稻田不同免耕轮作模式对土壤性质的影响

为研究稻田不同免耕轮作模式对土壤性质的影响,基于2004年在成都平原建立的耕作定位试验,以当地传统麦稻周年旋耕+无秸秆还田(CW-CR)模式为对照,设置麦稻周年免耕+秸秆还田(ZW-ZR)和油稻周年免耕+秸秆还田(ZO-ZR)2种免耕轮作处理,2014年后分层取样测试土壤物理、化学性质和主要酶活性。结果表明:和CW-CR相比,连续免耕配合秸秆还田促进土壤有机碳和碱解氮含量的提高,土壤表层(0～7.5 cm)增幅分别为41.3%～52.2%和33.6%～33.7%,差异达显著水平。免耕模式不同土层有效钾含量显著低于对照模式,降幅19.8%～25.7%。连续免耕促进直径2 mm的水稳性团聚体的大幅增加,但对不同土层容重、孔隙度和最大持水量等物理性质及土壤酶活性影响较小。周年免耕条件下,麦稻模式较油稻模式更利于表层土壤5 mm水稳性团聚体的形成,其他多数指标无显著差异。0～7.5 cm土壤质量指数(Soil quality index,SQI)排序为ZO-ZRZW-ZRCW-CR。连续免耕可以提高小麦和油菜产量,但水稻产量不及对照模式,ZW-ZR和ZO-ZR模式平均降幅8.7%和4.6%。本研究条件下,免耕可改善稻田土壤质量,ZO-ZR模式优于ZW-ZR模式,但土壤质量的改善与水稻生产力的提高不同步。     

保护性耕作技术在黑龙江省的应用

保护性耕作技术是在能够保证种子发芽的前提下,通过少耕、免耕、化学除草等技术措施的应用,尽可能保持作物残茬覆盖地表,减少土壤水蚀、风蚀,实现农业可持续发展的一项农业耕作技术.通过保护性耕作与传统耕作的对比,分析了保护性耕作在减少水土流失方面的作用,提出了保护性耕作的适宜年降雨量为250～800 mm,温度不低于7℃的地区...     

渭北旱塬麦田保护性轮耕方式的产量和土壤水分效应长周期模拟研究

【目的】渭北旱塬是中国北方典型雨养旱作农区,干旱缺水是当地粮食生产主要限制因素,降水偏少且季节分布不均,制约着旱地冬小麦生长及发育,导致其产量低而不稳。研究旨在探索长周期下渭北旱塬连作冬小麦区在不同轮耕措施下麦田的土壤蓄水保墒和作物增产效应。【方法】在模拟精度验证基础上,应用WinEPIC模型长周期定量模拟研究了1980-2009年渭北旱塬连作麦田连续翻耕、免耕/深松轮耕、翻耕/深松轮耕、免耕/免耕/深松轮耕和免耕/翻耕/深松轮耕不同保护性轮耕方式下冬小麦产量和土壤水分效应。【结果】在30年模拟研究期间,随着降水量的逐年趋势性减少,不同轮耕方式下渭北旱塬冬小麦产量、年度耗水量以及水分利用效率均呈现波动性下降趋势;免耕/深松、翻耕/深松、免耕/免耕/深松和免耕/翻耕/深松轮耕处理产量较连续翻耕处理分别高14.4%、12.2%、2.4%和3.2%,以免耕/深松轮耕处理产量最高,30年平均值为3.53 t×hm^-2;免耕/深松、翻耕/深松、免耕/免耕/深松和免耕/翻耕/深松轮耕处理水分利用效率较连续翻耕处理分别高6.36%、6.13%、6.40%和6.41%,以免耕/免耕/深松轮耕和免耕/翻耕/深松轮耕处理水分利用效率最好,30年平均值为8.68 kg×hm^-2×mm^-1;与连续翻耕处理相比,干旱年型免耕/深松、翻耕/深松、免耕/免耕/深松耕和免耕/翻耕/深松轮耕处理耗水量明显增加,平水年型和丰水年型各耕作处理间耗水量差异不显著,以免耕/深松轮耕处理麦田耗水量高于其他轮耕方式。冬小麦田0-3 m土层土壤有效含水量呈现季节性波动降低趋势;与连续翻耕处理相比,免耕/深松轮耕、翻耕/深松轮耕、免耕/免耕/深松轮耕和免耕/翻耕/深松轮耕处理麦田土壤有效含水量分别高28.7%、27.2%、26.8%和26.7%;免耕/深松轮耕处理蓄水保墒效果最好,0-3 m土层土壤有效含水量平均为107.1 mm,翻耕/深松轮耕和免耕/翻耕/深松轮耕次之,连续翻耕最差。麦田0-1 m土层土壤湿度随季节降水而上下波动性变化,在降水较多或者较为干旱的年份1-1.5 m土层土壤湿度也会发生变化,1.5-3 m土层土壤湿度较为稳定,不同轮耕处理间差异不大;免耕/深松轮耕土层土壤湿度较其他耕作处理稍高。【结论】与连续翻耕处理相比,翻耕/深松产量和土壤蓄水保墒效果较好,但水分利用效率稍低。免耕/免耕/深松和免耕/翻耕/深松轮耕处理水分利用效率和土壤蓄水保墒效果较好,但产量较低。综合考虑麦田产量和水分利用效率以及土壤蓄水保墒效果,在长期连作冬小麦田,免耕/深松轮耕处理为渭北旱塬麦田最适宜保护性轮耕模式。     

