耕作措施与秸秆还田对小麦-玉米轮作体系土壤质量的影响

通过在陕西关中平原地区连续7年的田间定位试验,运用多元方差分析及因子分析法比较评价了冬小麦-夏玉米轮作体系下4种耕作措施(深松、旋耕、免耕、传统耕作)及2种秸秆管理措施(玉米秸秆还田、不还田)对土壤质量的影响。结果表明:玉米收获后0~20 cm土壤容重免耕处理最大,旋耕、翻耕处理次之,深松处理最小;秸秆还田0~10 cm土壤容重较不还田处理降低2.33%,达显著水平。小麦、玉米收获后0~20 cm土壤养分组、有机质环境组及酶活性组指标变量受不同耕作措施的影响均大于受秸秆管理措施的影响。传统耕作两季土壤质量均最差。深松、旋耕有一定后效,且有机质养分因子得分较高,免耕则相反。综合土壤质量、作物产量及经济效益,玉米秸秆还田/深松/旋耕/播种小麦-小麦秸秆高留茬/免耕/播种玉米模式适宜在该区推广。     

短期玉米秸秆还田对土壤细菌多样性的影响

为揭示秸秆还田土壤细菌群落结构及其差异.在春玉米吐丝期,利用高通量测序技术,结合相关生物信息学分析,研究常规秸秆不还田(CK)、秸秆深翻还田(SF)和秸秆旋耕还田(XG)3个处理下,0-10cm、10-20cm、20-30cm 3个土层细菌群落丰富度、多样性和群落结构变化.秸秆还田对土壤细菌多样性影响较大,细菌菌群Alpha多样性及样品属水平群落组成丰度分析可知,XG及SF 10-30cm土层细菌多样性均比CK的高.CK中纤维素分解菌为鞘氨醇单胞菌属,而XG和SF中纤维素分解菌多样化,其中节杆菌属、湖沉积杆菌属、噬几丁质菌和乳杆菌属相对丰度较高.SF表层土壤固氮、解磷、解钾等功能细菌多样性均比XG的高.秸秆深翻还田提高土壤纤维素降解菌、固氮、解磷、解钾功能细菌多样性.     

耕作方式及秸秆还田对土壤性质、微生物碳源代谢及小麦产量的影响

以小麦品种济麦22为试验材料,采用裂区试验设计,耕作方式为主区,分别设常规翻耕(C)、深松(S)、旋耕(R)处理,副区为秸秆还田量,分别设秸秆全还田(P)和秸秆不还田(A)处理,采用Biolog Eco技术测定土壤微生物碳源代谢功能,并分析土壤基本理化性质和作物产量。结果显示:深松与秸秆还田均有利于土壤含水量和有机碳含量的提高,0～15 cm土层分别提高了9.78%和24.00%,15～30 cm土层分别提高了7.08%和15.81%;深松提高了15～30 cm土层的pH值6.67%,秸秆还田提高了0～15 cm土层的pH值4.32%。深松和秸秆还田均有利于代谢多样性(丰富度指数、香浓多样性指数)、碳源代谢强度的提高,0～15 cm土层分别提高了26.84%、3.84%和38.02%,15～30 cm土层分别提高了11.87%、 3.63%和14.74%。主成分分析表明常规翻耕秸秆不还田和旋耕耕作秸秆不还田碳源代谢功能相近,15～30 cm层次内常规翻耕秸秆全还田碳源代谢功能和深松耕作秸秆全还田处理相近。深松和秸秆还田平均提高了小麦产量5.82%,微生物碳源代谢功能与小麦产量具有极显著的相关性。     

