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(P0.05)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(P0.05)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(P0.05),为TCK。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TCK。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(P0.05),为TCK。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(P0.05)或极显著(P0.01)相关,细菌与蔗糖酶显著(P0.05)相关,与磷酸酶极显著(P0.01)相关,放线菌与土壤酶活性呈显著(P0.05)或极显著(P0.01)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。     

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。     

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。     

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。     

灌溉与施氮对留茬免耕春小麦耗水规律、产量和水分利用效率的影响

在甘肃省石羊河流域绿洲灌区,研究了不同灌溉量(常规灌溉327 mm,节水20%灌溉261 mm和节水40%灌溉196 mm)和施氮量 (0,140,221和300 kg N/hm²) 对留茬免耕绿洲农田0～120 cm 土壤水分动态、小麦耗水规律、籽粒产量和水分利用效率的影响。结果表明,灌溉影响灌水前24 h深层(80～120 cm)土壤含水量和灌水后24 h浅层(0～80 cm)土壤含水量,施氮处理对深层(0～120 cm)土壤含水量影响不显著。就全生育期而言,土壤贮水量和植株耗水强度随灌水量增加而增加,不施氮处理的土壤贮水量高于施氮处理,施氮对植株耗水强度影响不显著。当施氮量达到221 kg N/hm²时,春小麦水分利用效率(14.51 kg/hm²·mm)和春小麦籽粒产量(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,常规灌溉的平均籽粒产量比节水20%灌溉和节水40%灌溉分别增加8.2%和32.2%。不同灌溉之间的水分利用效率相差不显著。     

不同耕作方式下春小麦生育期土壤酶时空变化研究

通过设置在陇中黄土高原的保护性耕作长期定位试验,研究了不同耕作方式下土壤过氧化氢酶、脲酶、碱性磷酸酶和蔗糖酶活性在春小麦不同生育时期和不同土层深度的动态变化。4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)。结果表明,NTS可以显著提高耕层0~30 cm土壤过氧化氢酶、脲酶、碱性磷酸酶和蔗糖酶活性,春小麦整个生育期分别比T 增加了4.02%,8.74%,20.51%和31.45%;而NT和TS对土壤过氧化氢酶和蔗糖酶活性的效应有一定的阶段性。在空间分布上,NT和NTS 处理条件下4种土壤酶活性随着土层加深均呈下降趋势;T处理条件下4种土壤酶活性和TS处理条件下土壤脲酶和碱性磷酸酶活性随土层加深呈先增后减趋势,而TS处理条件下土壤过氧化氢酶和蔗糖酶活性随土层加深呈递减趋势。进一步研究发现,不同因子对土壤酶活性的影响效应各异,其中生育时期对脲酶影响最大,耕作方式和覆盖材料对蔗糖酶影响最大,交互作用对过氧化氢酶影响最大。     

不同耕作措施下旱作春小麦叶水势动态及其对环境因子的响应

通过设置在陇中黄土高原丘陵沟壑区的长期定位试验,研究了不同耕作措施下旱作春小麦叶水势的变化特征及其与环境因子的关系。结果表明,春小麦各生育期叶水势日变化均呈现自清晨逐渐降低,中午12:00-14:00降至最低,然后逐渐回升的趋势,且免耕秸秆覆盖处理各生育期春小麦叶水势的日均值均高于其他处理;春小麦各处理的叶片相对含水量均呈抽穗期＞拔节期＞开花期＞灌浆期的趋势,其中免耕结合秸秆覆盖处理下叶片相对含水量显著高于传统耕作处理,而叶片水分饱和亏的变化则与之相反;不同保护性耕作措施下春小麦叶水势与土壤含水量、气温、太阳辐射、大气相对湿度、大气水势均有显著的相关关系,其中大气水势是影响研究区春小麦叶水势日变化中最大的气象因子,其次是大气相对湿度、大气温度和太阳辐射。     