保护性耕作下土壤团聚体组成及其有机碳分布特征

依据吉林省德惠市田间定位试验(始于2001年),对玉米-大豆轮作和玉米连作模式下秋翻(MP)、垄作(RT)和免耕( NT)3种耕作方式的机械稳定性团聚体和水稳性团聚体粒级分布、水稳性团聚体有机碳含量及团聚体稳定性进行了研究.结果表明,3种耕作方式下,＞0.25 mm机械稳定性团聚体含量均在70％以上,最高可达93.29％,各粒级含量在两个土层中表现规律性不强.水稳性团聚体含量均在20％以上,最高可达35.5％,且表层高于底层.与干筛法测定的团聚体相比,＞0.25 mm团聚体含量明显减少,最大减少幅度为58.76％.两个土层中玉米-大豆轮作和玉米连作下的机械稳定性团聚体与水稳性团聚体对耕作处理的响应表现出一定的相似性,即RT＞NT＞MP.水稳性团聚体有机碳含量随粒径的减小而增大,3种耕作方式下有机碳含量表现为NT＞RT＞MP,表层高于底层,且玉米-大豆轮作高于玉米连作.比较3种耕作方式,垄作更有利于团聚体的形成和稳定,且玉米-大豆轮作好于玉米连作.     

作物轮作对谷田土壤理化性质及谷子根际土壤细菌群落的影响

采用谷子连作(Si-Si-Si)、马铃薯-玉米-谷子轮作(St-Zm-Si)、玉米-大豆-谷子轮作(Zm-Gm-Si)和大豆-马铃薯-谷子轮作(Gm-St-Si)四种种植模式进行定位试验,研究轮作对土壤理化性质、土壤酶活性、谷子产量和根际细菌群落结构的影响。结果显示,与连作相比,Gm-St-Si轮作模式下土壤的pH值升高,碱解氮、有效磷、速效钾和有机质含量增加,土壤过氧化氢酶、多酚氧化酶、纤维素酶和蔗糖酶活性提高,谷子产量显著增加;利用Illumina MiSeq测序技术对谷子根际土壤细菌群落结构进行分析,发现三个轮作处理的OTU数目和多样性指数均高于连作,轮作与连作的细菌群落结构与组成存在明显差异,其中Gm-St-Si处理含有丰富的疣微菌门、酸杆菌门和浮霉菌门,高丰度菌包括Planctomyces、Gemmata、Flavisolibacter、Luteolibacter等。综上表明,大豆-马铃薯-谷子轮作能改善谷田生态环境,提高土壤肥力,促进土壤微生物多样性,使谷子产量增加。     

保护性耕作对土壤有机碳含量的影响

为了探讨土壤有机碳对不同耕作措施的响应,进行长期田间定位试验,研究了采用秸秆还田免耕(NTS)、秸秆还田翻耕(TS)、免耕(NT)及常规翻耕(T)4种措施下春小麦-豌豆轮作后土壤有机碳含量的变化,测定了0～5.0 cm、5.1～10.0 cm、10.1～30.0 cm土层中总有机碳含量、腐殖质碳含量和热水溶性有机碳含量。结果表明:轮作10年后,与T处理相比,NTS、TS和NT处理的0～30 cm土层中土壤总有机碳含量、腐殖质碳含量和热水溶性有机碳含量均有不同程度的提高。土壤总有机碳含量、热水溶性有机碳含量及NTS和NT处理下腐殖质碳含量均随土层深度的增加而减少;TS和T处理下,5.1～10.0 cm土层中腐殖质碳含量最高,0～5.0 cm土层中腐殖质碳含量最低。10.1～30.0 cm土层中,TS处理的腐殖质碳含量大于NTS处理。表明秸秆覆盖和免耕均有利于土壤总有机碳、腐殖质碳和热水溶性有机碳的积累。     