耕作方式对玉米田土壤真菌群落及多样性的影响

为明确不同耕作方式对玉米田土壤真菌区系的影响,2011-2015年选取全国13个主要玉米种植区不同保护性耕作处理的土壤465份,进行了玉米田土壤真菌多样性的研究。采用稀释平板法和水稻秸秆组织定殖法分离出真菌3 167株,利用形态学鉴定出43属71种。其中,接合菌6属8种,占总菌株数的9.66%;子囊菌3属4种,占2.05%;无性型真菌36属59种,占85.54%。除无孢类群外,玉米田中的优势菌分别为镰孢菌属(Fusarium)、木霉属(Trichoderma)、青霉属(Penicillium)、曲霉属(Aspergillus),分别占总菌株数的15.57%、15.50%、14.34%、12.53%。13个地区中吉林洮南地区玉米田土壤真菌多样性指数和丰富度指数最高,分别为R=5.772 7和H′=2.730 0;陕西杨凌地区玉米田土壤真菌均匀度指数最高(J=0.970 2);辽宁沈阳和吉林洮南玉米田土壤真菌相似度指数最高(C_j=0.806 5),云南曲靖、四川绵阳地区玉米田土壤真菌相似度指数最低(C_j=0.045 5)。研究表明,深松处理使玉米田土壤有益真菌数量逐年增加,且高于旋耕处理;致病菌数量显著下降,降低水平低于旋耕处理;中性菌数量年际间变化不显著;秸秆还田处理玉米田土壤有益菌、致病菌和中性菌数量均高于旋耕处理;随耕作年限增加有益菌和中性菌数量平稳上升,致病菌数量逐年下降,但不排除有回升的可能性。     

深翻和秸秆还田对土壤微生物群落功能多样性的影响

为探究深翻及秸秆还田对土壤微生物群落功能多样性的影响,本研究主要采用Biolog-Eco微平板法,分析了常规耕作(CT)、秸秆浅混(SCT,耕作深度15 cm)、深翻(ST,耕作深度35 cm)、秸秆深混(SST,耕作深度35 cm)4个处理0～15 cm和15～35 cm土层的土壤微生物群落功能多样性变化。结果表明：在0～15 cm和15～35 cm土层,与CT相比,SCT和SST处理可以显著提高土壤微生物对碳源的利用,不同处理下微生物对碳源利用程度随时间的延长而增加,并且糖类、氨基酸类、多聚物类和羧酸类碳源依次为微生物代谢最主要的碳源。不同处理对Shannon指数与Simpson指数没有显著影响,但与CT相比,ST显著增加了0～15 cm的Mclntosh指数。主成分分析表明,各处理的微生物群落代谢功能在有秸秆还田和无秸秆还田之间存在差异。与CT相比,15～35 cm土层DOC、MBC和MBN含量在SST处理下分别显著增加了17.25%、50.00%和168.10%。另外SEM模型显示,深翻处理可以通过土壤DOC含量的变化影响土壤Mclntosh指数。     

短期玉米秸秆还田对冷凉地区土壤真菌多样性的影响

在玉米吐丝期,利用传统涂布平板法和高通量测序技术,设置常规秸秆不还田(CK)、秸秆深翻还田(SF)和秸秆旋耕还田(XG)3个处理,研究0~10 cm、10~20 cm和20~30 cm土层真菌群落丰富度、多样性和群落结构变化,揭示冷凉地区玉米秸秆还田真菌群落结构及其差异。结果表明:冷凉地区玉米秸秆还田对土壤真菌多样性的影响较大,秸秆还田土壤中可培养真菌数为SFXGCK;秸秆还田后土壤真菌优势菌群发生变化,CK优势菌为马拉色氏霉菌属、被孢霉属和葡萄孢属,XG优势菌为被孢霉属;XG和SF表层土壤中耐冷酵母菌属和被孢霉属是优势菌;SF处理20~30 cm土层优势菌为葡萄孢属。真菌菌群Alpha多样性、群落组成丰度、RDA(Redundancy analysis)和菌群相似性综合分析可知,SF和XG 0~20 cm土层菌群差异小;SF和XG均能增加10~30 cm土层真菌群落丰度。     

覆膜和灌溉对小麦秸秆还田土壤酶活性的影响

为研究西北半干旱区小麦秸秆还田高效利用措施,采用大田模拟试验研究了覆膜和灌溉对小麦秸秆还田后土壤酶活性的影响。结果表明:与秸秆不还田(CK)相比,秸秆还田处理均显著增大了土壤蔗糖酶、脲酶、碱性磷酸酶和过氧化氢酶活性。与秸秆还田(S)相比,秸秆还田+覆膜处理(SC)增大了低温时土壤的酶活性,秸秆还田+灌溉处理(SW)对不同还田时期,还田深度10cm和20cm处土壤中的4种酶活性影响显著,均增大了酶活性。土壤蔗糖酶、脲酶、碱性磷酸酶和过氧化氢酶活性总体均以秸秆还田+覆膜+灌溉处理(SCW)的最高。从土壤总体酶活性大小考虑,在西北半干旱地区进行小麦秸秆还田,SCW处理为最佳的还田方式,可显著增大土壤中的酶活性。     