保护性耕作下黄土高原作物轮作系统土壤健康评价

摘要：在黄土高原雨养农业区,以4个耕作处理[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)]的2年3熟粮豆轮作系统为对象,研究了0~5和5~10 cm土壤全碳、有机碳、全氮及微生物生物量碳和氮等指标的变化特征。结果表明,实施保护性耕作7年后,有机碳含量在ts、nt和nts处理下比t处理显著增加22.9%、25.3%和42.6%,0~5 cm层土壤微生物生物量碳和氮含量均以nts最高,t处理最低。在0~10 cm土层内,免耕促进了土壤碳的表聚化,但耕作有助于秸秆有机碳在土壤剖面的均匀分布。研究结果表明,短期尺度下微生物量碳和氮是反映耕作措施的敏感指标,中期尺度下土壤有机碳可以敏感反映土壤健康状况。     

灌溉和施氮对种植第2年紫花苜蓿产量、水分利用效率及土壤全氮含量的影响

在甘肃省河西绿洲灌区石羊河流域进行大田试验,研究不同灌溉量,分别为常规灌溉(330mm)、节水20%灌溉(264mm)和节水40%灌溉(198mm)和施氮量0、40、80和120kg/hm2对种植第2年紫花苜蓿(Medicago sativa)干草产量、水分利用效率(WUE)以及土壤全氮的影响。结果表明:紫花苜蓿全生育期总干草产量随灌溉量增加而显著增加,他们的次序是常规灌溉总干草产量(15 575kg/hm2)>节水20%(14 763kg/hm2)>节水40%灌溉(14 017kg/hm2)。节水20%灌溉的水分利用效率为27.49kg/(mm.hm2),显著高于常规灌溉25.96kg/(mm.hm2),节水40%灌溉的水分利用效率为26.89kg/(mm.hm2),与常规灌溉和节水20%灌溉之间相差不显著。各处理全氮主要富集于表层土壤(0～60cm),土壤全氮含量随土层深度的增加而减少。在0～120cm土层,灌溉对各土层全氮含量的影响没有出现规律性变化;施氮40kg/hm2土壤全氮含量显著高于不施氮和施氮80、120kg/hm2。当施氮量为40kg/hm2时,第2年紫花苜蓿干草产量15 905kg/hm2、WUE为28.62kg/(mm.hm2)以及土壤全氮含量达到最大值。在河西绿洲灌区石羊河流域种植第2年紫花苜蓿,从经济、生态和环境方面考虑,节水20%灌溉(灌溉量为264mm,不包括生育期降水量)和施氮40kg/hm2处理是较高干草产量、较高WUE及较高土壤肥力取得一致的处理,应大面积推广。     

Meta分析中国保护性耕作对土壤微生物多样性的影响

为了探明中国不同气候类型、土壤肥力和试验年限下,保护性耕作[免耕秸秆不还田(NT)、传统耕作+秸秆还田(TS)和免耕秸秆还田(NTS)]对土壤微生物多样性的影响,对42项已发表的相关研究进行了Meta分析,以检验土壤微生物多样性对保护性耕作的响应,同时评估了土壤微生物多样性的影响因素.结果表明:与传统耕作相比,保护性耕作显著提高了土壤微生物Shannon和Simpson指数(P ＜ 0.05),其中免耕秸秆还田效果最好,增幅分别为8.4％和3.7％;保护性耕作土壤中细菌的Shannon和Simpson多样性指数均高于传统耕作,真菌的Shannon和Simpson多样性指数仅在免耕秸秆不还田下显著增加4.4％和5.3％(P＜ 0.05);土壤微生物多样性在传统耕作+秸秆还田处理下受年均气温和种植作物影响明显,在土壤环境质量较好的非中性土壤中进行免耕处理显著增加土壤微生物多样性(P＜0.05),并且在我国北方区域施行免耕对土壤微生物多样性的增加效果较其他区域好.因此,建议在中国北方构建以免耕为核心的保护性耕作技术体系,在不同区域因地制宜的选择秸秆还田管理措施,且进一步对保护性耕作处理下的土壤真菌多样性及更多土壤微生物多样性指数进行相关研究.     

