留膜留茬免耕栽培对旱作玉米田土壤养分、微生物数量及酶活性的影响

为了探讨不同耕作和覆盖方式对陇东黄土旱塬农田耕层土壤养分、土壤容重、酶活性及微生物数量的影响。采用随机区组设计,设置留膜留茬免耕栽培(T)和全膜双垄沟播栽培(CK)2个处理,测定不同生育时期0~10 cm、10~20 cm、20~40 cm 3个土层土壤养分含量、水解酶(蔗糖酶、脲酶、磷酸酶、过氧化氢酶)活性及微生物(细菌、放线菌、真菌)数量等指标。结果表明:与 CK 相比,留膜留茬免耕栽培显著(P<0.05)提高了收获期表层(0~10 cm)土壤有机质、全量磷钾及速效磷钾含量,随土层深度增加,有机质及全量和速效磷钾含量均呈递减趋势。碱解氮含量在0~20 cm土层降低,在20~40 cm土层出现聚集。留膜留茬免耕栽培显著(P<0.05)增加了0~10 cm、10~20 cm、20~30 cm土层土壤容重,增幅为7.1%~12.4%。不同耕作方式玉米0~40 cm土层微生物数量为细菌>放线菌>真菌。耕作方式对不同土层各生育期土壤微生物数量整体上影响显著(P<0.05),为T>CK。同一生育期随土层深度增加,土壤微生物数量整体上呈减少趋势,以表层(0~10 cm)最高,为T>CK。与CK相比,T的细菌和真菌在苗期、拔节期、抽雄期、灌浆期、收获期分别增加23.7%、64.5%、7.6%、44.0%、5.6%和31.1%、91.7%、85.7%、10.5%、33.3%。放线菌在苗期、拔节期、收获期分别增加79.8%、15.1%、17.6%,抽雄期、灌浆期分别减少17.2%、33.2%。耕作方式对不同土层各生育期土壤酶活性整体上影响显著(P<0.05),为T>CK。同一生育期随土层深度增加,酶活性逐渐降低,以表层(0~10 cm)最高,T效果优于CK,与CK相比,T的蔗糖酶、脲酶、磷酸酶、过氧化氢酶在玉米全生育期增幅分别为4.7%~126.1%、9.8%~47.0%、5.4%~33.7%、2.3%~43.2%。相关分析表明:土壤酶活性之间呈显著(P<0.05)或极显著(P<0.01)相关,细菌与蔗糖酶显著(P<0.05)相关,与磷酸酶极显著(P<0.01)相关,放线菌与土壤酶活性呈显著(P<0.05)或极显著(P<0.01)相关,表明土壤微生物数量与酶活性能较好地反映土壤肥力水平。因此,留膜留茬免耕栽培在旱作农田条件下有利于土壤有机质及磷钾养分含量、酶活性及微生物数量的提高。     

大力推广保护性耕作 实现农业可持续发展

保护性耕作是以保护生态环境,促进农田可持续利用和农业节本、增产、增效的一项先进农业耕作技术,其关键技术是免耕或少耕播种。近年来,在赤峰市政府及农牧业局的的统一领导下,各部门做到了思想上重视、行动上落实、方法上完善、措施上     

灌溉和施氮对免耕留茬春小麦农田土壤有机碳、全氮和籽粒产量的影响

在甘肃省石羊河流域绿洲灌区,研究不同灌溉量和施氮量对留茬免耕春小麦收后0~30 cm土层土壤有机碳、土壤全氮和土壤碳氮比的影响。结果表明,在0~140 kg/hm²施氮范围,土壤全氮和有机碳含量增施氮肥均明显增加,当施氮量超过140 kg/hm²时,土壤有机碳随施氮量增加而降低,土壤全氮含量无明显变化。就平均施氮水平而言,土壤全氮和有机碳含量随灌溉量增加呈先升高后下降的趋势,适量灌溉 (节水20%灌溉) 促进土壤氮和碳的矿化速率,从而增加全氮和有机碳含量,但少量或过量灌溉降低土壤氮和碳的矿化速率,同时增加土壤氮和碳的损失,导致节水20%灌溉的土壤全氮含量(0.9 g/kg)和有机碳含量(14.22 g/kg)最高。就各灌溉水平平均值而言,当施氮达到221 kg/hm²,春小麦籽粒产量(6 365 kg/hm²)达到最大值,春小麦籽粒产量随灌溉量增加而增加。     

