Soil carbon storage and stratification under different tillage/residue-management practices in double rice cropping system

The importance of soil organic carbon(SOC) sequestration in agricultural soils as climate-change-mitigating strategy has become an area of focus by the scientific community in relation to soil management.This study was conducted to determine the temporal effect of different tillage systems and residue management on distribution, storage and stratification of SOC, and the yield of rice under double rice(Oryza sativa L.) cropping system in the southern China.A tillage experiment was conducted in the southern China during 2005–2011, including plow tillage with residue removed(PT0), plow tillage with residue retention(PT), rotary tillage with residue retention(RT), and no-till with residue retention on the surface(NT).The soil samples were obtained at the harvesting of late rice in October of 2005, 2007 and 2011.Multiple-year residue return application significantly increased rice yields for the two rice-cropping systems; yields of early and late rice were higher under RT than those under other tillage systems in both years in 2011.Compared with PT0, SOC stocks were increased in soil under NT at 0–5, 5–10, 10–20, and 20–30 cm depths by 33.8, 4.1, 6.6, and 53.3%, respectively, in 2011.SOC stocks under RT were higher than these under other tillage treatments at 0–30 cm depth.SOC stocks in soil under PT were higher than those under PT0 in the 0–5 and 20–30 cm soil layers.Therefore, crop residues played an important role in SOC management, and improvement of soil quality.In the 0–20 cm layer, the stratification ratio(SR) of SOC followed the order NTRTPTPT0; when the 0–30 cm layer was considered, NT also had the highest SR of SOC, but the SR of SOC under PT was higher than that under RT with a multiple-year tillage practice.Therefore, the notion that conservation tillage lead to higher SOC stocks and soil quality than plowed systems requires cautious scrutiny.Nevertheless, some benefits associated with RT system present a greater potential for its adoption in view of the multiple-year environmental sustainability under double rice cropping system in the southern China.     

旱坡地麦田夏闲期耕作措施对土壤水分有效性的影响

 麦田夏闲期末 ,免耕覆盖和深松留高茬处理的土壤蓄水量各增加 12～ 33和 9～ 2 4mm。土壤水分蒸发量(E)在 1999和 2 0 0 1年夏休闲期间分别减少 7～ 8和 34～ 36mm ,然而 ,小麦生育期的水分蒸散量 (ET) ,尤其是在2 0 0 0～ 2 0 0 1年期间较传统耕翻处理提高约 4 7mm。连续采用保持耕作措施的第 2年冬小麦产量增加 ,少耕、免耕和深松处理的产量分别较对照增加 3%、5 %和 8%。深松处理的小麦产量最高 ;免耕处理的经济效益最高。采用保持耕作措施 ,尤其免耕和深松 ,对于增加土壤蓄水、减少蒸发损失、提高水分有效性、节省能耗以及改善作物产量显示出最佳的效果。     

Water Availability for Winter Wheat Affected by Summer Fallow Tillage Practices in Slope Dryland

The tillage experiments for winter wheat were conducted on the slope farmland in Luoyang,Henan Province in the semihumid to arid loess plateau areas of North China. Different tillage methods inclu-ding reduced tillage (RT), no-till (NT), 2 crops/year (2C), subsoiling(SS), and conventional tillage (CT)were compared to determine the effects of tillage methods on soil water conservation, water availability, andwheat yields in a search for better farming systems in the areas. The NT and SS showed good effects on waterconservation. The soil water storage increased 12 - 33 mm with NT and 9 - 24 mm with SS at the end of sum-mer fallow periods. The soil evaporation with NT and SS decreased 7 - 8 mm and 34 - 36 mm during the fallowperiods of 1999 and 2001, respectively. Evapotranspiration (ET) with NT and SS increased about 47 mm dur-ing wheat growth periods of 2000 to 2001. Treatment RT and 2C had low water storage and high water lossesduring the fallow periods. The winter wheat yields with conservation tillage practices were improved in the 2ndyear, increased by 3, 5 and 8 % with RT, NT and SS, respectively, compared with CT. The highest wheatyields were obtained with subsoiling, and the maximum economic benefits from no-till. All conservation tillagepractices provided great benefits to saving energy and labors, reducing operation inputs, and increasing eco-nomic returns. No-till and subsoiling have shown promise in increasing water storage, reducing water loss, en-hancing water availability, and saving energy, as well as increasing wheat yield.     

