不同保护性耕作模式的技术特征值及其量化分析

针对当前中国保护性耕作技术发展模式类型多样,缺乏统一的界定标准问题,从保护性耕作技术的“三少两高”（即少动土、少裸露、少污染、高保蓄、高效益）的基本原理出发,确定了保护性耕作模式的共性技术特征评价指标体系,并以吉林省粮食主产区4种玉米保护性耕作模式进行案例研究。结果表明,4种模式的与传统的生产方式对比,均表现出一定的“保护性”效果,但综合保护度表现出较大的差异,其中玉米留茬直播种植技术模式的综合保护度最高,为26.65;其次是玉米留茬垄侧种植技术,为25.37;玉米宽窄行交替休闲种植技术的综合保护性显著低于前两种模式,为16.01;玉米灭高茬深松整地种植技术模式的综合保护度最低,为13.45。因此,在技术推广示范的选择上应该优先选择综合保护度相对高的模式,对于综合保护度较低的模式,应该进一步加强技术研究以完善该技术模式。     

中国北方一年两作区保护性耕作技术研究

该文主要研究适于中国北方半湿润偏旱区一年两作保护性耕作的技术模式。介绍了在“杨凌农业机械化保护性耕作新技术新机具试验示范园地"建立的小麦玉米一年两作区10种不同机械化保护性耕作的模式、试验方案以及自主研制开发的配套机具的性能;将不同模式与传统犁耕作业模式进行了对比试验与分析研究。结果表明：小麦生长全程秸秆粉碎还田、麦收后玉米免耕播种作业模式与传统犁耕无秸秆覆盖相比,小麦增产53%,玉米增产25％,土壤蓄水量增加1%～1.2%,各类保护性耕作模式土壤有机质平均增加1.03 g/kg 。另外,深松作业增产节水效果优于深耕作业;前茬小麦高留茬玉米免耕播种效果优于低留茬的玉米免耕播种。经济分析还表明,由于作物增产并降低了机械作业成本,保护性耕作技术模式的经济效益明显优于传统犁耕作业。     

寒地玉米机械化保护性耕作技术及机具探究

玉米机械化保护性耕作技术是近些年我国农业区玉米耕作的重要方式,利用保护性耕作技术可借助其免耕、少耕的优势减少对土壤的耕种,同时将作物秸秆覆盖于地层表面,可有效减少寒冷地区土壤被风蚀或水蚀。近年来,寒冷地区陆续开始在各地推广使用玉米机械化保护性耕作技术,且效果斐然。基于寒冷地区玉米耕种实际,分析玉米机械化保护性耕作技术及其机具的使用。     

玉米种植保护性耕作技术与应用效果

发展保护性耕作技术,不但能够更好地发挥土地资源优势,推动玉米种植产量的提升,还能进一步完善玉米生产体系,实现自然环境与农业生产的和谐共生.为实现玉米种植的生态效益、经济效益和社会效益,在介绍玉米种植保护性耕作技术应用背景的基础上,解析玉米种植保护性耕作技术的内涵和原理,并论述了秸秆还田技术、免耕播种技术、宽窄行留高茬种...     

华北平原一年两熟保护性耕作体系试验研究

冬小麦-夏玉米一年两熟的种植方式在华北地区的农业生产中具有极为重要的地位。但是传统耕作方式使该地区的农业生产不可持续。保护性耕作技术是一种先进的保水保土的生产技术。该文在田间试验的基础上，研究了保护性耕作体系对作物产量、土壤容重、土壤含水率、土壤温度的影响，结果表明：保护性耕作能够提高作物的产量，增加土壤的含水率。其对土壤容重和土壤温度的影响并未对作物的生长产生不利影响。但是，从长远来看，对保护性耕作引起的土壤容重增加、温度降低的问题必须引起足够的重视。结果初步表明：以免耕加覆盖为主的保护性耕作体系可以在华北平原一年两熟地区试验推广。     

保护性耕作对黑土微生物群落的影响

耕作方式通过影响土壤微生物群落而影响土壤生态系统过程。本研究以传统耕作玉米连作处理为对照,通过测定土壤微生物量碳及磷脂脂肪酸含量,分析了保护性耕作(包括免耕玉米连作和免耕大豆-玉米轮作)对黑土微生物群落的影响。结果表明,保护性耕作可显著增加土壤表层(0～5cm)全碳、全氮、水溶性有机碳、碱解氮和微生物量碳(P0.05),为微生物代谢提供了丰富的资源。同时,保护性耕作显著提高了土壤表层(0～5cm)总脂肪酸量、真菌和细菌生物量(P0.05),提高了土壤的真菌/细菌值,有利于农田土壤生态系统的稳定性。研究结果对于探讨保护性耕作的内在机制具有重要意义。     

