少免耕模式对土壤呼吸的影响

土壤耕作影响土壤呼吸.为了研究耕作模式对冬小麦/夏玉米一年两熟高产灌溉农田全年土壤呼吸的影响,在秸秆还田条件下采用了翻耕、旋耕、耙耕和免耕4种土壤耕作模式在山东龙口进行了田间试验.结果表明:全年土壤呼吸速率翻耕旋耕耙耕免耕.平均分别为515.70,491.08,485.63,455.65 mg/(m2·h),模式间差异显著.各模式土壤呼吸速率与5 cm土壤温度的相关性最大.翻耕、旋耕、耙耕和免耕模式全年秸秆腐解率分别为91.94%,89.72%,86.86%和66.22%,与土壤呼吸速率呈显著正相关.3年定位试验后,翻耕、旋耕、耙耕和免耕模式的土壤有机碳含量分别为7.66,8.62,8.93,8.07 g/kg.皆高于定位试验开始时的7.61 g/kg,说明在本试验条件下,农田土壤为碳汇,旋耕和耙耕两种模式的碳汇功能最强.     

长期保护性耕作对土壤有机碳和玉米产量及水分利用的影响

【目的】通过研究保护性耕作对旱地春玉米土壤有机碳(SOC)、产量及水分利用的影响,分析保护性耕作的增产机制,为旱作农田耕作技术应用提供理论和技术支持。【方法】采用2003~2013年连续11年的田间定位试验,设传统耕作(CT)、少耕(RT)和免耕(NT)3种耕作措施,分析土壤0-20 cm和20-40 cm土层有机碳含量、土壤0-20 cm含水量、作物耗水量、玉米产量和水分利用效率的年际变化和耕作处理间的差异,并对玉米产量与影响因素的相关性进行分析。【结果】1)保护性耕作能有效提高土壤有机碳含量,少耕、免耕处理0-20 cm土层有机碳含量11年平均值较传统耕作分别提高了11.2%和3.4%;至2013年少耕、免耕20-40 cm土层有机碳含量分别较传统耕作增加了5.53和3.29 g/kg;土壤0-20 cm有机碳储量净增加速率分别为C 0.365和0.754t/(hm2·a)。2)保护性耕作具有明显的增产效果,少耕产量最高,增产效果最好2003~2013年均产量为5.83t/hm~2,较传统耕作提高了14.7%;免耕次之,年均产量为5.39 t/hm~2,较传统耕作增产6.1%。3)各耕作处理玉米产量与土壤0-20 cm土层含水量之间存在显著的二次方程关系,与作物耗水量之间具有显著的乘幂方程关系。4)保护性耕作可以增加土壤水分减少玉米生育期内的耗水量,提高水分利用效率,其中免耕土壤0-20 cm土层水分含量最高2003-2013年平均含水量为15.2%,较传统耕作和少耕提高了1.90和1.66个百分点,且生育期耗水量最少2003~2013年均耗水量为403.5 mm,较传统耕作和少耕减少了16.1 mm和7.6 mm;少耕、免耕的水分利用效率较传统耕作分别提高了16.1%和10.2%,降水利用效率较传统耕作提高13.9%和5.8%。【结论】长期保护性耕作可以有效地提高土壤有机碳含量、增加土壤水分、减少作物耗水量,从而显著提高了玉米产量和水分利用效率,3种耕作措施中以少耕效果最好,免耕次之在旱作农田推广少、免耕保护性耕作措施是一种增产、节水的有效途径。     

耕作方式对秸秆覆盖玉米田春播期土壤水热盐状况的影响

为探究秸秆覆盖玉米田秋收后不同整地耕作措施对翌年春播期土壤水热盐状况及玉米出苗率的影响,试验设置免耕、少耕和旋耕共3个处理进行了对比研究。结果表明:不同耕作方式造成的秸秆覆盖量和土壤水分含量差异是影响土壤温度变化的主要因素,各处理不同土层温度整体表现为旋耕少耕免耕,春播期气温较低,相对较高的土壤温度有利于玉米种子的萌发;各处理不同土层含水率整体表现为免耕少耕旋耕,但各处理水分条件均适宜玉米种子的萌发;在一定的土壤含水率范围内,土壤含水率与土壤温度间呈现负相关关系;各处理不同土层含盐量整体表现为旋耕少耕免耕,0—20 cm土壤含盐量平均值分别为1.818 g/kg,1.845 g/kg,1.984 g/kg,均适宜玉米的种植;不同耕作方式对玉米出苗率影响显著,且旋耕处理出苗率最高,平均较免耕和少耕处理高9.25%和6.21%。     

