轮耕模式对黄淮海冬小麦夏玉米两熟区的土壤改良效应

【目的】针对黄淮海地区长期采用单一土壤旋耕作业存在的弊端,研究由秸秆覆盖深松、秸秆还田旋耕和秸秆还田深耕组成的不同轮耕模式对黄淮海两熟区农田的土壤改良效应。【方法】连续6年定位实施5种轮耕模式：连年旋耕（CRT,CK）、连年深松（CST）、连年深耕（CDT）、深耕/旋耕（DT/RT）和深耕/旋耕/旋耕（DT/RT/RT）,研究各轮耕模式对冬小麦-夏玉米农田土壤三相比R值、土壤有机碳储量、全氮储量、土壤酶活性、土壤呼吸速率和作物经济效益的影响。【结果】轮耕模式、耕层深度、年份对土壤三相比R值、土壤有机碳储量、全氮储量和酶活性存在显著或极显著影响。与连年旋耕相比,连年深松模式有利于表层土壤有机碳储量、氮储量、土壤脲酶和蔗糖酶活性的积累,而连年深耕、深耕/旋耕和深耕/旋耕/旋耕轮耕模式有利于增加10—40 cm土层的有机碳储量、氮储量、土壤脲酶和蔗糖酶活性,促进土壤营养均匀分布。随着轮耕年限的增加,0—40 cm土层的R值呈整体降低趋势,而土壤有机碳储量、全氮储量呈整体增加趋势,其中深耕/旋耕和深耕/旋耕/旋耕轮耕模式表现更为明显。与试验开展前相比,秸秆全量还田下的连年旋耕、连年深松、连年深耕、深耕/旋耕和深耕/旋耕/旋耕模式在0—40 cm土层的R值分别降低20.8%、33.1%、29.5%、29.7%和30.7%,有机碳储量分别增加6.4%、14.5%、16.0%、20.6%和23.8%,全氮储量分别增加3.1%、11.1%、11.6%、13.3%和15.7%。轮耕对土壤呼吸速率存在极显著影响,与连年旋耕相比,连年深松、连年深耕、深耕/旋耕和深耕/旋耕/旋耕模式冬小麦季的土壤呼吸速分别提高20.7%、19.3%、13.7%和9.2%,夏玉米季分别提高19.1%、18.1%、15.2%和10.4%。但与连年深耕相比,深耕/旋耕和深耕/旋耕/旋耕模式冬小麦季的土壤呼吸速率分别显著降低5.9%和9.6%,夏玉米季分别降低3.3%和7.3%。其中,深耕/旋耕/旋耕模式冬小麦季的土壤呼吸速率比深耕/旋耕降低4.1%,夏玉米季降低4.3%。轮耕、年份及其交互对作物产量和经济效益存在极显著影响。对5种轮耕模式6年的作物周年产量和经济效益综合分析,以深耕/旋耕模式最高,但深耕/旋耕和深耕/旋耕/旋耕模式的作物产量和效益差异均不显著。深耕/旋耕/旋耕、深耕/旋耕、连年深耕和连年深松的周年产量比连年旋耕分别增加18.9%、21.4%、12.9%和15.7%,其经济效益比连年旋耕分别增加31.9%、36.2%、20.3%和25.4%。【结论】深耕/旋耕/旋耕轮耕模式能够改善耕层结构,增加土壤耕层碳氮储量和根区酶活性,且显著降低农田碳排放量,增产增收效果明显,为黄淮海地区冬小麦-夏玉米两熟制农田适宜的轮耕模式,其次是深耕/旋耕轮耕模式。     

土壤有机碳组分及微生物功能多样性对耕作方式与秸秆覆盖量的响应

为阐明土壤有机碳组分及微生物功能多样性对不同耕作方式与秸秆覆盖量的响应，2019—2021年通过田间小麦与玉米轮作定位试验，研究免耕秸秆不覆盖(T1)、免耕秸秆半量覆盖(T2)、免耕秸秆全量覆盖(T3)、旋耕秸秆不覆盖(T4)、旋耕秸秆半量覆盖(T5)、旋耕秸秆全量覆盖(T6)处理条件下土壤有机碳、轻组有机碳、重组有机碳和土壤微生物碳源利用及功能多样性的变化规律。结果表明，各处理土壤有机碳、轻组有机碳、重组有机碳含量变化一致，其中耕作方式相同时，表现为秸秆全量覆盖处理>秸秆半量覆盖处理>秸秆不覆盖处理；秸秆覆盖量相同时，表现为免耕处理>旋耕处理，整体表现为T3>T6>T2>T5>T1>T4处理，免耕秸秆覆盖全量覆盖处理的土壤有机碳、轻组有机碳、重组有机碳含量均为最高值；平均颜色变化率表现为T3>T6>T2>T5>T1>T4处理；T3处理土壤微生物对碳水化合物、羧酸化合物、氨基酸、多聚化合物的利用能力较其他处理分别提高6.33%～47.37%、5.19%～39.66%、9.76%～28.57%、3.23%～50...     

