Short time effects of biological and inter-row subsoiling on yield of potatoes grown on a loamy sand,and on soil penetration resistance,root growth and nitrogen uptake

Soil compaction, especially subsoil compaction, in agricultural fields has increased due to widespread use of heavy machines and intensification of vehicular traffic. Subsoil compaction changes the relative distribution of roots between soil layers and may restrict root development to the upper part of the soil profile, limiting water and mineral availability. This study investigated the direct effects of inter-row subsoiling, biological subsoiling and a combination of these two methods on soil penetration resistance, root length density, nitrogen uptake and yield. In field experiments with potatoes in 2013 and 2014, inter-row subsoiling (subsoiler) and biological subsoiling (preceding crops) were studied as two potential methods to reduce soil penetration resistance. Inter-row subsoiling was carried out post planting and the preceding crops were established one year, or in one case two years, prior to planting. Soil resistance was determined with a penetrometer three weeks after the potatoes were planted and root length density was measured after soil core sampling 2 months after emergence. Nitrogen uptake was determined in haulm (at haulm killing) and tubers (at harvest). Inter-row subsoiling had the greatest effect on soil penetration resistance, whereas biological subsoiling showed no effects. Root length density (RDL) in the combined treatment was higher than in the separate inter-row and biological subsoiling treatments and the control, whereas for the separate inter-row and biological subsoiling treatments, RLD was higher than in the control. Nitrogen uptake increased with inter-row subsoiling and was significantly higher than in the biological subsoiling and control treatments. However, in these experiments with a good supply of nutrients and water, no yield differences between any treatments were observed.     

轮耕对小麦–玉米两熟农田耕层构造及作物产量与品质的影响

为了解不同轮耕模式对小麦-玉米两熟制耕层构造、作物产量和品质的影响,从2009年小麦季开始至2012年玉米生长季结束连续3个种植周期设置小麦季免耕、深松或翻耕+玉米季免耕或深松的6种耕作模式组合,研究其对农田土壤孔隙度和水分含量、作物产量、以及籽粒蛋白质含量、油分含量和容重的影响。结果表明,与免耕相比,玉米季深松大幅度提高0~40 cm土壤的周年总孔隙度,小麦季深松或翻耕改善了土壤孔隙状况。小麦季耕作和玉米季耕作的交互效应是各层次土壤毛管孔隙度的决定因素,而玉米季耕作的独立效应是土壤各层次非毛管孔隙度的决定因素。小麦季深松和翻耕促进小麦生育后期对土壤水分的吸收,深松较翻耕和免耕处理的小麦产量显著升高。玉米季深松比免耕提高了玉米在灌浆阶段对水分的吸收,有利于提高玉米产量,同时对后茬小麦有积极作用。从全年产量与品质看,6种耕作模式组合中,全年两季深松效果最佳,其次是小麦季深松+玉米季免耕,这两种轮耕模式均适合在华北平原推广应用。     

河北平原麦玉两熟轮耕模式对土壤特性及作物产量的影响

于2016-2017年冬小麦-夏玉米一年两熟生长季,设小麦季深松+玉米季免耕（S-N）、小麦季旋耕+玉米季深松（R-S）和小麦季深松+玉米季深松（S-S）处理,以常规耕作方式小麦季旋耕+玉米季免耕（R-N）为对照,在河北平原中部南和县对不同轮耕模式下土壤理化性状、微生物特性、水热状况、产量及水分利用效率进行研究。结果表明,对比小麦播种前,R-S和S-S处理土壤非毛管孔隙度均有显著上升,0~15和15~30cm土层分别平均提高15.2%和18.0%;R-N处理0~15和15~30cm土层非毛管孔隙度比小麦播前分别下降11.3%和7.3%。单季或两季深松可显著提高农田土壤碱性磷酸酶、多酚氧化酶、过氧化氢酶和脲酶活性,其中R-S和S-S处理提高最明显。单季深松或两季深松均可显著提高微生物生物量碳和活跃微生物量,0~30cm土层分别平均提高6.3%和20.6%。两季深松土壤呼吸平均提高12.4%,且呼吸速率变幅增大。深松可增大土壤周年温度变幅,提高水分利用效率,两季深松可显著提高周年作物产量达8.62%。深松可改善土壤物理性状,提高作物产量,提高土壤关键酶活性和呼吸速率,扩大土壤温度日变幅,优化土壤微生物环境。     

