土壤颗粒有机碳和矿质结合有机碳对4种耕作措施的响应

以陕西关中平原中部耕作定位试验为研究对象,研究深松、旋耕、免耕和统耕作4种耕作方式在秸秆还田和不还田条件下对土壤颗粒有机碳和矿质结合态有机碳的影响。结果表明,相对于传统耕作,深松、旋耕和免耕处理都使土壤颗粒碳(POC)含量增加,但在秸秆还田下相应增加幅度更大,在0-10cm土层颗粒碳增加20.71%～69.25%,表现出深松>旋耕>免耕>传统耕作的顺序,而对其他10-20cm,20-30cm,30-40cm土层的颗粒碳影响较小。在同一种耕作模式下,秸秆还田的与无秸秆还田的相比,深松、旋耕、传统耕作使土壤POC增加了9.17%～26.61%,其中以传统耕作措施的提高幅度最大。在秸秆不还田条件下,各耕作处理矿质结合态有机碳的差异较小,但在秸秆还田条件下,旋耕促进了土壤矿质结合态有机碳(MOC)的增加,比对照(传统耕作)提高了22.98%。从土壤有机碳的角度考虑,深松和旋耕并结合秸秆还田是较适合于当地土壤条件的耕作模式。     

生物炭与氮肥配施对枣园土壤培肥效应的综合评价

为了明确生物炭与氮肥不同配比条件下的应用效果,探寻最佳配比施肥量,为枣园土壤资源高效利用、培肥改良技术提供可靠的科学依据。通过3 a(2013~2015)田间定位试验,选择14项反映土壤质量的理化及生物学指标作为评价指标,采用因子分析对各配施处理下的土壤质量进行综合评价,并对其进行聚类分析,最后利用红枣产量结果进行验证。结果表明:通过因子分析法将原14个土壤性质指标降维,提取出3个公因子,反映了原信息量的82.49%。第1公因子以全氮、全钾、速效钾、微生物量碳贡献最大,可作为保肥供肥因子。第2公因子上以脲酶、微生物量氮、蔗糖酶贡献最大,可作为微生物活性因子。碱性磷酸酶为第3公因子上的主要影响因子。土壤养分、微生物量、酶活性及微生物数量之间存在多种显著或极显著正相关关系。枣园土壤质量综合得分以C3N1处理最高,其次为C2N3和C2N2处理,这一结果与产量的变化趋势比较吻合。聚类分析将不同处理分为5类,分析结果与各处理因子综合得分评价较为一致。在本研究试验条件下,10 t/hm~2的生物炭,配施300 kg/hm~2的氮肥为最佳培肥模式。研究结果对生物炭和氮肥配施在农田果园的合理施肥和科学管理提供科学依据。     

华北典型区域土壤耕作方式对土壤特性和作物产量的影响

华北平原是我国重要的小麦玉米种植区,长期土壤旋耕免耕和秸秆全量还田带来耕层变浅、犁底层变厚和上移、土壤养分表聚等现象,通过耕作方式改变,解决上述问题对维持区域粮食生产有重要意义。试验以冬小麦-夏玉米轮作系统为研究对象,分别在代表华北平原高产区的栾城试验区和代表中低产区的南皮试验区进行,设置冬小麦播种前进行土壤深耕、深松、窄深松3种处理,以生产上常用的旋耕为对照。所有处理夏玉米季均采用土壤免耕播种,测定项目包括土壤容重、作物根系、作物产量和水分利用效率。结果表明,不同耕作方式对土壤特性和作物产量的影响具有区域差异。南皮试验区土壤深耕(松)显著地(P0.05)提高了作物产量,深耕、深松和窄深松处理的冬小麦产量比旋耕分别增加16.5%、19.3%和13.1%,夏玉米产量分别增加17.3%、16.2%和21.9%,周年产量分别增加16.9%、17.6%和17.8%;深耕、深松和窄深松处理间作物产量差异不显著。栾城试验区冬小麦、夏玉米产量和周年产量各处理之间差异不显著。土壤深耕、深松、窄深松和旋耕均能降低0～20 cm土层土壤紧实度和土壤容重。冬小麦播种后,与土壤耕作前比较,土壤深耕、深松和旋耕处理土壤紧实度南皮试验区分别平均降低71.6%和68.2%,栾城试验区分别降低88.8%和?7.7%,常用的旋耕模式在栾城试区没有降低土壤紧实度。小麦收获时不同耕作方式0～40cm土层的土壤容重均低于土壤耕作前的土壤容重,至夏玉米收获时不同耕作处理的土壤容重与耕作前基本一致,不同耕作处理对土壤容重的影响差异不显著。在南皮试验区, 3种耕作方式与旋耕相比,均显著提高了冬小麦和夏玉米水分利用效率;在栾城试验区,各处理冬小麦和夏玉米水分利用效率差异不显著。本研究结果显示在华北平原高产区连续实施土壤旋耕模式没有影响作物产量,而在中低产区实施土壤深耕或者深松模式更利于作物产量提高。     