Influence of Conservation Tillage on Soil Aggregates Features in North China Plain

Tillage greatly influences the aggregation and stability of soil aggregates. This study investigated the effects of conservation tillage on soil aggregate characteristics. During a four-year study period （2001-2005）, soils were sampled from no-tillage （NT）, rotary tillage （RT）, and conventional tillage （moldboard tillage, CT） plots at the Luancheng Agriculture and Ecology Experimental Station in Hebei Province, China, and the amount, size distribution, and fractal dimension of the aggregates were examined by dry and wet sieving methods. The results indicated that NT significantly increased the topsoil （0-5 cm） bulk density （BD）, while RT maintained a lower BD as CT. Dry sieving results showed that NT had higher macro-aggregate content （R0.25）, and a larger mean weight diameter （MWD） and geometric mean diameter （GMD） than other treatments in the 0-10 cm layer, while RT showed no difference from CT. In wet sieving, results showed that most of the aggregates were unstable, and the MWD and GMD of water-table aggregates showed the trend of NT 〉 RT 〉 CT. At 0-5 cm layer, the fractal dimension （D） of water-stable aggregates under NT was lower than it was under RT and CT. At 5-10 cm, RT yielded the highest D, and showed stability. After four years, NT increased the aggregation and the stability of soil aggregates; while due to intense disturbance, the aggregation and stability of the upper layer （0-10 cm） under RT and CT decreased.     

长期免耕和深松提高了土壤团聚体颗粒态有机碳及全氮含量

【目的】耕作措施对土壤有机碳(SOC)和全氮(TN)具有重要影响。本研究利用团聚体和密度联合分级方法,旨在揭示长期耕作对表层土壤团聚体内密度颗粒组分SOC及TN的影响,为深入理解黄土高原农田土壤碳氮提升机理提供依据。【方法】长期试验位于黄土高原东部边缘地区,开始于1999年,共设4个处理:少耕无覆盖(RT)、免耕覆盖(NT)、深松覆盖(SM)和传统翻耕(CT)。于2013年7月采集0—10 cm土层样品,首先通过干筛法筛分>2、1—2、0.25—1和<0.25 mm粒级团聚体,之后利用颗粒密度分组,将团聚体有机质分为轻组有机质(LF)、粗颗粒有机质(cPOM)、细颗粒有机质(fPOM)和矿质结合有机质(m-SOM)。【结果】(1)15年保护性耕作(包括NT和SM处理)显著提高了0—10 cm土层的SOC和TN含量,与CT相比,NT和SM处理的SOC含量分别提高了22.9%和21.8%,TN含量分别提高了35.2%和42.3%。不进行秸秆覆盖的少耕处理(RT)对SOC和TN无显著影响。(2)不同耕作措施改变了团聚体质量组成及其内部SOC和TN含量。NT和SM处理显著提高了1—...     

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。     

Soil Aggregate Stability and Aggregate-Associated Carbon Under Different Tillage Systems in the North China Plain

The inlfuences of tillage systems on soil carbon （C） stocks have been studied extensively, but the distribution of soil C within aggregate fractions is not well understood. The objective of this study was to determine the inlfuences of various tillage systems on soil aggregation and aggregate-associated C under wheat （Triticum aestivum L.） and corn （Zea mays L.） double cropping systems in the North China Plain. The experiment was established in 2001, including four treatments：moldboard plow （MP） with residue （MP＋R） and without residue （MP-R）, rotary tillage with residue （RT）, and no-till with residue （NT）. In 2007 soil samples were collected from the 0-5, 5-10, and 10-20 cm depths, and were separated into four aggregate-size classes （〉2 000, 250-2 000, 53-250, and〈53 μm） by wet-sieving method. Aggregate-associated C was determined, and the relationships between total soil C concentration and aggregation-size fractions were examined. The results showed that NT and RT treatments signiifcantly increased the proportion of macroaggregate fractions （〉2 000 and 250-2 000 μm） compared with the MP-R and MP＋R treatments. Averaged across all depths, mean weight diameters of aggregates （MWD） in NT and RT were 47 and 20% higher than that in MP＋R. The concentration of bulk soil organic C was positively correlated with MWD （r=0.98; P=0.024） and macroaggregate fraction （r=0.96; P=0.036） in the 0-5 cm depth. In the 0-20 cm depth, comparing with MP＋R, total C occluded in the〉2 000 μm fraction was increased by 9 and 6%under NT and RT, respectively. We conclude that adoption of conservation tillage system, especially no-till, can increase soil macro-aggregation and total C accumulation in macroaggregates, which may improve soil C sequestration in the intensive agricultural region of the North China Plain.     