不同覆盖条件下旱作农田土壤呼吸及其影响因素

利用田间试验研究了不同覆盖条件下旱作农田冬小麦土壤呼吸及其水热状况。设4个处理,即无覆盖处理（CK）、 小麦全年 4500 kg/hm2秸秆覆盖（M4500）、 9000 kg/hm2秸秆覆盖（M9000）和地膜覆盖（PM）。结果表明, 土壤呼吸在作物生育期呈单峰曲线变化,PM 处理峰值出现在拔节期,其余处理推迟至抽穗期; CK、 M4500、 M9000、 PM处理呼吸速率均值分别为CO2 1.54、 1.44、 1.45、 1.75 mol /(m2s),其中PM与CK处理差异显著（P0.05）; 生育期内土壤呼吸温度敏感性（Q10值）在1.86~2.39之间; 土壤温度低于5℃时,Q10值较高,而当土温高于5℃时,土壤呼吸的温度控制作用较弱; 土壤水分对土壤呼吸的限制作用不大。多元线性回归分析表明,05cm土层温度和水分形成的双因子模型可以更好地解释土壤呼吸速率变异,各处理的决定系数分别为CK 0.827、 M4500 0.816、 M9000 0.896、 PM 0.729（P0.01）。     

耕作方式对土壤螨类群落结构的影响

土壤螨类是土壤生态系统中重要的指示生物之一。为探讨耕作方式对土壤螨类数量、类群数、群落结构以及垂直分布的影响, 试验选取位于东北黑土区中国科学院海伦农田生态系统国家野外科学观测研究站中5种耕作方式(免耕耕作、少耕耕作、平翻耕作、组合耕作和旋耕耕作)试验区内土壤螨类为研究对象, 采用改良干漏斗(Modified Tullgren)法, 于2009年5月、6月和7月3个时期分离0~15 cm土层中的土壤螨类。结果表明: 耕作方式对土壤螨类数量和类群数存在显著影响, 3个时期共捕获土壤螨类2 441只, 免耕耕作、少耕耕作、组合耕作、旋耕耕作和平翻耕作分别捕获土壤螨类366只、436只、553只、819只和267只, 分别隶属于13科、18科、13科、14科和11科。传统的旋耕耕作具有最高的土壤螨类个体数量, 而保护性耕作中的少耕耕作具有最高的土壤螨类类群数。不同时期耕作方式对土壤螨类垂直分布的影响不同, 5月除免耕耕作外其他4种耕作方式均较好地保持了土壤螨类垂直分布的表聚特征, 即0~5 cm土层中土壤螨类的数量显著(P<0.05)高于其他两层(5~10 cm, 10~15 cm), 其中组合耕作和少耕耕作在3个时期中均较好地保持了土壤螨类的表聚特征, 且少耕耕作较好地保持了土壤螨类的多样性。MGP分析结果表明: 土壤甲螨群落随季节的变化在组成上发生变化, 从最初的高等甲螨为优势类群转化为低等甲螨为优势类群, 免耕和少耕的这种趋势较其他耕作方式更为明显, 少耕耕作3个时期土壤甲螨的组成类型分别为P型、G型和O型, 而免耕耕作3个时期土壤甲螨的组成类型分别为P型、O型和G型。少耕和免耕两种保护耕作方式较其他耕作方式更有利于土壤螨类群落结构的稳定性及多样性的保持, 有利于农田土壤生态环境的保护。     