少免耕对夏玉米灌浆过程和产量的影响

采用5种土壤耕作方式在山东龙口进行田间试验。结果表明:不同耕作处理中夏玉米的灌浆速率符合“S”型曲线,可与Logistic方程Y=k/(1+ae-bt)很好的拟合。相对于常规耕作,耙耕秸秆还田方式能提高叶面积指数和灌浆速率,增产14.5%,与旋耕秸秆还田方式无明显差异,而免耕秸秆覆盖方式减产11%。     

耕作及残茬管理对作物产量及土壤性状的影响

在河北低平原的壤质潮土上进行了保护耕作长期定位裂区试验 ,研究了深浅轮耕、浅耕、少耕、免耕以及残茬管理对作物产量及土壤性状的影响。结果表明 ,连续少耕和免耕处理的前 3年对作物产量没有影响 ,之后小麦产量显著降低 (最大降幅达到 31 83% ) ;连续免耕对玉米产量并没有明显影响 ;深耕并不增加作物产量 ;秸秆覆盖有时影响小麦生长 ;免耕处理的土壤有机质和全氮含量增加 ,但速效氮含量降低。     

少免耕及秸秆还田小麦间作玉米的碳排放与水分利用特征

【目的】利用间作和保护性耕作对土壤碳减排及水分高效利用的潜力,将二者集成于同一系统中以发挥各自的优势并催生彼此间的协同效应,从而建立减排与节水双赢的间作高效种植模式。【方法】以河西绿洲灌区长期规模化种植的小麦间作玉米为研究对象,集成应用保护性耕作的理论与技术,利用带状耕作和秸秆覆盖建立免耕立茬（NTSSI）、免耕秸秆覆盖（NTSI）、少耕秸秆翻压（TISI）和传统收割（CTI）4种处理,并以传统收割单作小麦（SW）和单作玉米（SM）作为对照,系统研究了不同处理土壤呼吸与作物耗水状况。应用土壤呼吸测定系统EGM-4（environmental gas monitor-4,UK,PP system）测定土壤呼吸速率,以此计算不同处理生育期内土壤碳排放总量。用产量与耗水和土壤碳排放量与耗水两种方法计算水分利用效率,客观评价间作系统的水分利用状况。【结果】不同种植模式中,单作玉米土壤呼吸速率最大（1.57 μmol CO₂·m^-2·s^-1）,间作次之（0.83 μmol CO₂·m^-2·s^-1）,单作小麦最小（0.72 μmol CO₂·m^-2·s^-1）;4种秸秆还田方式中,NTSI处理土壤呼吸速率最低,2011与2012年分别较CTI降低了20.4%和11.9%,由此减少碳排放量12.4%。在间作中集成应用带状耕作和秸秆覆盖能有效降低系统耗水总量、增加产量、提高水分利用效率（WUE_GY）,与CTI处理相比,NTSI处理平均减少耗水量达4.1%,增产29.7%,水分利用效率提高15.6%。同时,间作系统的单位耗水碳排放平均降低了5.9%,碳排放效率提高了28.2%。【结论】小麦间作玉米与保护性耕作结合,并集成应用带状耕作及秸秆覆盖技术可使系统的产量、碳排放和耗水得到有效协调,能促进耗水更多转化为作物产量并降低在该转化过程中产生的碳排放,实现碳减排与水分高效利用的协同促进。     