保护性耕作对华北平原土壤团聚体特征的影响

 【目的】研究华北平原保护性耕作制度对土壤团聚数量、大小和稳定性的影响。【方法】本文采集了华北平原河北栾城试验站经过四年保护性耕作(旋耕和免耕)与传统耕作(翻耕)处理下原状土壤样品，测定了土壤容重、有机质和粘粒含量等物理性质，重点应用干筛和湿筛法分析了土壤团聚体数量、分布和分形维数。【结果】表层(0-5cm)土壤容重的大小顺序为免耕>旋耕>翻耕，免耕使表层土壤的容重显著增加；旋耕与翻耕的表层土壤容重差异不显著，但旋耕使10-20cm的土壤容重明显增加。干筛法分析表明，免耕处理下0-10cm内>0.25mm团聚体含量、平均重量直径(Mean Weight Diameter，MWD)和几何平均直径(Geometric Mean Diameter，GMD)均高于旋耕处理和翻耕处理，而旋耕与翻耕处理间没有显著的差异；湿筛法分析表明，土壤中的团聚体以非水稳性团聚体为主，水稳性团聚体的 和GMD大小顺序为免耕>旋耕>翻耕；在0-5cm土层内免耕处理的水稳性团聚体分维数(D)最小，而旋耕下5-10cm层的分形维数D值显著高于翻耕、免耕处理，说明旋耕使得该层内土壤团聚体的稳定性降低。【结论】经过四年保护性耕作试验，免耕处理促进表层土壤团聚体的形成并提高起稳定性，旋耕和翻耕处理由于对土壤的强烈扰动，降低了耕作深度内土壤团聚体的团聚度和稳定性；在10-30cm三种耕作处理间没有显著差异。     

应用耕作指数评价耕作措施对双季稻田土壤质量的影响

 【目的】采用耕作指数（TI）定量评价了耕作措施对双季稻田土壤质量的影响,旨在为选择合理的土壤耕作措施提供依据。【方法】试验始于2005年,在湖南省宁乡县设免耕（NT）、旋耕（RT）和翻耕（CT）3个处理,测定了2007、2008年水稻收获期0—20 cm土层有机质（SOM）、土壤容重（BD）、全氮（TN）及pH等理化性状指标,利用目的线性回归模型计算TI。【结果】有机质含量和土壤容重对双季稻田土壤质量影响显著,水稻产量与土壤有机质含量显著正相关（R2=0.45）,与土壤容重显著负相关（R2=0.67）;可通过测定有机质含量和土壤容重计算得到TI,TI = 0.40 SOM' + 0.60 BD',且与水稻产量呈显著正相关（R2=0.67）,可作为选择耕作措施的依据。试验中3个耕作处理土壤质量均有不同程度的改善,TI变化表明试验期间NT处理初期土壤质量较差（TI=0.79）,但其TI增加最快,免耕能有效地改善土壤质量。【结论】利用目的线性回归模型计算TI能够较准确的定量描述不同耕作措施下双季稻田土壤质量。免耕有利于土壤质量的改善。     