新疆滴灌棉田深松后土壤理化性质及产量的变化特征

为探讨深松对新疆绿洲棉田土壤理化性质及产量的影响。以不深松棉田为对照(CK),设置深松深度30 (S30)、40 (S40)、50 (S50) 3个处理,于2017年和2018年进行田间试验。结果表明:与CK相比,深松能有效降低耕层土壤容重和土壤紧实度,增加土壤总孔隙度,且深松后第一年差异显著。2017年0~20 cm土层S30、S40、S50较CK土壤容重降低了1.7%、7.0%、9.7%,土壤紧实度降低了36.1%、5.8%、21.1%,土壤总孔隙度增加2.2%、9%、12.4%。深松能提高耕层土壤含水量和土壤蓄水量。2017年0~20 cm土层S40较CK土壤含水量提高18.7%,土壤蓄水量提高10.5%,而S30、S50与CK差异不显著。深松能增加耕层土壤有机质、土壤速效磷含量,而土壤速效氮含量在深松后第一年较CK增加,2018年则减小,土壤速效钾含量变化与之相反,以深松40 cm效果最佳。深松能显著降低土壤含盐量,2年平均土壤含盐量S30、S40、S50比CK降低21.6%、33.3%、49.6%。深松有利于子棉产量增加,其中S40子棉产量较CK增产幅度最大,2年分别增加15.4%、9.7%。新疆绿洲棉田深松40 cm时,可有效改善土壤理化性质,棉花产量显著提高。     

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。     

秸秆覆盖深松对夏玉米田土壤有机碳库的影响

为探究秸秆覆盖深松对土壤有机碳库的影响,采用4种耕作模式处理（深松覆盖、深松不盖、免耕覆盖、免耕不盖）在河南西平进行了连续3年田间试验,研究了不同处理对土壤中有机碳（SOC）、易氧化有机碳（ROC）和溶解性有机碳（DOC）含量的影响。结果表明,4种耕作模式下,SOC、ROC和DOC含量均随着土层的加深而降低;在0~5cm和5~10cm土层,秸秆覆盖处理下SOC、ROC和DOC含量高于不覆盖处理,表现为深松覆盖>免耕覆盖>深松不盖>免耕不盖;而从10~20cm土层以下,免耕处理下SOC、ROC和DOC含量急剧下降,表现为深松覆盖>深松不盖>免耕覆盖>免耕不盖。相关性分析表明,ROC、DOC含量与SOC含量之间分别存在显著和极显著的相关关系,说明土壤ROC和DOC的含量很大程度上与SOC的储量相关。     

耕作方式对伊犁河谷旱地农田土壤物理性质和小麦产量的影响

为探讨耕作方式对新疆旱地农田土壤物理性质及小麦生长的影响,在免耕、传统耕作和深松3种耕作方式下,通过田间取样和室内烘干称重测得新疆旱地农田土壤容重、孔隙度、土壤含水量、土壤三相比值及小麦产量数据。结果表明：不同耕作方式下土壤容重、孔隙度、含水量、三相比R值和产量表现出一定差异。相比于免耕,传统耕作和深松降低了土壤容重,增加了土壤孔隙度、土壤含水量,改善了土壤三相比例,尤其深松处理土壤容重和孔隙度显著改善。小麦产量以深松处理最高,分别比传统耕作、免耕增加20.71%、24.28%。因此,深松有利于改善土壤结构、改良土壤物理性质,促进小麦产量提高。     

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。     

秸秆覆盖深松对夏玉米田土壤酶活性的影响

探讨秸秆覆盖深松对夏玉米田土壤酶活性的影响。采用4种保护性耕作模式(SS+M、SS+NM、NT+M、NT+NM)在河南西平进行连续3年田间试验,研究不同处理对土壤脲酶、土壤碱性磷酸酶、土壤蔗糖酶、土壤过氧化氢酶活性的影响。结果表明,4种保护性耕作方式下土壤脲酶、土壤碱性磷酸酶、土壤蔗糖酶、土壤过氧化氢酶活性均随着土层的加深而降低。4种酶的活性随着玉米生育期的变化而变化,即随着玉米生育时期的推进,土壤酶活性从播种到花后45天先升高后下降,土壤脲酶和土壤蔗糖酶活性在开花期达到最大值,而土壤碱性磷酸酶和土壤过氧化氢酶活性在花后15天达到最大值。在0～5 cm和5～10 cm土层,秸秆覆盖处理下土壤酶活性显著高于不覆盖处理,SS+M>NT+M>SS+NM>NT+NM;在10～20 cm土层,NT+M处理下土壤酶活性急剧下降;在20～30 cm和30～40 cm土层,在大多数时期深松处理下土壤酶活性显著高于免耕处理,SS+M>SS+NM>NT+M>NT+NM。在豫南雨养区实施秸秆覆盖深松能够提高土壤的酶活性,值得推广。     

