大垄宽窄行免耕种植对土壤水分和玉米产量的影响

为了解决东北玉米小垄原垄免耕播种机具易掉入垄沟的问题,发挥宽窄行优势,加强农机农艺结合,该文提出了大垄宽窄行错茬免耕播种的作业思路。于2007－2009年在辽宁省苏家屯区垄作保护性耕作建立试验区,研究了大垄宽窄行免耕种植对土壤体积质量、土壤含水率、作物生长及水分利用效率的影响。试验结果表明：大垄宽窄行免耕种植模式能够改善土壤结构,增加土壤蓄水保水能力,其中在出苗期提高土壤水分9.39%～11.03%;与均行小垄免耕种植模式相比,大垄宽窄行免耕种植模式改善了玉米群体结构,促进了个体发育,增加了叶面积指数和干物质积累,作物产量提高了6.70%～9.49%,土壤水分利用效率提高了4.96%～8.56%,是东北地区一种较为理想的保护性耕作模式。     

农牧交错带不同农田耕作模式土壤水分特征对比研究

通过在农牧交错带———内蒙古自治区太仆寺旗的野外实验研究,在作物(油菜)发育期间,观测了免耕、深松、传统翻耕、翻耕覆盖、浅耕与垄作处理等8种耕作模式的土壤水分特征;在秋收后的农田休闲期,观测了秸秆还田翻耕、深松耕作、传统翻耕、免耕低茬(茬高10cm)和免耕高茬(茬高4 5cm)等5种耕作模式的土壤水分特征。实验结果表明:在实验区,采用不同耕作模式,对田块土壤水分含量有着直接影响。在作物发育期间,垄作处理蓄水保墒能力相对较强,免耕、浅耕蓄水保墒能力相对较差,翻耕覆盖、深松耕作、传统翻耕蓄水保墒能力相对居中;秋收后,免耕高茬蓄水保墒效果最好,深松耕作、传统翻耕蓄水保墒能力居中,秸秆还田翻耕、免耕低茬蓄水保墒效果较差。本文所得结论对农牧交错带旱作农田有效保蓄土壤水分、提高农田土壤水分利用效率和增强农田防风抗蚀能力有积极借鉴意义     

科学耕作与留茬改良小麦-玉米两熟农田土壤物理性状及增产效果

为了探讨不同覆盖耕作方式对农田土壤物理性状及作物产量的影响,该试验研究了免耕、常规2种耕作方式和4种留茬高度的玉米秸秆还田处理,对麦-玉两熟农田土壤含水率、容重、孔隙度以及作物产量的影响。结果表明:在0～40cm土层内,秸秆还田的集雨和保水效果显著,免耕留茬0.5m还田处理的含水率比免耕无覆盖处理增加了15.95%。秸秆还田量对0～40cm内土壤贮水量的影响不同。耕作措施显著影响了土壤容重,小麦播种前常规留茬1m还田、常规全量还田处理容重低至1.0g/cm3左右。秸秆还田能增加土壤总孔隙度、降低毛管与非毛管孔隙度的比值。单一免耕处理降低了作物产量,而免耕覆盖能增产,其留茬1m还田处理比无还田处理增产22.44%,比常规留茬0.5m还田处理高3.64%。因此,免耕留茬1m还田处理在改善农田土壤物理性状和增加作物产量方面显著,该研究可为农田管理过程中耕作措施和秸秆还田量的选择提供参考依据。     

休闲期不同耕作方式对洛阳冬小麦农田土壤水分的影响

采用连续5a的田间定位试验资料，研究了洛阳地区休闲期4种不同耕作方式对冬小麦农田土壤水分变化、水分利用效率及作物产量的影响。结果表明：休闲期不同耕作方式对冬小麦播种前底墒具有明显的影响，与传统耕作方式相比，免耕和深松覆盖处理可以显著增加土壤含水率，具有良好的保墒作用；各处理以深松覆盖作物产量和水分利用效率最高，其次为免耕处理，深翻处理效果较差。因此，洛阳地区采用深松覆盖保护性耕作方式比较有利。     