保护性耕作对太行山前平原土壤热水解和酸解有机碳的影响

【目的】研究传统耕作转为保护性耕作后土壤热水解碳（HWC）和酸解碳（AHC）的分布和积累特征。【方法】2001年在河北栾城设置翻耕+玉米秸秆不还田（CK）、翻耕+玉米秸秆粉碎还田（CT）、旋耕+玉米秸秆粉碎还田（RT）和免耕玉米秸秆直立还田（NT）4个处理。2007年小麦收获后,采集0—5 cm、5—10 cm、10—20 cm和20—30 cm土层样品,测定热水解有机碳（HWC,80℃水浴下提取24 h）和酸解有机碳（AHC,6 mol•L-1 HCl,105℃下提取4 h）的浓度,分析两种活性碳的层化比率值（SR）,并基于等效质量碳库储量计算方法,比较了不同耕作处理对土壤活性碳分布和储量的影响。【结果】连续6年保护性耕作后,HWC和AHC在土壤表层积累,具有较高的层化比率值。在0—10 cm土层,保护性耕作（RT和NT）系统HWC的SR值（1.68—1.98）显著高于传统翻耕（CK和CT）处理（1.30—1.50）,保护性耕作下AHC的SR值（1.62—1.83）亦高于传统翻耕（1.12—1.63）。与传统翻耕CT相比,保护性耕作系统0—30 cm剖面的HWC储量无显著变化,但免耕显著增加了AHC的储量。【结论】在太行山前平原地区,保护性耕作导致土壤剖面中HWC和AHC在表层积累,呈现高度层化特征,可能会潜在影响土壤质量和农田固碳速率。     

华北农田不同耕作方式的固碳效益评价

为研究长期耕作措施下农田土壤碳储量以及潜在碳成本的情况,在中国科学院石家庄栾城生态系统试验站进行了长期耕作定位试验,设置免耕(NT)、旋耕(RT)和翻耕(CT)3个处理,并对各处理的固碳效益进行了评价。结果表明在秸秆还田、化肥投入的条件下各处理碳储量均呈现增长趋势,2004—2010年各处理间碳储量平均值由37 867.06增长到48 316.33kg/hm2,SCS的大小为CT>NT>RT;潜在碳成本NT、RT与CT分别为499.50,516.91和564.84kg/(hm2.a);通过效益评价可知,NT的生态效益最好,各处理间差异显著。RT的经济效益最好,与NT间差异不显著,但RT显著高于CT。建议华北麦玉两熟区农田优化当前农艺措施,提高机械覆盖面积,提升免耕作物经济产量,在此区域适当推广少免耕技术。     

耕作方式对冬小麦田土壤呼吸及各组分贡献的影响

 【目的】探讨不同耕作方式对冬小麦农田土壤呼吸组分及碳平衡的影响,比较不同耕作方式下农田的碳汇强度。【方法】试验于2006－2008年冬小麦生长季进行,共设3个处理：翻耕(CT)、旋耕(RT)、免耕(NT),采用静态箱法测定农田土壤CO2的排放速率,同时利用根去除法区分根系对土壤呼吸的贡献率,通过计算净生态系统生产力(NEP),来判断不同耕作方式下农田碳汇强度。【结果】耕作方式对冬小麦农田土壤CO2排放具有显著影响,且表现出明显的季节性排放特征,即先下降再升高,其中排放最低值出现在冬小麦越冬期。整个小麦生育期间农田CO2平均排放速率表现为翻耕＞旋耕＞免耕,其中根系呼吸所占比例平均为翻耕26.18%、旋耕29.96%、免耕36.44%。冬小麦生育期3种处理条件下,土壤呼吸中根系呼吸的贡献率波动在15%～85%,其中冬小麦拔节期农田土壤根系呼吸贡献率最高。【结论】3种耕作方式下农田土壤均表现为大气CO2排放的“汇”,但不同耕作方式下农田碳汇强弱不同,表现为免耕＞旋耕＞翻耕。     

