不同气候和施肥条件下保护性耕作对农田土壤碳氮储量的影响

【目的】 土壤有机碳氮是影响土壤肥力与作物产量的重要物质,而耕作是影响土壤碳氮储量的重要因素。通过分析不同耕作措施对我国东北、华北地区农田土壤碳氮储量的影响,为优化农田耕作管理、实现固碳减排、保护土壤提供科学依据。 【方法】 基于山西寿阳 (SSY)、山西临汾 (SLF)、河北廊坊 (HLF) 和吉林公主岭 (GZL) 四个长期定位试验,选择传统耕作 (CT)、免耕 (NTN) 和浅旋耕 (NTD) 三个耕作处理,分析了0—80 cm土壤剖面有机碳、氮的储量分布。 【结果】 1) 与传统耕作相比,浅旋耕显著降低褐土 (寿阳) 容重,免耕增加黑土 (公主岭) 容重,保护性耕作对沙性土 (临汾) 和潮土 (廊坊) 的影响很小。2) 耕作影响0—60 cm土壤有机碳储量。与传统耕作处理相比,黑土 (公主岭) 采用免耕和浅旋耕可显著提高0—60 cm土壤中的有机碳含量;免耕可提高褐土 (寿阳)0—50 cm的有机碳含量;沙性土 (临汾)、潮土 (廊坊) 免耕由于表层秸秆覆盖可提高0—15 cm土壤有机碳含量,但降低15—50 cm层土壤碳储量;潮土 (廊坊)15—60 cm土层,浅旋耕可增加土壤有机碳储量,而免耕则相反。3) 免耕处理的潮土 (廊坊) 土壤氮储量比传统耕作高出260 kg/hm2,差异不显著;黑土 (公主岭) 免耕和浅旋耕土壤氮储量则分别高出112 kg/hm2和207 kg/hm2,差异显著,保护性耕作降低临汾和寿阳1 m深土壤的氮储量。4) 保护性耕作加剧了0—20 cm沙性土和潮土壤氮储量的分层,对黑土 (公主岭) 和褐土 (寿阳) 土壤碳储量的层间分布影响很小。 【结论】 耕作影响0—60 cm土壤有机碳储量,免耕可以增加褐土的碳储量和潮土的氮储量,免耕和浅旋耕配合秸秆覆盖可显著增加黑土的碳、氮储量。因此,免耕适用于褐土和潮土,免耕和浅旋耕适用于黑土,沙性土采用保护性耕作的效果不显著。      

保护性耕作对小麦-土壤系统综合效应研究

采用长期定位试验与短期田间试验相结合的方法,通过室内化验分析和数理统计,研究了河南省不同土壤类型区保护性耕作对土壤理化性质、土壤微生物生物量碳氮及小麦(Triticum aestivum L.)籽粒产量和产量构成因素的影响。结果表明,与传统耕作相比,保护性耕作显著提高土壤有机质、碱解氮、有效磷及交换性钾含量,分别提高24.8%、14.3%、7.8%和24.8%;而对小麦增产效果并不显著。4种不同保护性耕作方式下,免耕、浅耕相比旋耕、深耕,提高小麦穗数15.0%～32.2%,提高穗粒数2.6%～12.6%,但4种处理间小麦千粒重及籽粒产量效果无显著差异;免耕、浅耕较旋耕、深耕可以一定程度上提高苗期和灌浆期土壤含水率、以及土壤碱解氮和有效磷,并显著提高小麦不同生育时期的土壤微生物生物量碳氮。免耕与浅耕是较为适宜河南省小麦生产及土壤可持续利用的保护性耕作方式。     