渭北旱塬小麦玉米轮作区不同耕作方式 对土壤水分和作物产量的影响

【目的】陕西渭北旱塬属于暖温带半湿润易旱气候区,干旱对旱地农作物生产威胁严重,降水短缺及其季节分布不均制约着旱地冬小麦和春玉米生长发育,是导致作物产量低而不稳的主要因素。论文旨在探索渭北旱塬冬小麦-春玉米轮作区在不同轮耕措施下土壤蓄水保墒效果和作物增产增收效应。【方法】于2007-2013年在陕西合阳实施了免耕/深松、深松/翻耕、翻耕/免耕、连续翻耕等不同耕作处理田间定位试验,测定休闲期和作物生育期土壤水分及作物收获期土壤理化性状,分析各耕作处理作物产量和水分利用效率的变化规律。【结果】（1）3种耕作处理均能降低土壤容重,提高土壤孔隙度,增加田间持水量和土壤有机质,且以免耕/深松轮耕处理效果最佳,与连续翻耕相比,免耕/深松轮耕处理平均土壤容重较连续翻耕处理降低3.6%,平均土壤孔隙度、田间持水量和土壤有机质含量较连续翻耕处理分别增加4.4%、11.6%和6.9%。（2）在6个试验年度的3个休闲期间,平均土壤蓄墒率：免耕/深松＞翻耕/免耕＞深松/翻耕＞连续翻耕,免耕/深松、深松/翻耕和翻耕/免耕处理平均土壤蓄墒率较连续翻耕处理分别增加22.4个百分点、4.4个百分点和4.9个百分点,增墒效果显著;免耕/深松、深松/翻耕和翻耕/免耕处理0-200 cm土层平均土壤蓄水量较连续翻耕处理分别高18.2、1.3和11.8 mm。（3）在冬小麦生长期,免耕/深松、深松/翻耕和翻耕/免耕处理0-200 cm土层平均土壤蓄水量较连续翻耕处理分别增加13.2、1.7和14.6 mm;在春玉米生长期,免耕/深松和深松/翻耕处理0-200 cm土层平均土壤蓄水量较连续翻耕处理分别增加17.8和15.1 mm,深松/翻耕处理低于连续翻耕处理5.0 mm。（4）在冬小麦生产年度,免耕/深松、深松/翻耕和翻耕/免耕处理平均产量较连续翻耕处理分别增产8.1%、8.9%和4.9%,水分利用效率平均提高14.3%、13.8%和10.2%;在春玉米生产年度,免耕/深松和深松/翻耕处理平均产量较连续翻耕处理分别增产10.2%和6.4%,水分利用效率平均提高4.6%和8.2%,翻耕/免耕与连续翻耕处理平均产量接近,水分利用效率接近。【结论】综合可知,3种轮耕模式中,与连续翻耕处理相比,深松/翻耕轮耕模式土壤水分状况较差,但其作物产量和水分利用效率较高;翻耕/免耕轮耕模式土壤水分状况较好,但其作物产量和水分利用效率较差;而免耕/深松轮耕模式对于改善土壤耕层物理结构、提高土壤蓄水保墒效果和作物增产效应最佳,为渭北旱塬区麦玉轮作田较适宜的休闲轮耕模式。     

Changes in soil biochemical indicators at different wheat growth stages under conservation-based sustainable intensification of rice-wheat system

Soil microbes play critical roles in soil biogeochemistry, soil biological health and crop productivity. The current study evaluated the effects of tillage and residue management on changes in soil biochemical indicators at different growth stages of wheat after 5 years of rice-wheat system. Nine treatment combinations of tillage, crop establishment and crop residue management included three main plot treatments applied to rice: (1) conventional till direct dry seeded rice (CTDSR), (2) zero till direct dry seeded rice (ZTDSR), and (3) conventional puddled manual transplanted rice (CTPTR) and three subplot treatments in subsequent wheat: (1) conventional tillage with rice residue removed (CTW-R), (2) zero tillage with rice residue removed (ZTW-R) and (3) zero tillage with rice residue retained as surface mulch (ZTW+R). Irrespective of rice treatments, ZTW+R treatment had higher soil biochemical indicators compared with ZTW-R and CTW-R at all the growth stages of wheat. Generally, all the biochemical indicators were the highest at the flowering stage of wheat. Residual effect of rice treatments was also significant on biochemical quotients in wheat, which were the highest under ZTDSR followed by CTDSR and CTPTR. The present study provided three sensitive and reliable biochemical indicators (microbial biomass, basal soil respiration and microbial quotient) which respond rapidly to change in tillage and residue management practices in RWS of South Asia.     