耕作方式对黑土团聚体含量及特征的影响

【目的】研究保护性耕作对东北黑土团聚体粒级分布和稳定性的影响,为探索有利于东北黑土结构改善的耕作方式提供科学依据。【方法】以2001年(耕作试验开始前)和2008年(耕作试验实施7年后)吉林省中层黑土为对象,分析探讨了免耕(NT)、秋翻(MP)和垄作(RT)处理0—30cm深度的土壤水稳性团聚体、干团聚体特征和土壤结构稳定性。【结果】与2001年相比,2008年各处理(RT、MP、NT)1mm水稳性大团聚体含量在0—5cm表层中均有所增加,且除MP外均达到显著水平(P0.05),其中RT和NT增加幅度分别为2001年的4.78和3.38倍,且显著高于MP。0.25—0.053mm水稳性微团聚体变化趋势则与大团聚体相反。8mm干团聚体在0—10cm土层的相对数量表现为RTNTMP,且均高于2001年背景值,其中0—5cm土层RT显著高于MP及2001年背景值(P0.05)。0.25—1mm干团聚体RTNTMP2001年背景值,呈现与4mm干团聚体相反的变化趋势。2008年各处理团聚体平均重量直径(MWD)和0.25mm团聚体含量(R0.25)均比2001年有所提高,且湿筛法得到的结果远远低于干筛法,说明供试土壤的团聚体中水稳性团聚体比例很小。2008年3种耕作处理的土壤结构体破碎率和不稳定团粒指数(ELT)在各个土层均为MPNTRT,且除了MP处理5—20cm略高外,其它均低于2001年背景值。【结论】传统耕作不利于土壤大团聚体的增加和土壤结构的稳定,使土壤更易遭受风水侵蚀。保护性耕作,尤其垄作,促进了黑土稳定土壤结构体的形成,有利于土壤结构的改善。     

保护性耕作对冬小麦-夏玉米农田氮肥氨挥发损失的影响

【目的】保护性耕作有利于水土保持和提高土壤有机碳库,而对氮素氨挥发的影响并不是很清楚。研究长期定位试验下华北农田施肥后氨挥发发生规律,探索保护性耕作条件下的氮素利用率。【方法】采用间歇动态箱式法对翻耕、旋耕和免耕3种耕作方式下冬小麦-夏玉米农田氨挥发通量及其影响因素进行比较研究。【结果】相对于翻耕和旋耕处理,免耕显著促进了小麦季和玉米季地表追肥的氨挥发,但显著降低了小麦基肥期的氨挥发速率。翻耕、旋耕和免耕下小麦-玉米全生育期氨挥发损失量为15.8、18.4和28.6 kg?hm-2?a-1,分别占施肥量的4.9%、5.7%和8.8%。实验室培养分析表明,免耕和旋耕显著提高了表层（0—5 cm）土壤脲酶活性,加速尿素水解为NH4+,从而促进氨挥发。【结论】免耕条件下,肥料表施易发生氨挥发,采用一次性深施是减少免耕氨挥发的有效途径之一。     

耕作方式对旱作农田土壤水热特性及夏玉米产量的影响

设置田间定位试验,研究免耕(NT)、深松耕(DT)和旋耕(RT)对旱作玉米田土壤体积质量、土壤水分、土壤温度及夏玉米产量等的影响。2a研究结果表明,采取耕作措施后,各处理土壤体积质量差异主要集中在0~40cm(P0.05),耕作前后40~60cm土壤体积质量差异不显著(P0.05)。耕作方式对土壤储水量有明显影响,其中,播种后0~50d,深松耕和免耕处理0~100cm土壤储水量均高于旋耕;播种后70~120d,3种耕作方式下土壤储水量差异不显著(P0.05)。各耕作措施对土壤温度的影响在作物生育前期(播种后0~30d)表现明显(P0.05),表现为旋耕玉米田土壤温度高于免耕和深松耕,播种后50~120d各处理间无显著差异(P0.05)。深松耕和旋耕处理玉米籽粒产量较免耕分别高3.35%和1.91%。结合经济效益分析,免耕和深松耕净收入较旋耕分别高138.48元/hm~2和259.38元/hm~2。因此,深松耕为旱作夏玉米田较适宜的耕作方式。     

