保护性耕作对麦-豆轮作土壤有机碳全氮及微生物量碳氮的影响

通过设置在甘肃省定西市李家堡镇的保护性耕作措施长期定位试验,共设4个处理（T：传统耕作;NT：免耕无覆盖;TS：传统耕作＋秸秆还田;NTS：免耕＋秸秆覆盖）,采用春小麦豌豆双序列轮作（即小麦→豌豆→小麦和豌豆→小麦→豌豆,本文中所指春小麦地、豌豆地分别指2008年种植春小麦、豌豆的轮作次序）,于2008年3月中旬对春小麦、豌豆双序列轮作下的土壤有机碳、全氮、土壤微生物量碳及土壤微生物量氮含量进行了采样测定。结果表明,经过7a的轮作后,两种轮作次序下,0-30cm土层中土壤有机碳、全氮、土壤微生物量碳、土壤微生物量氮含量均有在免耕＋秸秆覆盖、传统耕作＋秸秆还田处理较免耕不覆盖、传统耕作处理高的趋势,且其含量均随着土壤深度的增加而降低。其中,土壤微生物量碳含量在两种轮作次序下的排序均为：免耕＋秸秆覆盖（NTS）〉传统耕作＋秸秆还田（TS）〉免耕不覆盖（NT）〉传统耕作（T）;而土壤微生物量氮含量在春小麦地和豌豆地的排序则分别表现为：免耕＋秸秆覆盖（NTS）〉传统耕作＋秸秆还田（TS）〉传统耕作（T）〉免耕不覆盖（NT）和免耕＋秸秆覆盖（NTS）〉传统耕作＋秸秆还田（TS）〉免耕不覆盖（NT）〉传统耕作（T）。同时,微生物量碳、微生物量氮与有机碳和全氮均呈显著正相关,说明提高土壤有机质、全氮含量的保护性耕作模式有利于土壤微生物量碳与氮的积累。     

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。     

耕作与施肥对甘蔗地土壤微生物量碳、氮的影响

通过野外调查与室内分析,研究了云南蒲缥甘蔗地赤红壤不同耕作与施肥土壤剖面微生物量碳、氮特征。结果表明:不同耕作与施肥对土壤微生物量碳、氮均有一定影响,其中耕作对土壤微生物量碳、氮的影响较为一致,表现为免耕 > 翻耕。施肥对0—20 cm土层中微生物量碳的影响表现为翻耕施肥 > 翻耕,对20—40 cm,40—60 cm土层中微生物量碳的效应呈现为翻耕 > 翻耕施肥,而施肥对土壤微生物量氮影响则与其对微生物量碳的效应相反。耕作和施肥对各个土层土壤微生物商具有显著的影响（p<0.05）,表现为免耕 > 翻耕,翻耕施肥条件下0—20 cm土层的微生物商稍高于翻耕,而其他土层均为翻耕 > 翻耕施肥;土壤微生物量氮与全氮的比值与微生物量氮的变化趋势相近。在不同的耕作和施肥条件下,免耕有利于提高土壤微生物量,施肥在一定程度上也利于提高土壤微生物量。     

耕作对旱区坡耕地土壤碳素转化及冬小麦产量的影响

利用长期定位试验(1999开始保护性耕作,2004年采样测定),在豫西旱区坡耕地上进行了不同耕作对土壤有机碳、微生物态碳及水分利用效率的影响研究。结果表明:深松覆盖和免耕覆盖处理的耕层有机碳增加较明显,以深松覆盖有机碳含量最高为6.79gkg-1,比传统耕作高13.82%,其次是免耕,较传统高11.58%,而少耕却较传统降低了1.38%,随着土层的加深,土壤有机碳含量降低,0～60cm有机碳平均值,深松和免耕较传统分别增加了14.08%、5.41%,少耕较传统减少1.12%。土壤微生物碳对耕作敏感,其含量免耕>深松>传统>少耕,分别为206.87mgkg-1、138.43mgkg-1、115.42mgkg-1和112.57mgkg-1,较传统增加79.3%、19.9%和-2.5%。土壤有机碳和土壤微生物态碳都有坡下富集现象。少耕、免耕、深松和传统的SMBC/SOC的值分别为1.91%、3.11%、2.04%和1.93%,免耕和深松对培肥地力、改善环境有好的应用前景;同时免耕覆盖与深松覆盖可提高产量,增产分别达10.22%与9.26%;可提高水分利用效率。     