黄土丘陵区不同土地利用类型土壤呼吸及其与温度和水分的关系

[目的]分析黄土丘陵区不同土地利用类型土壤呼吸速率释放特征,为揭示该区域不同立地类型C循环特征奠定基础。[方法]采用LI-8100土壤碳通量测量系统于2014年11月至2015年7月,对标准径流小区红豆草、苜蓿、撂荒地和梯田苜蓿、沙打旺5种地类土壤呼吸速率及其地表温度、土壤温度(5cm)、土壤含水量进行观测。[结果](1)土壤呼吸速率日变化表现为昼高夜低的单峰型曲线,与温度的变化趋势一致,年均土壤呼吸速率表现为:沙打旺(梯田)2.27μmol/(m^2·s)>红豆草1.79μmol/(m^2·s)>苜蓿1.77μmol/(m^2·s)>苜蓿(梯田)1.62μmol/(m^2·s)>撂荒地0.77μmol/(m^2·s);(2)土壤呼吸速率呈现明显的季节变化特征,夏季最高,春季和秋季次之,冬季最低。夏季与春、秋、冬3季土壤呼吸速率差异显著(p<0.05);(3)土壤呼吸速率与地表温度和土壤温度(5cm)的相关性均达到显著水平(p<0.05)。除撂荒地外,各样地土壤呼吸速率与土壤温度(5cm)的相关度均高于其与地表温度的相关度,各样地土壤温度(5cm)Q10值介于1.94~3.00;(4)土壤呼吸速率与土壤含水量之间线性相关不显著(p>0.05),但与土壤温度(5cm)和土壤含水量的交互作用显著相关(p<0.01)。[结论]梯田土壤呼吸速率总体表现优于坡地,裸露地表在恢复植被的过程中,土壤环境质量显著提升。     

保护性耕作对黄土旱塬箭筈豌豆地土壤呼吸的影响

[目的]揭示保护性耕作对土壤呼吸的影响,为旱区保护性农业的发展提供理论依据。[方法]采用多通道土壤碳通量系统监测传统耕作(T)、传统耕作+秸秆覆盖(TS)、免耕(NT)和免耕+秸秆覆盖(NTS)下箭筈豌豆(Vicia sativa)地的土壤呼吸速率。[结果]各措施下花期呼吸速率比收获期高10.45%~45.09%,NTS处理下土壤呼吸速率最低别比TS,NT和T处理显著减少39.17%,21.37%和30.25%(p0.01)。耕作处理(T,TS)下日均土壤呼吸速率高于免耕处理(NT,NTS)(p0.05)。晴天土壤呼吸变化呈单峰曲线,最大值出现在14:00。耕作下土壤呼吸速率与气温显著线性相关,免耕下(NT,NTS)与气温呈指数关系(p0.01)。不同耕作措施间气温敏感性Q10值大小依次为:T(1.97)NT(1.62)TS(1.58)NTS(1.52)。[结论]免耕加秸秆还田处理对减少温室气体排放有一定的贡献。     

免耕留茬覆盖对旱作燕麦土壤养分及微生物量的影响

以旱作燕麦田为试验对象,设置免耕高留茬高覆盖、免耕低留茬高覆盖、免耕高留茬低覆盖、免耕低留茬低覆盖和常规耕作5个处理,研究了免耕留茬覆盖对土壤养分、微生物量及燕麦产量的影响。结果表明,免耕留茬覆盖各处理均能明显提高土壤0—10cm和10—20cm土层中土壤有机质、全量养分及速效养分含量,0—10cm土层各土壤养分含量均高于10—20cm土层;免耕留茬覆盖对土壤微生物碳、氮具有显著的提高作用,整个生育期抽穗期达到最大值,0—10cm土层土壤微生物量碳、氮均大于10—20cm土层,其中免耕高留茬高覆盖处理效果最佳;免耕留茬覆盖对0—10cm和10—20cm土壤微生物商有显著提高作用,免耕留茬覆盖处理间差异不显著;免耕留茬覆盖对燕麦产量影响显著,其中高留茬高覆盖处理产量最高,为2 111.4kg/hm~2,较常规耕作增产18.6%,产量总体表现为免耕高留茬高覆盖免耕低留茬高覆盖免耕高留茬低覆盖免耕低留茬低覆盖常规耕作。     