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。     

基于投影寻踪技术的保护性耕作效益评价

为了客观评价保护性耕作的综合效益,该文采用投影寻踪技术,建立了保护性耕作综合效益评价模型,模型的平均绝对误差为0.0393,平均相对误差为1.75%。该文以辽宁和山西试验区为例,通过优化投影方向,将6个样本的8个评价指标投影到低维子空间,利用投影值计算综合效益等级并进行评价。评价结果表明,山西寿阳的免耕碎秆播种玉米综合效益最好,传统耕作播种玉米综合效益最差,6个样本的综合效益从优至劣排序为：山西寿阳免耕碎秆覆盖（B3）,山西寿阳深松碎秆覆盖（B2）,辽宁凌海免耕碎秆覆盖（A3）,辽宁凌海免耕高茬覆盖（A2）,辽宁凌海传统耕作（A1）,山西寿阳传统耕作（B1）。研究结果表明,与传统耕作相比较,长期的保护性耕作能够较大提高农业综合效益。     

保护性耕作下西南旱三熟农田土壤水分动态及产量效应

以西南地区麦/玉/薯三熟制种植模式为研究对象,研究了不同保护性耕作模式下旱地土壤水分动态变化、水分利用效率、作物产量和经济效应。结果表明,不同保护性耕作对整个农田生态系统产量和水分利用效率具有显著影响。秸秆覆盖(TS)、地膜覆盖(TM)、秸秆覆盖+地膜覆盖(TSM)和垄作+秸秆覆盖+地膜覆盖(RSM)能改善7,10月份0—60cm土层土壤含水量及贮水量,而垄作(R)、垄作+秸秆覆盖(RS)和垄作+地膜覆盖(RM)的作用不明显。与平作(CK)相比,RSM,RM,RS,TSM,TM,TS和R分别使系统增产10.52%,6.11%,6.77%,4.59%,5.12%,3.15%,1.24%。这些处理对水分利用效率和降水利用效率的增幅分别为1.26%～11.08%,1.27%～10.57%。研究结果说明,从WUE、降水利用效率、产量效应、经济效益这4个方面来看,垄作+秸秆覆盖+地膜覆盖耕作模式综合效益最佳。     

免耕留茬覆盖对旱作燕麦土壤养分及微生物量的影响

以旱作燕麦田为试验对象,设置免耕高留茬高覆盖、免耕低留茬高覆盖、免耕高留茬低覆盖、免耕低留茬低覆盖和常规耕作5个处理,研究了免耕留茬覆盖对土壤养分、微生物量及燕麦产量的影响。结果表明,免耕留茬覆盖各处理均能明显提高土壤0—10cm和10—20cm土层中土壤有机质、全量养分及速效养分含量,0—10cm土层各土壤养分含量均高于10—20cm土层;免耕留茬覆盖对土壤微生物碳、氮具有显著的提高作用,整个生育期抽穗期达到最大值,0—10cm土层土壤微生物量碳、氮均大于10—20cm土层,其中免耕高留茬高覆盖处理效果最佳;免耕留茬覆盖对0—10cm和10—20cm土壤微生物商有显著提高作用,免耕留茬覆盖处理间差异不显著;免耕留茬覆盖对燕麦产量影响显著,其中高留茬高覆盖处理产量最高,为2 111.4kg/hm~2,较常规耕作增产18.6%,产量总体表现为免耕高留茬高覆盖免耕低留茬高覆盖免耕高留茬低覆盖免耕低留茬低覆盖常规耕作。     

夏闲期不同耕作模式对土壤蓄水保墒效果及作物水分利用效率的影响

为了探讨夏闲期不同耕作模式对土壤蓄水保墒效果及小麦水分利用效率的影响,2007-2010年在宁南旱区采用免耕/深松/免耕、深松/免耕/深松、连年翻耕(传统耕作)3种耕作方式对土壤水分及冬小麦产量的影响进行了研究。结果表明,保护性耕作模式改善了麦田的土壤水分状况,且提高作物产量和水分利用效率效果显著。夏闲末期,相对于传统耕作,免耕/深松/免耕、深松/免耕/深松处理3a平均土壤蓄水量分别增加(P<0.05)3.92%和7.84%,降雨蓄水效率提高(P<0.05)13.64%和22.80%;小麦生育期,3a平均土壤蓄水量分别较传统耕作增加(P<0.05)7.96%和8.60%,平均生育期降水利用效率提高(P<0.05)9.59%和10.69%,平均年降水利用效率提高(P<0.05)9.52%和10.65%;3a平均产量分别较传统耕作提高(P<0.05)9.59%和10.69%,籽粒产量水分利用效率提高(P<0.05)7.17%和7.68%,生物产量水分利用效率提高(P<0.05)3.83%和4.34%。     