黑河流域保护性耕作对农田土壤微生物量碳、氮和有机质的调控

为了探讨黑河流域保护性耕作对土壤生产力的影响,设计20cm留茬(NS20),20cm留茬压倒(NPS20),40cm留茬(NS40),40cm留茬压倒(NPS40)和传统耕作(CT)5个处理,研究了黑河流域保护性耕作对农田土壤有机质、土壤微生物量C、土壤微生物量N以及作物产量和水分利用效率的影响。结果表明,保护性耕作农田0—20cm土层土壤有机质、土壤微生物量C和N的含量均高于传统耕作,且其在剖面中的变化趋势基本一致,即随土层深度增加下降;土壤微生物量N有明显的"表聚现象";相关分析表明土壤有机质和土壤微生物量C之间显著正相关(r=0.85,p0.05),与土壤微生物量N之间无明显的相关关系(r=0.47,p0.05);保护性耕作提高了春小麦的产量,NPS20和NPS40增产效果最好,较CT分别增产53.08%和46.59%,与CT之间差异达到极显著水平;保护性耕作提高了春小麦的水分利用效率(WUE),NPS20,NS40,NPS40,NS20分别较CT的WUE提高了58.02%,43.40%,47.27%,23.78%。     

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。     

保护性耕作对土壤微生物特性及酶活性的影响

大田试验研究了保护性耕作对土壤微生物量、活跃微生物量、土壤呼吸、呼吸商、土壤酶的影响。结果表明，秸秆还田能够显著提高土壤微生物量碳和活跃微生物量，深松耕还田能显著提高土壤活跃微生物量。随耕作作业之后时间的推迟，活跃生物量减小。秸秆还田初期（小麦越冬期）能显著提高土壤呼吸作用，提高99．7％；后期（小麦播种期）能显著降低土壤呼吸，降低16．6％。随耕作作业之后时间的推迟，秸秆还田和保护性耕作都会减少农田向大气中CO2的排放，减少土壤碳库的亏损。深松耕还田显著提高土壤脲酶、蔗糖酶活性。土壤呼吸和土壤活跃微生物量是衡量土壤微生物特性和土壤酶的较好指标。     

保护性耕作对土壤微团聚体碳、氮分布的影响

以7年不同耕作的定位试验为研究对象,研究了深松、旋耕、免耕等保护性耕作对关中土小麦-玉米轮作条件下微团聚体分布以及微团聚体中有机碳和全氮含量的影响。结果表明,秸秆粉碎旋耕、秸秆覆盖深松处理提高了特征微团聚体的组成比例,而秸秆还田+传统耕作和免耕处理对特征微团聚组成比例的影响较小。与传统耕作比较,旋耕、深松处理均能提高较大粒级微团聚体中(0.050~.25 mm和0.010~.05 mm)有机碳及全氮含量,而免耕使0.010~.05 mm微团聚体中的有机碳和全氮含量有所降低;旋耕、深松和免耕对小粒级微团聚体(0.01 mm)中的有机碳和全氮含量影响较小。相关分析表明,土壤有机碳与0.050~.25 mm和0.010~.05 mm粒级微团聚体中的有机碳、全氮之间均显著正相关,而与0.01 mm粒级微团聚体的有机碳、全氮含量不相关;土壤全氮与0.05~0.25 mm粒级的全氮、有机碳显著相关。0.010~.05 mm粒级微团聚体的碳、氮与0.050~.25 mm粒级微团聚体的碳、氮间显著正相关,而0.01 mm粒级微团聚体的碳、氮与其它粒级的碳、氮间不相关。从土壤微团聚体中碳、氮的分布考虑,旋耕、深松是当地较理想的耕作方式。     