保护性耕作下蚕豆田土壤呼吸及碳平衡特性

土壤呼吸是碳循环的重要环节,为探讨垄作和覆盖对旱三熟蚕豆田土壤呼吸的影响,测定了平作(T)、垄作(R)、平作+半量覆盖(TS₁)、垄作+半量覆盖(RS₁)、平作+全量覆盖(TS₂)、垄作+全量覆盖(RS₂)6种处理下的西南紫色土丘陵区蚕豆/玉米/甘薯旱三熟体系中蚕豆生长季节的土壤呼吸变化,分析了蚕豆田碳平衡特性。结果表明,蚕豆生长季节农田土壤呼吸随作物生长一致,呈先增加后减弱的变化趋势,变化范围为0.885~10.213 μmol/(m²·s)。全生育期平均土壤呼吸速率差异显著,表现为TS₂>RS₂>RS₁ >TS₁>T>R;分别为4.096,3.780,3.441,3.104,2.850,2.439 μmol/(m²·s),较平作不覆盖处理增加了43.7%,32.6%,20.7%,8.9%,-14.4%。垄作显著降低了蚕豆农田土壤呼吸速率,而秸秆覆盖显著提高土壤呼吸速率,且随着覆盖量的增加而增加。不同生育阶段土壤呼吸总量存在差异,表现为成熟期<苗期<鼓粒期<分枝现蕾期<开花结荚期,其中开花结荚期约占50%;利用根排除法测得蚕豆田根系呼吸占土壤呼吸比例变幅为19.49%~54.23%,利用回归分析法测得结果为37.02%~60.64%,二者均值分别为38.62%和49.12%。不同耕作和覆盖处理下蚕豆田整个生长季均表现为碳汇,净碳汇为857.26~2236.25 kg/hm²。与平作不覆盖相比, RS₂、TS₂、RS₁、TS₁、R分别较平作不覆盖处理T高出160.86%,101.44%,30.78%,47.63%,110.41%,差异达显著水平。试验结果表明垄作和秸秆覆盖有利于蚕豆田生态系统的碳汇,以垄作+全量覆盖的效果最好。     

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.     

秸秆还田与氮肥减施对旱地春玉米 产量及生理指标的影响

通过在陇东黄土旱塬雨养农业区进行的3年田间定位试验,研究了秸秆还田与氮肥减施对旱地春玉米产量、水分利用效率及生理指标的影响。试验设置6个处理,分别为:1)常规施氮(F,225 kg·hm^-2);2)秸秆还田(TS,9000 kg·hm^-2);3)F+TS;4)80% F+TS;5)60% F+TS;6)不施肥不还田(CK)。结果表明:与F+TS相比,不同年份秸秆翻压还田与减量20%~40%氮肥配施均表现出产量和水分利用效率不同程度的增加,差异不显著,平均产量和水分利用效率大小变化顺序均为80% F+TS>60% F+TS>F+TS>F>TS>CK。其中80% F+TS平均产量和水分利用效率较F+TS增加9.9%、8.2%,较CK增加46.9%、52.4%,60% F+TS较F+TS增加2.6%、3.7%,较CK增加37.2%、46.1%。同时,秸秆翻压还田与减量20%~40%氮肥配施提高了春玉米全生育期干物质积累量,改善了产量性状和拔节期玉米光合性能及叶片叶绿素相对含量(SPAD)。因此,在陇东黄土旱塬雨养农业区,60%~80% F+TS处理即秸秆翻压还田与氮肥减量20%~40%的配施方式是该地区最优施氮栽培方式。     