耕作措施对陇中旱农区土壤细菌群落的影响

为探究耕作措施对陇中旱农区麦豆轮作系统土壤细菌多样性的影响,借助2001年在陇中旱农区建立的不同耕作措施长期定位试验,应用高通量测序技术比较传统耕作(T)与3种保护性耕作(免耕(NT)、传统耕作+秸秆还田(TS)和免耕+秸秆覆盖(NTS))对麦豆轮作体系土壤有机碳、全氮、微生物生物量碳、微生物生物量氮及细菌群落结构影响。结果表明:1)相对于传统耕作,秸秆还田显著增加0～10 cm、10～30 cm土壤有机碳、全氮、微生物量碳和微生物量氮含量,其中NTS处理0～10 cm、10～30 cm土层有机碳、全氮、微生物量碳和微生物量氮含量较传统耕作分别提高28.27%、114.16%、13.51%、49.14%和39.86%、98.05%、10.78%、40.72%。2)酸杆菌门(26.42%)、变形菌门(19.86%)和放线菌门(19.44%)为陇中旱农区麦豆轮作系统土壤细菌的主要优势种群,NTS处理下酸杆菌门、放线菌门和变形菌门丰度较传统耕作显著提高35.11%、33.77%和30.17%。3)与传统耕作相比,保护性耕作提高了0～30cm土层土壤细菌的Observedspecies指数、Chao指数、香农指数、辛普森指数,以NTS处理提高最为显著。因此,在陇中旱农区推广以免耕秸秆覆盖为主的保护性耕作措施有利于增加土壤碳氮固存、提高土壤细菌群落丰度和多样性和土壤的生物活性,促进农业的可持续发展。     

多年麦稻轮作免耕土壤细菌对土壤养分和酶活性的影响

为了探索连续多年免耕轮作对土壤养分与微生物的影响,以麦稻水旱轮作免耕试验为对象,采用常规土壤养分测定法、土壤微生物宏基因组测序技术及京都基因和基因组百科全书(KEGG)数据库、冗余(RDA)分析等方法,对连续多年田间保留农作物残茬免耕及传统耕作土壤的养分、微生物种群、酶活性等进行了检测分析。结果表明,连续13年田间保留农作物秸秆、残茬免耕轮作与传统耕作轮作0～20 cm土壤微生物种群结构丰度在农作物不同生长发育时期发生了变化,第一核心种群的变形菌门(Proteobacteria)、酸性杆菌门(Acidobac-teria)丰度最高,呈增加趋势;第二核心种群的放线菌门(Actinobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)丰度呈下降趋势;连续多年免耕轮作处理土壤中心土壤脲酶、蔗糖酶、蛋白酶含量分别比传统耕作处理提高了4.9%、22.8%、21.7%;免耕轮作处理的作物在绝大部分生长阶段与土壤酶的关联性优于传统耕作轮作处理。免耕处理Z4与传统耕种处理T4比较,土壤有机质、全氮、全磷、水解性氮、有效磷含量分别提高了27.7%、20.3%、16.1%、30.8%、19.3%;两种土壤的微生物代谢通路差异主要表现为氨基酸类通路,免耕轮作处理的绝大多数氨基酸类通路在第1时期(小麦拔节期)和第3时期(水稻孕穗期)比传统耕作轮作激活程度强的差异达到显著或极显著水平。在免耕轮作处理中,硝基螺菌属(Nitrospira)、厌氧黏细菌属(Anaromyxobacter)与全钾、速效钾、有机质、全氮、水解性氮含量,鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)与有效磷含量呈正相关。连续多年田间保留作物残茬、秸秆,为微生物提供了较多的“食物”,以及连续多年免耕轮作措施减少土壤微生物生存环境的破坏是培肥地力的根本原因。而合理轮作免耕土壤中的变形菌门、酸性杆菌门等核心优势细菌种群,以及土壤酶的催化作用优于传统耕作,它们共同促进了土壤有机质和土壤养分转化和循环是提高土壤肥力的推动力。     