不同耕作措施对旱地农田土壤物理特性的影响

通过在山西寿阳地区设置的田间试验,分析比较秸秆还田、免耕覆盖、浅旋耕和常规耕作等4种耕作措施不同时期土壤紧实度、容重、入渗速率、土壤含水量以及土壤温度的变化情况,以了解各耕作措施对旱地农田土壤物理特性的影响程度。结果表明,秸秆还田措施除引起旱地农田土壤入渗速率显著降低外,其他物理特性与常规耕作基本一致;免耕覆盖措施对旱地农田土壤物理特性的影响最大,可导致0~10 cm表层土壤紧实度和容重显著增加,土壤入渗速率在播前显著降低,但随着生育期推进与其他处理间差异逐渐减小,蓄水保墒效果显著,同时会引起土壤温度显著降低,播前较常规耕作平均降低2.0℃;浅旋耕措施则在改善表层土壤紧实度,增加土壤入渗速率方面较秸秆还田和免耕覆盖措施要好,土壤含水量显著高于其他处理,较常规耕作措施平均能提高10%,但同时会引起40~60 cm土层土壤容重增加。     

粉垄耕作深度对旱区土壤关键物理性质的影响

针对旱区土壤板结严重和耕层深度变浅等问题，于2021年在宁夏暖泉农场开展大田试验，以传统旋耕为对照(CK),设置不同粉垄耕作深度30 cm(FL30)、40 cm(FL40)、50 cm(FL50)和60 cm(FL60),探究粉垄耕作对玉米田土壤关键物理性质的影响。结果表明：与传统旋耕相比，粉垄耕作能够有效降低土壤容重且提高土壤孔隙度，FL50处理表层土壤(0～20 cm)容重降低11.55%、孔隙度提升12.17%,FL40处理中层土壤(20～40 cm)容重降低8.57%、孔隙度提升9.14%,FL60处理深层土壤(40～60 cm)容重降低11.61%、孔隙度提升12.75%;粉垄耕作对玉米各生育期土壤蓄水量具有显著影响，FL40处理土壤蓄水量提升24.86%,土壤机械稳定性团聚体数量(0.25～5 mm)提高9.63%;较传统旋耕，粉垄耕作可达到疏松土壤与提高土壤蓄水保墒能力的效果，粉垄耕作通过改善玉米的生长条件和土壤环境提高了籽粒产量，其中FL60、FL50、FL30处理分别较CK处理增产57.14%、15.48%、8.79%。研究成果可为改善旱区土壤多年板结及水土资源可持...     

毛乌素沙地南缘不同耕作措施土壤酶和微生物区系的特征

选取了典型的干旱半干旱农牧交错带农田作为研究对象,在连续6年的长期定位试验基础上探究了不同耕作措施下土壤酶和土壤微生物区系的特征,用逐步回归法建立了土壤养分与土壤酶和土壤微生物的最优回归模型.结果表明:(1)0～20 cm土层中,过氧化氢酶在免耕措施下活性最高;磷酸酶活性秸秆覆盖和免耕措施显著高于翻耕和覆膜措施;脲酶活...     

不同耕作措施对春小麦生育期内土壤酶活性的影响

通过设置在陇中黄土高原半干旱雨养农业区连续15年的保护性耕作长期定位试验,研究了传统耕作(T)、免耕(NT)、免耕结合秸秆覆盖(NTS)、传统耕作结合秸秆还田(TS)4种不同耕作措施下土壤蔗糖酶、淀粉酶、纤维素酶、过氧化物酶和脱氢酶在春小麦不同生育期的动态变化.结果表明:1)整个生育期0-30cm土层中,与T处理相比,NTS处理可以显著提高土壤蔗糖酶、淀粉酶、纤维素酶、过氧化物酶、脱氢酶活性,在整个生育期分别增加了45.28％、60.05％、42.86％、23.75％、31.79％;NT与TS对其表现出不同的阶段性效应.2)相关分析表明五种酶活性除蔗糖酶与过氧化物酶外,均达到极显著正相关.3)生育期与耕作措施对土壤酶活性的影响不同,其中生育期对上述研究的5种酶活性影响极显著,耕作措施对土壤蔗糖酶、淀粉酶、纤维素酶和脱氢酶影响极显著,二者交互作用对土壤淀粉酶、过氧化物酶及脱氢酶影响极显著.     