免耕种植秋大豆的高产配套栽培技术及效益分析

秋大豆是利用水稻,玉米等大春作物收获后、小春作物播种前的秋闲地增种的一季作物。免耕种植秋大豆,是指在水稻、玉米等收获后,不翻耕土地,直接起沟直播或打窝点播的一种种植方式,该种植模式是一种用养地结合的保护性耕作栽培技术,是农业结构调整、促进农民增收的重要措施,是改革耕制、培肥土壤、     

华北平原缺水区保护性耕作技术

针对华北平原缺水地区农田生产效益偏低和地下水严重超采导致的生态环境问题,以建立节水、高产、固碳的华北平原缺水区保护性耕作集成技术为目标,在国家科技支撑计划长期支持下,建立了华北平原历时最长的保护性耕作长期定位试验平台(2001年—),开展了小麦/玉米两熟制保护性耕作理论和关键技术研究,集成了农机农艺结合的高产节水型保护性耕作技术体系,并在河北省进行广泛示范推广。主要结果:1)华北平原冬小麦/夏玉米一年两熟区保护性耕作具有固碳、减排、节水、提高土壤质量等生态效应。长期保护性耕作具有土壤养分分层表聚现象:0~5 cm土层的土壤C、N、P、K、有机质含量高于5~10 cm土层,旋耕(RT)和免耕(NT1:秸秆直立免耕;NT2:秸秆粉碎免耕;NT3:整秸秆覆盖免耕)处理土壤有机碳(SOC)的层化比率为1.74~2.04,显著高于翻耕处理(CK和CT)的1.37~1.45。保护性耕作的固碳效应与机制:保护性耕作实施9年后不同耕作方式年固碳量(0~30 cm)NT2处理为840 kg·hm~(-2)·a~(-1)、RT处理为780 kg·hm~(-2)·a~(-1)、CT处理为600kg·hm~(-2)·a~(-1),14年后土壤有机碳(0~30 cm)发生了变化,NT2处理为540 kg·hm~(-2)·a~(-1)、RT处理为720 kg·hm~(-2)·a~(-1)、CT处理为710 kg·hm~(-2)·a~(-1);长期免耕减少了土壤的扰动而降低了土壤碳的矿化率,土壤碳的累积主要固定在土壤大团聚体的颗粒有机碳中,固定态碳首先进入活性易分解有机碳库,然后缓慢转入稳定碳库。保护性耕作的减排效应:不同耕作系统全球增温潜力的计算结果表明,免耕是大气增温的碳汇,而其他耕作系统为碳源。NT处理每年农田生态系统净截留碳947~1 070 kg(C)·hm-2;CK、CT和RT每年向大气分别排放等当量碳3 364kg(C)·hm-2、989 kg(C)·hm-2和343 kg(C)·hm-2。保护性耕作的土壤微生物多样性机制:保护性耕作显著提高了土壤中真菌、细菌、氨氧化古菌和亚硝酸还原酶(nir K)基因的反硝化微生物的多样性,但对氨氧化细菌与含nir S基因的反硝化微生物的多样性影响不大。保护性耕作节水保墒的土壤结构与水力学机制:常规耕作对土壤有压实的作用,而保护性耕作改善了土壤结构,有效提高了储水孔隙、导水率、田间持水量和有效水含量,秸秆覆盖又能有效减少土壤蒸发,具有开源与节流双重节水机制。2)建立了趋零蒸发的麦田玉米整秸覆盖全免耕种植模式。在小麦/玉米一年两熟种植区,首次提出了玉米整秸秆覆盖小麦全免耕播种的种植模式,实现了小麦玉米全程全量秸秆机械化覆盖,形成土壤无效蒸发趋于零的保护性耕作体系与方法;研制了实现趋零蒸发的4JS-2型梳压机和2BMF-6型小麦全免耕播种机组,比目前推广的2BMFS-6/12小麦免耕播种机减少作业动力45.2%,降低作业费用33.3%。3)建立了3年一深松(翻)的少免耕-深松轮耕模式,集成了节水高产保护性耕作技术体系。制定了华北平原冬小麦/夏玉米一年两熟区保护性耕作技术体系等河北省地方标准,与农业、农机部门联合示范,推动了河北省保护性耕作技术的推广和应用。成果在河北平原冬小麦/夏玉米一年两熟区进行了示范推广,社会效益和生态效益显著,2013年获河北省科技进步一等奖。     