黑龙江风沙土区不同耕作措施对玉米地土壤水分及产量的影响

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、免耕等不同保护性耕作措施,与当地传统耕作的玉米进行对比试验。结果表明:旋耕措施对土壤含水量具有显著改善作用。旋耕处理土壤结构较好,能够有效接纳降水,增大储水库容;免耕条件下对土壤水分的影响主要表现在玉米生长前期及中期,免耕处理耕作次数较其它处理少,在春季保持了底层土壤水分。旋耕处理的玉米产量最高,与对照相比增加了31.2%;其次为打茬播种处理,产量比对照增加了13%;免耕处理的玉米产量最低,与对照相比产量降低了20.4%。     

Effects of 10 years of conservation tillage on soil properties and productivity in the farming–pastoral ecotone of Inner Mongolia, China

Soil degradation and subsequent yield decline are the main factors limiting further development of agriculture on the farming–pastoral transition zone of China. A 10-year field experiment was conducted in Inner Mongolia to compare the long-term effects of no-tillage with straw cover (NT), subsoiling with straw cover (ST), rototilling with straw cover (RT) and traditional tillage (TT) using ploughs on soil properties and productivity in a spring wheat–oat cropping system. Long-term conservation tillage increased soil organic matter in the top 20 cm by 21.4%, total N by 31.8% and Olsen's P by 34.5% in the 0–5 cm layer compared to traditional tillage. Mean percentage of macro-aggregates (>0.25 mm, +20%) and macroporosity (>60 μm, +52.1%) also improved significantly in the 0–30 cm soil layer ( P  <   0.05). The largest yield improvements coupled with greatest water use efficiency (WUE) were achieved by no-tillage with straw cover. Ten-year mean crop yields increased by 14.0% and WUE improved by 13.5% compared to traditional tillage due to greater soil moisture and improved soil physical and chemical status. These improvements in soil properties and productivity are of considerable importance for the seriously degraded soils in semiarid Inner Mongolia, as well as for food security, sustainable agriculture and carbon storage in the farming–pasture transition regions of China.     

不同耕作措施对旱地作物生育期农田耗水结构和水分利用效率的影响

陇中黄土高原旱农区降水有限、水分利用效率低下是导致该区作物生产力水平低而不稳的主要原因。发展保护性耕作是保护水土资源、提高水分利用效率的重要途径。为揭示耕作措施影响水分利用效率的机制,2015—2016年在陇中黄土高原旱农区研究了不同耕作措施对土壤棵间蒸发、农田耗水量、作物蒸腾量、棵间蒸发与蒸散的比例、产量及水分利用效率的影响。试验设置传统耕作(T)、免耕秸秆覆盖(NTS)、免耕(NT)、传统耕作+秸秆翻入(TS)、传统耕作+覆膜(TP)、免耕覆膜(NTP)6个处理,春小麦和豌豆年间轮作。结果表明:(1)春小麦和豌豆全生育期棵间蒸发量NTS、TP、NTP比T显著减少6.52%~50.81%,NTS降低棵间蒸发量的作用主要在小麦开花后和豌豆结荚后,地膜覆盖在各个生育时期基本上都显著减少了棵间蒸发。(2)NTS对全生育期耗水量无显著影响,NTP的耗水量只在小麦地显著高于T。相比T,NTS显著提高了小麦开花-收获和豌豆结荚-收获期间的阶段耗水量及其占总耗水的比例。(3)NTS、TP、NTP均显著提高了春小麦和豌豆的蒸腾量,降低了田间的蒸发占蒸散的比例,降低了水分的无效损耗。(4)各年份春小麦和豌豆的产量NTS、TP、NTP比T提高了7.64%~62.79%,水分利用效率比T提高了0.43%~50.88%。因此,在陇中黄土高原旱农区,免耕秸秆覆盖、地膜覆盖等保护性耕作措施均能提高水分利用效率及小麦和豌豆的产量。免耕秸秆覆盖通过降低作物生长后期棵间蒸发量,提高作物生长后期耗水量,降低蒸发与蒸散的比例,从而提高春小麦和豌豆的水分利用效率及产量。而地膜覆盖处理主要是通过减少全生育期棵间蒸发量,增加作物全生育期蒸腾量,降低蒸发与蒸散的比例,从而实现作物水分高效利用,提高作物产量。     