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。     

小麦-玉米轮作体系不同旋耕和深耕管理对潮土微生物量碳氮与酶活性的影响

【目的】通过研究黄淮平原潮土区两年不同轮耕模式下土壤微生物量碳氮、酶活性的差异和变化特征,为该地区选择适宜的耕作制度提供理论依据。【方法】2016-2018年采用裂区设计进行田间小麦–玉米轮作系统下的轮耕试验。主处理为小麦季旋耕(RT)和深耕(DT),3个副处理为玉米季免耕(NT)、行间深松(SBR)、行内深松(SIR),共6个处理。2017、2018年玉米收获后,每10 cm一个层次,测定了0-50 cm土层土壤有机质、全氮、速效养分、微生物量碳(SMBC)、微生物量氮(SMBN)和脲酶、蔗糖酶、中性磷酸酶活性。【结果】各处理土壤有机质、全氮、速效养分、SMBC、SMBN及酶活性均随土层深度的增加而降低,40-50cm土层不受耕作方式的影响。小麦季深耕和玉米季深松对表层土壤有机质和全氮影响不明显,但显著提高了深层土壤有机质和全氮含量。小麦季旋耕显著增加了玉米季0-10 cm土层中速效养分含量,而小麦季深耕条件下的DT-SBR和DT-SIR处理则显著增加了20-40 cm土层中的速效养分含量。在0-20 cm土层,小麦季旋耕条件下的RT-NT、RT-SBR和RT-SIR处理的SMBC明显高于小麦季深耕条件下的DT-NT、DT-SBR和DT-SIR处理,但在20-40 cm土层,SMBC和SMBN均表现为小麦季深耕处理显著高于旋耕处理,且以DT-SIR处理SMBC (67.99 mg/kg)和SMBN (45.96 mg/kg)最高。小麦季深耕处理提高了深层(30-40 cm)土壤微生物量氮/全氮值,但降低了表层(0-20 cm)土壤中的微生物熵。玉米季深松处理(RT-SBR、RT-SIR、DT-SBR和DT-SIR)较免耕处理(RT-NT和DT-NT)均提高了土壤酶活性,其中,在0-20 cm土层,RT-SBR和RT-SIR处理土壤脲酶活、蔗糖酶和中性磷酸酶活性较高;而DT-SBR和DT-SIR处理则提高了深层(20-40 cm)土壤中这三种酶的活性。【结论】在本试验期内,小麦季旋耕–玉米季深松处理(RT-SBR和RT-SIR)能明显提高0-10 cm土壤速效养分含量、0-20 cm土壤微生物量碳含量,而小麦季深耕–玉米季深松处理(DT-SBR和DT-SIR)则提升了20-40 cm土层土壤有机质、全氮、速效养分、微生物量碳和氮含量;小麦季深耕处理提高了深层(30-40 cm)微生物量氮/全氮比,但降低了表层(0-20 cm)土壤微生物熵。     

免耕覆盖有效提高夏玉米产量及水氮利用效率

【目的】在旱区农业生产中,保护性耕作因具有保持水土、增产增收的优点而受到广泛关注,但其效应因地域环境、气候条件和栽培体系而异。本研究比较了半湿润易旱区旋耕垄作、免耕和免耕覆盖 3 种保护性耕作方式对夏玉米产量及水、氮利用效率的影响,为本地区筛选优化保护性耕作方式提供技术支撑。 【方法】试验于 2014 年和 2015 年 6～10 月份在陕西关中地区进行。采用裂区试验设计,主区为旋耕垄作 (RT)、免耕 (NT) 和免耕覆盖 (NTM) 3 种保护性耕作方式;副区为施氮 (N230) 和不施氮 (N0) 2 个施氮处理。 【结果】1) 与免耕和旋耕垄作相比,免耕覆盖处理可提高夏玉米耕层土壤生育期内含水量,降低高温季节耕层土壤温度,具有显著的增产效应,两年籽粒产量平均值的增幅分别为 13.2% 和 41.8%;2) 与旋耕垄作相比,免耕和免耕覆盖处理可显著降低夏玉米耗水量、增加地上部吸氮量,提高夏玉米的水、氮利用效率。其中,免耕和免耕覆盖的水分利用效率较旋耕垄作分别显著增加 7.1 和 10.3 kg/(hm2· mm),氮肥利用率分别增加 3.8 百分点和 10.1 百分点;3) 与不施氮相比,施氮能够促进夏玉米生长,提高地上部吸氮量、产量及水分利用效率,施氮各处理籽粒产量和水分利用效率的平均值较不施氮处理显著提高 49.5% 和 50.5%。 【结论】免耕和免耕覆盖尤其是免耕覆盖可有效调节土壤水热变化,解决本地区夏玉米生产中苗期干旱少雨导致的土壤水分匮乏问题,提高夏玉米籽粒产量及水氮利用效率。     