甘肃河西地区保护性耕作应用情况初步调查

为掌握河西地区保护性耕作的类型、应用比例、优缺点、存在问题和农民群众对其的评价等基础资料,对该区保护性耕作的应用情况进行了调查。结果表明:河西地区保护性耕作类型单一,只有覆膜留茬免耕模式;保护性耕作应用比例普遍较低,在种植大田玉米上应用最多;覆膜留茬免耕对产量影响小,成本低,农民群众对其评价普遍较好。覆膜留茬免耕保护性耕作存在的主要问题是机械化程度很低,从而限制了它的持续发展。     

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。     

中国北方保护性耕作条件下深松效应与经济效益研究

保护性耕作技术是适应中国北方农业发展的一种新型耕作技术，它可以通过深松作业来消除因多年免耕出现的土壤变硬问题。目前对保护性耕作条件下深松的效应和经济效益缺乏深入的研究，在玉米深松过程中还出现的伤苗，功耗大和经济效益低等问题。该文试验研究了在中国北方保护性耕作示范基地上，从1993年开始，通过10多年的时间对保护性耕作条件下的深松效应，测定了传统耕作、深松覆盖和免耕覆盖3种不同耕作方式下的土壤容重、含水率，水分利用率和产量等数据，试验结果表明，在保护性耕作条件下，每4年对土壤深松一次可以解决土壤变硬问题，持续保持作物高的水分利用率和产量，并不需要年年深松。相对深松覆盖(年年深松)，4年免耕覆盖＋1年深松的耕作方式能提高25%左右的经济效益。同时，针对玉米深松过程中的问题，提出了玉米免耕播种和深松联合作业的方案，试验表明，玉米免耕播种和深松联合作业能有效解决玉米深松过程中出现的一系列问题，促进玉米生长，提高玉米产量，建议在中国北方玉米产区推广这一联合作业技术。     

东北地区垄作免耕覆盖模式对土壤理化特性的影响(英文)

为了实现东北垄作区的保护性耕作,针对目前生产上常规垄作与免耕覆盖垄作的保护性耕作模式,就2种不同模式对土壤理化特性的影响,深入东北三省保护性耕作示范区,进行田间实际试验和取样分析。对比结果说明免耕覆盖垄作模式较好地满足了玉米种子发芽的种床环境要求:在5~10 cm耕层温度超过10~12℃;土壤含水量达到13%以上;土壤紧实度上层疏松,下层紧实。并且与常规耕作比较提高了土壤有机质含量(1.43 g/kg)与N、P、K含量(22.32 mg/kg,2.05 mg/kg,3.11 mg/kg)。但是发现由于垄高(9.43~11.5 cm)低于常规垄作(13~18 cm)达到3.57~6.5 cm,而不利于垄作优势的发挥,建议加大东北玉米垄作免耕播种机的创新设计,以解决整机超重,压平垄台,压实垄沟的问题。研究结果可为东北寒地干旱区保护性耕作技术模式的推广应用提供理论依据。     

耕作与施肥对旱地玉米田土壤耗水量和水分利用效率的影响

为探究保护性耕作与施肥对渭北旱地春玉米田土壤耗水量和水分利用效率的影响,达到高效生产的目的。于2013—2015年在渭北旱塬实施了春玉米耕作与施肥田间试验,共设置6种耕作与施肥处理:翻耕+低肥(A1)、免耕+高肥(A2)、深松+平衡施肥(A3)、翻耕+无肥(B1)、免耕+无肥(B2)和深松+无肥(B3),测定了春玉米休闲期与生育时期0~200 cm土层土壤蓄水量和收获时籽粒产量。结果表明:1)保护性耕作能显著提高旱地玉米田土壤蓄水保墒能力。与传统翻耕处理B1相比,休闲期,B2和B3播前土壤蓄水量分别提高23.39 mm和27.73 mm(P0.05);耕作处理区,B2和B3全生育期土壤蓄水量平均提高13.41 mm和15.70 mm;耕作施肥处理区,A2、A3土壤蓄水量较A1分别提高13.15 mm、19.54 mm。2)平衡施肥能有效提高玉米全生育期平均土壤蓄水量,与不施肥处理相比,全生育期土壤蓄水量平均提高6.79 mm(P0.05)。3)保护性耕作与施肥能提高玉米籽粒产量与水分利用效率。耕作无肥处理区,与B1比较,B3处理产量提高212~576 kg×hm~(-2),水分利用效率提高0.83~2.21 kg×hm~(-2)×mm~(-1);耕作施肥处理区,A3产量与水分利用效率提高最为显著,产量较A1提高659~1 495 kg×hm~(-2),水分利用效率提高0.65~3.82 kg×hm~(-2)×mm~(-1)(P0.05)。3种施肥方式下以氮、磷、钾平衡施肥产量与水分利用效率提高幅度最大。4)对耗水量与产量进行相关性分析发现,抽雄—灌浆生育阶段土壤耗水量与产量呈显著正相关,保护性耕作提高玉米生长初期土壤蓄水保墒能力,提高春玉米抽雄—灌浆期土壤水分,增加作物生长关键时期对水分的利用效率,利于玉米籽粒产量的提高。因此在渭北旱地春玉米田,深松与平衡施肥组合能提高春玉米产量与水分利用效率,是该地区玉米高效生产较为适宜的种植模式。     