不同碳氮管理措施对春玉米农田土壤呼吸的影响

基于山西省寿阳旱作试验区长期定位试验,以春玉米农田为研究对象,探讨了不同碳氮管理措施对春玉米农田土壤呼吸的影响及土壤呼吸与土壤温度的关系。结果表明:碳氮处理土壤呼吸高于无肥区,其中施用化肥105 kg·hm-2、秸秆3 000 kg·hm-2、有机肥3 000 kg·hm-2时,土壤呼吸速率最低,为2.24μmol·m-2·s-1,与无肥区差异不显著;施用化肥31 kg·hm-2、秸秆5 121 kg·hm-2、有机肥4 500 kg·hm-2时,土壤呼吸速率最高,达3.51μmol·m-2·s-1,高出无肥区72.0%。化肥、秸秆、牛粪编码值与土壤呼吸速率满足关系式y=2.2-0.1 x1+0.2 x2-0.2 x1x3+0.2 x12+0.1 x22+0.1 x32,当化肥、秸秆、牛粪用量分别为131、1 500、3 750 kg·hm-2时,土壤呼吸速率达到最小值2.075μmol·m-2·s-1,该施肥配方可为当地春玉米生产施肥管理提供参考依据。土壤呼吸与土壤温度间存在y=a Tb显著相关关系,可解释两者间变异的46.9%~81.2%,Q10变化范围为1.86~4.71。综上可知,合理的碳氮管理措施可有效控制CO2的排放,并影响土壤呼吸对土壤温度的敏感性。     

不同耕作方式下旱作玉米田土壤呼吸及其影响因素

为揭示不同耕作方式对旱作玉米田土壤呼吸的影响,对比研究深松耕、免耕、旋耕和翻耕4种耕作方式下土壤呼吸速率的动态变化及其与土壤水分、温度、有机质、全氮、pH值等的关系。结果表明,夏玉米生长季,4种耕作方式下土壤呼吸速率随生育时期均呈先增加后降低的趋势,平均土壤呼吸速率为深松耕>翻耕>旋耕>免耕;播种前至拔节期土壤温度为翻耕>深松耕>旋耕>免耕,抽雄期至成熟收获期为免耕>旋耕>深松耕>翻耕;各耕作方式下0～20cm层土壤有机质、全氮均逐渐增加,与免耕比较,翻耕有机质和全氮均降低;生育前期土壤pH值波动明显,抽雄期后趋于平缓,土壤pH值平均值为翻耕>旋耕>免耕>深松耕。各影响因素与土壤呼吸速率相关分析表明,深松耕和翻耕土壤水分、温度与土壤呼吸速率呈显著或极显著正相关;有机质与土壤呼吸速率呈负相关,且与深松耕措施下土壤呼吸速率呈显著负相关;除免耕外,其他耕作方式下土壤全氮、pH值与土壤呼吸呈负相关。该研究可为补充完善土壤呼吸排放机理、评估区域碳收支平衡及制定科学有效的土壤碳调控管理措施提供依据。     

西南地区亚高山典型林区土壤碳排放及影响因子

为进一步厘定西南地区亚高山典型林区土壤碳(carbon,C)排放的主控因素,更精确估算土壤C排放,该文以贡嘎山峨眉冷杉林为研究对象,利用Li-6400-09土壤呼吸室,采集了2008—2009年土壤CO2排放速率及相应环境要素数据。结果表明,成熟林与中龄林区土壤储量分别为291.0、63.8 t C/hm2。成熟林与中龄林全年土壤C排放速率整体变化态势基本一致。其中中龄林土壤C排放速率日均最大值、最小值与平均值分别为34.53、6.96、16.26 kg C/(hm2·d)。成熟林土壤C排放速率日均值的最大值、最小值与平均值分别为55.34、9.50、24.57 kg C/(hm2·d)。土壤C排放速率日均值与5 cm土壤温度表现的相关性最高(r成熟=r中龄=0.73,P0.05)且二者存在指数关系(R2成熟=0.60,R2中龄=0.56)。土壤温度是影响该区域土壤C排放变化的主要环境驱动因子。在IPCC不同气候情景下(B1,A1B和A2),成熟林土壤C排放量将比基准情景分别高出15%、25%和31%;中龄林土壤C排放量将比基准情景高13%、21%和27%。该研究可为变化环境下中国西南山区碳平衡估算提供数据基础和参考依据。     