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→小麦和豌豆一小麦一豌豆,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7 a的轮作后,两种轮作次序下,0～30 cm土层中土壤有机碳、全氮、土壤微生物鼍碳、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,土壤微生物鼍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.     

耕作方式对土壤有机碳库的影响

通过在甘肃中部干旱半干旱农业区进行6a的田间定位试验,探讨了传统耕作(T)、免耕(NT)、免耕 秸秆覆盖(NTS)以及传统耕作 秸秆还田(TS)等处理对土壤有机碳库的影响.结果表明,在0-30 cm土层中,NTS、TS、NT处理土壤有机碳含量分别比T处理提高了5.09%、2.64%和4.08%;与T处理相比,NTS、TS、NT处理土壤微生物量碳含量分别增加了69.67%、47.72%和33.22%.NTS、TS、NT处理有利于土壤有机碳的累积.不同处理(NTS、TS、NT、T)条件下土壤有机碳和微生物量碳在土壤剖面分布是随着土层深度的增加而呈现递减趋势.     

耕作方式与秸秆还田对麦田土壤有机碳积累的影响

通过大田定位试验,研究了稻麦两熟制下耕作方式与秸秆还田对麦田土壤总有机碳积累的影响。结果表明:秸秆还田可以显著提高土壤总有机碳和土壤微生物生物量碳的含量,其中旋耕+连续3季稻麦秸秆还田处理使土壤总有机碳含量提高了37.19%,翻耕+连续3季稻麦秸秆还田处理使土壤微生物生物量碳含量提高了62.88%;翻耕处理的15～25 cm土层土壤总有机碳和微生物生物量碳含量显著高于旋耕处理;在相同秸秆还田方式下,旋耕处理的0～7 cm和7～15 cm土层的微生物熵显著大于翻耕处理,而15～25 cm土层的则相反。     

轮耕模式对黄淮海冬小麦—夏玉米两熟区农田土壤改良效应

目的针对黄淮海地区长期采用单一土壤旋耕作业存在的弊端,研究由秸秆覆盖深松、秸秆还田旋耕和秸秆还田深耕组成的不同轮耕模式对黄淮海两熟区农田的土壤改良效应。【方法】连续6年定位实施5种轮耕模式:连年旋耕(CRT,CK)、连年深松(CST)、连年深耕(CDT)、深耕/旋耕(DT/RT)和深耕/旋耕/旋耕(DT/RT/RT),研究各轮耕模式对冬小麦-夏玉米农田土壤三相比R值、土壤有机碳储量、全氮储量、土壤酶活性、土壤呼吸速率和作物经济效益的影响。【结果】轮耕模式、耕层深度、年份对土壤三相比R值、土壤有机碳储量、全氮储量和酶活性存在显著或极显著影响。与连年旋耕相比,连年深松模式有利于表层土壤有机碳储量、氮储量、土壤脲酶和蔗糖酶活性的积累,而连年深耕、深耕/旋耕和深耕/旋耕/旋耕轮耕模式有利于增加10—40 cm土层的有机碳储量、氮储量、土壤脲酶和蔗糖酶活性,促进土壤营养均匀分布。随着轮耕年限的增加,0—40 cm土层的R值呈整体降低趋势,而土壤有机碳储量、全氮储量呈整体增加趋势,其中深耕/旋耕和深耕/旋耕/旋耕轮耕模式表现更为明显。与试验开展前相比,秸秆全量还田下的连年旋耕、连年深松、连年深耕、深耕/旋耕和深耕/旋耕/旋耕模式在0—40 cm土层的R值分别降低20.8%、33.1%、29.5%、29.7%和30.7%,有机碳储量分别增加6.4%、14.5%、16.0%、20.6%和23.8%,全氮储量分别增加3.1%、11.1%、11.6%、13.3%和15.7%。轮耕模式对土壤呼吸速率存在极显著影响,与连年旋耕相比,连年深松、连年深耕、深耕/旋耕和深耕/旋耕/旋耕模式冬小麦季的土壤呼吸速率分别提高20.7%、19.3%、13.7%和9.2%,夏玉米季分别提高19.1%、18.1%、15.2%和10.4%。但与连年深耕相比,深耕/旋耕和深耕/旋耕/旋耕模式冬小麦季的土壤呼吸速率分别显著降低5.9%和9.6%,夏玉米季分别降低3.3%和7.3%。其中,深耕/旋耕/旋耕模式冬小麦季的土壤呼吸速率比深耕/旋耕降低4.1%,夏玉米季降低4.3%。轮耕模式、年份及其交互对作物产量和经济效益存在极显著影响。对5种轮耕模式6年的作物周年产量和经济效益综合分析,以深耕/旋耕模式最高,但与深耕/旋耕/旋耕模式的作物产量和经济效益差异均不显著。深耕/旋耕/旋耕、深耕/旋耕、连年深耕和连年深松的周年产量比连年旋耕分别增加18.9%、21.4%、12.9%和15.7%,其经济效益比连年旋耕分别增加31.9%、36.2%、20.3%和25.4%。【结论】深耕/旋耕/旋耕轮耕模式能够改善耕层结构,增加土壤耕层碳氮储量和根区酶活性,且显著降低农田碳排放量,增产增收效果明显,为黄淮海地区冬小麦-夏玉米两熟制农田适宜的轮耕模式,其次是深耕/旋耕轮耕模式。     

