效的耕作方式。     

耕作方式对玉米播种质量及产量的影响

以优质玉米驻玉309为材料,研究了铁茬旋耕碎秆破板结、免耕秸秆覆盖无耕翻、传统耕作3种耕作方式对玉米播种质量及产量的影响。结果表明:在相同的肥料用量条件下,铁茬旋耕碎秆破板结、免耕秸秆覆盖比传统耕作,出苗时间有所延缓,植株生长快,株高较高,同期叶片数多,干物质积累量较大,产量分别比传统耕作增产5.53%、2.01%。     

不同耕作方式对玉米生理特征及产量的影响

以贵州优质高产玉米PZH-15为材料,通过大田试验,研究分析了免耕、秸秆覆盖翻耕和覆膜翻耕3种耕作方式对玉米生理特征及产量的影响。结果表明：在相同的肥料用量条件下,秸秆覆盖和薄膜覆膜对玉米生长发育具有良好的促进作用,能显著增加玉米叶片叶绿素含量和光合势,增强叶片硝酸还原酶活性和根系活力,同时玉米叶片硝酸还原酶活性、叶绿素含量、根系活力等与最终籽粒产量呈正相关;秸秆覆盖比免耕全生育期平均单株干物质积累量增加7.1%,籽粒产量增加15.3%,薄膜覆膜分别比免耕和翻耕残茬覆盖全生育期平均单株干物质积累量增加20.1%和12.1%,最终籽粒产量增加26.8%和10.1%,差异显著。     

耕作模式对土壤生物活性与养分有效性及冬小麦产量的影响

为探讨长期玉米秸秆还田下不同耕作模式对土壤生化性状及冬小麦产量的影响,从2011年10月至2016年6月连续5个冬小麦生长季进行田间定位试验。设4个耕作处理,分别是连续旋耕秸秆不还田(RT)、连续旋耕秸秆还田(RS)、连续深耕秸秆还田(DS)及前2年旋耕秸秆还田第3年深耕秸秆还田(TS)。与RT相比,连续5年秸秆还田显著提高0~10、10~20和20~30 cm土层土壤有机碳、无机氮、速效磷、速效钾含量;土壤脲酶、蛋白酶、硝酸还原酶和蔗糖酶活性及土壤微生物多样性分别提高23.1%~59.3%、13.2%~40.7%、14.1%~28.8%、10.9%~19.5%和31.9%~42.5%。秸秆还田使各土层变形菌门、硝化螺旋菌门及放线菌门的相对丰度显著提高,而酸杆菌门相对丰度则显著降低。与DS及TS相比,RS显著提高0~10 cm土层土壤养分状况及生物活性,10~30 cm土层则显著降低。连续旋耕至第3年,无论秸秆还田与否,小麦均表现减产;DS与TS处理则表现持续增产,平均年增产3.2%和3.9%。本研究表明在黄淮海东部地区,秸秆还田条件下,2年旋耕后接1年深耕的耕作模式有助于改善耕层土壤质量和提高冬小麦生产力。     

长期施肥对春玉米耕层土壤养分和肥料贡献率的影响

为明确连续施氮对耕层土壤养分变化和肥料贡献率的影响,以辽北昌图2007-2016年的长期定位施肥试验为依托,从不同施氮水平和施氮方式两方面入手,共设置9个处理,研究长期连续施肥对耕层土壤养分变化及春玉米产量和肥料贡献率的影响。结果表明,氮肥在提高土壤有机质、全氮等养分方面受施氮量影响较大,而施氮量相同时与施肥方式无明显关系,长期连续不施氮肥使土壤有机质、全氮含量在维持原有水平下略有下降,增施氮肥后,无论哪种施肥方式,都可以增加土壤速效养分含量,有利于培肥地力。氮肥对玉米的增产作用已有研究,但是当化学肥料用量已经能够满足作物正常生长需要时,继续提高氮肥用量不能实现作物产量的持续增加,因此玉米高产应为中氮用量,10 a后肥料贡献率从高到低分别是N₂>N₃>N_常>N₁,与10 a平均结果相一致。因此,氮肥是影响春玉米耕层土壤养分变化的重要元素,缺氮使土壤养分贮量和供应能力随种植年限的延续而下降,适量氮肥与磷钾配施可使耕层土壤有效养分维持平稳增加。本试验区域内推荐氮肥用量为241.5 kg...     