旋耕转深松和秸秆还田增加农田土壤团聚体碳库

土壤耕作和秸秆还田能够显著影响土壤结构和养分周转,也是土壤团聚体分布及更新周转的主要驱动因素。该研究基于连续9 a的旋耕-深松定位试验,对比了长期旋耕农田转变为深松以及秸秆还田对农田土壤0~50 cm土壤团聚体分布、稳定性及团聚体碳含量的影响,分析了团聚体碳对土壤有机碳的贡献率及相互关系。研究结果表明,将长期旋耕农田转变为旋耕-深松农田显著影响了0~50 cm土层的团聚体分布及其碳含量。旋耕-深松配合秸秆还田(RTS-STS)模式能够显著提高表层土壤较大粒级团聚体的比例,且显著提高了土壤团聚体稳定性,分别比旋耕-深松无秸秆还田(RTA-STA)、旋耕秸秆还田(RTS)和旋耕无秸秆还田(RTA)处理高6.1%、65.4%和87.8%;同时,RTS-STS处理显著提高了0~20 cm土层团聚体碳含量和对有机碳的贡献率,虽然在20~30和30~50 cm土层之间,2个处理的团聚体碳含量差异并不明显,但RTS-STS处理的团聚体碳含量对有机碳的贡献率较0~20 cm土层和RTS处理显著降低。通过耕作方式转变、秸秆还田和两者的交互作用对土壤团聚体分布及其碳含量影响的作用力分析可看出,耕作、秸秆及其交互作用是影响不同土层中各处理在不同粒级团聚体分布比例及碳含量差异的主要因素。通过相关分析表明,土壤有机碳含量与团聚体稳定性及其自身碳含量之间存在显著或极显著的正相关关系。旋耕-深松配合秸秆还田(RTS-STS)模式促进了0~20 cm土壤团聚体的形成和稳定,提高了土壤团聚体碳库和对有机碳的贡献,对提升土壤有机碳水平具有积极意义。     

耕作方式转变和秸秆还田对土壤活性有机碳的影响

深松是解决长期旋免耕后耕层浅薄化、亚表层(15~30 cm)容重增加等问题的有效方法之一,长期旋免耕后进行深松显著影响土壤有机碳及其组分的周转。为对比转变耕作方式对土壤活性有机碳(LOC)及碳库管理指数的影响,该研究基于连续6 a的旋耕转变为深松和免耕转变为深松定位试验,对比了2012-2014年长期旋免耕农田进行深松对农田土壤活性有机碳及碳库管理指数的影响。研究结果表明,耕作方式转变和秸秆还田均对土壤LOC含量、活性有机碳与有机碳的比例(LOC/SOC)和碳库管理指数产生显著影响。相对于原旋耕秸秆还田处理(RTS),虽然旋耕-深松秸秆还田处理(RTS-STS)提高了0~30 cm土层的LOC含量,但其土壤中LOC/SOC比例和碳库管理指数显著下降。而免耕-深松秸秆还田(NTS-STS)处理和耕作方式未转变的免耕秸秆还田处理(NTS)在0~10 cm土层其LOC含量无显著性差异,但NTS-STS处理显著提高LOC/SOC比例。耕作方式转变导致RTS-STS处理碳库管理指数随着土层的加深而逐渐降低,而NTS-STS处理则呈逐渐升高趋势。耕作、秸秆、年份、耕作与秸秆、耕作与年份及3者交互作用是导致耕作方式转变后各处理0~30 cm的LOC含量变化的主要作用力(P0.05)。秸秆还田条件下,将长期旋耕处理转变为深松可显著降低土壤SOC中的LOC比例,降低碳库管理指数,促进土壤碳库的稳定性;而长期免耕处理转变为深松能够显著提高土壤下层(10~30 cm)的土壤碳库活性。     