耕作方式对麦–玉轮作农田固碳、保水性能及产量的影响

【目的】 农田固碳保水性能是影响作物产量的关键因素,研究耕作方式对耕层 (0—20 cm) 土壤碳、水含量和产量的影响,为选择适宜该地区的最佳耕作措施提供参考。 【方法】 保护性耕作长期定位试验始于2002年,种植制度为冬小麦–夏玉米一年两熟,两季秸秆全量粉碎 (3～5 cm) 还田,试验设传统翻耕、深松、旋耕和免耕4种耕作方式。对2015—2016年作物生长各时期土壤有机碳含量、土壤含水量、碳水储量、产量和等价产量等进行了测定。 【结果】 不同处理麦–玉轮作农田0—20 cm土层有机碳含量有所不同。耕作措施对土壤有机碳含量有显著 (P < 0.05) 影响,表现为深松和免耕能显著增加0—10 cm土层有机碳含量,且以深松效果最为显著 ( P < 0.05)。与传统翻耕相比,免耕和旋耕降低了10—20 cm土层土壤有机碳含量;深松比传统翻耕显著 ( P < 0.05) 增加了小麦季土壤有机碳含量,玉米季没有显著性差异 ( P < 0.05)。0—10 cm土层,玉米季旋耕和免耕处理的土壤含水量高于深松和传统翻耕;在10—20 cm土层小麦季免耕处理土壤含水量高于其他三种耕作方式。产量结果表明,深松能有效增加作物的有效穗数、穗粒数和千粒重,进而增加籽粒产量和周年等价产量;免耕显著 ( P < 0.05) 降低了亚表层 (10—20 cm) 有机碳含量,降低穗粒数和千粒重,不利于作物增产。两年小麦玉米单作产量和周年等价产量均表现为深松 > 传统翻耕 > 旋耕 > 免耕。 【结论】 深松能有效促进耕层土壤有机碳积累和保水性能提高,增加作物的有效穗数、穗粒数和千粒重,从而增加产量;免耕显著 (P < 0.05) 提高了表土层 (0—10 cm) 碳储量,有助于增强耕层土壤的保水性能。      

保护性耕作对土壤养分分布及冬小麦吸收与分配的影响

通过田间试验研究了华北平原山前平原区不同耕作方式下土壤氮、磷、钾等养分分布及冬小麦吸收与分配变化和对产量的影响。试验设深翻耕秸秆还田(MC)、秸秆还田旋耕(X)、秸秆粉碎免耕(NC)和整秸覆盖免耕(NW) 4 种冬小麦播前土壤耕作方式。试验结果表明, 6 年的不同耕作处理对土壤养分分布及冬小麦吸收与分配有显著影响。秸秆还田旋耕可显著提高土壤表层(0~5 cm)有机质、全氮以及碱解氮、速效磷、速效钾含量,但随土壤深度增加, 提高效果呈逐渐下降趋势; 20~30 cm 土层土壤有机质、全氮和速效氮含量显著低于秸秆粉碎免耕处理。两种免耕模式(NC、NW)植株的全氮、全磷、全钾含量在苗期明显低于翻耕(MC)和旋耕(X)模式,在返青期差异最为显著。到拔节和扬花期, 免耕(NC、NW)植株的全氮、全磷、全钾含量与翻耕(MC)和旋耕(X)之间的差异逐渐减少, 并最终影响到籽粒养分的积累。     