不同耕作方式对玉米生理特征及产量的影响

以贵州优质高产玉米PZH-15为材料,通过大田试验,研究分析了免耕、秸秆覆盖翻耕和覆膜翻耕3种耕作方式对玉米生理特征及产量的影响.结果表明:在相同的肥料用量条件下,秸秆覆盖和薄膜覆膜对玉米生长发育具有良好的促进作用,能显著增加玉米叶片叶绿素含量和光合势,增强叶片硝酸还原酶活性和根系活力,同时玉米叶片硝酸还原酶活性、叶绿素含量、根系活力等与最终籽粒产量呈正相关;秸秆覆盖比免耕全生育期平均单株干物质积累量增加7.1%,籽粒产量增加15.3%,薄膜覆膜分别比免耕和翻耕残茬覆盖全生育期平均单株干物质积累量增加20.1% 和12.1%,最终籽粒产量增加26.8%和10.1%,差异显著.     

不同轮耕方式与生物炭对土壤酶活性、土壤养分及小麦和玉米产量的影响

通过研究豫东平原不同轮耕方式与生物炭对土壤酶活性、养分及小麦和玉米产量的影响,为该地区选择适宜的耕作与培肥制度提供理论依据。采用3年田间定位试验,以小麦旋耕玉米免耕不施生物炭（RB0）为对照,设置3种生物炭用量（B1：2.5t/hm²,B2：5.0t/hm²,B3：7.5t/hm²）和2种轮耕耕作方式（R：小麦旋耕玉米免耕,D：小麦深翻玉米免耕）的交互处理。结果表明,在0~20cm土层,与RB0相比,不同处理均能显著提高土壤有机碳、速效养分含量及土壤酶活性,不同轮耕方式下土壤有机碳、速效养分含量及土壤酶活性随生物炭施用量增加而增加,RB3和DB3处理效果最好。在20~40cm土层,D处理显著提高土壤有机碳、速效养分含量及土壤酶活性,其中DB3处理效果最好。与2020年相比,除土壤碱性磷酸酶外,2021年不同处理均不同程度地提高了土壤有机碳、速效养分含量、脲酶和蔗糖酶活性。不同处理均能够显著增加小麦和玉米产量,2020年增幅分别为6.02%~17.52%和5.07%~11.02%,2021年分别为7.01%~20.87%和6.53%~18.13%,DB3处理产量最高,显著高于其他大部分处理。     

不同耕作措施对玉米产量和土壤理化性质的影响

为了研究不同耕作方式对土壤理化性状和玉米产量及经济效益的影响,通过传统翻耕、浅旋根茬还田常规播种和机械灭茬免耕播种3种耕作方式对玉米田土壤水分、土壤速效养分、玉米产量性状及产量和经济效益影响的比较,明确了不同耕作措施对玉米田土壤理化性状和玉米产量的影响。结果表明：机械灭茬免耕播种和浅旋根茬还田常规播种的出苗率、不同土层含水量、玉米产量性状、单位产量及总收益均高于传统翻耕,且浅旋根茬还田常规播种和机械灭茬免耕播种的出苗率比传统翻耕高3.3%和7.8%,不同层次土壤含水量、土壤养分的大小顺序均为机械灭茬免耕播种＞浅旋根茬还田常规播种＞传统翻耕,机械灭茬免耕播种和浅旋根茬还田常规播种处理的玉米产量比分别高9.01%和3.23%,纯收入比CK增加4305元/hm²和1965元/hm²,即分别比CK高出36.98%和17.65%。说明机械灭茬免耕播种措施最好,而浅旋根茬还田常规播种耕作方法又优于传统翻耕。     

不同覆盖方式对河北平原春玉米产量形成和水分利用的影响

针对河北省地下水压采区水资源严重亏缺和区域春玉米如何高效用水的问题,研究了秋季实施不同覆盖方式对春玉米产量及周年水分利用的影响,以先玉335为材料,在大口期灌水75 mm(W)和雨养旱作(R) 2种条件下,设置土下无孔地膜覆盖(PM)、有孔土下地膜覆盖(P0M)、玉米秸秆覆盖(SM)、常规露地(NP)等处理,对春玉米生长发育状况、土壤耗水及产量形成进行了研究。结果表明:雨养旱作条件下,土下地膜覆盖产量较NP提高18.0%～24.9%,SM产量和NP差异不显著。在雨养旱作条件下,PM、P0M和SM生育期水分利用效率分别比NP提高了50.5%,41.0%,12.0%,而周年水分利用效率提高了63.2%,54.6%,19.1%;PM和P0M的节水效果显著好于SM,灌水条件下的结果与雨养旱作条件下相同。灌水增加产量的同时也相应增加了耗水量,覆盖下耗水增加的幅度大于增产的幅度。农田周年土下地膜覆盖可有效降低土壤水分蒸发,非生长季对土壤水分的蓄存,达到了"秋水春用"和提高水分利用效率的目的。     