立式深旋松耕对西北半干旱区土壤水分性状及马铃薯产量的影响

合理耕作可增强土壤水分供给能力和促进作物根系发育,进而提高作物抗旱性和生产力,将是进一步挖掘半干旱区马铃薯产量和水分利用效率潜力的有效途径。在西北黄土高原半干旱区于2016-2017年设置定位试验,在全膜覆盖垄作模式下设计立式深旋松耕40 cm(VRT)、深松耕40 cm(DLT)和传统旋耕15 cm(TT)3个处理,测定土壤容重、总孔隙度、毛管孔隙度、饱和含水量、毛管含水量以及田间持水量和萎蔫系数、生育期土壤含水量、马铃薯产量等,计算土壤有效贮水量、耗水量和水分利用效率等指标,研究立式深旋松耕对土壤物理性状、马铃薯产量和水分利用的影响。结果表明,VRT显著降低了040 cm土层的土壤容重,较DLT和TT分别下降了10.8%25.3%和11.2%24.8%;土壤总孔隙度、毛管孔隙度分别提高了12.3%23.7%和29.7%46.6%,饱和含水量和土壤毛管含水量分别增加了26.1%54.4%和38.8%82.9%,萎蔫贮水量下降了11.0%49.0%。与TT相比,DLT降低了2040 cm土层的土壤容重和萎蔫贮水量,显著提高了饱和含水量、毛管含水量、总孔隙度和毛管孔隙度。基于土壤物理性状和水分特性的优化,VRT在040 cm土层的有效贮水量显著高于DLT和TT,分别增加了34.3%136.9%和44.6%75.2%,DLT较TT在2040 cm土层也有显著增加。较高的土壤有效贮水量促进马铃薯生长,并显著提高块茎产量,VRT分别较DLT和TT增产24.8%156.8%和47.8%41.0%,水分利用效率(WUE)分别提高18.9%92.3%和19.2%26.6%,干旱年份(2016)的增加幅度显著高于正常降水年份(2017)。因此,立式深旋松耕显著优化了土壤的水分特性,提高了土壤有效水含量,促进马铃薯发育,提高块茎产量和WUE,这一效果在干旱年份尤为明显,是适合于黄土高原半干旱区抗旱增产、水分高效的耕作方法。     

不同覆盖材料和方式对旱地春小麦产量及土壤水温环境的影响

在西北半干旱雨养条件下,研究了不同覆盖材料、覆盖方式对春小麦土壤水分、土壤温度、产量及重要农艺指标的影响。试验以无覆盖栽培为对照(CK),设置了秸秆覆盖及地膜覆盖(平作全地面覆膜、微垄全地面覆膜、大垄半覆膜),共8个覆盖处理。结果表明:处理间土壤水分、土壤温度、产量等都存在显著差异;各覆盖处理均较CK显著增产7.6%~44.9%,其中以微垄全地面覆膜增产最显著,处理间单位面积穗数的差异是引起产量差异的主要结构因素;与CK相比,全生育期0~200 cm土壤水分含量各覆盖处理均高于CK 0.3%~1.7%,其中以平作黑膜全覆盖(B₂)和微垄白膜全覆盖(C₁)最高;比较全生育期025 cm土壤平均温度差异,除小麦秸秆覆盖(A₁)和大垄黑膜半覆盖(D₂)较CK分别降低1.4和0.9℃外,其他6个覆盖处理较CK提高0.3~1.8℃,其中以平作白膜全覆盖(B₁)增温幅度最大;但进一步分时期、分土层比较发现,各覆盖处理在不同生育时期和土层,基本出现较CK增墒与降墒、增温与降温的双重效应。各处里增墒点次比例为54.2%~83.3%,相应降墒点次比例为16.7%~45.8%,时期上,增墒效应以开花期和灌浆期最明显、降墒效应以孕穗期最明显;土层上,增墒效应以20~40 cm土层最明显、而降墒效应以60~90 cm土层最明显。各处理较CK增温的点次比例为4%~100%,时期上,覆盖增温效果以灌浆期最明显,降温效果以均分蘖期和开花期最高;从土层来看,以土壤25 cm处增温幅度最高。     