黄土高原旱地麦田26年免耕覆盖对土壤肥力及原核微生物群落多样性的影响

为明确黄土高原旱作麦田长期保护性耕作对土壤肥力和土壤原核微生物的效应,以位于山西省临汾市实施保护性耕作26年的小麦田为试验基地,采用Illumina Hiseq 2500高通量测序等手段,开展了不同耕作措施[免耕覆盖（NTS）、深松免耕覆盖（SNTS）和传统耕作（TT1）]对土壤理化性质和土壤原核微生物多样性的影响分析。研究结果表明：1）NTS和SNTS处理比TT1处理显著提高了土壤全氮、碱解氮、速效磷及速效钾的含量,降低了土壤pH,提高了土壤贮水能力和水分含量,降低了0~10 cm土层的土壤容重,但提高了10~20 cm土层的土壤容重;同时,SNTS处理显著增加了土壤的有机质含量。2）Illumina Hiseq高通量16S rRNA基因V4区测序结果表明：NTS和SNTS处理比TT1处理显著降低了绿弯菌门的相对丰度;NTS比SNTS处理显著降低了土壤中疣微菌门和绿弯菌门的相对丰度;NTS处理显著增加了土壤原核微生物群落的多样性,但未显著改变原核微生物群落的丰度;SNTS对原核微生物群落的多样性和丰富度均未有显著改变;NTS处理的显著性差异物种（Biomarker）高于其他2个处理;其他原核微生物门的相对丰度,在3个处理间尚未有明显差异。3）聚类分析可见：NTS和SNTS处理与TT1处理的微生物群落结构差异较大;NTS处理与SNTS处理间的微生物群落结构差异较小。4）CCA分析可知：土壤pH、有机质、速效氮、速效磷、速效钾含量对土壤原核微生物群落遗传多样性的变化起着重要作用;与TT1处理相比,NTS和SNTS处理在一定程度上改变了土壤原核微生物群落结构,但仍存在结构的相似性。综上所述,长期进行NTS和SNTS处理对黄土高原旱地麦田土壤微生物多样性、丰富度以及土壤肥力因子等的正效作用明显。     

不同耕作模式下麦田土壤温室气体排放和小麦产量

  【目的】  研究不同耕作模式对麦田土壤温室气体排放和小麦产量的影响,以期为实现小麦生产中固碳减排、绿色高产提供参考。  【方法】  供试小麦品种为‘济麦22’。本研究基于2007年的耕作模式田间定位试验,于2020—2021年小麦生长季选择4种耕作模式,即常年翻耕 (P)、常年旋耕 (R)、常年少免耕 (S)和隔两年深松+少免耕 (SS)。采集0—45 cm土层土壤样品,测定不同耕作模式下直径>0.25 mm的土壤团聚体、土壤有机碳和土壤微生物量碳含量,利用静态暗箱—气相色谱法测定温室气体排放通量,成熟期测定籽粒产量及产量构成因素。  【结果】  SS处理0—15 cm土层直径>0.25 mm的土壤团聚体含量与S处理无显著差异,显著高于P和R处理,15—45 cm土层显著高于其他处理;0—45 cm土层土壤有机碳含量和土壤微生物量碳含量最高;小麦生长季温室气体全球变暖潜力SS处理较S处理增加了7.9%,较P和R处理分别降低了12.2%和7.3%;SS处理温室气体排放强度较P、R和S处理分别减少了28.6%、28.6%和16.7%。在成熟期,SS处理的千粒重较P、R和S处理分别提高了4.7%、8.7%和9.6%,籽粒产量较P、R和S处理分别增加了7.1%、14.2%和19.4%。  【结论】  隔两年深松+少免耕 (SS) 处理增加了0—45 cm土层直径>0.25 mm的土壤团聚体含量,提高了土壤有机碳和微生物量碳含量,降低了温室气体排放强度,并获得小麦高产。综上所述,隔两年深松+少免耕 (SS) 处理是兼顾产量和环境效益的最佳耕作模式。     