不同管理方式下吉林省农田黑土流失量

本文利用土壤流失方程式的计算机应用程序[1],模拟计算吉林省榆树和德惠两市黄土质黑土坡耕地在不同管理利用方式下的土壤流失强度。结果表明,黑土种植玉米降雨流失量在4～45 t/hm2·a之间。种植大豆流失量高出玉米一倍。流失量随耕地坡度加大和A层变薄而增加。吉林黑土A层厚度正在逐渐下降,下降幅度因土种和管理方式而异,范围在0.5～4.5mm/a。种植玉米,吉林省黑土每年会流失830×104t表土,相当于流失近20×104t有机物质。种植大豆会使土壤和有机质流失量加倍。与传统的耕作方式模拟对比,保护性耕作可以显著降低吉林黑土的流失量。     

固定道保护性耕作节能效果试验研究

固定道保护性耕作限制了机具对土壤的普遍性压实，提高了拖拉机牵引性能，降低了能耗。在北京郊区青云店镇试验区，设置固定道及非固定道保护性耕作对照区。通过播种机开沟器阻力正交试验及牵引阻力测试试验，研究固定道保护性耕作对播种、深松作业的牵引力及油耗的影响。试验表明：在0．05的置信水平下，对比作业速度、深度租土壤坚实度因素，土壤坚实度因素因田间分布均匀性较低，对开沟阻力波动影响最为显著；非固定道保护性耕作因轮胎压实，破坏了表层土壤均匀性，造成作业负荷变动大，加剧燃油消耗；相对于非固定道保护性耕作，按华北小麦-玉米一年两熟地区两年一深松模式估算，固定道保护性耕作仅播种、深松两项作业一年每公顷节省15．7L柴油；固定道保护性耕作因减少了压实面积，从而可以提高拖拉机田间作业的牵引性能，减小机具的作业阻力，降低燃油消耗，达到减少压实、节约能耗的作用。     

保护性耕作对玉米产量及土壤碳氮的影响

尽管保护性耕作从农业管理角度看被广泛认为是有效增加土壤碳和提高土壤质量的一种方式,但是,在土壤垂直分布中改变碳存储量的研究却很少。以美国莱特柏果思县为研究对象,在传统的犁地和耙地的耕作方式下,通过实施保护性耕作方法来测定其对土壤碳的影响(冬季覆盖加带状种植)。在实施保护性耕作5 a前后测定土壤总碳和总氮的含量,从0~65 cm深的土层取样,分别在57个采样点进行收集。每年测量作物产量、冬季和夏季作物的地上生物量、生物质碳、氮含量。结果表明,土壤碳平均增加20 t/hm2且与氮增加2 t/hm2相关。72%~80%的碳的增加是在35 cm土层深以上,35~65 cm土层碳含量增加3~6 t/hm2,净生物质碳增加36%,玉米产量增加了2 200 kg/hm2。分析表明,15~35 cm的土壤碳的含量,是与玉米产量相关的主要土壤参数。在过去45 a中,对年降雨量最低的时期的研究表明,土壤碳介质的增长可增加植物可利用的土壤水,进而提高玉米产量。通过计算测定土壤持水能力表明,土壤中35 cm以上土层碳的增加可能增加土壤蓄水能力且足以满足长达4 d以上的作物用水需求。这些结果表明,在潮湿的美国东南部沿海平原退化的沙质土壤,通过保护性耕作方法可以增加土壤碳和氮累积,增加的土壤碳可能会潜在地减轻短期降雨亏缺对旱地生产系统的不利影响。     