保护性耕作对寒地土壤酶活性的影响

以寒地黑土为研究对象,设置四种耕作方式:传统耕作(TT),免耕(NT),免耕秸秆覆盖(NTS),少耕秸秆覆盖(MTS),研究耕层深度、轮作方式、季节变化对土壤脲酶、蔗糖酶、酸性磷酸酶和过氧化氢酶活性的影响。结果表明,四种酶均表现为0-10>10-20>20-30 cm,在0-10 cm土层MTS的酶活性显著高于其他处理;不同保护性耕作方式下,除了过氧化氢酶外,土壤三种水解酶均表现玉米-玉米-大豆(CCS)>大豆-玉米-玉米(SCC);相同轮作方式下,脲酶、蔗糖酶和过氧化氢酶的酶活性均表现夏季>秋季,而酸性磷酸酶的酶活性在秋季较高。     

田间管理措施减少玉米黄曲霉侵染的效果研究

[目的]减少黄曲霉侵染作物的几率。[方法]结合辽宁地区玉米生产状况,选择耕作措施、灌溉状况、施氮水平、作物品种、种植密度为影响因子,研究田间管理措施减少玉米田间黄曲霉种群侵染的效果。[结果]耕作措施能明显减少土壤中黄曲霉种群数量,与连作相比,轮作能降低土壤中黄曲霉数量。灌溉状况、施氮水平、作物品种和种植密度对土壤中黄曲霉数量没有影响。连作田间的黄曲霉平均菌落数大于轮作田间。灌溉状况对减少玉米黄曲霉侵染的效应优于其他因素。检测到黄曲霉的土壤含水量在5%~13%,当田间土壤含水量低于13%时,应及时灌溉。[结论]在田间管理中实施合理轮作和适时灌溉,可预防黄曲霉侵染。     

连作、轮作对谷子根际细菌群落结构的影响

为探明谷子连作与轮作对土壤细菌群落组成的影响,利用高通量测序技术,结合土壤理化性质及酶活性,比较分析了撂荒地、玉米-谷子轮作、谷子连作2、3 a和5 a土壤细菌群落组成多样性。结果表明：谷子连作与轮作土壤均为碱性,pH为8.26~8.49,碱解氮、有机质、脲酶活性表现为轮作地最高,连作2 a开始降低,连作3 a达最低值,连作5 a又开始回升,速效钾、多酚氧化酶、过氧化氢酶以及蔗糖酶活性均是连作土壤高于轮作土壤。谷子连作与轮作土壤细菌在门水平上群落组成比较固定,但不同物种的丰度差异较大;菌群分析发现放线菌门、变形菌门以及酸杆菌门是谷子根际土壤优势菌群;菌群相对丰度在轮作土壤中高于连作土壤的有：变形菌门、酸杆菌门、拟杆菌门、厚壁菌门以及硝化螺旋菌门,低于连作土壤的有己科河菌门和绿弯菌门;Alpha多样性分析显示各组间菌群差异不显著,Beta多样性分析则显示连作、玉米-谷子轮作地和撂荒地土壤菌群分布差异较大;冗余分析（RDA）表明鞘氨醇单胞菌与pH、有效磷、碱解氮和有机质呈正相关,类诺卡氏菌与pH、有效磷、碱解氮、有机质、脲酶和过氧化氢酶呈正相关,轮作、连作、撂荒地组间根际土壤优势菌存在差异,LEfSe分析确定了谷子根际土壤特定标志物,其中轮作地的优势菌群为鞘氨醇单胞菌和类诺卡氏菌,3 a连作地的优势菌群为土壤红杆菌。综上所述,谷子连作土壤与轮作土壤相比,细菌的ASVs丰度减少,细菌群落分布差异较大;随着谷子连作年限增加,土壤养分呈先下降后上升趋势。     

覆盖作物不同利用方式对猕猴桃园土壤微生物群落结构的影响

为探讨覆盖作物不同利用方式对猕猴桃园土壤微生物群落结构的影响,通过磷脂脂肪酸（PLFA）方法,研究覆盖作物处理对猕猴桃园土壤微生物群落结构的影响。试验设置3个处理,分别为种植覆盖作物+覆盖作物刈割后留在土壤表面自然腐解（T1）、种植覆盖作物+覆盖作物刈割后从园中清除（T2）和清耕对照（CK）。结果表明,T1、T2处理土壤微生物PLFAs总量和微生物量碳、氮均显著高于CK（P<0.05）;土壤pH和碳氮比是影响猕猴桃园土壤微生物群落的主要环境因子,pH与土壤微生物PLFAs总量呈极显著正相关（P<0.01）,与细菌PLFAs量、革兰氏阴性菌PLFAs量呈显著正相关（P<0.05）,碳氮比与革兰氏阳性菌PLFAs量/革兰氏阴性菌PLFAs量呈极显著正相关（P<0.01）。研究表明,猕猴桃园种植覆盖作物改变了土壤环境因子,影响土壤微生物群落结构组成。研究可为丹江口水源涵养区果园生态管理模式的探索提供理论依据。     