垄作免耕对稻田土壤有机碳活性组分和δ13C的影响

【目的】阐明垄作免耕对稻田土壤有机碳活性组分和δ13C的影响,为揭示垄作免耕下稻田土壤累积、转化的特殊性提供科学参考。【方法】依托稻田免耕长期定位试验,对比分析常规平作（中稻）、垄作免耕（中稻）、水旱轮作（中稻-油菜,稻油）和垄作免耕轮作（中稻-油菜,稻油）等4种耕作处理对不同深度（0—10 cm、10—20 cm、20—40 cm和40—60 cm）土层中总有机碳、颗粒有机碳、易氧化有机碳和δ13C等指标的影响。【结果】垄作免耕轮作（稻油）中,20—40 cm土层的总有机碳含量显著高于其它处理,各深度土层中颗粒有机碳含量和分配比例均高于其它耕作处理,10—20 cm和20—40 cm土层的易氧化有机碳含量显著高于其它耕作处理（P＜0.05）。水旱轮作（稻油）中,各土层的总有机碳含量、颗粒有机碳含量和易氧化有机碳含量均低于其它耕作处理。不同处理中,土壤碳库管理指数的最高值和最低值分别出现在垄作免耕轮作（稻油）的20—40 cm土层和水旱轮作（稻油）的40—60 cm土层,垄作免耕轮作（稻油）的10—20 cm 和20—40 cm土层碳库管理指数显著高于其它处理（P＜0.05）。相比其它处理,垄作免耕轮作（稻油）的土壤有机碳δ13C值在0—40 cm深度范围的各土层中差异不大,到40—60 cm土层才出现显著升高。【结论】相比其它耕作处理,长期（20年）垄作免耕轮作（稻油）稻田20—40 cm土层中增碳优势突出,该耕作处理有利于稻田中土壤颗粒有机碳的形成和累积,对20—40 cm土层中活性碳库的稳定和保护作用明显优于其它耕作处理;有大量活性高、降解程度低的有机碳在垄作免耕轮作（稻油）的20—40 cm土层中累积。     

不同耕作和播种模式下稻茬麦种子区微气候特征及出苗效应

【目的】评价不同耕作、播种模式的区域适应性,为稻麦轮作区耕作、播种技术的优化及相关精密播种机具的设计提供理论依据,确保稻茬麦的优质高产。【方法】利用种子区微气候测试仪监测免耕露播覆草(NT1),免耕条播(NT2)和常规旋耕盖籽(CK)3种模式的稻茬麦种子区微气候条件及其对种子萌发及立苗的影响。【结果】田间试验表明,3种模式的种子区微气候差异显著。NT1条件下种子区微气候相对稳定,CK条件下由于旋耕形成大土块,大土块垒结后形成的大尺度孔隙空间使种子区微气候变化较大,不利于保墒。NT2条件下的种子区微气候比NT1和CK相对稳定且温湿度条件更适合种子的萌发。NT1、NT2和CK条件下出苗率分别为58.39%、71.81%和61.80%。【结论】不同耕作和播种模式的种子区微气候条件及种子萌发立苗效果差异显著,使用种子区微气候测试仪能够快速准确评价稻茬麦耕作、播种模式的区域适应性。良好的耕种措施、种床环境以及种土接触是保证小麦出苗生长的关键。     

保护性耕作对旱作农田干湿交替过程中土壤呼吸速率的影响

【目的】探讨免耕及秸秆覆盖等保护性耕作措施对旱作农田干湿交替过程中土壤呼吸速率的影响。【方法】基于设在陇东黄土高原的长期草田轮作定位试验,试验开始于2001年,包括传统耕作(T,翻耕并移除秸秆)、耕作覆盖(TS,翻耕之后覆盖秸秆)、免耕移除秸秆(NT,不翻耕但除去秸秆)和免耕(NTS,不翻耕且保留秸秆)4个处理。2014年7—8月干湿交替阶段季采用LI-8150多通道土壤碳通量测量系统对农田土壤呼吸速率、土壤温度和含水量进行连续原位测定。【结果】T、TS、NT和NTS处理干旱阶段的平均土壤呼吸速率分别为2.16、3.56、2.26和2.45μmol·m~(-2)·s~(-1),湿润阶段分别为2.09、5.31、2.80和3.56μmol·m~(-2)·s~(-1)。降雨初期秸秆覆盖处理(TS和NTS)土壤呼吸速率动态变化与无秸秆覆盖处理(NT和T)具有显著差异。干湿交替过程中,干旱阶段土壤呼吸速率与土壤温度(19.1—28.2℃)呈负相关、与土壤含水量呈正相关关系;湿润阶段则相反,且土壤含水量对土壤呼吸速率的解释程度降低。土壤呼吸速率在湿润阶段日动态波动较大,其温度敏感性(Q10)在T、TS、NT和NTS处理下分别为1.37、1.24、1.31和1.25;干旱阶段土壤呼吸速率日动态平缓,Q10值低于1.0。【结论】长期保护性耕作提高了农田的土壤呼吸速率,且秸秆覆盖处理比免耕措施提高土壤呼吸速率的效应更加显著。秸秆覆盖能够有效平抑土壤水分和温度的变化,提高土壤呼吸速率,降低土壤呼吸的温度敏感性。论文明确了干湿条件下旱作农田土壤呼吸动态及其影响因素,对准确量化旱作农田碳通量具有积极意义。     