土壤耕作与施肥配合对玉米根系微观结构及产量的影响

于2016年夏玉米季,在河北农业大学辛集实验站,以先玉335为供试材料,设置深松一体化施肥（SAF）、深松分层施肥I（SLF1）、深松分层施肥II（SLF2）3种施肥方式,以免耕播种为对照（CK）,在苗期、拔节期、抽雄期和灌浆期取样测定根系微观结构和土壤微生物特征。研究结果表明：与CK相比,SLF1和SAF可增加根系导管数量,降低髓腔占中柱面积比例;SAF、SLF1和SLF2处理玉米产量均显著高于CK施肥处理,比CK处理分别提高7.4%、6.9%和13.9%。因此,采用深松分层施缓控释氮肥方式可以提高玉米产量。     

不同耕作方式对砂姜黑土理化性质和小麦产量的影响

为探讨砂姜黑土农田适宜的耕作方式,提升砂姜黑土农田地力及作物产量,发挥地域资源优势,以‘百农207’为试验材料,通过田间试验,研究了免耕、旋耕(15 cm)和深耕(30 cm)3种耕作方式对砂姜黑土农田土壤容重、土壤含水量、硝态氮含量及小麦籽粒产量的影响。结果表明:在小麦越冬期和成熟期,3种耕作方式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了10~40 cm土层土壤容重(P0.05)。在小麦苗期,3种耕作方式对0~40 cm土层土壤含水量影响规律不明显(P0.05),但在小麦越冬期、拔节期、成熟期,深耕处理显著增加了0~40 cm土层土壤含水量(P0.05)。在小麦成熟期,0~40 cm土层土壤硝态氮含量均为免耕旋耕深耕。与免耕处理相比,深耕处理通过增加小麦穗粒数和千粒重,使籽粒产量增加9.79%。综合研究区的土壤性质、作物生长、自然环境等因素,小麦季30 cm深耕可以降低土壤容重,增加土壤含水量,提高小麦籽粒产量,可作为砂姜黑土农田适宜的耕作方式。     

不同耕作方式对土壤物理性状及玉米产量的影响

采用随机区组设计,研究6种不同耕作方式对土壤物理性状及玉米产量的影响。不同耕作方式对不同生育时期0-45cm土壤的含水量、容重、孔隙度影响各不同,在不同耕作方式中以深松25-35cm效果最为明显;深松处理的玉米穗长、穗粗、秃尖长、穗行数、行粒数、百粒重等产量构成因素均较对照有不同程度的改善;深松处理比对照玉米增产0.06～3.13%,但是增产幅度不是很明显。深松处理可以提高土壤含水量,降低容重,增加孔隙度,起到蓄水保墒作用,提高产量。以深松35cm+旋耕为最优组合。     

不同耕作处理对土壤微生物、酶活性及养分的影响

为揭示不同耕作处理对土壤微生物、酶活性以及养分的影响,利用大豆为材料,采取两种不同耕作方式为主区,4种中耕方式为副区的裂区试验设计。结果表明：旋耕处理的细菌数量在开花期较翻耕处理降低;旋耕处理的真菌数量在成熟期较翻耕处理提高;而放线菌数量在开花期,翻耕处理较旋耕处理提高,到结荚期却显著低于旋耕处理。翻耕处理的脲酶活性除了在鼓粒期低于旋耕处理,在其他生育期均高于旋耕处理;翻耕处理的土壤磷酸酶活性在结荚期、鼓粒期较旋耕处理提高;翻耕处理的土壤蔗糖酶活性在开花期较旋耕处理提高;翻耕处理在开花期与结荚期的过氧化氢酶（CAT）活性较旋耕处理提高。翻耕处理的速效磷含量较旋耕处理显著提高,速效钾含量旋耕处理较翻耕处理显著提高。在不同中耕措施中,土壤细菌数量在开花期RT1、RT2较RCK显著提高;真菌数量在成熟期PT1、PT2、PT3较PCK降低;各时期的放线菌数量PT2与RT2均较高。在各生育期,PT2、RT2的脲酶活性均较高,在开花期PT2较PCK和RT2较RCK显著提高;土壤磷酸酶活性PT2、RT2在各时期亦较高;土壤蔗糖酶活性在大豆成熟期不同处理均高于各自的CK;在大豆成熟期,PT1较PCK和RT1较RCK的CAT活性提高。不同中耕措施的土壤有机质含量除了RT2显著提高外,其他处理间差异不显著,而碱解氮、速效钾含量PT2、RT2均分别显著高于PCK、RCK。综上可知,PT2组合的耕作处理更有利于保护土壤微环境。