黄土高原春玉米保护性耕作农田土壤养分时空动态变化研究

试验以传统耕作(CT)为对照,连续3 a研究了保护性耕作(NT),传统耕作+秸秆还田(TS)处理下黄土高原春玉米田土壤养分含量的动态变化。结果表明,与传统耕作相比,保护性耕作处理各土层土壤有机质含量随春玉米生育期推进呈上升趋势,其中收获后耕作层土壤有机质含量增加明显;保护性耕作使得土壤碱解氮有向表面富集的趋势,保护性耕作下土壤速效磷略显增加趋势,其中在玉米收获后表现较明显,且较TS和CT处理差异显著;速效钾含量保护性耕作处理要显著低于其它处理,但有增加趋势。     

不同保护性耕作对渭北旱塬麦玉轮作田肥力和产量的影响

2007～2010年在渭北旱塬实施了冬小麦-春玉米轮作模式连续保护性耕作定位试验,研究了秸秆覆盖免耕、秸秆覆盖深松和秸秆还田翻耕等不同保护性耕作方式和平衡施肥、无肥(或低肥)和常规施肥处理组合对土壤养分、WUE和作物产量的影响.结果表明:随着保护性耕作年限延长,0～40 cm土层土壤养分含量显著增加;有机质含量由研究初...     

玉米线辣椒套作对线辣椒根际、非根际土壤微生物、酶活性和土壤养分的影响

实验旨在研究不同种植模式、作物种间不同的根部隔离处理对线辣椒根际与非根际土壤微生物数量、土壤酶活性及土壤养分有效含量的影响。结果表明：套作栽培的线辣椒根际、非根际土壤微生物数量、酶活性均高于单作栽培。与膜隔处理相比,网隔与无隔处理的根际、非根际土壤微生物数量及酶活性均有提高,其中以网隔处理最高。各处理根际土壤有机质、有效磷、有效钾含量均低于非根际土壤,但碱解氮含量表现为根际土壤高于非根际土壤。网隔处理中尼龙网减缓了玉米根系对线辣椒根系营养的直接竞争,同时玉米根系根际效应使其根际、非根际土壤养分含量在所有处理中最高。土壤微生物主要类群数量是影响土壤酶活性主要因子,与土壤酶活性显著相关。有机质、碱解氮含量与土壤酶活性、微生物数量呈极显著相关,有效磷含量与土壤酶活性、微生物数量呈正相关。土壤真菌数量、脲酶活性与有效钾含量呈负相关。     

氰氨化钙与秸秆还田协同处理对生菜土传病害防效及土壤质量的影响

 为明确氰氨化钙与秸秆还田协同处理对土传病菌的抑制效果以及对土壤微生物群落的恢复和土壤理化性质的影响,采用实时荧光定量PCR(Real-time quantitative PCR, qRT-PCR)、平板分离计数等方法测定土传病菌和微生物数量动态变化。生菜收获期测定植株农艺性状和产量,结合土壤理化性质开展土壤处理模式与土壤微生物互作相关分析。结果表明,氰氨化钙和玉米秸秆协同处理对生菜根腐病和生菜茎基腐病的防效分别达到56.81%和47.49%,且增产率(44.08%)较高,具有防病促生效果。氰氨化钙和玉米秸秆协同处理在消毒揭膜0 d微生物数量显著减少,定植期微生物数量逐渐恢复。此外,两种土壤处理均可提高土壤pH值,降低电导率含量。其中氰氨化钙和玉米秸秆协同处理可提高土壤有机质、有效磷和全氮含量。因此,氰氨化钙和玉米秸秆协同处理可抑制土传病菌增殖,增加生菜生物量,改善土壤理化性状,后期土壤微生物数量恢复且不会对微生物群落产生明显的扰动影响,对环境较安全。     