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。      

改良剂对旱地红壤微生物量碳、氮及可溶性有机碳、氮的影响

基于室内模拟培养试验,研究改良剂(生物质炭、过氧化钙)对旱地红壤微生物量碳、氮及可溶性有机碳、氮的影响。试验设置4个处理,即CK、Ca(过氧化钙,1.72g/kg)、C(生物质炭,21.46g/kg)、C+Ca。结果表明:各处理土壤微生物量碳、氮以及可溶性有机碳具有相同的变化趋势,即前期(3d内)都增加较快,在第3天达到最大值,随试验进行有所下降,配施效果优于单施。各处理可溶性有机氮在21d内缓慢增加;第21天时,C+Ca、Ca、C相比CK分别显著增加了62.1%,55.5%,40.9%;35d以后,配施(C+Ca)与单施过氧化钙(Ca)的效果显著优于单施生物质炭(C)和对照(CK)。120d培养期内,配施(C+Ca)处理能够明显提高微生物量碳、氮以及可溶性有机碳、氮的平均含量;微生物量碳的平均含量大小顺序为C+CaCCKCa,微生物量氮的平均含量C+Ca处理显著高于其他处理;可溶性有机碳的平均含量大小顺序为C+CaCaCCK,可溶性有机氮的平均含量C+Ca、Ca处理显著高于CK、C处理。微生物量碳、氮以及可溶性有机碳之间互为极显著正相关(P0.01),而微生物量碳与可溶性有机氮之间呈极显著负相关。因此,生物质炭和过氧化钙能有效提高旱地红壤微生物量碳、氮及可溶性有机碳、氮,且生物质炭与过氧化钙配合施用更有助于土壤改良。     

土地耕作后微生物量碳和水溶性有机碳的动态特征

采用野外观测与室内模拟试验相结合的方法,研究了湿地土壤和垦殖10年的农田耕作后土壤呼吸通量、微生物量碳、土壤基础呼吸、土壤qCO2值、水溶性有机碳的动态特征。研究结果表明:小叶章湿地耕作后,土壤含水量明显下降(p<0.05);土壤CO2通量在最初的1~2 d形成一个排放高峰,农田耕作土壤CO2通量一直显著高于未耕作土壤(p<0.01)。农田土壤微生物量碳含量显著低于小叶章湿地(p<0.001)。在耕作后最初的1~3 d,湿地和农田土壤微生物量碳均没有显著的变化;之后,土壤微生物量碳迅速增加,显著高于未耕作土壤。观测时间内,耕作农田土壤微生物量碳含量始终显著高于未耕作土壤(p<0.01)。垦殖10年农田土壤耕作后,对土壤水溶性有机碳含量无显著影响。湿地耕作后,土壤水溶性有机碳迅速增加。在耕作后80 d内,土壤水溶性有机碳含量显著高于未耕作土壤(p<0.01)。之后,则低于未耕作土壤。     

道地药材保护性耕作对坡耕地土壤侵蚀的影响

为有效防治坡耕地水土流失,提高坡耕地持续利用,于2007年选用甘草、板蓝根两种道地药材,在陇中黄土高原半干旱区的坡耕地上进行了道地药材保护性耕作防治水土流失效应的研究。试验设传统耕作下板蓝根与甘草间作(TIL)、春小麦与甘草间作(TWL)、免耕不覆盖下板蓝根与甘草间作(NTIL)、春小麦与甘草间作(NTWL)、免耕秸秆覆盖下板蓝根与甘草间作(NTSIL)、春小麦与甘草间作(NTSWL)6个处理,坡度在6°~7°之间,每个处理小区底部设径流收集池。结果表明:(1)保护性耕作具有良好的防止土壤侵蚀效应,6个处理的水土流失量为TWL>NTWL>NTSWL>TIL>NTIL>NTSIL。(2)流失泥沙的养分含量中有机质、速效N、速效P、速效K的流失总量最大,全N和全P的流失总量最小,NTSIL对减少有机质和速效K的流失具有明显的作用。(3)径流量、侵蚀量与降雨量的回归关系均十分显著。所以在坡耕地上选择板蓝根与甘草间作的水土保持效果优于春小麦与甘草间作,尤其以NTSIL最佳。     

保护性耕作对豫西黄土坡耕地降水产流、土壤水分入渗及分配的影响

利用长期定位试验(1999~2007年),在豫西旱区坡度为8°的黄土坡耕地上,研究了免耕覆盖、深松覆盖和传统耕作不同耕作措施对降水产流、土壤水分入渗及分配的影响。结果表明:(1)免耕覆盖和深松覆盖延迟产流时间,缩短降水结束后径流持续时间,径流系数较传统耕作分别减少了97.49%和81.20%,径流量和土壤侵蚀量减少80%以上。免耕覆盖水土保持效果最好,在降雨强度为123 mm/h、历时40 min产生微弱水土流失。(2)传统耕作的土壤水分入渗速率初始最大,随后急剧下降,至4 min降至最低。在3~60 min入渗速率稳定过程,免耕覆盖和深松覆盖平均入渗速率相同,为0.07 mm/s,是传统耕作的1.40倍。免耕覆盖土壤水分入渗速率变化比较平缓,稳定入渗速率最大。(3)在土壤初始含水量较高、降水(74.2 mm)结束1 h后,2种保护性耕作水分下渗的土层深度比传统耕作的高出30~40 cm,160 cm土体降水的贮蓄量增量是传统耕作的2倍多。     