传统耕作结合秸秆地膜双元覆盖是提高渭北旱塬春玉米产量和养分吸收的有效措施

  【目的】  在干旱半干旱地区,实现雨养农业作物持续增产的关键因素是提高作物养分利用效率。研究黄土高原旱作农业区长期不同耕作、覆盖措施对春玉米产量和养分吸收的影响,为黄土塬区可持续的农田管理提供参考。  【方法】  保护性耕作定位试验位于中国科学院黄土高原农业生态试验站,始于2003年。设有4个传统耕作和4个免耕处理,具体为传统耕作 (CT)、传统耕作+地膜覆盖 (CP)、传统耕作+秸秆覆盖 (CS)、传统耕作+地膜+秸秆覆盖 (CPS)、免耕 (NT)、免耕+地膜覆盖 (NP)、免耕+秸秆覆盖 (NS)、免耕+地膜+秸秆覆盖 (NPS)。调查分析了2007—2016年玉米产量和玉米养分吸收特性。  【结果】  4个传统耕作处理中,CP处理玉米籽粒平均产量比CT处理提高了24.4%,氮素和钾素养分利用效率最高;CS处理玉米平均生物产量比CT处理提高了39.4%,玉米茎秆养分吸收量最高,特别是总吸钾量提高了101.7%;CPS处理籽粒平均产量最高 (9381.6 kg/hm2),总吸氮量和吸磷量分别比CT处理提高了63.2%和123.7%。4个免耕处理中,NP处理籽粒平均产量比NT处理提高了25.8%,NS处理比NT处理降低了3.9%;CPS处理平均籽粒产量、生物产量、植株总吸氮量和总吸磷量最高。相同覆盖处理下,传统耕作的平均籽粒产量、生物产量、氮磷总吸收量均高于免耕。平水年地膜覆盖增产效果最好 (27.0%～37.4%),干旱年秸秆覆盖增产效果最好 (3.5%～8.5%),丰水年则以地膜秸秆双元覆盖增产效果最大 (31.6%～38.1%)。  【结论】  黄土高原旱地条件下,传统耕作对玉米的增产效果好于免耕。采用传统耕作结合地膜秸秆双元覆盖提高了玉米籽粒产量,增加了玉米地上部养分吸收量,在不同气候年份下对玉米增产效果均较好,且年际间变异幅度较小,是渭北旱塬增加玉米养分吸收,提高籽粒产量的最佳田间管理措施。     