不同轮耕模式下小麦各生育时期土壤养分及酶活性变化特征

【目的】通过研究黄淮平原潮土区不同轮耕模式下小麦各生育时期土壤养分、微生物量碳氮和酶活性的动态变化,为该地区筛选适宜的耕作制度提供理论依据。【方法】采用大田小区试验,在2016—2019年小麦季设置5个轮耕模式：（1）连续旋耕（RT-RT-RT）;（2）深耕-旋耕-旋耕（DT-RT-RT）;（3）深耕-旋耕-条旋耕（DT-RT-SRT）;（4）深耕-条旋耕-条旋耕（DT-SRT-SRT）;（5）深耕-条旋耕-旋耕（DT-SRT-RT）。3年为一个周期,在3年周期的第3年即2019年小麦返青期（GS）、拔节期（JS）、灌浆期（FS）和成熟期（MS）采集0—40 cm土层土壤样品,测定并分析土壤碱解氮（AN）、有效磷（AP）、速效钾（AK）、微生物量碳（SMBC）、微生物量氮（SMBN）及脲酶、蔗糖酶和中性磷酸酶活性。【结果】整个小麦生育期所有土壤指标均随土层加深而降低。相对于RT-RT-RT,深耕基础上配合旋耕或条旋耕对20—40 cm土层速效养分的提升效果明显高于0—20 cm土层,但均显著影响两土层中土壤微生物量和酶活性。小麦主要生育时期不同处理下各土壤指标的动态变化趋势与作物的生长和需肥规律基本一致。随着小麦生育期的推进,土壤AP、AK、SMBC、SMBN和脲酶、中性磷酸酶活性均呈“增加—降低—增加”的变化趋势,其中在拔节期达到最大峰值,而蔗糖酶活性则表现为逐渐增加的趋势。在0—20 cm土层,拔节期DT-SRT-RT处理的AN、AP和AK含量显著高于RT-RT-RT处理,其值分别为91.74、27.17和139.81 mg·kg^-1。不同轮耕模式及土层深度显著影响AN及AP的含量;而小麦生育时期、不同土层和各轮耕模式等因素均能显著影响AK的含量,但各因素之间的交互作用不明显。在整个生育期,DT-RT-RT、DT-SRT-RT处理0—40 cm土层的SMBC、SMBN含量较高。而相较于RT-RT-RT处理,DT-SRT-RT处理则显著提高了土壤脲酶、蔗糖酶及中性磷酸酶活性,其增长率分别为3.79%—27.69%、12.29%—36.10%和8.61%—35.91%。小麦生育时期、不同土层深度和轮耕模式等因素显著影响土壤微生物量和酶活性,但三者对微生物量氮含量以及蔗糖酶、中性磷酸酶活性的交互作用不显著。各耕作处理2019年的小麦季产量显著高于RT-RT-RT处理,其中以DT-SRT-RT处理的产量最优,为6 557 kg·hm^-2。【结论】黄淮平原不同轮耕模式中,深耕-条旋耕-旋耕提高了土壤速效养分、微生物量碳氮含量及土壤酶活性,保障了小麦产量。     