黑背山小流域保护性耕作防治坡耕地水土流失效应的研究

通过坡面径流小区试验,对黑背山小流域2009年和2010年5—8月径流小区径流量、侵蚀量和养分流失量进行了研究。结果表明,在天然降雨条件下,各径流小区的径流量、侵蚀量和养分流失量具有相似性,从大到小依次为裸地、垄作区田、等高垄作、地膜覆盖和等高深松。与裸地小区相比,保护性耕作措施可减少小区径流量29.8%～63.3%,减少侵蚀量64.6%～96.6%,减少全氮流失量54.0%～89.5%,减少全磷流失49.4%～92.2%。说明保护性耕作措施具有很好的保持水土和减少养分流失的作用。     

坡耕地保护性耕作冬小麦增产机理的研究

利用长期定位试验在豫西旱区坡耕地上对不同保护性耕作下冬小麦主要生育期的土壤温度、土壤养分、水分动态、干物质积累和小麦产量进行研究。结果表明:深松和免耕覆盖土壤含水量较高,深松与免耕覆盖技术能够提高土壤肥力,越冬期保护性耕作5 cm地温较低,而0~30 cm地温相差不大。深松覆盖在灌浆期土壤日均地温较低,有利于防御干热风对小麦的危害。小麦中后期深松覆盖和免耕干物质积累量较多,能延缓小麦植株衰老。     

连续14年黑土坡耕地秸秆覆盖免耕水土保持效应

为探究长期秸秆覆盖免耕对黑土坡耕地土壤结构的影响以及水土保持效应,通过秸秆覆盖免耕(NT)和传统顺坡耕作(CT)2组长期定位田间试验,对土壤结构、土壤保水能力、保土效应作对比分析。结果表明:NT与CT相应性状比较,土壤容重没有显著增加(P＞0.05),在0—20 cm土层,虽总孔隙度和非毛管孔隙度低,但增加了土壤毛管孔隙度和水稳性大团聚体(WR_0.25)含量,WR_0.25含量和平均重量直径(MWD)差异均达到显著水平(P＜0.05);分别提高了垄台土壤初始入渗和稳定入渗速率28.8%,24.7%;0—10 cm土层,饱和含水量和田间持水量差异均达到显著水平(P＜0.05);减少了产流次数、径流量和土壤流失量分别为11次,86.6%和98.9%,有效地遏制了水土流失。研究结果表明,长期连续秸秆覆盖免耕是一项有利于土壤结构稳定和遏制土壤侵蚀的黑土地保护措施。     

保护性耕作对坡耕地烟田水土流失的影响

在重庆市石柱县坡耕地开展保护性耕作试验,探究其对水土流失的影响。于2015年在重庆市石柱县坡耕地烟田开展试验,采用顺坡起垄的方式,设置4个处理:处理T1(不种植黑麦草)、处理T2(垄间种植黑麦草)、处理T3(垄体种植黑麦草)、处理T4(垄体种植黑麦草+垄间种植黑麦草)。结果表明:垄间种植黑麦草可有效减少小区径流量58.66%~65.79%,小区产沙量62.50%~68.78%,硝态氮流失52.05%~57.22%,铵态氮流失51.03%~59.98%,总磷流失51.47%~65.88%和钾流失66.93%~69.33%。垄体种植黑麦草可有效减少小区径流量54.32%~61.59%,小区产沙量52.95%~62.98%,硝态氮流失63.73%~77.49%,铵态氮流失59.12%~67.81%,总磷流失62.84%~76.22%,钾流失75.17%~77.84%。垄间和垄体均种植黑麦草可有效减少小区径流量92.09%~98.25%,小区产沙量86.43%~95.91%,硝态氮流失87.89%~94.99%,铵态氮流失90.19%~97.06%,总磷流失81.99%~91.94%,钾流失91.52%~93.88%。整体而言,垄间种植黑麦草+垄体种植黑麦草处理对重庆烟区水土保持效果最佳。     

凌源市推广“金字塔”模式开发治理成效显著

凌源市推广“金字塔”模式开发治理成效显著刘海潮，张凤山，祁放（辽宁省凌源市水利局，１２２５００）凌源市水土保持小流域综合治理，经过多年的不断完善、总结、提高，形成了一林戴帽，二林围顶，果牧拦腰，两回穿靴，一龙坐底的产金字塔＂综合治理模式ＪＩ９８８年经...