基于旱地小麦高产优质的氮肥用量优化

  【目的】  探讨长期定位施氮条件下小麦产量与籽粒养分含量的变化,及土壤硝态氮、有效磷和速效钾的变化,为旱地小麦合理施用氮肥,保持土壤肥力,提高产量和改善品质提供理论依据。  【方法】  本研究基于2004年在黄土高原开始的长期定位施肥试验,2015—2017连续3年取样,研究了施氮量对土壤硝态氮、有效磷、速效钾含量,小麦氮磷钾素吸收利用,籽粒氮、磷、钾含量,地上部生物量、籽粒产量及其构成的影响。  【结果】  与不施氮相比,长期施氮小麦平均增产67.1%,生物量提高52.0%,收获指数提高9.5%;穗数和穗粒数平均分别提高32.5%和40.0%,千粒重下降7.1%。施氮量与产量、生物量呈抛物线关系,获得最高产量6587 kg/hm2的施氮量为N 215 kg/hm2。籽粒氮含量随施氮量增加而增加,磷含量降低,钾含量变化较小。土壤硝态氮含量与施氮量呈显著正相关,小麦获得最高产量时播前和成熟期硝态氮含量分别为7.2和10.3 mg/kg;有效磷含量随施氮量增加而降低,速效钾含量变化较小。氮收获指数、生理效率、偏生产力、农学效率均随施氮量增加而降低。  【结论】  综合考虑小麦的籽粒产量和籽粒关键养分含量,研究区域旱地冬小麦产量目标应为6300 kg/hm2,施氮量为N 150 kg/hm2、施磷量为P₂O₅ 100 kg/hm2,播前或收获期表层 (0—20 cm) 土壤硝态氮保持在6.0～8.0 mg/kg、土壤有效磷12.0～15.0 mg/kg、土壤速效钾139～140 mg/kg。     

白三叶草和鼠茅草对果园土壤微生物和线虫群落的影响差异

[目的]覆盖作物影响果园土壤的微生物和线虫群落,研究不同覆盖作物对土壤微生物和线虫群落的影响特征可为生态果园管理提供理论依据.[方法]试验于2016年在湖北十堰的猕猴桃园内进行,供试品种为美味猕猴桃(Actinidia deliciosa),2015年定植.覆盖作物处理为白三叶草、鼠茅草,以清耕为对照(CK).连续进行...     

湖南怀化花洋溪村“贡田”稻米品质的影响因素分析

  【目的】  湖南怀化市花洋溪村“贡田”生产的稻米品质优良,历史上一直作为贡品。我们研究了品种和“贡田”的理化性状和环境,以分析形成优质稻米的影响因素。  【方法】  在湖南怀化市花洋溪村的“贡田”与非贡田中采集0—20 cm 耕层土样,测定土壤有机碳、全量及速效氮磷养分含量。在两块田中同时种植了‘禾中香’、‘穗晚香’、‘农香25’ 3个水稻品种,测定了灌溉水、稻谷和土壤的22种元素含量,分析了稻米的食味品质(外观、黏度、硬度、平衡度、食味值)及营养品质(蛋白质、脂肪、淀粉)。通过冗余分析、结构方程模型等方法,解析“贡田”对水稻食味及营养品质的影响。  【结果】  与非贡田相比,“贡田”土壤有机质、全氮、全磷、速效钾、有效磷含量,微生物量碳、微生物量氮、微生物量磷含量,以及铁、铝含量均明显较高。“贡田”中生长的水稻籽粒中含有较高的锌、铷、锶含量和较高的脂肪含量 (营养品质),而稻米的食味品质(黏度、外观及食味值)则更多地取决于水稻品种。冗余分析结果显示,土壤全量养分、速效养分及微生物生物量解释了59%的水稻食味及营养品质差异。结构方程模型显示,土壤中22种元素含量与水稻中的相应元素含量显著正相关。灌溉水元素含量较少,对稻米食味及营养品质影响也较小。  【结论】  “贡田”通过长期施用有机肥显著提高了土壤有机质和氮、磷、钾含量,维持了较好的土壤生物性状,因此,在同样施肥量下,可显著提高水稻的产量和营养品质。相比于土壤肥力,稻米品种特性决定着稻米的食味品质及其对土壤肥力的响应。依据当下的施肥量和施肥方法(含秸秆还田),稻米中较高的脂肪含量和较低的蛋白含量均有助于稻米食味值的增加。因此,维持高的土壤肥力和适当的施肥水平,是获得优质稻米和较高产量的关键。     