轮耕对双季稻田耕层土壤有机碳储量的影响

【目的】针对南方稻田连续免耕存在的有机碳表层富集现象,进行土壤轮耕效应的初步研究。【方法】试验选择双季稻区连续免耕7年稻田,研究了轮耕对耕层土壤有机碳含量及其对等质量法计算的耕层土壤有机碳储量影响。【结果】长期免耕后,翻耕、旋耕降低了表层0—5cm土壤有机碳含量,提高了下层5—20cm土壤有机碳含量,进而降低了耕层土壤有机碳层化率;而翻耕、旋耕后免耕土壤有机碳含量相对于翻耕、旋耕分别呈相反的趋势。2006—2009年表层600Mg·hm-2土壤有机碳储量均以长期免耕最高。长期免耕后,翻耕、旋耕秸秆还田会提高下层土壤有机碳储量,进而在一定程度上影响耕层2550Mg·hm-2土壤有机碳的累积;而翻耕、旋耕后免耕耕层土壤有机碳储量较翻耕、旋耕有所降低。【结论】长期免耕后,连续免耕秸秆还田会增加表层600Mg·hm-2土壤有机碳储量;而翻耕、旋耕秸秆还田会提高下层土壤有机碳储量。     

不同小麦秸秆还田量对水稻生长、土壤微生物生物量及酶活性的影响

通过大田试验研究了不同小麦秸秆还田量(0、1500、3000、4500、6000 kg· hm-2)对水稻生长、土壤微生物量及酶活性的影响.结果表明:秸秆还田后,水稻分蘖数、株高、SPAD及干物质积累量均高于秸秆不还田(对照),但是未全部达到显著性差异;50％秸秆还田处理增产效果最显著(P＜0.05),与对照相比,理论增产10.2％,实际增产9.0％;秸秆还田处理显著增加了土壤全氮和速效氮含量,对土壤有机质、有效磷和速效钾含量影响不显著;50％秸秆还田处理对微生物量碳、氮的提高作用最明显(P＜0.05),分别较对照提高46.0％和90.0％;25％和50％秸秆还田显著提高了土壤脲酶活性(P＜0.05);25％、50％和75％秸秆还田土壤过氧化氢酶活性较对照提高9.3％、12.1％和8.5％(P＜0.05);与对照相比,50％秸秆还田土壤蔗糖酶活性提高20.3％(P＜0.05).鉴于秸秆还田对作物产量和土壤肥力的长期效应以及对土壤微生物生理代谢影响的复杂性,合理秸秆还田量的选择还需进行长期定位试验研究.     

农艺措施对干旱区棉田土壤有机碳及微生物量碳含量的影响

【目的】探讨干旱区绿洲棉田农艺措施对土壤有机碳（SOC）及微生物量碳含量（MBC）的影响,揭示农艺措施对农田生态系统土壤碳稳定性的影响机制,为干旱区农业资源高效利用及可持续发展提供理论依据。【方法】试验采用裂裂区设计,以膜下滴灌和常规漫灌2种灌溉方式为主区,秸秆还田与秸秆不还田2种处理为裂区,4种施肥处理：单施有机肥（为腐熟鸡粪,OM）、单施氮磷钾化肥（NPK）、氮磷钾化肥与有机肥配施（NPK+OM）和不施肥（CK）为裂裂区。于棉花出苗后开始测定土壤异氧呼吸强度,并于每年棉花收获期采集土壤样品,测定和分析不同农艺措施下绿洲棉田土壤有机碳及微生物量碳含量。【结果】干旱区绿洲棉田不同农艺措施两两交互及3种措施交互作用下土壤有机碳、微生物量碳含量差异均不显著（P＞0.05）。土壤有机碳、微生物量碳含量表层0-20 cm含量均最高,其下层随着土壤深度的增加呈逐渐降低的趋势,至40-60 cm土层降至最低。不同农艺措施下,土壤有机碳含量变化表现为,与常规漫灌方式相比,膜下滴灌方式增加了2.5%-3.0%,秸秆还田比秸秆不还田增加了2.3%-6.3%,与CK处理相比,（NPK+OM）处理土壤有机碳含量增加了14.3%-16.8%,且（NPK+OM）/OM处理土壤有机碳含量显著大于CK/NPK处理（P＜0.05）。土壤微生物量碳含量为膜下滴灌方式比常规漫灌方式增加了21.9%-34.3%,秸秆还田比秸秆不还田增加了12.1%-29.4%,与CK处理相比,（NPK+OM）处理土壤微生物量碳含量增加了83.9%-151.0%。棉田土壤微生物熵（qMB）的大小变化在灌溉处理间表现为膜下滴灌>常规漫灌方式,秸秆处理间为秸秆还田>秸秆不还田处理,施肥处理间土壤微生物熵在0-40 cm土层显著大于40-60 cm土层,且不同土层间（NPK+OM）处理土壤微生物熵为最大,其次分别为OM、NPK、CK处理。棉田土壤微生物代谢熵（qCO₂）大小变化在不同灌溉处理间表现为膜下滴灌低于常规漫灌方式,秸秆处理间为秸秆还田低于秸秆不还田处理,施肥处理间为（NPK+OM）P＜0.05）。不同农艺措施间互作,膜下滴灌方式及秸秆还田措施下,（NPK+OM）处理棉田土壤微生物代谢熵最低。【结论】干旱区棉花生产中,采用膜下滴灌节水技术,氮磷钾化肥和有机肥配施,并实施秸秆还田等农田管理措施,可使土壤质量得到进一步改善,有利于农田土壤的可持续利用。     