深松条件下不同地表覆盖对马铃薯产量及水分利用效率的影响

水分不足是限制旱区作物生长的主要因素,覆盖耕作能够改善土壤的微环境,从而显著提高作物的产量和水分利用效率。为探讨深松结合地表覆盖对土壤物理性状、马铃薯生长、产量及水分利用效率的影响,2013-2015年在宁南旱区采用深松覆盖秸秆、深松覆盖地膜、深松不覆盖3种覆盖耕作模式,以传统耕作不覆盖为对照,对土壤体积质量、团聚体、水分、马铃薯产量和水分利用效率等方面的影响进行了研究。结果表明,与传统耕作相比,深松结合地表覆盖可有效降低耕层土壤体积质量,改善土壤孔隙状况,以深松覆盖秸秆处理效果最佳,深松覆盖秸秆处理0~40 cm平均土壤体积质量较传统耕作降低17.1%。与传统耕作相比,深松覆盖地膜和深松覆盖秸秆处理可使0~40 cm土层0.25 mm机械稳定性团聚体数量显著增加30.7%和17.4%。深松结合不同覆盖方式能有效改善马铃薯生育期0~200 cm土层土壤水分状况,深松覆盖地膜对作物生育前期土壤水分保蓄效果较好,深松覆盖秸秆对生育中后期土壤水分状况的改善效果最佳。深松结合不同覆盖方式下马铃薯植株株高、茎粗及地上部生物量均显著高于传统耕作。作物生育前期以深松覆盖地膜处理效果最佳,中后期以深松覆盖秸秆处理促进作用明显。深松结合地表覆盖能明显提高马铃薯的产量和水分利用效率,深松覆秸秆处理的马铃薯产量、商品薯率和水分利用效率分别较传统耕作处理平均提高37.3%、93.3%和41.2%。通过两年试验研究,在宁南旱区采用深松结合地表覆盖措施具有良好的蓄水保墒效果,对马铃薯生长有利,以深松覆盖秸秆处理的增产和提高水分利用效率效果最为显著。     

基于因子与聚类分析的不同林分土壤理化性质评价

基于对半干旱黄土地区抗旱造林示范区定位试验,筛选具有相似地形条件的10块标准地,选择9项反映土壤理化性质的定量指标,采用因子分析及聚类分析对不同配置及密度林分的土壤理化性质进行综合评价,采用系统聚类法对其进行分类。通过因子分析,将9项指标转化为4个主因子:土壤速效养分供应因子、土壤全氮及pH因子、土壤结构持水因子、土壤容重因子。因子得分结果表明:不同林分模式4个公因子差异明显,各林分对土壤理化性质改良各有侧重,落叶松油松混交得分较低,可能是深根性树种对表层土壤改良影响甚微,因子综合得分前三名均为刺槐林（林分密度1200～1700株/hm²）,依次为刺槐CH₂（1200株/hm²）>刺槐CH₁（1700株/hm²）>刺槐CH₅（1625株/hm²）,说明刺槐作为研究区优势种,在改善土壤理化性质方面优势显著,适宜密度下刺槐林对土壤理化性质的改良作用更突出。聚类分析结果表明,将改良土壤理化性质相似的林分化为一类,说明不同植被配置模式对土壤理化性质改良存在相似性,但不同类林分对土壤理化性质改良各有侧重。     

作业次序对深松旋耕联合作业机作业质量及功耗的影响

该文选用华北平原壤土区常用的深松旋耕联合作业机作为试验设备,分析深松、旋耕作业次序对其作业质量及功耗的影响。运用离散元仿真分析结果表明,旋耕深松作业次序比深松旋耕作业次序的工作紧凑、刀辊受力均匀。随着作业深度的增加,深松旋耕作业次序作用的深层土壤较多。建立以旋耕深度、深松深度为因素,以2种作业次序功耗为指标的回归方程综合分析得出,作业深度较浅时,深松旋耕作业次序功耗、地表平整度、植被覆盖率优于旋耕深松作业次序;作业深度较大时,旋耕深松作业次序功耗明显小于深松旋耕作业次序,且两者作业质量差异不显著。田间试验表明,离散元仿真建立的2种作业次序作业深度与作业功耗的回归方程及测量的地表平整度、土壤膨松度及植被埋覆率基本能真实反映田间作业情况。     

