旱地小麦保护性果作对土壤水分的影响

 为检验保护性耕作技术在我国北方干旱地区的适应性,采用覆盖免耕、覆盖深松等方法,研究了保护性耕作对地表径流、水分蒸发、0～50cm土层贮水量、水分利用效率和小麦产量的影响。结果表明:保护性耕作比传统耕作径流强度减少57.3%,降雨入渗量提高98.6%,土壤蓄水量提高10.5%,蒸发量减少11.2%,供作物生长的有效水分增加19.7mm,小麦单产提高12.2%;因此,保护性耕作是北方干旱地区控制水土流失,提高小麦产量的有效耕作法,是宜于推广的一项技术措施。     

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。     

保护性耕作对小麦-土壤系统综合效应研究

采用长期定位试验与短期田间试验相结合的方法,通过室内化验分析和数理统计,研究了河南省不同土壤类型区保护性耕作对土壤理化性质、土壤微生物生物量碳氮及小麦(Triticum aestivum L.)籽粒产量和产量构成因素的影响。结果表明,与传统耕作相比,保护性耕作显著提高土壤有机质、碱解氮、有效磷及交换性钾含量,分别提高24.8%、14.3%、7.8%和24.8%;而对小麦增产效果并不显著。4种不同保护性耕作方式下,免耕、浅耕相比旋耕、深耕,提高小麦穗数15.0%～32.2%,提高穗粒数2.6%～12.6%,但4种处理间小麦千粒重及籽粒产量效果无显著差异;免耕、浅耕较旋耕、深耕可以一定程度上提高苗期和灌浆期土壤含水率、以及土壤碱解氮和有效磷,并显著提高小麦不同生育时期的土壤微生物生物量碳氮。免耕与浅耕是较为适宜河南省小麦生产及土壤可持续利用的保护性耕作方式。     

旱地小麦保护性耕作增加播前地表处理的研究

针对临汾旱地小麦保护性耕作试验中存在的播种质量不高、缺苗断垄、苗数不足等问题进行了研究。主要采用覆盖深松加地表处理的方法，研究了不同地表处理对土壤墒情、覆盖率、小麦产量和经济效益的影响。结果是：在覆盖量相同的情况下，动土量越小，土壤保墒效果越好；与保护性耕作原工艺相比，增加地表处理后播种质量改善、出苗率提高；增加地表处理可提高0～50 cm土层水分利用率；增加地表处理使小麦单产在保护性耕作基本处理的基础上显著提高，经济效益明显。试验证明，覆盖深松加地表处理是一项旱地小麦增产的有效措施。     

黄土高原半干旱区保护性耕作适应性评价

在黄土高原半干旱区连续4年保护性耕作试验的基础上,利用层次分析法,对5种保护性耕作法与传统耕作法适应性(生态与经济)进行综合评价,探究适合黄土高原半干旱区的保护性农业技术体系.结果表明:在两种轮作次序(小麦/豌豆、豌豆//小麦)、两种投入方式(计秸秆和不计秸秆)下,保护性耕作法免耕秸秆覆盖(NTS)综合适应性指数(PI)均显著高于其他几种耕作方式,且PI在0.76～0.86之间,是传统耕作法(T)的2～2.5倍,NTS在该地区的适应性最强;NTS、免耕不覆盖(NT)、免耕结合地膜覆盖(NTP)3种耕作方式的PI高于传统耕作结合秸秆还田(TS)、T、传统耕作结合地膜覆盖(TP),说明NTS、NT、NTP在该区的适应性优于TS、T、TP.因此,在黄土高原半干旱区实施保护性耕作措施NTS,更能促进该区农业的持续发展.     

玉米-小麦一年两熟保护性耕作体系试验研究

采用将夏玉米、冬小麦两季作物作为整体来研究适合华北一年两熟地区保护性耕作技术体系，确定了耕作和覆盖两个因素，包括免耕、深松、耙地、翻耕4种耕作方法，以及100%秸秆覆盖，50%秸秆覆盖和0覆盖3种秸秆覆盖水平。筛选设计了8种保护性耕作和2种传统翻耕共10种体系的试验方案。试验中测定了土壤含水量、容重、地温等参数和根系、产量等作物指标。试验结果表明，我国华北地区实施保护性耕作有利于节约用水，提高水分利用效率，增加作物产量。试验得出最适合的两种保护性耕作体系是：玉米-小麦全程免耕100%秸秆覆盖体系、玉米深松100%秸秆覆盖+小麦免耕100%秸秆覆盖体系。     