耕作方式对晋中玉米田土壤有机碳储量的影响

试验设置深翻秸秆不还田(PT)、深翻秸秆还田(PTS)、免耕秸秆不还田(NT)和免耕秸秆还田(NTS)4个处理,测定收获后耕层0～30 cm剖面土壤容重、有机碳含量及其储量,以探究不同耕作方式对晋中地区玉米田土壤有机碳储量的影响。结果表明,NTS和NT处理下土壤容重显著高于PT和PTS处理;NTS处理0～20 cm土层有机碳含量及其储量均最高,而PT处理20～30 cm土层有机碳含量及储量均显著高于其他处理;从0～30 cm剖面来看,NTS处理土壤有机碳储量显著高于其他处理。采用免耕秸秆还田措施可能是晋中地区玉米田潜在的土壤固碳途径。     

不同耕作和秸秆还田下褐土真菌群落变化特征

【目的】研究华北平原地区小麦-玉米周年复种模式下不同耕作和秸秆还田方式对土壤真菌群落结构及功能的影响,并探索农田土壤肥力对耕作和秸秆还田方式响应差异的生物学机制,为优化耕作与秸秆还田方式和提高农田土壤肥力提供理论依据。【方法】本研究以华北平原小麦-玉米周年复种农田土壤为研究对象,采用Miseq高通量测序技术,结合FUNGuild真菌功能预测工具,分析3种耕作方式（免耕、深耕与旋耕）与两种秸秆还田方式（麦秸单季还田与小麦-玉米秸秆双季还田）定位试验条件下,小麦成熟期土壤真菌群落结构与功能的差异,结合土壤理化性质,进一步探究农田土壤真菌群落结构及功能变化的环境驱动因子。【结果】与免耕双季还田相比,深耕秸秆双季还田与深耕单季还田0—10 cm耕层土壤有机碳含量分别降低35.04%和44.30%;免耕秸秆单季还田10—20 cm耕层土壤中碱解氮含量显著低于其他处理。农田土壤0—10 cm土层真菌主要包含子囊菌门(Ascomycota)、担子菌门(Basidiomycota)和壶菌门(Chytridiomycota),相对丰度分别为68.98%、16.96%和1.62%;10—20 cm土层真菌主要包含子囊菌门(Ascomycota)、担子菌门（Basidiomycota）、壶菌门(Chytridiomycota)和球囊菌门(Glomeromycota),相对丰度分别为68.44%、15.52%、1.51%和1.23%。不同处理土壤真菌群落结构存在差异,与秸秆单季还田相比,秸秆双季还田0—10 cm和10—20 cm土层担子菌门(Basidiomycota)相对丰度分别提高了50.07%和29.08%。进一步分析土壤群落结构发生变化的原因,结果显示0—10 cm土层土壤真菌群落多元回归树第一次分割以土壤有机碳为节点,其阈值为11.17 g·kg ^-1,旋耕双季还田和免耕双季还田与其他处理分离;10—20 cm土层土壤真菌群落多元回归树第一次分割以碱解氮为节点,其阈值为6.52 mg·kg ^-1,免耕单季还田与其他处理分离。从营养类型看,各处理0—10 cm（26.84%）和10—20 cm（23.91%）土层土壤真菌均以病理营养型为主;与免耕相比,深耕和旋耕处理0—10 cm土层病理营养型真菌相对丰度分别显著降低25.16%和16.45%,且以深耕单季还田最低。病理营养型真菌相对丰度与土壤有机碳、可溶性有机碳、全氮、碱解氮和速效钾含量均呈显著正相关关系。【结论】不同耕作与秸秆还田方式改变了农田土壤真菌群落结构及功能,土壤有机碳和碱解氮的改变是影响真菌群落组成的主要因素;深耕能够降低秸秆还田后土壤病理营养型真菌相对丰度,利于保持农田土壤生态系统健康。     