不同土层氮肥配施方式对夏玉米生长发育及氮肥利用的影响

为明确不同土层氮肥配施方式对夏玉米生长发育及氮素利用的影响,利用改进的玉米深松分层可调施肥精播机,通过设置不同肥料类型、不同土层施肥深度和比例,研究深松分层施肥技术对铁茬播种模式下夏玉米植株叶面积指数、干物质积累、产量和氮肥利用效率的影响。结果表明:在相同施氮量的条件下,使用免耕深松分层施肥技术的玉米叶面积指数、干物质积累量、产量及氮肥利用效率均显著高于传统"一炮轰"施肥技术;产量和氮肥偏生产力均增加了5.5%~7.9%。不同免耕深松分层施肥方式中,大喇叭口期追施尿素的施肥方式均较一次性施用控释肥方式获得了较高的产量、干物质积累量和氮肥偏生产力,但差异未达显著水平;其中,以免耕深松分别在8 cm和12 cm深度,按照3:7比例施入复合肥作为基肥,配合大喇叭口期追施尿素的施肥方式获得最高产量和氮肥偏生产力,产量均较传统施肥方式增加了7.9%。因此,免耕深松分层施肥技术在夏玉米免耕铁茬播种区可以达到节本增效的目的,对提高玉米产量和氮肥利用具有重要意义。     

轮耕对豫南雨养区夏玉米叶片衰老代谢及产量的影响

为了寻求豫南雨养区适宜的土壤耕作制度,秸秆处理方式设连续4年秸秆覆盖还田与秸秆清除2个处理,土壤耕作方式设4年间隔深松、4年免耕、3年深松+1年免耕和3年免耕+1年深松4个处理,共8个处理组合,研究秸秆处理和基本土壤耕作方式对夏玉米生育后期叶片衰老代谢及籽粒产量的影响。结果表明,秸秆覆盖还田和连续3年深松基础上免耕、连续3年免耕基础上深松处理,可以提高玉米穗位叶叶绿素含量和SOD、POD、CAT活性,降低MDA含量,延缓衰老进程,提高花后干物质生产量、经济系数和籽粒产量。秸秆覆盖还田比不盖还田产量平均提高10.68%;3年深松后1年免耕比4年深松平均增产2.60%;3年免耕后1年深松比4年免耕增产4.21%;秸秆覆盖还田结合3年深松后1年免耕比4年免耕秸秆不还田增产23.32%。多因素方差分析表明,秸秆处理方式和耕作方式及其两者的互作对产量都有显著影响。     

不同耕作方式对旱区春谷根系发育、产量及水分利用效率的影响

不同耕作方式对旱区春播谷子根系的生长发育有极为重要的影响。以晋谷21号为材料,以传统旋耕为对照,研究了翻耕、秋季深松和春季深松3种耕作方式对谷子地下根系性状与垂直分布、产量和水分利用效率的影响。结果表明,3种耕作方式均能提高谷子根系的长度、表面积、体积、平均直径与干重,深松处理能使谷子根系向40~60cm土层有效生长。与传统旋耕相比,2个深松处理均能显著提高穗长和穗粒重,3种耕作方式的谷子产量较传统旋耕均显著提高,提高幅度排序为春季深松、秋季深松和翻耕,2个深松处理间产量差异未达显著水平。春季深松耕作方式替代传统旋耕能有效提高旱作春谷区的谷子生产水平。     

不同耕作方式对土壤水分蓄持能力的影响

为了改善北京地区农田土壤结构,提高土壤蓄水保墒能力,提升农田生产能力,增加作物产量,本项目自2009年开始在北京市延庆县保护性耕作试验田开展农田深松效果研究,对比分析了免耕和免耕+深松2种技术模式对土壤容重、含水率、水分入渗率的影响。结果表明,与免耕处理相比,免耕+深松技术模式0~30 cm图土层内,土壤容重降低了约3.4%,稳定入渗率提高了62.5%,在0~100 cm土层内平均质量含水量增加5.9%,因此深松可提高土壤蓄水保墒能力,有助于农作物的生长。     