耕作方式对华北冬小麦.夏玉米周年产量和水分利用的影响

在冬小麦季设置秸秆不还田翻耕(CT)、秸秆还田翻耕(CTS)、秸秆还田旋耕(RTS)和免耕秸秆覆盖(NTS)4种处理,研究耕作方式对华北小麦-玉米两熟区作物周年产量和水分利用的影响。结果表明:耕作方式对当季冬小麦产量和水分利用影响显著,对夏玉米产量和水分利用影响不大,但秸秆还田提高了夏玉米产量。RTS、CTS、CT 3个处理小麦季产量差异不显著,而NTS由于有效穗数不足,产量显著低于其他处理;与CT相比,NTS周年产量平均减产5.13%,RTS增产2.69%,CTS增产2.33%。耕作方式对当季小麦土壤水分含量影响大,而对后茬夏玉米土壤水分含量的影响较小。NTS提高了小麦季土壤水分含量,增加了土壤储水量,与CT相比,0~60 cm土壤储水量2010年和2011年分别增加39.07 mm和26.65 mm。从耗水构成来看,土壤水在冬小麦耗水中所占比例最大,其次为灌水和降水;而夏玉米耗水以降水为主,且降水中有一部分转化为土壤水储存起来。NTS提高了冬小麦季土壤储水量,降低了土壤水分的消耗,冬小麦季耗水最少。与CT相比,NTS小麦季平均节水22.40 mm,周年耗水量也以NTS最少;但NTS冬小麦产量降低导致其小麦季和周年水分利用效率均最低。从作物周年产量和水分利用的角度来看,如何提高免耕秸秆覆盖小麦季产量,进而提高周年产量,发挥其节水优势,是该耕作模式在华北地区冬小麦?夏玉米两熟区推广应用亟需解决的关键问题。     

耕作和施肥方式对土壤水分及饲用玉米产量的影响

为探究耕作和施肥方式对西北半干旱区饲用玉米(Zea may L.)土壤水分和产量的影响,以饲用玉米陇饲1号为材料,设置传统旋耕、立式深旋耕2种耕作方式以及单施化肥、有机肥替代化肥2种施肥方式组合,共4个处理,研究不同的耕作和施肥方式对饲用玉米土壤贮水量、花前花后耗水量、单株鲜重和干重以及产量的影响。结果表明,与传统旋耕相比,立式深旋耕能够降低饲用玉米0~300 cm土层土壤贮水量,提高花前耗水量,降低花后耗水量,增加生育期总耗水量,而有机肥替代化肥能够降低立式深旋耕方式下土壤总耗水量;立式深旋耕使成熟期单株干重增加1.3%~10.6%,单株鲜重增加4.9%~21.9%,而且不同程度增加了饲用玉米株高、穗长、穗粗、行粒数、百粒重、双穗率,降低了秃顶长,以上指标的变化均有利于高产试验形成。3年试验中立式深旋耕化肥处理较其他处理的籽粒产量增加1.8%~38.6%,丰水年生物量增加1.2%~15.1%,立式深旋耕有机肥处理较其他处理提高了干旱年生物量4.9%~21.9%、籽粒产量水分利用效率6.3%~34.8%、生物量水分利用效率7.1%~21.5%。综上,立式深旋耕能够改善作物生长土壤环境,有利于饲用玉米对土壤水分的吸收以及干物质量的积累,其组合化肥处理可以增加饲用玉米籽粒产量和丰水年生物量,组合有机肥替代处理可增加干旱年饲用玉米生物量和水分利用效率。本研究为西北半干旱区饲用玉米高产高效可持续生产提供了理论依据。     

深松条件下不同地表覆盖对马铃薯产量及水分利用效率的影响

水分不足是限制旱区作物生长的主要因素,覆盖耕作能够改善土壤的微环境,从而显著提高作物的产量和水分利用效率。为探讨深松结合地表覆盖对土壤物理性状、马铃薯生长、产量及水分利用效率的影响,2013-2015年在宁南旱区采用深松覆盖秸秆、深松覆盖地膜、深松不覆盖3种覆盖耕作模式,以传统耕作不覆盖为对照,对土壤体积质量、团聚体、水分、马铃薯产量和水分利用效率等方面的影响进行了研究。结果表明,与传统耕作相比,深松结合地表覆盖可有效降低耕层土壤体积质量,改善土壤孔隙状况,以深松覆盖秸秆处理效果最佳,深松覆盖秸秆处理0~40 cm平均土壤体积质量较传统耕作降低17.1%。与传统耕作相比,深松覆盖地膜和深松覆盖秸秆处理可使0~40 cm土层0.25 mm机械稳定性团聚体数量显著增加30.7%和17.4%。深松结合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,深松覆盖地膜对作物生育前期土壤水分保蓄效果较好,深松覆盖秸秆对生育中后期土壤水分状况的改善效果最佳。深松结合不同覆盖方式下马铃薯植株株高、茎粗及地上部生物量均显著高于传统耕作。作物生育前期以深松覆盖地膜处理效果最佳,中后期以深松覆盖秸秆处理促进作用明显。深松结合地表覆盖能明显提高马铃薯的产量和水分利用效率,深松覆秸秆处理的马铃薯产量、商品薯率和水分利用效率分别较传统耕作处理平均提高37.3%、93.3%和41.2%。通过两年试验研究,在宁南旱区采用深松结合地表覆盖措施具有良好的蓄水保墒效果,对马铃薯生长有利,以深松覆盖秸秆处理的增产和提高水分利用效率效果最为显著。     