春玉米秸秆还田对土壤碳组分及碳库管理指数的影响

为研究冀西北寒旱区不同秸秆还田方式对土壤碳素组分及碳库管理指数(CPMI)的影响,采用秸秆还田翻耕、秸秆还田旋耕、大垄轮播秸秆还田3种春玉米秸秆还田方式,利用连续烧失法测定0～100 cm土层土壤各种碳组分,计算碳库管理指数.结果表明,土壤总碳(TC)含量为60.89～111.27 g/kg,土壤有机碳(SOC)含量为33.04～56.16 g/kg,秸秆还田能显著提高0～40 cm土层土壤碳素含量,其中秸秆还田旋耕下SOC含量增幅最大;土壤活性有机碳(ASOC)含量为1.60～10.09 g/kg,秸秆还田可以显著提高0～40 cm土层ASOC含量,其中大垄轮播秸秆还田方式下ASOC含量的增幅最大.土壤CPMI为44.35～610.92,土壤碳库活性指数(LI)为0.55～4.71,秸秆还田可显著提高0～40 cm土层的CPMI和LI,秸秆还田翻耕处理的20～40 cm土层增幅最大,秸秆还田旋耕对0～20 cm土层土壤的CPMI和LI提高幅度最大.可见,秸秆还田主要影响0～40 cm土层土壤碳素含量及CPMI,对深层的影响相对较小,秸秆还田后旋耕、翻耕和大垄轮播秸秆还田可以提高土壤有机碳活性,对于冀西北寒旱区采用大垄轮播秸秆还田方式更能够发挥春玉米秸秆还田的固碳能力,促进春玉米农田可持续利用.     

轮耕对渭北旱塬麦田土壤有机质和全氮含量的影响

【目的】研究由秸秆覆盖免耕、秸秆覆盖深松和秸秆还田翻耕组成的不同保护性轮耕模式对渭北旱塬连作麦田土壤肥力的影响。【方法】2007-2014年在陕西合阳实施夏闲期免耕/深松轮耕（NT/ST）、深松/翻耕轮耕（ST/CT）、翻耕/免耕轮耕（CT/NT）、连续免耕（NT/NT）和连续翻耕（CT/CT） 5种不同耕作模式定位试验,测定并分析2011-2014年小麦收获后不同耕作处理下土壤有机质和全氮变化规律及产量差异。【结果】与连续翻耕相比,连续免耕有利于表层土壤有机质和全氮积累,而免耕、深松和翻耕组成的3种轮耕处理更有利于提高20-40和40-60 cm土层土壤有机质和全氮含量,其中随着耕作年限延长,连续免耕处理下土壤养分逐渐表现出“上层富集,下层贫化”的现象;而免耕/深松轮耕更有利于耕层及耕层以下土壤养分均匀分布。随着轮耕年限增加,各耕作处理0-60 cm土层土壤有机质含量和总量均呈现出整体增加趋势,其中以免耕/深松处理增加趋势比较明显。与2007年相比,免耕/深松、深松/翻耕和翻耕/免耕3种轮耕处理的0-60 cm土层年平均有机质含量增加速率分别为4.53%、3.02%和2.26%,2014年土壤有机质总量分别增加了4.07、2.68和1.65 kg·m^-3。轮耕7年后,免耕/深松、深松/翻耕和翻耕/免耕轮耕处理较连续翻耕处理0-60 cm土层土壤有机质含量分别显著增加25.3%、15.2%和10.2%,有机质总量分别增加31.57%、21.45%和13.94%,其中免耕/深松处理较连续免耕有机质含量增加9.20%,总量增加3.84%。在2011-2014年期间,与连续翻耕相比,连续免耕和3种轮耕处理0-60 cm土层土壤全氮含量及总量均有不同程度增加。其中2014年免耕/深松、深松/翻耕和翻耕/免耕轮耕处理较连续翻耕处理0-60 cm土层土壤全氮含量分别增加17.3%、8.0%和6.4%,氮总量分别显著增加了0.21、0.13和0.09 kg·m^-3,其中,免耕/深松处理较连续免耕全氮含量增加了3.02%,总量减少了2.26%。2011-2014年冬小麦平均产量表现为深松/翻耕＞免耕/深松＞连续翻耕＞翻耕/免耕＞连续免耕,其中深松/翻耕和免耕/深松处理冬小麦平均产量接近,分别较连续翻耕处理显著增产10.36%和9.80%,较连续免耕处理显著增产17.84%和17.24%;翻耕/免耕较连续翻耕处理减产1.59%,较连续免耕处理增产5.08%,但差异不显著。不同保护性轮耕措施下,各土层土壤有机质含量与全氮含量间呈显著正相关;0-20 cm土层有机质含量与轮耕年限呈显著线性相关。【结论】3种轮耕模式较连续翻耕有利于提高0-60 cm土壤有机质和全氮总量,且较连续免耕有利于土壤养分含量在耕层及耕层以下土层均匀分布,其中以免耕/深松轮耕处理效果最优,且增产效应较佳,为渭北旱塬连作麦田较适宜的休闲轮耕模式。     