不同耕作和覆盖对烟草产值及土壤质量的影响(英文)

通过3年长期定位试验研究了不同耕作和覆盖方式对烟草产值和土壤质量的影响。结果表明,翻耕处理烟叶产量和产值分别较免耕处理大22.72%和37.23%,轮作处理烟叶产量和产值分别较连作处理大1.83%和19.41%,秸秆还田烟叶产量和产值分别较不还田大3.55%和2.4%,说明翻耕轮作和秸秆还田能够一定程度提高烟叶的产量和产值,特别是在轮作条件下翻耕对增加烟叶产量和产值有显著作用;另外免耕处理、速效磷、碱解氮、有机质、全氮和全磷分别较翻耕处理分别大35.14%、9.92%、9.57%、4.40%和34.16%,特别是在免耕条件下,连作烟田土壤PH值速效钾、速效磷、碱解氮、有机质、全氮、全磷和全钾较轮作烟田分别大2.01%、48.68%、73.09%、11.45%、7.71%、7.31%、47.68%和11.78%,说明免耕和连作处理提高土壤中有机质和氮磷全量和有效量的残留,因此,从培肥地力的和烟草生产可持续的角度考虑,免耕条件下连作处理是最适宜于当地土壤地力培肥的从提高烟叶产量和产值的角度考虑,绿肥-烟叶→绿肥/小麦/玉米→绿肥-烟叶轮作处理是最适宜该区的种植模式。     

基于最小限制水分范围评价不同耕作方式对土壤有机碳的影响

以2009年吉林省德惠市中层黑土上进行了8a的田间定位试验小区土壤为研究对象,对免耕和秋翻两种耕作方式及玉米-大豆轮作和玉米连作两种种植方式下耕层有机碳进行分析,分别采用加权平均和分层两种方法计算最小限制水分范围(LLWR),用其评价不同耕作方式对土壤有机碳的影响.结果表明,免耕在玉米-大豆轮作和玉米连作下0-5 cm土壤有机碳含量分别比秋翻增加了15.2％和11.5％ (P＜0.05).采用加权平均法计算的LLWR值为0.148-0.166 cm3/cm3,不同耕作方式下玉米-大豆轮作的LLWR高于玉米连作且在两种种植方式下均表现出免耕小于秋翻的特点;利用分层法计算得到的LLWR值介于0.130-0.173 cm3/cm3之间,玉米-大豆轮作和玉米连作下免耕0-5 cm LLWR均显著小于秋翻,而5-30 cm LLWR数值免耕大于秋翻(P＞0.05);玉米-大豆轮作下0-30 cm各层LLWR均高于玉米连作.由于LLWR可以评价不同耕作方式对土壤有机碳的影响,因此采用加权平均法计算的LLWR可以客观的反映不同耕作处理尤其是种植方式对土壤有机碳的影响;而采用分层法计算的LLWR则更清晰的刻画了土壤表层与亚表层固碳能力的差异.     