不同耕作措施对西北绿洲灌区冬小麦农田土壤呼吸的影响

在西北绿洲灌区多年田间定位试验基础上,研究了免耕秸秆覆盖(NTS)、免耕不覆盖(NT)和传统耕作(T)3种耕作措施下冬小麦农田土壤呼吸变化特征及其对土壤温湿度的敏感性。结果表明,3种耕作措施土壤呼吸速率日变化和生育期变化呈单峰曲线。免耕秸秆覆盖处理土壤呼吸速率日峰值出现在15:00,免耕不覆盖和传统耕作处理出现在14:00。3种耕作措施土壤呼吸速率生育期峰值出现在冬小麦开花期。从冬小麦返青至成熟,免耕秸秆覆盖和传统翻耕处理土壤呼吸平均速率分别较免耕不覆盖处理高43.01%和33.33%。3种耕作措施下土壤呼吸对土壤温度的敏感性(Q₁₀)依次为NT＞NTS＞T,敏感性为1.93~3.00;3种耕作措施下土壤呼吸对土壤含水量不敏感。说明在西北绿洲灌区,不同耕作措施下冬小麦农田土壤呼吸主要受耕层土壤温度的控制。     

保护性耕作技术的推广与取得成效

1推广保护性耕作技术应具备的条件深松整地基础要好。深松整地可以缓解土壤板结现状。特别是秋季深松整地可以建立土壤水库,接纳冬降水,避免春季气候干燥期动土,可有效地解决耕地春旱的问题。秋季使耕地达到待播状态,在春季播种时可以保墒,有利于免耕播种和保全苗,     

免耕覆盖对桑树生长发育影响的研究

试验发现覆盖与耕翻均可以提高桑树的产叶量，桑叶产量的提高主要是通过桑树枝条数、条径及每叶重的增加实现的；不同覆盖材料的物理状态对桑叶产量亦有较大影响，碎草覆盖比整草覆盖效果好；此外，覆盖还可以显著减少杂草的发生，降低生产成本；覆盖在一定条件下可以代替耕翻所起的作用。     

河西绿洲灌区节水抗旱型玉米品种的评价方法探讨

河西绿洲灌区水资源日益紧缺,玉米为该地区首要粮食作物。构建节水抗旱型玉米品种评价体系对品种选育与筛选具有指导意义。选取该区域实际生产中表现较好的8个玉米品种为试验材料,在大田环境设置干旱胁迫与充分灌溉两个水分处理,测定12个农艺性状、产量指标及11个生理指标,引入产量-水分高效利用指数(YHWUEI),结合因子分析法、隶属函数法、聚类分析、灰色关联度等多种数据处理方法,建立节水抗旱玉米品种综合评价体系。结果表明:将诸多考察指标转化为5个相互独立的综合指标(累积贡献率94.263%)。通过对综合指标隶属函数值U_(xi)的二次加权,得到节水抗旱综合评价D值。由此得出的玉米品种节水抗旱排序为:甘玉801>利单295>正德305>先玉335>敦玉13号>玉源7879>甘鑫2818>庆单3号。聚类分析将玉米品种分为:Ⅰ级 节水抗旱型1份、Ⅱ级 中等节水抗旱型4份、Ⅲ级 非节水抗旱型3份。灰色关联分析显示,粒长、粒宽、行粒数、秃间长度可直观地作为评价玉米节水抗旱性的指标性状。引入具有抗旱及节水双重表达特性的YHWUEI指数参与D值数学模型的构建,使节水抗旱性评价更为准确。     

覆盖对长期免耕桑园土壤某些肥力性状的影响

应用田间试验的方法研究在长期免耕条件下覆盖对桑园土壤某些肥力性状的影响。试验结果显示 :从同一处理 ,无论覆盖与否其土壤有机质、全氮及速效氮的含量均为上层 (0～ 2 0cm)大于下层 (2 0～ 4 0cm) ;同一土层不同处理 ,上述养分含量均为覆盖大于不覆盖 ;覆盖处理的土壤微生物量、最大田间持水量比不覆盖处理分别增加了4 5 4 %、5 0 9% ;覆盖可以使土壤变得疏松 ,通透性得到一定程度的加强。     

不同留茬高度对全株玉米品质的影响

为了研究不同留茬高度对全株玉米营养成分品质的影响,有效促进草食畜牧业快速发展和农民增产增效,试验选取了安定区广泛种植饲用玉米品种先玉1710和京九青贮16为试验材料,在腊熟期分别选择距离地面留茬高度1 cm、10 cm和20 cm刈割取样,测定生物产量及常规营养成分的含量。结果表明：全株玉米的产量和营养成分的含量,留茬高度由1 cm增至20 cm后,2个品种的粗蛋白（CP）、淀粉（ST）、灰分（CA）含量均有所增加,干物质（DM）、中性洗涤纤维（NDF）、（酸性洗涤纤维）ADF含量有所降低。由此可见,增加留茬高度可提高全株玉米的CP、ST、CA含量,但会降低其DM、NDF、ADF含量。     