玉米线辣椒套作对线辣椒根际、非根际土壤微生物、酶活性和土壤养分的影响

实验旨在研究不同种植模式、作物种间不同的根部隔离处理对线辣椒根际与非根际土壤微生物数量、土壤酶活性及土壤养分有效含量的影响.结果表明:套作栽培的线辣椒根际、非根际土壤微生物数量、酶活性均高于单作栽培.与膜隔处理相比,网隔与无隔处理的根际、非根际土壤微生物数量及酶活性均有提高,其中以网隔处理最高.各处理根际土壤有机质、有效磷、有效钾含量均低于非根际土壤,但碱解氮含量表现为根际土壤高于非根际土壤.网隔处理中尼龙网减缓了玉米根系对线辣椒根系营养的直接竞争,同时玉米根系根际效应使其根际、非根际土壤养分含量在所有处理中最高.土壤微生物主要类群数量是影响土壤酶活性主要因子,与土壤酶活性显著相关.有机质、碱解氮含量与土壤酶活性、微生物数量呈极显著相关,有效磷含量与土壤酶活性、微生物数量呈正相关.土壤真菌数量、脲酶活性与有效钾含量呈负相关.     

保护性耕作对风沙区农田土壤物理性状及玉米产量的影响

在科尔沁沙地东南部风沙区采用完全随机区组试验设计,在2013—2014年比较研究了4种保护性耕作措施(深松、留茬、免耕、秸秆覆盖)和传统翻耕(CK)平作种植玉米的土壤物理性状及产量。结果表明,与传统耕作相比,连续2 a保护性耕作以深松、留茬处理显著降低0~40 cm土层土壤容重(P0.05),降幅0.72%~7.12%。0~40 cm土层0.25 mm土壤团聚体含量各土层均以深松处理含量最高,2014年土壤团聚体含量较2013年增加4.11%,其中秸秆覆盖对0~10 cm团聚体含量影响较大,2014年较2013年提高5.54%。4种保护性耕作措施均提高了收获后0~100 cm土壤贮水量,表现为留茬秸秆覆盖深松免耕,较传统耕作提高12.22%~26.91%。进行保护性耕作的处理玉米子粒产量和水分利用率均比传统耕作高,其中以深松处理增产幅度最大,子粒产量平均较传统耕作提高14.57%,水分利用效率提高25.81%。由2 a数据显示,深松、留茬和秸秆覆盖等保护性耕作措施改善了风沙土耕层土壤结构,具有较好的保水性和增产效果。     

秸秆集中深还田两年后对土壤主要性状及玉米根系的影响

采用翻转犁开沟的方式,在秋收后将秸秆集中深还田,探讨该模式实施两年后对土壤主要理化性质及玉米根系的影响。结果表明,随着秸秆还田量的增加,各层次土壤容重较CK处理降低了2.42%~10.67%;土壤含水量较CK处理增加了3.99%~14.68%;土壤有机质及全氮含量较CK处理均有显著提高,提高幅度分别为4.34%~97.97%、1.53%~44.36%;玉米根系总根长、总根表面积、总根体积以及平均根系直径均大于CK处理,以12 000 kg·hm-2处理效果最为显著。综上,秸秆集中深还田对降低土壤容重,提高土壤蓄水量、有机质和氮素含量,促进根系生长效应明显。     

玉米秸秆还田保护性耕作对产量及土壤理化性状影响的灰色关联分析

通过在甘肃中部干旱区设置的农艺农机结合持续秸秆还田保护性耕作试验,研究了玉米增产量(率)与年限的关系及与土壤理化性状的灰色关联度,并对与有机质关联度高且相关关系显著的肥力因子进行了回归分析.结果表明:秸秆还田保护性耕作2～6a的增产率为2.63%～6.08%.土壤理化性状与增产量的灰色关联序为有机质(0.7456)＞全...     

小麦秸秆焚烧对土壤有机质及微生物和玉米产量的影响

选取不同秸秆量焚烧后的耕层土壤为对象,研究秸秆焚烧对土壤有机质和微生物的影响,并探讨秸秆焚烧量与土壤有机质和微生物之间的相关性.结果表明:(1)秸秆焚烧对土壤有机质和微生物的影响主要集中在0～～5 cm表层土壤中,5 cm以下影响较小.焚烧造成表层土壤有机质含量下降10.72％ ～ 17.08％,真菌数量下降43.68％ ～ 74.43％,放线菌数量下降49.32％ ～ 74.83％,细菌数量下降58.93％ ～ 81.44％.同时还造成下茬玉米产量下降7.04％～ 20.63％,地上生物量下降9.23％～18.76％.(2)秸秆焚烧量与土壤细菌、真菌和放线菌数量之间呈显著负相关关系,秸秆焚烧量与土壤有机质、玉米产量和地上生物量呈极显著负相关关系.