免耕对农田土壤持水特性和有机碳储量影响的区域差异

【目的】分析耕作对土壤碳储量的影响,明确我国东北、华北地区的科学耕作方式,为区域优化耕作模式、改善土壤提供依据。【方法】基于吉林公主岭（GZL）、山西寿阳（SSY）、河北廊坊（HLF）、山西临汾（SLF）4个长期定位试验,选择传统耕作（CT）、免耕（NT）两个耕作处理,分析耕作对有机碳影响的区域差异。【结果】（1）免耕对土壤容重和紧实度影响存在区域性差异,显著提高了东北冷凉区黏质黑土（公主岭）和华北砂质潮土（廊坊）的土壤容重和紧实度,土壤容重分别增加了12.1%、0.7%,但降低了黄土高原东部粉砂壤质黄土（临汾）和砂壤质褐土（寿阳）的土壤容重和紧实度,土壤容重分别降低了1.5%、8.2%。（2）公主岭试验点0、10 kPa土壤体积含水量处理间差异显著,免耕较传统耕作分别提高了40.4%、30.1%;寿阳试验点0、10、500 kPa下免耕较传统耕作土壤体积含水量分别降低了6.4%、4.3%、5.9%,350 kPa下提高了2.1%;廊坊试验点10、350、500 kPa免耕下土壤体积含水量分别提高了0.6%、5.6%、2.6%;临汾试验点0和10 kPa免耕下土壤体积含水量分别降低了7.1%、5.5%,350 和500 kPa土壤体积含水量分别提高了2.9%、8.9%。（3）在4个区域,免耕显著提高了0—10 cm表层土壤有机碳储量,其中公主岭增加最显著,提高了45.4%;但免耕对0—80 cm土层总有机碳储量影响存在区域性差异,公主岭提高了7.2%,寿阳、廊坊、临汾分别降低了26.8%、31.3%、23.5%。（4）土壤有机碳与饱和含水量呈极显著正相关关系,而与年均温、年降水、紧实度具有显著负相关关系,有机碳储量受气候因子、持水能力、紧实度的影响显著。【结论】由于我国东北和华北地区气候、作物类型、土壤性质等不同,免耕对土壤有机碳储量影响存在区域性差异,可以显著提高各区域表层土壤有机碳储量,但仅提高了东北冷凉区黏质黑土（公主岭）土壤总有机碳储量。总体来说,免耕保护性耕作技术是提高表层有机碳储量的有效途径。     

不同耕作方式下土壤肥力的动态变化

为了研究适应于干旱地区春小麦的栽培技术,在新疆地区,通过田间试验,研究了传统耕作(CT)、秸秆还田(CS)、免耕不覆盖(NT)和免耕覆盖(NTS)4种耕作方式下土壤有机质及速效养分含量的动态变化.结果表明:NTS处理对提高土壤有机质、碱解氮和速效磷养分含量最佳;CS处理主要提高了20~30 cm土层有机质含量,在其余各土层,CS处理的土壤有机质、碱解氮和速效磷养分含量均低于NT处理,但均高于对照CT处理;与CT相比,NTS处理可使0~10 cm1、0~20 cm和20~30 cm土层土壤有机质含量提高9.65%~11.72%、12.48%~25.81%和5.17%~23.52%;碱解氮含量提高13.46%~28.48%、2.80%~43.11%和2.56%~33.33%;有效磷含量提高20.59%~40.82%6、.04%~28.61%和4.42%~34.70%.