滨海盐碱地棉花秸秆还田和深松对棉花干物质积累、养分吸收及产量的影响

以鲁棉研36号为试验材料,在滨海盐碱地设置常规耕作(CT)、深松(ST)、秸秆还田(SR)、秸秆还田+深松(SRT)4个处理,研究棉花秸秆还田和深松对棉花产量、0～40 cm土层含盐量、棉花干物质积累动态、氮(N)磷(P)钾(K)养分积累和分配特性的影响。结果表明,秸秆还田在2年试验内均可增加棉花产量, SR产量比CT增加33.9%, SRT比ST增加32.1%;深松在2017年增加了棉花产量, 2018年对产量无影响。秸秆还田在2年试验中均降低0～40 cm土层含盐量, SR的含盐量在棉花生育后期比CT降低22.4%, SRT的土壤含盐量比ST降低20.7%;深松在2年试验内对20～40cm土层含盐量的影响不一致,ST含盐量在2017年棉花生育后期比CT降低16.5%,但在2018年深松对土壤含盐量无影响。棉花干物质和N、P、K积累动态均符合Logistic生长曲线。棉花秸秆还田后增加了棉花干物质和N、P、K的最大积累量, SR的干物质、N、P、K最大积累量比CT分别提高35.5%、38.3%、53.4%和55.0%, SRT比ST分别提高27.0%、30.7%、21.2%和42.4...     

深松对玉米早衰的调控作用

早衰严重影响玉米的产量和品质,解决玉米早衰问题已成为当前广大农业工作者研究的重点。结合目前生产中存在的犁底层深厚这一现状,从根系与地上部分的关系,深松对土壤蓄水量、土壤容重、根际微生物和酶活性的影响及根系生长发育等方面,综述了深松打破犁底层对延缓衰老调控作用的进展,并对今后如何从栽培和耕作学角度来研究玉米早衰问题进行了展望,以期为解决生产中玉米早衰问题提供帮助。     

耕作方式对小麦开花后旗叶水势与叶绿素荧光参数日变化和水分利用效率的影响

2007-2009年小麦生长季, 以高产小麦品种济麦22为试验材料, 利用测墒补灌技术确定灌水量, 研究高肥力条件下条旋耕、深松+条旋耕、旋耕、深松+旋耕和翻耕5种耕作方式对土壤含水量、小麦开花至成熟阶段耗水量及其水分来源、旗叶水势和叶绿素荧光参数日变化、籽粒产量和水分利用效率的影响。结果表明, 深松+条旋耕和深松+旋耕处理成熟期60~200 cm各土层的土壤含水量均低于其他处理, 表明深松促进了小麦对深层土壤贮水的吸收。深松+条旋耕处理开花至成熟阶段的土壤贮水消耗量及其占阶段耗水量的比例最高, 其降水量和灌水量占阶段耗水量的比例最低。深松+条旋耕处理在6:00~18:00的旗叶水势、8:00~14:00的旗叶最大光化学效率(F_v/F_m)和实际光化学效率(Φ_PSII)均高于条旋耕处理, 表明深松有利于小麦旗叶在灌浆中后期保持较高的生理活性, 深松+旋耕和旋耕处理间的规律与其一致。深松+条旋耕处理在2个生长季的籽粒产量分别为9 516.48和8 957.92 kg hm⁻², 与深松+旋耕处理无显著差异, 翻耕处理次之, 条旋耕和旋耕处理低于上述处理。深松+条旋耕处理的水分利用效率最高, 深松+旋耕处理次之, 条旋耕和旋耕处理低于翻耕处理。本试验条件下, 深松+条旋耕是兼顾高产节水高效的耕作方式。     