喀斯特峡谷不同植被类型土壤的呼吸及其温度敏感性

[目的]了解喀斯特地区植被恢复对土壤碳释放的影响,为精确估计区域土壤碳收支变化提供参考。[方法]以喀斯特峡谷地区典型植被类型(草地、稀灌草丛、灌丛和乔木林地)为研究对象,采用Li-8100便携式土壤呼吸仪对其土壤呼吸、土壤温度和土壤水分进行定位连续观测,系统研究土壤温度(T)和土壤湿度(W)对土壤呼吸速率(Rs)的影响。[结果](1)草地、稀灌草丛、灌丛和乔木林4种植被类型土壤呼吸均呈单峰型季节动态,土壤呼吸速率的最大值均出现在夏季,最小值出现在冬季,其土壤呼吸速率变化范围分别为0.73~1.21,1.20~1.48,1.54~2.41,1.86~2.95μmol/(m2·s);观测期内,土壤呼吸速率均值分别为1.65,2.76,2.45,3.43μmol/(m2·s)。(2)土壤温度是影响土壤呼吸速率的主导因素,单因素指数模型显示土壤温度对土壤呼吸速率变化的解释能力为72.37%;三次项模型表明土壤水分的贡献率为43.9%。双因素关系模型较好地反映了土壤温度、湿度对土壤呼吸的影响,二者可共同解释土壤呼吸变化的81.5%~91.2%。(3)土壤呼吸的温度敏感性指数Q10值与土壤温度和湿度均呈显著负相关(p0.05)。[结论]4种植被类型土壤呼吸及其温度敏感性同时受土壤温度和水分影响,当土壤含水量过低或过高时,土壤温度的主导作用相对减弱,土壤湿度的影响作用加强。     

免耕施肥条件下冬小麦季土壤呼吸速率及影响因素

基于连续8年的田间试验,研究分析了不同耕作施肥措施下冬小麦农田土壤呼吸的季节变化及影响因素。结果表明:不同耕作施肥处理可以显著影响土壤呼吸速率,与传统耕作相比,免耕覆盖处理显著降低了旱地农田土壤呼吸速率;而相同耕作处理下,增施有机肥会显著提高土壤呼吸速率,说明翻耕和增施有机肥均会促进土壤呼吸。冬小麦季土壤温度和水分是土壤呼吸的主要影响因素,其中土壤温度可以解释土壤呼吸变化的83.2%~93.7%,土壤水分可以解释44.0%~76.5%,土壤温度对土壤呼吸的影响大于土壤水分;土壤温度对土壤呼吸的影响程度因不同耕作施肥处理而异,翻耕和增施有机肥均会提高土壤呼吸的温度敏感性(Q_(10)),免耕覆盖条件下减小了土壤呼吸受温度的影响程度。     

黔中喀斯特地区不同林型春季土壤呼吸研究

采用LI-6400便携式光合测定系统及土壤呼吸叶室6400-09对黔中喀斯特地区5种林型的土壤呼吸速率进行了测定和分析.结果表明,土壤呼吸速率日动态均呈单峰型;马尾松林土壤呼吸速率的昼夜变化值比阔叶林平均高0.91 CO2 μmol/(m2·s),其中凋落物部分平均高1.50 CO2 μmol/(m2·s);呼吸速率日均值为马尾松林(4.41 μmol/m2·s)>柏木林(3.55 μmol/m2·s)>阔叶林(3.49 μmol/m2·s)>灌木林(3.32 μmol/m2·s)>针阔混交林(3.05 μmol/m2·s);呼吸速率日极差与El呼吸速率平均值的比值为马尾松林(40.56%)>灌木林(23.91%)>针阔混交林(23.29%)>阔叶林(18.46%)>柏木林(13.70%);凋落物占土壤呼吸速率的比重为马尾松林>针阔混交林>灌木林>柏木林>阔叶林;土壤呼吸速率与5 cm土温关联较大;土壤湿度与土壤呼吸速率值呈负相关.     