保护性耕作对潮土碳、氮含量的影响

为了探明保护性耕作条件下有机碳循环与农田地力提升机制,为保护性耕作技术的推广应用提供科学理论支撑,笔者以保护性耕作长期试验地为平台,研究不同耕作处理对总有机碳、全氮及其不同组分在潮土中含量的影响.笔者通过研究不同耕作处理下土壤总有机碳、全氮、溶解性有机碳、溶解性有机氮、微生生物量碳、易氧化有机碳在不同土层深度中的分布情况,揭示保护性耕作措施对潮土碳、氮含量的影响.结果表明:相比于常规翻耕,2年或4年翻耕1次的间歇性翻耕和全免耕处理0～5 cm土层土壤总有机碳含量分别提高了1.81％、6.43％、14.04％,全氮含量分别提高了0.80％、10.04％ 、7.93％,免耕处理下10～20cm土层中总有机碳、全氮含量显著低于其它处理;秸秆还田条件下,实施间歇性翻耕和免耕能显著提升0～5、5～10 cm土层中土壤溶解性有机碳、氮含量;相比于常规翻耕,间歇性翻耕、免耕处理下0～5 cm土层土壤微生物量碳与易氧化有机碳含量均有不同程度地升高,免耕处理下10～20 cm土层中微生物量碳含量显著低于其它处理;秸秆还田对0～10 cm土层土壤总有机碳、全氮、溶解性有机氮及其它活性有机碳组分含量均有不同程度的提升作用.总体来看,保护性耕作措施有利于表层0～5 cm土层中碳、氮储量的增加,免耕条件下“养分表聚”的负面效应可通过间歇性翻耕得到改善.     

耕作方式与氮肥减施对黄褐土麦田土壤酶活性及温室气体排放的影响

为探明夏玉米秸秆粉碎还田后,不同耕作方式和氮肥减施对土壤酶活性及温室气体排放的影响,采用静态箱气相色谱法,以传统翻耕和常规施氮量为对照(PT+CN),测定并分析了免耕减氮(N T+LN)、免耕常规施氮(N T+CN)、旋耕减氮(R T+LN)、旋耕常规施氮(R T+CN)、翻耕减氮(PT+LN)对麦田土壤-作物系统温室气体排放的影响及其与土壤酶活性的关系。结果表明:土壤中脲酶和蔗糖酶活性均表现为0~20cm高于20~40cm土层,拔节期脲酶和蔗糖酶活性达到最高值。减少施氮量降低了土壤脲酶和蔗糖酶活性,其中以NT+LN处理土壤脲酶和蔗糖酶活性最低;不同处理小麦田均表现为CH4的汇和CO2与N2O的源。与对照相比,NT+LN、RT+LN、PT+LN、NT+CN、RT+CN处理的CH4平均吸收通量分别减少了25.57%、25.06%、18.03%、11.96%、11.61%,CO2和N2O平均排放通量分别降低了17.57%、12.28%、11.36%、10.24%、4.96%和34.05%、26.48%、20.60%、15.61%、3.02%;土壤脲酶与CH4排放通量呈负相关,与CO2、N2O排放通量呈正相关。蔗糖酶与0~20cm土层的CH4排放呈显著负相关,与N2O排放呈显著正相关,但20~40cm土层的蔗糖酶活性与温室气体排放通量相关性不显著。综上所述,在秸秆还田、减少化肥用量、提倡固碳减排的背景下,旋耕减氮处理是在保持较高土壤酶活性的同时减少农田温室气体排放的最优组合。     

不同耕作方式对农田土壤养分含量及土壤酶活性的影响

研究不同耕作方式对农田土壤养分含量及土壤酶活性的影响。结果表明,不同耕作方式下土壤pH值表现为免耕旋耕翻耕,土壤容重表现为免耕翻耕旋耕;不同耕作方式下土壤养分(有机碳、全氮)含量和有效养分(有效磷、铵态氮和硝态氮)含量变化均呈现出一致性规律,具体表现为翻耕旋耕免耕,不同耕作方式下土壤全磷含量差异不显著;与免耕相比,翻耕和旋耕条件下,土壤微生物量碳和氮、土壤微生物(细菌、真菌、放线菌、固氮菌和纤维素菌)数量、土壤酶(蔗糖酶、脱氢酶、脲酶、酸性磷酸酶)活性均有明显的增加,具体表现为翻耕旋耕免耕;相关性分析表明,土壤有机碳、全氮含量与蔗糖酶、脱氢酶、酸性磷酸酶活性和细菌数量呈显著或极显著正相关关系,土壤有效养分含量与土壤微生物量碳和氮含量、蔗糖酶活性、脱氢酶活性、脲酶活性呈正相关关系,说明土壤微生物量碳仍是有效养分的主要来源,其中土壤pH值对土壤微生物量、微生物数量和酶活性贡献为负,这是造成不同耕作方式下土壤养分含量和酶活性差异的重要原因。土壤硝态氮、铵态氮含量与微生物量氮含量、固氮菌数量呈显著或极显著正相关关系,说明固氮菌数量主要依赖于土壤硝态氮和铵态氮含量。     