甘蓝、菜豆和玉米不同轮作组合对淡褐土细菌群落和作物产量的影响

为研究不同连作、轮作组合对土壤细菌群落和作物产量的影响,选择北方旱地常见种植作物甘蓝(C)、菜豆(B)和玉米(M),以3种作物轮作下甘蓝-玉米-甘蓝(CMC)、菜豆-玉米-甘蓝(BMC)、甘蓝-甘蓝-甘蓝(CCC)、甘蓝-玉米-菜豆(CMB)、菜豆-玉米-菜豆(BMB)、菜豆-菜豆-菜豆(BBB)、甘蓝-甘蓝-玉米(CCM)、甘蓝-菜豆-玉米(CBM)、菜豆-菜豆-玉米(BBM)、菜豆-甘蓝-玉米(BCM)共10种轮作组合为对象,利用IlluminaHiSeq高通量测序平台,基于16S rRNA基因序列扩增子测序,研究10种轮作模式下耕层土壤细菌群落结构和多样性的变化,分析其不同变化对作物产量的影响。结果表明:各处理间细菌OTU数目差异较小,丰富度间没有差异;前茬种植作物为甘蓝时,CCC处理特有OTU数为2,BMC处理特有OTU数为1;前茬种植作物为菜豆时,BBB处理无特有OTU,CMB处理轮作特有OTU数为1;前茬种植作物为玉米时,CCM、CBM、BCM处理均有1个特有OTU。BCM处理的土壤细菌丰富度指数(Ace指数和Chao1指数)显著低于CCC处理,但CCC、BCM处理与其余处理间无显著差异;与CCC处理相比,BCM处理的Ace指数降低了2.6%,Chao1指数降低了2.5%。CMC、BMC、CCC、BMB、CCM、BBM处理的土壤细菌多样性指数(Shannon指数)较CBM处理显著提高了3.3%~3.6%。与连作相比,CBM处理土壤细菌相对丰度和群落结构变化最大,BCM处理次之;与CCC处理相比,轮作能够降低土壤细菌丰富度和土壤细菌多样性。CMB和BMB处理细菌优势门(相对丰度>10%)为变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes),其余处理细菌优势门为变形菌门、酸杆菌门、拟杆菌门、厚壁菌门(Firmicutes);各处理相对丰度最大的门是变形菌门(25.0%~31.1%)。与连作相比,CBM处理显著降低酸杆菌门、绿弯菌门、放线菌门相对丰度,显著提高拟杆菌门相对丰度。属水平相对丰度聚类热图显示,CMC、BBB、CCM处理与BMC、BBM、BCM处理土壤细菌群落相似性较高,CCC、CMB、BMB处理与CMC、BMC、BBB、CCM、BBM、BCM处理群落相似性次之,CBM处理与其余9种处理细菌群落差异最大。前茬种植作物相同时,各处理产量均无显著差异,其中CMC、BMB、BBM处理产量最高。综合而言,菜豆-菜豆-玉米为最优轮作组合。     

冀西北寒旱区农田作物轮作产量效应评价

【目的】促进水温土等资源匮乏的冀西北寒旱区作物生产对水分、养分的合理与均衡利用,保护农田生态环境。【方法】采用交叉式种植方法,在草甸栗钙土和砂质栗土农田,分别设计了包括5个主栽作物的全部组合的轮作与连作田区试验,年际间进行重复,研究区域主栽作物轮作倒茬的产量效果。【结果】在草甸栗钙土农田,与连作相比,不同前茬马铃薯、甜菜、莜麦的产量分别提高了58%—94%、28%—53%和16%—70%;蚕豆与连作相比,除甜菜茬减产外,其他茬口较连作增产4%—43%;马铃薯、蚕豆茬玉米较连作分别增产12%、5%,甜菜、莜麦茬玉米产量仅为连作的81%、93%。在砂质栗钙土农田,不同前茬马铃薯、甜菜的产量分别较连作提高了5%—36%、13%—36%;甜菜茬谷子表现减产,其他茬口的谷子较连作提高了5%—30%;谷子茬莜麦减产,其他茬口莜麦较连作提高了9%—15%;马铃薯、莜麦茬亚麻较连作增产5%、8%,谷子、甜菜茬亚麻产量为连作的94%、99%。【结论】草甸栗钙土田马铃薯→莜麦、马铃薯→甜菜呈现互利轮作,玉米茬马铃薯、莜麦茬甜菜、蚕豆茬甜菜、玉米茬甜菜和蚕豆茬马铃薯表现偏利轮作;砂质栗钙土田莜麦茬马铃薯、马铃薯茬甜菜2种方式表现偏利轮作,可资生产应用。     

稻田轮耕土壤氮素矿化及土壤供氮量的研究

在稻田连续少耕3季的基础上，分区设定“2年4熟”一个轮耕周期的试验组合，对试验第3季的水稻进行较系统的测定。结果表明：①淹水密闭培养测定的矿化氮，连少耕土壤较高，连耕、轮耕土壤较低。②施氮处理植株含氮率轮耕前期较低，后期较高；土壤供氮量连耕较高，连少耕最低，与培养法测定的矿化氮结果相反。③轮耕有较高的氮肥利用效率，在生产上，与常规耕和连续少耕相比，轮耕可适当减少氮肥施用量。④轮耕后土壤容重和穿透阻力居于连少耕和连耕之间，但仍保持在水稻生长的适宜范围内；连少耕7～14cm土层紧实，影响水稻根系生长和对氮素的吸收。