水蚀风蚀交错区土壤呼吸影响因素及其对土地利用方式变化的响应

为准确评估黄土高原水蚀风蚀交错区土壤呼吸速率季节变化影响因素及其对不同土地利用方式的响应,于2009~2012年植物生长季节,选取6 种当地典型的土地利用类型,应用红外气体分析法对土壤呼吸速率进行测定,并结合土壤水、热与养分因子进行分析。结果表明, 水蚀风蚀交错区退耕会显著改变土壤呼吸强度,该区典型农地的土壤呼吸速率为1.06～1.39 mol/（m2s）,农地转变为裸地的过程中,土壤呼吸速率下降为原来的42%～63%,尤其在植物生长旺季的7、 8、 9 三个月下降明显。 农地弃耕后建设人工草（灌木）地使土壤呼吸速率提高了109%～200%,农田撂荒样地土壤呼吸速率约为农地的79%～179%,农地略高于长芒草地和荒草地。该区土壤呼吸速率变化的主导因子为土壤温度,尤其与10 cm土层的土壤温度相关性最好,土壤呼吸速率与土壤含水量之间拟合优度较差, 但土壤温度与含水量双因子指数模型Rs=aebTc 对该地区土壤呼吸速率的拟合均优于相应的单因子模型。10 cm土层的土壤呼吸温度敏感性系数（Q10值）排序为:无植被生长样地（裸地,2.09）农地（农地、坡地农地,2.07～1.69） 撂荒地（坡地撂荒地、撂荒地、梯田撂荒地,1.71～1.53）草（灌木）地（柠条地、苜蓿地、长芒草地、荒草地,1.51～1.42）,可见随着未来气温的升高,在生态系统土壤呼吸整体有可能增加的背景下,退耕还林（草）会降低土壤呼吸对温度的敏感性,且Q10值随土壤含水量降低而降低。土壤呼吸速率与土壤有机质、全氮之间有极显著的正相关关系。因此,水蚀风蚀交错区土壤呼吸受到土壤温度、水分、养分及土地利用方式的显著影响。     

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。     

免耕覆盖玉米秸秆对旱塬地土壤环境的影响

免耕覆盖试验结果表明,免耕覆盖玉米秸秆4500kg/hm2以上的处理比传统耕作玉米增产22.15%～25.65%,土壤水分利用效率提高2.9625kg/hm2·mm.春播前0～200cm土层速动易效水含量比传统耕作增加17.02～47.9mm,距地表5cm、10cm、15cm处的地积温与秸秆覆盖量呈极显著直线负相关关系,0～10cm土层土壤容重随秸秆覆盖量增加而减小,土壤有机质、全N、速效磷与秸秆覆盖量呈极显著直线回归关系.与传统耕作比较,脲酶、碱性磷酸酶和转化酶分别增加0.04～0.48mg/g、0.05～1.08mg/g和1.7～12.8mg/g,脲酶、碱性磷酸酶、转化酶与免耕秸秆覆盖量的关系呈极显著直线相关关系.     

晋南旱垣种植制度及土壤耕作方式对麦田周年土壤水分动态和水分利用效率的影响

为了高效贮蓄利用夏季降水资源,明确不同种植制度及土壤耕作方式的麦田周年土壤水分动态变化规律,在山西临汾采用大区对比方法研究了麦茬复播谷子、休闲期土壤耕作方式对麦田周年土壤水分动态及水分利用效率的影响。结果表明:在夏季降雨较少年型,在小麦播种期0—200cm土层贮水量为休闲制少耕休闲制传统耕作休闲制免耕麦茬复播谷子,麦茬复播谷子全生育期0—200cm土层的耗水量高于休闲制的3个不同土壤耕作方式。在小麦生育期降水较多年型,0—200cm贮水量在小麦返青期和拔节期谷子茬口低于休闲茬口少耕和传统耕作,灌浆期和成熟期高于休闲茬口少耕和传统耕作。播种—返青阶段,谷子茬口各土层的耗水量均小于休闲茬口少耕和传统耕作;返青—拔节阶段谷子茬口、休闲茬口少耕和传统耕作在100—200cm土层水分由积蓄变化为拔节—灌浆阶段、灌浆—成熟阶段的亏缺;在播种—成熟全阶段0—200cm土层的总耗水量为休闲茬口传统耕作休闲茬口少耕谷子茬口。周年0—100cm土层土壤水分谷子茬口、休闲茬口少耕和传统耕作均有不同程度的积蓄,100—200,0—200cm土层谷子茬口水分积蓄,而休闲茬口少耕和传统耕作水分均为亏缺。水分利用效率为谷子茬口休闲茬口少耕休闲茬口传统耕作。研究结果为该区域正确选择种植制度及夏季休闲制土壤耕作方式提供了理论和技术支撑。     