新型肥料对全球三大粮食作物产量和土壤生物学活性影响的Meta分析

  【目的】  随着近年来农业发展方式从资源消耗型向绿色生态型的转变,发展绿色新型肥料成为一大热门。已有研究大多关注新型肥料对三大粮食作物 (小麦、玉米和水稻) 产量、氮吸收和氮利用效率的影响,但关于新型肥料对土壤生物学活性影响的系统研究相对较少。本研究旨在整合已有的研究结果,定量分析新型肥料对三大作物产量和土壤生物学活性的影响,进而为加快新型肥料的研发与推广提供科学依据。  【方法】  本研究数据来源于“中国知网 (CNKI) ”及“Web of Science”数据库,以“小麦”、“玉米”、“水稻”、“产量”、“微生物量”、“酶活性”、“新型肥料”为主要关键词检索相关的田间试验文献,共筛选出文献29篇,包含32个独立试验,共545组数据。以施用传统化学肥料为对照组,施用新型肥料为试验组,采用Meta分析的方法,整合分析施用新型肥料对作物产量、土壤微生物量及酶活性的影响。  【结果】  与施用传统化学肥料相比,施用新型肥料显著提高三大作物产量、地上部吸氮量和氮肥利用效率,分别提高8.4%、9.9%和36.8%。施用新型肥料显著增加土壤微生物量氮 (14.6%),但对土壤微生物量碳无显著影响。施用新型肥料显著提高了土壤磷代谢酶活性 (8.6%) 和氧化相关酶活性 (5.7%),但对土壤碳代谢酶活性和氮代谢酶活性无显著影响。  【结论】  施用新型肥料提高了三大作物产量、地上部吸氮量和氮肥利用效率,同时增加了土壤微生物量氮、土壤磷代谢酶活性和氧化相关酶活性,提高了农田生态系统土壤生物学活性。     

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。     

小麦根蘖发育和产量对耕作和追氮方式以及施氮量的响应

  【目的】  黄淮平原小麦生产中大量施用氮肥,探讨不同耕作和施肥方式对小麦根蘖发育的影响,以期实现减氮不减产并提高氮肥利用率的目标。  【方法】  2016—2018年连续两个种植年度,以半冬性中熟小麦品种矮抗58为材料,采用裂裂区设计试验方法,主区为施氮量 (240 、180 kg/hm2),副区为耕作方式 (旋耕、深耕),副副区为追肥方式 (撒施、隔行开沟追肥、隔二行开沟追肥),研究了小麦根系生长和生理活性、主茎和分蘖发育动态与成穗、籽粒产量和氮肥利用率。  【结果】  小麦不同生育时期单株次生根数、根系活力、单位面积茎蘖数、叶面积指数 (LAI) 均随施氮量降低而降低。与旋耕相比,深耕条件下小麦生育中、后期单株次生根数和单位面积茎蘖数增多、根系活力提高、LAI增大。生育后期,隔行开沟追肥的单株次生根数、根系活力、单位面积茎蘖数和LAI最高,撒施次之,隔二行开沟追肥最低。减量施氮较常规施氮籽粒产量降低了2.41%,氮肥偏生产力、氮肥吸收效率和氮肥内在利用率分别增加了29.67%、25.69%和2.29%。与旋耕相比,深耕条件下籽粒产量增加了5.60%,氮肥偏生产力和氮肥吸收效率分别提高了4.48%和8.47%。不同追肥方式中,隔行开沟追肥的籽粒产量最高,氮肥偏生产力和氮肥吸收效率显著提高,较撒施分别提高了3.62%、3.98%和7.38%,较隔二行开沟追肥分别提高了5.93%、6.34%和12.93%。  【结论】  深耕可提高生育中、后期小麦单株次生根数、根系活力和单位面积茎蘖数。常规施氮 (纯氮240 kg/hm2) 结合深耕 (深度25～30 cm)、隔行开沟追肥,可获得最高小麦产量;减施25%氮肥 (180 kg/hm2) 会导致籽粒产量降低,但结合深耕并采用隔行开沟施肥方式,可显著提高氮肥利用率,部分降低减氮所造成的产量损失,是获得高产高效的最佳组合。