长期保护性耕作对黄土高原旱地土壤物理质量的影响

本研究通过设置在陇中黄土高原半干旱区的小麦→豌豆和豌豆→小麦轮作系统的长期定位试验,探讨了不同耕作方式对耕层土壤物理质量的影响。6种耕作方式包括:传统耕作(T)、免耕(NT)、传统耕作秸秆还田(TS)、免耕秸秆覆盖(NTS)、传统耕作地膜覆盖(TP)和免耕地膜覆盖(NTP)。结果表明,不同耕作方式下耕层土壤容重、孔隙度、坚实度和饱和含水量差异显著,团粒结构、有效水分、水分利用率和饱和导水率差异极显著,耕作方式对土壤温度和田间持水量的影响不明显。通过加乘法则和加权综合法2种模型评价了不同耕作方式下土壤物理质量,P→W(豌豆→小麦)轮作序列下表现为NTS>NTP>NT>TS>T(TP)>TP(T),W→P(小麦→豌豆)轮作序列下表现为NTS>NTP>TS>NT>TP>T,说明免耕的基础上进行秸秆覆盖,有助于形成良好的土壤结构,提高土壤入渗,减少土壤侵蚀,促进土壤物理质量提高。     

耕作方式和秸秆覆盖对旱地麦豆轮作下小麦籽粒产量、蛋白质含量和土壤硝态氮残留的影响

为明确耕作方式和秸秆覆盖对旱地麦豆轮作下小麦籽粒产量、蛋白质含量和土壤硝态氮残留的影响,2014年10月-2016年6月,利用设置在豫西典型旱作区的麦豆轮作栽培模式长期定位试验,选取传统翻耕、翻耕覆盖、旋耕和旋耕覆盖4个处理,比较了小麦氮素吸收利用、籽粒产量、蛋白质含量以及土壤硝态氮残留量。结果表明,与翻耕相比,旋耕不影响小麦产量,但花后氮素积累量、籽粒蛋白质含量和蛋白质产量分别降低60.0%、8.6%和13.0%,而成熟期0~200 cm土层硝态氮残留量显著提高28.6%。同一耕作方式下,秸秆覆盖较无覆盖不仅显著提高了穗数、穗粒数、千粒重和收获指数,还提高了拔节前和开花后的氮素积累量,促进了营养器官氮素向籽粒中转运,从而使翻耕覆盖的籽粒产量、氮素吸收效率、籽粒蛋白质含量和蛋白质产量较翻耕分别提高11.5%、13.5%、7.4%和21.3%,旋耕覆盖较旋耕也分别提高23.0%、39.5%、12.8%和38.5%。在试验进行7年后的小麦成熟期,翻耕覆盖0~200 cm土层硝态氮残留量较翻耕降低31.3%,旋耕覆盖较旋耕也降低51.4%。因此,秸秆覆盖不仅可提高旱地麦豆轮作下小麦产量、蛋白质含量和氮素吸收效率,还能降低土壤硝态氮的残留量,是兼顾旱地小麦高产优质和环境友好生产的有效途径,尤其以旋耕覆盖效果突出。     

不同保护性耕作措施对三种土壤微生物氮素类群数量及其分布的影响

通过设置在陇中黄土高原丘陵沟壑区的长期定位试验,研究了不同保护性耕作措施下旱作春小麦-豌豆轮作系统中土壤氨化细菌、硝化细菌和自身固氮菌数量及其分布的差异。结果表明,无论是小麦地还是豌豆地,土壤氨化细菌、硝化细菌、自身固氮菌数量在0～5,5～10和10～30 cm土层中均呈现免耕秸秆覆盖＞秸秆还田＞免耕不覆盖＞传统耕作的趋势,且随着土层的加深,在小麦地中,免耕秸秆覆盖处理的氨化细菌数量比免耕不覆盖处理分别增加了76.21%,146.92%和67.82%, 且差异均达到5%的显著水平,在豌豆地中,各处理自身固氮菌数量逐渐减少,而硝化细菌数量呈先增加后减少的趋势,免耕秸秆覆盖、秸秆还田处理土壤氨化细菌数量逐渐下降,而免耕不覆盖、传统耕作处理的土壤氨化细菌数量先增加后减少。     