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。     

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。     

保护性耕作对蚕豆根系生长及根际土壤有机碳动态的影响

依托西南紫色土丘陵区坡耕地长期定位试验,采用传统平作（T）、垄作（R）、传统平作+秸秆半量覆盖（TS1）、垄作+秸秆半量覆盖（RS1）、传统平作+秸秆全量覆盖（TS2）、垄作+秸秆全量覆盖（RS2）6个处理,研究保护性耕作对蚕豆（Vicia faba L.）根系生长动态、土壤环境及根际土壤有机碳动态的影响。结果表明：保护性耕作能显著影响蚕豆根系生长发育。秸秆覆盖在平作和垄作下均能提高蚕豆根系生物量、单株根长度、根总表面积和根平均直径,各指标总趋势表现为：T < TS1 < TS2,R < RS1 < RS2。同时,相对于传统平作（T）,秸秆覆盖可以提高蚕豆生育后期根系呼吸速率,而垄作（R）和垄作+秸秆可降低土壤呼吸速率。保护性耕作措施较传统平作（T）表现出明显的有机碳积累优势。TS2和RS2处理的水溶性有机碳（dissolved organic carbon,DOC）含量和颗粒态有机碳（particulate organic carbon,POC）含量均显著高于传统平作（T）,而TS1和RS1处理与之相比差异不显著。TS1、RS1、TS2、RS2均可以显著增加根际微生物碳（microbial biomass carbon,MBC）含量,且TS2、RS2的增幅大于TS1、RS1。TS2和RS2的根际土壤矿化强度显著低于传统平作（T）。因此,秸秆覆盖+垄作的保护性耕作措施有利于改善土壤微环境,促进作物生长,具有良好的农田综合效应。     

宁南旱区地膜秸秆沟垄双覆盖对土壤水分时空变化及马铃薯产量的影响

为缓解宁南旱作区马铃薯生长前期干旱频发、中后期伏旱不利于马铃薯产量形成等问题,于2015-2016连续两年在宁南旱区,以陇薯3号为马铃薯供试品种,传统平作不覆盖(CK)为对照,研究沟垄地膜全覆盖(DD)和地膜秸秆沟垄双覆盖(DJ)下土壤水分时空变化特征对马铃薯产量的影响。结果表明:DJ和DD处理能显著提高马铃薯不同生育期0~200 cm层土壤含水量,与CK处理相比,2015和2016年分别显著增加18.4%、9.1%和38.1%、15.7%,尤其在70~90 d 保水效果表现最为显著。在生育关键期(70~90 d),DJ和DD处理0~60 cm层土壤水分变异系数较CK,2015年分别显著降低63.4%和49.7%,2016年分别显著降低56.1%和25.8%;DJ处理可提高上层(0~100 cm)对下层(100~200 cm)土壤水分的补给,其中DJ处理两年下层土壤含水量分别较CK显著提高10.9%和37.9%。不同处理下0~200 cm层土壤水分变幅(K_a)和变异系数(C_v)表现为上层>下层,DJ、DD处理均能有效降低K_a和C_v值,较CK处理2015年分别显著降低19.6%、14.5%,2016年分别降低20.8%、19.0%。不同覆盖可显著延长块茎快速生长期,显著提高马铃薯产量和收获指数,DJ和DD处理两年平均块茎快速生长期较CK分别延长12.3和8.2 d,平均产量分别显著提高50.8%和38.5%,平均收获指数分别显著增加33.6%和18.1%。通过相关性分析发现,苗期(30 d)土壤水分及其变异系数与产量相关性主要集中0~40 cm土层,而蕾期、块茎形成和膨大期(50~90 d)土壤水分及其变异系数与产量相关性主要集中在0~120 cm土层。可见,地膜秸秆沟垄双覆盖(DJ)能显著改善马铃薯关键生育期的土壤水分环境,延长块茎快速生长期,利于宁南旱区马铃薯产量和收获指数的显著提高。