黄土高原旱作麦田土壤真菌多样性对长期保护性耕作的响应

农业管理实践会干扰土壤生态系统,对土壤微生物特别是根系周围微生物产生不同影响,保护性耕作被认为是对土壤扰动较小的耕作方式,在全球范围内应用广泛,但其可持续性受到了秸秆覆盖可能会增加土壤病原微生物的挑战,对土壤微生物多样性的影响仍存在争议。因此,为全面了解黄土高原旱作麦田长期保护性耕作对土壤生态系统的影响,本研究依托山西省临汾市长达27年的保护性耕作试验平台,采用高通量测序技术,开展了土壤真菌群落结构和多样性对传统耕作(TT1)、免耕覆盖(NTS)、深松+免耕覆盖(SNTS)的响应分析。结果表明:与TT1相比, NTS和SNTS处理小麦根围土壤真菌组成及相对丰度发生了显著变化, NTS处理出现了未知真菌类群;各处理土壤真菌的主要优势菌门为子囊菌门、担子菌门和接合菌门;从属水平物种分布热图可以看出,与传统耕作相比,该地区多年的保护性耕作会加大小麦赤霉病发生的风险;UPGMA(非加权组平均法)分析表明,2种保护性耕作土壤真菌群落组成相似;TT1中具有显著差异的关键优势物种属担子菌门,NTS和SNTS处理的属子囊菌门; NTS处理土壤真菌丰富度和系统发育多样性最高, SNTS处理土壤真菌多样性最高;但土壤真菌多样性和丰富度指数在各处理间并无显著差异。综上,长期保护性耕作显著改变了土壤真菌群落结构及组成,提高了土壤真菌的丰富度和多样性,但不存在显著差异。同时该地区多年的保护性耕作可能会加大小麦赤霉病发生的风险。本研究对黄土高原旱作麦田区推广保护性耕作及土壤管理具有一定的指导意义。     

中国特色保护性耕作技术

国外多年的保护性耕作实践表明,旱地保护性耕作能减少土壤风蚀水蚀,抑制沙尘暴。项目研究目的是检验保护性耕作技术在我国的适应性、应采取的工艺体系及机具。从1991年开始,中国农业大学和山西省农机局等合作,开始农艺农机结合的保护性耕作系统试验,10年试验表明,保护性耕作不仅减少水土流失,而且增产增收。通过改进保护性耕作工艺,开发研制中小型保护性耕作机具,形成了中国特色的保护性耕作技术。主要特色在于用小型机具在小地块上实现保护性耕作、以及能在贫瘠的土地上获得较高产量,从而满足我国既要保护环境又要提高产量的要求。研究表明,我国北方自然条件、种植制度、经济水平等差别较大,在保护性耕作推广中需要分区采用不同的技术体系。     

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。     

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。     

稻田小麦保护性耕作技术研究

研究了稻田小麦保护性耕作的播种方式及秸杆还田覆盖方式,及其对小麦产量的综合影响,为大面积应用推广该项技术提供科学依据。     

多年固定道保护性耕作对土壤结构的影响

为了解决拖拉机作业机组作业时造成的土壤普遍压实,在10a连续固定道保护性耕作试验基础上,研究了固定道保护性耕作对土壤容重、孔隙度、紧实度、水分以及冬小麦产量的影响。试验结果表明,对于作物生长带,固定道保护性耕作可以降低0～20cm土层的容重6.8%,提高0～40cm土层土壤总孔隙度4.6%,降低0～30cm土层土壤紧实度31.5%,提高0～1m土层蓄水能力,在固定道占地20%的情况下,仍能提高冬小麦产量10.8%。因此,固定道保护性耕作是减少土壤压实、改善土壤结构、提高小麦产量的有效耕作方式。     

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。     

保护性耕作对黄土高原南部地区小麦产量及土壤理化性质影响

以1992年设置于山西省临汾市尧都区的保护性耕作试验基地为基础,研究了长期保护性耕作对旱地小麦产量、土壤理化性质及剖面水分含量的影响。结果表明,11年免耕覆盖和15年免耕覆盖分别比传统耕作平均增产192%和276%; 丰水年份增产率为52%和117%,而干旱年份增产率高达850%和976%,表现为实施保护性耕作年限越长、越是干旱,保护性耕作的增产效果越显著。保护性耕作能降低土壤容重,增加土壤孔隙度,提高土壤剖面水分含量和土壤贮水量,提高表层010 cm土壤有机质、碱解氮和速效钾含量, 但不利于有效磷含量的提高。11年免耕覆盖和15年免耕覆盖,表层010 cm土壤有效磷含量比传统耕作降低68和63 mg/kg,降低了561%和519%,应注意磷肥的施用。     