绿洲灌区小麦免耕秸秆还田对后作玉米产量性能指标的影响

产量性能是决定作物生长发育和产量形成的关键因素,研究前茬秸秆处理方式对后茬作物产量性能指标的影响,对于建立高效种植制度、优化栽培措施具有重要指导意义。2009—2012年,在甘肃河西绿洲灌区,通过田间定位试验,研究了前茬小麦不同秸秆还田和耕作措施(NTSS:25 cm高茬收割立茬免耕;NTS:25 cm高茬等量秸秆覆盖免耕;TIS:25 cm高茬等量秸秆翻耕;CT:不留茬翻耕对照)对后作玉米产量性能指标的影响,以期为优化试区玉米种植模式提供依据。结果表明,与CT相比,前茬小麦秸秆还田降低了后作玉米大喇叭口期之前的叶面积指数(LAI)与光合势(LAD),但增大了吐丝期之后的LAI与LAD,延缓了衰老,以NTSS、NTS延缓衰老作用突出;NTSS、NTS和TIS处理玉米全生育期的平均叶面积指数(MLAI)比CT分别提高12.8%、19.1%和7.0%,总光合势分别提高12.9%、18.6%和6.8%,免耕秸秆还田(NTSS和NTS)提高MLAI和LAD的效果最好。免耕秸秆还田提高了玉米全生育期的平均净同化率(MNAR),以NTSS提高作用明显,较CT高10.7%;但净同化率(NAR)表现为吐丝期之前增大,吐丝期之后降低。NTSS、NTS提高了后作玉米的籽粒产量,比CT分别高13.0%、15.6%,TIS比CT提高7.9%,NTS增产效应最大。不同秸秆还田及耕作方式下,玉米籽粒产量与MLAI、穗数(EN)、穗粒数(KNE)呈极显著正相关性,与收获指数(HI)呈显著正相关性,但与MNAR无显著相关性。MLAI、EN、KNE增加、HI提高是前茬小麦免耕秸秆还田提高后作玉米产量的主要原因。前茬秸秆免耕还田优化后茬玉米主要产量性能指标的效果最好。因此,前茬小麦25 cm秸秆覆盖免耕还田是绿洲灌区优化后作玉米产量性能指标及获得高产的可行栽培措施。     

小麦/玉米免耕处理对产量及土壤水分和风蚀的影响

通过3年田间定位试验,研究在小麦、玉米间作条件下,免耕高留茬、免耕秸秆覆盖、免耕秸秆覆盖+播前耙地、传统耕作4种耕作处理对小麦/玉米产量、土壤含水率、土壤风蚀的影响.结果表明:1)免耕处理小麦玉米间作混合产量比传统耕作产量增产2.6％～6.6％,其中玉米产量比传统耕作处理增产8.6％ ～ 13.2％,小麦产量比传统耕作降低5.2％～8.8％;2)免耕处理可增加耕作层土壤蓄水量13.4％～15.9％,降低土壤风蚀量55.6％～100.0％.说明小麦秸秆高茬收割覆盖、玉米秸秆立地过冬的间作免耕技术可在甘肃河西、沿黄地区及国内同类型的小麦玉米间作地区进行示范推广.     

保护性耕作对地表径流及土壤侵蚀的影响

采用人工模拟降雨方法对陇中黄土高原连续实施5a的4种耕作措施：传统耕作（T），传统耕作结合秸秆还田（TS），免耕（NT），免耕加秸秆覆盖（NTS）下豌豆地收获后的径流起始时间、径流量、土壤侵蚀量进行了研究。结果表明，在降雨强度为85mm／h的条件下，NTS可以延缓径流，减小径流强度。与NT，TS，T这3种处理比较，NTS的径流量分别降低了2．4％，12．1％，34．7％。入渗量分别增加了2．7％，13．6％，38．6％。径流出现时间分别延迟1．17，0．83，3．83min。土壤侵蚀量减少了0．3％，17．7％，62．4％。可见，免耕秸秆覆盖的水土保持效应最为明显，传统耕作的方式极易发生土壤侵蚀。