秸秆还田条件下减量施氮对作物产量及土壤碳氮含量的影响

【目的】探讨关中平原小麦-玉米轮作体系中,秸秆机械化全量还田条件下减量施N对作物产量、土壤碳库及NO-3-N累积的影响,为该地区粮食生产的合理氮肥用量提供理论依据。【方法】2008-06-2012-06在陕西关中平原进行了4年田间定位试验,在作物秸秆全量还田条件下,设置了常规施N(玉米和小麦季施N量分别为188,150kg/hm2)、15%减量施N(玉米和小麦季施N量分别为160,128kg/hm2)、30%减量施N(玉米和小麦季施N量分别为130,105kg/hm2)3个处理,对3个处理的玉米和小麦秸秆、籽粒产量以及植物全氮、土壤硝态氮含量、土壤有机碳及活性有机碳含量进行分析。【结果】与常规施N处理相比,15%减量施N有一定增产效果,作物周年籽粒产量可提高7.2%;且30%减量施N处理并未显著减少小麦和玉米籽粒产量以及小麦秸秆产量。减量施N处理明显降低了土壤NO-3-N累积量,且根据表观氮平衡结果,N肥施用量仍可减少。减量施N处理对土壤有机碳及活性有机碳含量均无显著影响。随着每季作物秸秆还田以及土壤有机碳含量的逐年增加,活性有机碳含量显著增加。【结论】在秸秆还田条件下适量减N,不仅能保证作物不减产,而且还可逐步增加土壤有机碳含量,降低土壤NO-3-N累积量,达到环境效益和经济效益的统一。     

保护性耕作对潮土碳、氮含量的影响（英文）

为了探明保护性耕作条件下有机碳循环与农田地力提升机制,为保护性耕作技术的推广应用提供科学理论支撑,笔者以保护性耕作长期试验地为平台,研究不同耕作处理对总有机碳、全氮及其不同组分在潮土中含量的影响。笔者通过研究不同耕作处理下土壤总有机碳、全氮、溶解性有机碳、溶解性有机氮、微生生物量碳、易氧化有机碳在不同土层深度中的分布情况,揭示保护性耕作措施对潮土碳、氮含量的影响。结果表明:相比于常规翻耕,2年或4年翻耕1次的间歇性翻耕和全免耕处理0~5 cm土层土壤总有机碳含量分别提高了1.81%、6.43%、14.04%,全氮含量分别提高了0.80%、10.04%、7.93%,免耕处理下10~20cm土层中总有机碳、全氮含量显著低于其它处理;秸秆还田条件下,实施间歇性翻耕和免耕能显著提升0~5、5~10 cm土层中土壤溶解性有机碳、氮含量;相比于常规翻耕,间歇性翻耕、免耕处理下0~5 cm土层土壤微生物量碳与易氧化有机碳含量均有不同程度地升高,免耕处理下10~20 cm土层中微生物量碳含量显著低于其它处理;秸秆还田对0~10 cm土层土壤总有机碳、全氮、溶解性有机氮及其它活性有机碳组分含量均有不同程度的提升作用。总体来看,保护性耕作措施有利于表层0~5 cm土层中碳、氮储量的增加,免耕条件下"养分表聚"的负面效应可通过间歇性翻耕得到改善。     

秸秆隔层还田及水氮管理对设施土壤团聚体及固碳特征的影响

利用田间试验,探究了秸秆隔层还田及水氮管理对隔层以上土壤团聚体及有机碳含量的影响.结果表明:①埋设秸秆隔层、90％田间最大持率灌水上限及225 kg/hm2氮素用量均显著提高土壤大团聚体含量及稳定性.②秸秆隔层还田配合高水高氮处理土壤有机碳含量最高,秸秆隔层还田且水、氮用量较低处理的土壤有机碳含量与水、氮用量较高但未秸秆隔层还田处理间无显著差别.③随着土壤团聚体粒径增大其有机碳含量增加,2.000～0.251 mm团聚体对土壤有机碳贡献率最高.埋设秸秆隔层、90％θf灌水上限及225 kg/hm2氮素用量更有利于土壤大团聚体的形成,提高团聚体稳定性,增加土壤有机碳含量.