不同栽培方式对马铃薯土壤水分状况和产量的影响

针对我国西南高寒山区春播马铃薯频繁出现的干旱问题,试验于2009－2010年设置绿肥聚垄地膜覆盖栽培方式(GMPM) 、绿肥聚垄栽培方式(GM) 、地膜覆盖栽培方式(PM) 、普通翻耕栽培方式(CK) 4个不同处理,研究其对马铃薯田间耕层土壤水分状况、生长动态及产量的影响,并用FLINT1模型对水分利用情况进行了分析。结果表明,与普通翻耕栽培方式相比,播种后至封行前,绿肥聚垄地膜覆盖栽培方式、绿肥栽培方式和地膜覆盖栽培方式田间土壤(0～21 cm)含水率比对照平均提高了12.93%,6.30%和10.88%。封行后,绿肥聚垄地膜覆盖栽培方式和地膜覆盖栽培方式田间土壤含水率比对照平均低6.35%和6.40%。FLINT1模型分析结果显示,地膜绿肥栽培方式和地膜栽培方式在马铃薯生长中后期有一定的水分胁迫。绿肥聚垄地膜覆盖栽培方式马铃薯的块茎产量比对照增加25.6%,但是地膜覆盖栽培方式马铃薯的块茎产量比对照降低15.8%。 因此,绿肥聚垄地膜覆盖栽培方式能显著地提高苗期耕层土壤含水率和马铃薯的块茎产量,地膜覆盖可采取前期覆膜、中后期撤膜的栽培技术措施。     

水土保持耕作对夏种大豆光合、蒸腾及水分利用效率的影响

在甘肃黄土旱塬区,以夏种大豆为试验材料,对不同水土保持耕作方式下夏种大豆光合生理生态特征及水分利用效率进行了试验研究.结果表明,在生育期内,夏种大豆净光合速率呈下降的趋势,峰值出现在生长早期,可能主要受当地日照时数及有效辐射特点的影响.覆盖麦草耕作能有效减少土壤蒸发、增加耕层土壤含水量,显著提高夏种大豆叶片的净光合速率(P<0.01)及水分利用效率,净光合速率与水分利用效率呈正相关.水土保持耕作措施可使农田的光、温和水资源得到科学有效地利用.     

膜下秸秆还田添加腐解剂对旱地土壤碳氮积累及土壤肥力性状的影响

探索全膜双垄膜下秸秆还田添加腐解剂对旱地耕层土壤碳氮积累及土壤肥力性状的影响。2015-2017年在甘肃省农业科学院庄浪试验站,实施了以常规种植(CP)、常规种植+秸秆还田(CP_S)、常规种植+秸秆还田+腐解剂(CP_SD)、全膜双垄种植(FMRF)、全膜双垄种植+秸秆还田(FMRF_S)和全膜双垄种植+秸秆还田+腐解剂(FMRF_SD)为处理的田间定位试验。测定了耕层0~30 cm土壤有机质(SOM)、土壤全氮(TN)、全磷(TP)、全钾(TK)和速效氮(AN)、速效磷(AP)、速效钾(AK)、土壤容重(BD)和土壤pH,计算了耕层秸秆固存率(CSE)和碳氮积累量。结果表明,FMRF_SD通过改善水热环境协同秸秆微生物腐解剂生产增效作用,加速了还田秸秆腐解与养分释放,产生的有机物抵消了土壤有机氮矿化损失,释放的养分补充了作物生长对土壤养分的消耗;改善后的水热肥条件又促进作物旺盛生长,使更多的有机物(落叶、根茬)回归土壤,从而显著促进了耕层SOC和TN的积累、提高了土壤TN、TP、TK和AN、AP、AK的含量,尤其是显著提高AP和AK的含量(P<0.05)。与CP比,FMRF_SD 3年累计固存了41.17%的秸秆碳, 耕层年均增加SOC和TN贮量0.79 mg C·hm^-2和0.04 mg N·hm^-2;使耕层TN、TP、TK和AN、AP、AK 含量提高了0.05、0.03、3.05 g·kg^-1和10.80、8.90、101.50 mg·kg^-1,相应地增加了6.87%、6.94%、15.28%、10.24%、56.69%、55.34%。同时,FMRF_SD使土壤BD和pH值分别降低了3.9%和0.2%。土壤碳氮贮量、氮磷钾养分含量的增加以及土壤BD和pH 值的降低,增加了土壤供肥能力、改善了土壤结构和性状,从而显著提高了肥力。因此,FMRF_SD是适合当地的最有效的农田碳氮库土壤肥力管理模式。     