保护性耕作下南方旱地土壤碳氮储量变化

通过4 a的田间定位试验和室内分析,采用随机区组排列,在玉米收获后采集0~40 cm土层的土样,研究了贵州省典型旱地保护性耕作下土壤有机碳(SOC)和全氮(TN)储量的变化特征。结果表明,保护性耕作的短期固碳效果不明显,在试验的前3 a,保护性耕作较传统耕作相比土壤碳氮储量无明显变化;但4 a后,保护性耕作的0~20 cm和20 cm^40 cm土层有机碳储量比传统耕作分别显著提高7.1%和8.5%,表层(0~20 cm)土壤氮储量显著提高7.7%;就0~40 cm土体而言,4 a后保护性耕作土壤有机碳氮储量比传统耕作分别显著提高7.7%和6.5%。保护性耕作对土壤碳:氮比的影响不明显。从长远的提升土壤碳氮储量的角度来看,保护性耕作是喀斯特地区值得推广的农田管理措施。     

免耕对小麦-玉米轮作下玉米季土壤微生物生物量碳、氮的影响

以夏玉米和冬小麦两季作物作为整体来研究保护性耕作对玉米季各生育期土壤微生物生物量碳(SMB-C)和微生物生物量氮(SMB-N)的影响。设置5种耕作处理,分别为小麦、玉米每年均翻耕(CTWT),玉米免耕+小麦每年翻耕(CNTWT),玉米免耕+小麦每2年翻耕(CNTW2T),玉米免耕+小麦每4年翻耕(CNTW4T),小麦、玉米每年均免耕(CNTWNT),所有处理在作物收获后移出地上部分全部秸秆。研究结果表明:在玉米生育期内,各处理土壤SMB-C、SMB-N随作物的生育期表现出先上升,在玉米抽雄期达到最大,然后开始下降,在乳熟期出现低谷,随后缓慢回升的趋势。而在整个生育期内各处理土壤SMB-C、SMB-N表现为CNTWNTCTWTCNTW2TCNTWT。由于SMB-C、SMB-N可作为评价土壤质量的生物学指标,因此可以认为,玉米-小麦轮作保护性耕作体系下,免耕较传统耕作可以提高耕地土壤质量,增加土壤肥力。     

长期保护性耕作对坡耕地黑土有机碳组分的影响

为对比长期保护性耕作模式与传统耕作模式对黑土有机碳组分的差异化,揭示长期保护性耕作对侵蚀退化黑土质量的恢复作用。基于典型黑土坡耕地连续15 a保护性耕作长期定位田间试验,设置免耕保护性耕作（NT）和旋耕传统耕作（CT）2个田间耕作试验,并实行玉米-大豆轮作模式,测定并分析了两种耕作措施下土壤有机碳及其不同碳组分随土壤剖面的垂直分布及变化特征。结果表明：连续实施15 a的NT与CT相比分别显著提高0～5和>5～10 cm土层的土壤有机碳质量分数（29.54%和22.38%）（P<0.05）,碳储量（31.11%和27.34%）（P<0.05）,全氮质量分数（53.74%和37.60%）（P<0.05）,表层土壤碳氮质量分数提升显著（P<0.05）,深层土壤碳氮质量分数变化不显著;以>5～10 cm土层土壤颗粒有机碳（69.85%）、0～5 cm土层的土壤轻组有机碳（130.81%）和0～5、>5～10 cm土层土壤微生物量碳（85.59%和59.53%）的提升为主,并且对深层土壤有机碳组分也产生一定的积极影响;耕作效应对于土壤团聚体稳定性指标影响显著（P<0.05）,并且土壤团聚体稳定性指标对于SOC质量分数提升也起到了关键作用。研究表明,与传统耕作相比,连续实施15 a保护性耕作,增加的有机碳以活性有机碳为主。长期的保护性耕作对恢复退化农田黑土质量及土壤固碳均具有重要意义。     

黄土高原土壤风蚀区玉米起垄覆盖集水效应

为了选择黄土高原土壤风蚀区玉米种植最佳集水技术,采用5种不同处理方法（秸秆覆盖、起垄覆膜膜侧种植、起垄无膜、无垄覆膜和常规耕作）对土壤蓄水量和玉米的生理特性进行分析。结果表明：不同处理间土壤蓄水量、叶片叶绿素含量、净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）、水分利用效率（WUE）以及产量性状等指标均存在差异,以起垄覆膜膜侧种植为最优种植模式,其耕作层土壤蓄水量在抽雄期（8月9日）比对照高72.3%;整个生育期叶片的叶绿素含量、净光合速率和蒸腾速率分别比对照平均高16.95%、9.77%和16.21%,籽粒产量比对照提高27.28%。表明各种起垄覆盖集水模式对黄土高原土壤风蚀区玉米种植均具有增产效果,其中起垄覆膜膜侧种植集水效应最好,增产效果最优,是该区大面积推广的最佳耕作模式。