三种一年两熟地区小麦免耕播种机适应性试验与分析

免耕播种是保护性耕作技术最重要的作业环节之一,为了在一年两熟旱作区选择适合的播种机来实施保护性耕作技术,对国内目前可选用的JOHN DEERE 1590型小麦免耕播种机、2BMD-12型小麦对行免耕播种机、2BMFS-6/12型带状浅旋免耕播种机在3种地表覆盖状况下进行田间播种适应性试验,结果表明：参照播种机国家标准和农业部农机试验鉴定总站对小麦免耕播种机播种质量的检测指标,3种免耕播种机在秸秆粉碎覆盖地面条件下基本上都能满足播种要求。JOHN DEERE 1590型小麦免耕播种机不适合于在直立秸秆情况下     

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。     

保护性耕作条件下小麦田N2O排放及影响因素研究

采用静态箱—气相色谱法对保护性耕作和常规耕作小麦田的N_2O排放进行了原位测量,测量了土壤温度、水分、无机氮等相关影响因子。结果表明:(1)保护性耕作及常规耕作麦田N_2O的排放具有明显的季节性变化规律,各处理变化趋势较为一致。(2)N_2O的平均排放通量和季节排放量,除免耕秸秆还田外,保护性耕作与常规耕作差异显著。(3)在小麦生长季内,保护性耕作农田均表现为N_2O的排放源。(4)各处理N_2O季节排放量大小顺序为:耙耕秸秆还田(1.64 kg/hm~2)>旋耕秸秆还田(1.59 kg/hm~2)>常规耕作秸秆还田(1.48 kg/hm~2)>深松秸秆还田(1.42 kg/hm~2)>常规耕作无秸秆还田(1.34 kg/hm~2)>免耕秸秆还田(1.33 kg/hm~2),即,与常规耕作相比,保护性耕作(除免还)N_2O排放量增加。(5)温度是制约N_2O排放的关键因素,随着温度的升高N_2O表现出增加的趋势。(6)N_2O排放与水分、土壤无机氮含量无相关性。     

保护性耕作对土壤微生物特性和酶活性的影响

保护性耕作是以秸秆覆盖地表、免少耕播种、深松及病虫草害综合控制为主要内容的现代耕作技术体系。大力提倡和推行保护性耕作,对提高土壤质量和改善生态环境具有重要意义。本文回顾了保护性耕作的发展历程,概括和分析了保护性耕作对土壤微生物活性和垂直分布、微生物群落结构以及土壤酶活性的影响,也探讨了保护性耕作的发展前景。     

南方稻田保护性耕作的研究进展与研究对策

就保护性耕作的由来和内涵、国内外发展现状作一综述,在指出我国稻田传统耕作方式存在的主要问题后,着重介绍了南方稻田保护性耕作的主要技术模式:即以免(少)耕、秸秆还田为主的保护性耕作技术和休闲期保护性耕作技术。稻田免(少)耕保护性耕作技术主要包括水稻免耕直播、免耕抛秧、免耕套播和免耕小苗移栽技术;秸秆还田为主的保护性耕作技术主要包括秸秆覆盖免耕栽培水稻和秸秆覆盖免耕旱作技术;休闲期保护性耕作技术主要包括冬春休闲和休闲期绿色覆盖技术。指出这些保护性耕作技术不仅具有传统栽培同样或更高的产量潜力,而且省工、节本、能减少水土流失,保持和改善地力,经济、生态效益显著。分析稻田保护性耕作存在的不足之处,提出发展对策。     

保护性耕作对土壤团聚体、微生物及线虫群落的影响研究进展

保护性耕作具有良好的生态效益,有利于农业生态系统的可持续发展。本文对比分析了国内外有关常规耕作和保护性耕作措施对土壤团聚体、土壤有机碳、土壤微生物及土壤线虫影响的研究进展。结果表明:保护性耕作减少土壤大团聚体的破坏,降低团聚体周转速率,提高土壤结构的稳定性;保护性耕作提高表层土壤总有机碳及活性有机碳含量;保护性耕作可以提高耕层微生物生物量,尤其对真菌生物量影响显著;保护性耕作不同程度地提高了团聚体中微生物量和微生物多样性,但并未改变微生物在团聚体中的分布模式;保护性耕作可提高土壤线虫多度,提高原状土壤和土壤各粒级团聚体中线虫群落的成熟度指数和结构指数,但并未改变线虫总数、营养类群、功能团及生态指数在团聚体中的分布模式。针对目前国内外研究现状,展望了保护性耕作今后的研究重点,以期为因地制宜选取保护性耕作措施提供理论支持,推进我国农业可持续发展。