保护性耕作对黄土高原小麦田土壤微生物量碳的影响

用氯仿熏蒸提取法测定了不同耕作处理(传统耕作、传统耕作+秸秆覆盖、免耕、免耕+秸秆覆盖)下小麦田的土壤微生物量碳,并探讨了其与土壤有机碳、全氮、小麦产量之间的关系,结果表明,水土保持耕作第三年较传统耕作可以有效地增加小麦田土壤微生物量碳。较之土壤有机碳、全氮、小麦产量,土壤微生物量碳对土壤肥力变化反应迅速。     

保护性耕作对黄土旱塬玉米土壤呼吸及微生物数量的影响

研究了实施保护性耕作10年后秸秆还田和免耕对土壤可培养微生物数量和CO2释放的影响,采用LI COR 6400 09土壤气室连接红外线气体分析仪测定了玉米（Zea mays cv.Zhongdan No.2）土壤呼吸速率,采用平板涂抹计数法测定了根际土壤细菌、真菌和放线菌数量。结果表明,免耕和秸秆还田处理玉米花期土壤呼吸速率降低了8.3%和7.8%,玉米收获期土壤呼吸速率降低了15.5%和13.6%;土壤10 cm处地温与土壤呼吸速率变化趋势一致,且在传统耕作处理下最高;与传统耕作相比,免耕和秸秆还田不同程度地增加了根际土壤细菌、真菌和放线菌的数量,但各类微生物数量之间的比例恒定;土壤呼吸速率与3类根际土壤微生物的数量呈负相关,但不显著。可利用免耕和秸秆还田提高黄土旱塬土壤碳库贮量。     

保护性耕作对菘蓝光合特性和保护酶活性的影响

以T为对照,研究了干旱地区不同生育时期NT和NTS对菘蓝叶片光合特性、WUE、叶绿素含量和保护酶活性的影响。试验结果表明,6、8和10月菘蓝Pn日变化为典型的午休双峰曲线,日均和年均Pn均为NTS＞NT＞T。Gs早上出现高峰,中午和下午降至低水平小幅波动,日均和年均Gs都为NTS＞NT＞T。WUE变化趋势同Gs相似,与Pn日变化无相关性,6和8月菘蓝叶片WUE日均值NTS＞NT＞T,NTS处理效果显著,10月WUE日均值T＞NT＞NTS,WUE年均值NTS＞NT＞T,说明生育后期适度干旱提高菘蓝WUE作用较好。Ci与Pn日变化表现出明显的负相关性,说明菘蓝Pn午休为气孔限制所致。不同生育时期Tr日变化也为午休双峰曲线,与Pn日变化表现出明显的正相关性,日均和年均Tr值均为NTS＞NT＞T。Chla、Chlb、Chl(a+b)和Chla/Chlb年均值均为NTS＞NT＞T,说明NTS和NT有利于Chla和Chlb形成,NTS尤其延缓了生育后期Chla降解,从而提高了Pn。保护性耕作在6和10月干旱季节显著提高了CAT活性,8月高温季节显著提高了SOD活性,SOD、POD和CAT保护酶协同作用,显著降低了膜脂过氧化伤害,MDA年均值T＞NT＞NTS,说明NTS和NT保护酶活性的增强为菘蓝正常生长和Pn提高创造了良好的生理基础,NTS作用最显著。     

保护性耕作对黄土高原塬区作物轮作系统磷动态的影响

在黄土高原塬区,对保护性耕作下小麦-大豆轮作系统的土壤全磷(total phosphorus)、速效磷(available phosphorus)和作物吸磷量进行了动态观测。保护性耕作处理为传统耕作+秸秆覆盖(ts),免耕(nt),免耕+秸秆覆盖(nts),以传统耕作(t)为对照,结果表明,实施保护性耕作10年对轮作系统冬小麦产量没有显著影响,夏播大豆产量对秸秆覆盖有积极响应;免耕处理提高了土壤全磷和速效磷含量,使土壤磷在0～5 cm层次表聚化,土壤磷含量随着保护性耕作时间的延长呈增加趋势, nts和ts 处理下大豆籽粒吸磷量比对照显著提高111%和82%,秸秆覆盖提高了作物对磷的吸收;小麦-大豆轮作有助于提高土壤速效磷含量。结果揭示了黄土高原雨养农业区保护性耕作对土壤-作物系统磷动态的影响,为该系统的磷管理提供了一定的理论指导。