免耕对土壤剖面孔隙分布特征的影响

探明长期免耕措施对土壤孔隙特征、土壤结构及土壤水分参数等影响,可为阐明在小麦、玉米轮作过程中,长期进行免耕对土壤剖面物理特征的改善及其作用机理提供科学依据。采用CT扫描法定量分析了免耕和常规耕作0~100 cm土层土壤孔隙(80~1 000μm、1 000μm、80μm)的数目、孔隙度及孔隙在土壤剖面上的分布特征,同时采用常规方法测定了土壤大团聚体、土壤容重、有效水含量及饱和导水率等。结果表明:长期免耕不仅提高了土壤1 000μm、80~1 000μm、80μm孔隙数,且其孔隙度也相应提高,较常规耕作孔隙数分别提高55.3%、58.2%、57.9%,孔隙度分别提高97.4%、39.4%、72.6%。同时土壤孔隙形态也得到了改善,孔隙成圆率提高。对不同土层而言,免耕更利于提高0~25 cm土层80~1 000μm和80μm孔隙数以及0~45 cm土层1 000μm孔隙数,且显著提高了0~20 cm和25~40 cm土层1 000μm、80μm及0~20 cm土层80~1 000μm的土壤孔隙度。说明长期免耕对土壤剖面孔隙的分布产生一定影响。此外,免耕提高了0~25 cm土层土壤的有效水含量、0~55 cm土层饱和导水率和0.25 mm水稳性团聚体含量,降低了土壤容重,其作用深度在55 cm以上土层。通过CT扫描测得的土壤孔隙参数与常规方法测定的土壤物理参数之间存在极好的相关性,说明可从微观土壤孔隙特征来表征宏观的土壤物理性质。总之,长期免耕有利于改善土壤结构和土壤孔隙状况,提高土壤的渗透能力及土壤水分的有效性,促进作物的生长。     

耕作方式对长期免耕农田土壤微生物生物量碳的影响

以华北冬小麦-夏玉米两熟区长期免耕土壤为研究对象, 研究不同耕作方式(免耕、翻耕和旋耕)对长期免耕土壤微生物生物量碳(SMBC)的影响, 为制定合理的轮耕制度提供依据。试验结果表明: 长期免耕土壤进行耕作处理后SMBC 的时空分布和稳定性产生显著变化。不同耕作处理SMBC 含量在0~5 cm 和5~10 cm 土层变化明显, 小麦起身期含量最低, 收获期最高; 深层SMBC变化不明显。免耕处理SMBC 随土壤层次明显降低, 且各土壤层次SMBC 差异达显著(P<0.05)水平; 翻耕、旋耕处理0~5 cm 和5~10 cm 土层间SMBC 无明显差异, 其他层次间差异显著(P<0.05)。从生育期平均值看, 0~5 cm 土层免耕处理SMBC 含量较高, 翻耕和旋耕处理则分别比免耕降低6.7%、6.1%; 与免耕相比, 5~10 cm 土层SMBC 翻耕、旋耕处理分别增加30.2%和20.7%(P<0.01),10~20 cm 土层SMBC 翻耕、旋耕处理比免耕增加48.1%(P<0.01)和10.5%(P<0.05)。在冬小麦生育期内, 0~20 cm土层SMBC 稳定性表现为翻耕>旋耕>免耕, 20~30 cm 土层SMBC 稳定性表现为免耕>翻耕>旋耕。