条带深松对不同密度玉米群体根系空间分布的调节效应

为探究条带深松耕作(SS)对密植玉米群体根系空间分布与容纳量的调节效应,本试验设置3个种植密度(低密：4.50万株 hm^-2、中密：6.75万株 hm^-2、高密：9.00万株 hm^-2),以土壤免耕(NT)为对照,利用小立方原位根土取样器,通过“3D monolith”根系空间取样方法,比较研究玉米个体与群体根系的空间分布对种植密度与土壤耕作方式的响应。结果表明,单株根长受种植密度影响显著,在0~50 cm土层中(每10 cm为一土层),高密种植的单株根长较低密种植减少110.31、43.18、15.73、10.49和17.45 m;在高密种植条件下,与土壤免耕比,条带深松耕作增加20~30 cm、30~40 cm、40~50 cm土层中的单株根长13.32%、19.80%、47.20%;单株根干重与单株根长的变化一致。种植密度对群体总根长的影响不显著,却显著影响群体根系的空间分布。与低密种植比,高密种植的植株中心根长密度在0~10 cm、10~20 cm土层中分别降低3.82 cm cm^-3、0.62 cm cm^-3,但植株之间的根长密度在0~10 cm、10~20 cm、20~30 cm、30~40 cm土层中分别增加1.13 cm cm^-3、0.18 cm cm^-3、0.06 cm cm^-3、0.05 cm cm^-3;在高密种植条件下对土壤进行条带深松耕作,与土壤免耕比,植株中心的根长密度在0~10 cm土层中降低16.10%,在10~20 cm、20~30 cm土层中却分别增加47.45%和13.37%,植株之间的根长密度在20~30 cm、30~40 cm、40~50 cm土层中分别增加50.26%、30.72%和106.15%;条带深松耕作显著提高密植玉米群体下层根系的容纳量。高密条件下条带深松耕作增加了群体根干重、深层根系量、植株间根系分布及根表面积,进而增加了地上部群体叶面积指数及地上部干重,最终促进产量显著提高。说明密植群体通过条带深松耕作改善了群体的根系空间分布,减弱了上层根系的拥挤,通过增加深层土壤根系量及植株之间根系量增加了群体根系容纳量,发挥了密植群体根系功能,实现了密植群体的高产。     

土地整理区生物-理化改良技术研究综述

对土地整理区土壤的生物、物理、化学改良技术措施进行了回顾和展望,寻找存在的不足,探讨今后的研究方向。研究表明：（1）土地整理区的生物改良措施主要是施用蚯蚓和生物菌肥,通过两者的施用可以明显的改善土壤的理化性状;（2）土地整理区的物理改良措施主要是机械深松,主要用于解决土地整理区的土壤压实问题;（3）土地整理区的化学改良措施主要是化肥的施用,用于改善土壤肥力和土壤生物学性质。现有的土地整理区生物-理化改良措施可以比较明显的改善整理区土壤质量状况,但也存在着一些不足：（1）土地整理区生物-理化的联合改良技术应用较少;（2）深松联合作业机械的通用性较差,缺乏土地整理项目区标准化的深松设备和深松深度;（3）土地整理后短期内的土壤改良技术研究较少;（4）土地整理区生物-理化改良技术与整理施工结合不够紧密。以后的土地整理区生物-理化改良技术研究需在以上4个方面进行加强。     

不同耕作方式对黑土区农田土壤物理特性的影响

为探讨耕作方式对黑土区农田土壤物理特性的影响,2016年6—9月在内蒙古自治区呼伦贝尔市阿荣旗试验区设置3种耕作方式[深松(SS)、免耕(MG)及常规耕作(CK)],分别采集0~10、10~20、20~30 cm土层的土样,对土壤容重、含水量、土壤渗透速率及土壤孔隙度进行调查。结果表明：3种耕作方式土壤容重及含水量均表现为SS>CK>MG;土壤入渗特征表现为初始入渗率>平均渗透率>稳定入渗率;土壤入渗速率及累计入渗量表现为SS>CK>MG;土壤孔隙度以SS处理下最高且随着月份的增加土壤孔隙度降低。主成分分析表明,初始入渗速率和渗透总量对不同耕作方式最为敏感,可以作为考察东北黑土区农田耕作效应与缓解黑土地退化的评价指标。由综合得分可知,不同耕作方式下土壤性能优劣表现为SS>MG>CK。综上,深松耕作可以有效降低土壤容重,提高土壤含水量,促进土壤渗透能力;免耕更有利于水分的保持,降低土壤的无效蒸发。     

深松对向日葵光合性能及产量的影响

为探索油用向日葵产量、叶片光合特性及叶片衰老对深松的响应,2016-2017年,以油用向日葵T562为供试材料,测定了不同处理（深松45cm、深松30cm、浅旋15cm）不同生育时期向日葵叶片的净光合速率（P_n）、叶片SPAD值、产量构成和枯叶数。结果表明,深松处理的向日葵产量和P_n较浅旋有显著提高。开花后,随着生育进程推进,P_n呈先增加后下降的趋势,在现蕾-初花阶段达到最大值;P_n值表现为深松45cm>深松30cm>浅旋15cm;不同层面叶片SPAD值表现为深松处理高于浅旋;下部叶片自初花至终花期,SPAD值呈下降趋势,以浅旋15cm处理的降幅最大,深松45cm处理的降幅最小。深松处理可以延缓向日葵叶片衰老进程,深松措施能够调节产量构成因素,整体表现为：单盘粒重、结实率、千粒重和子仁率随深松深度的增加呈增加趋势,其中深松处理对单盘粒重影响最大,其次为千粒重和子仁率,最终提高了子实产量。