耕作方式对冬小麦氮素积累与转运及土壤硝态氮含量的影响

以济麦22为试验材料,在大田条件下设置条旋耕（SR）、深松+条旋耕（SRS）、深松+旋耕（RS）、旋耕（R）和翻耕（P） 5个耕作方式处理,研究了耕作方式对冬小麦氮素积累、分配和转运及土壤硝态氮含量的影响。结果表明,1）深松+条旋耕和深松+旋耕处理小麦开花至成熟期20140 cm各土层的土壤含水量较低; 拔节期之后的小麦氮素吸收强度、开花和成熟期植株氮素积累量、成熟期氮素向子粒中的分配比例及开花期营养器官中贮存的氮素向子粒中的转运量均高于条旋耕和旋耕处理; 深松+条旋耕和深松+旋耕处理成熟期氮素向子粒中的分配量高于翻耕,翻耕高于旋耕和条旋耕处理。2）深松+条旋耕和深松+旋耕处理成熟期080 cm各土层的土壤硝态氮含量低于翻耕处理,翻耕低于旋耕和条旋耕处理,条旋耕最高; 深松+旋耕在120160 cm土层的土壤硝态氮含量高于其他处理; 各处理在160200 cm土层的土壤硝态氮含量无显著差异。3）深松+旋耕和深松+条旋耕的子粒产量和氮肥偏生产力最高且两者无显著差异,翻耕次之,旋耕和条旋耕低于上述处理。在本试验条件下,综合考虑氮素利用、子粒产量和土壤中硝态氮的淋溶,深松+条旋耕为最佳耕作方式,可供生产中参考。     

少免耕与秸秆还田对极端土壤水分及冬小麦产量的影响

为了高效利用天然降雨,缓和农业水资源短缺,该试验在小麦、玉米一年两熟条件下,设置耕作措施和秸秆2个因素,其中耕作措施分为常规耕作、深松耕、耙耕、旋耕、免耕5种,秸秆因素分为玉米秸秆全量还田与不还田,共10个处理,研究了耕作措施与秸秆因素对极端土壤水分和冬小麦产量的效应。结果表明,无论秸秆还田与否,相对于常规耕作,深松耕能提高土壤水分充足期的土壤含水率,增加冬小麦产量,尤其是深松耕秸秆还田,比常规耕作无秸秆还田分别高25.74%和11.45%。秸秆因素在土壤水分充足时影响土壤含水率方面占主导地位,秸秆因素与耕作措施在土壤水分亏缺时影响土壤含水率和冬小麦产量方面均起着重要的作用。免耕、深松耕、耙耕与秸秆还田的交互效应能够增加集雨,提高冬小麦产量。研究结果还表明,冬小麦产量与土壤水分亏缺时土壤含水率相关不显著,而与土壤水分充足期土壤含水率相关显著。     

中国黄土高原区轮耕对土壤团聚体、有机碳氮含量的影响

In rain-fed semi-arid agroecosystems, continuous conventional tillage can cause serious problems in soil quality and crop production, whereas rotational tillage (no-tillage and subsoiling) could decrease soil bulk density, and increase soil aggregates and organic carbon in the 0-40 cm soil layer. A 3-year field study was conducted to determine the effect of tillage practices on soil organic carbon (SOC), total nitrogen (TN), water-stable aggregate size distribution and aggregate C and N sequestration from 0 to 40 cm soil in semi-arid areas of southern Ningxia. Three tillage treatments were tested: no-tillage in year 1, subsoiling in year 2, and no-tillage in year 3 (NT-ST-NT); subsoiling in year 1, no-tillage in year 2, and subsoiling in year 3 (ST-NT-ST); and conventional tillage over years 1-3 (CT). Mean values of soil bulk density in 0-40 cm under NT-ST-NT and ST-NT-ST were significantly decreased by 3.3% and 6.5%, respectively, compared with CT, while soil total porosity was greatly improved. Rotational tillage increased SOC, TN, and water-stable aggregates in the 0-40 cm soil, with the greatest effect under ST-NT-ST. In 0-20 and 20-40 cm soils, the tillage effect was confined to the 2-0.25 mm size fraction of soil aggregates, and rotational tillage treatments obtained significantly higher SOC and TN contents than conventional tillage. No significant differences were detected in SOC and TN contents in the >2 mm and <0.25 mm aggregates among all treatments. In conclusion, rotational tillage practices could significantly increase SOC and TN levels, due to a fundamental change in soil structure, and maintain agroecosystem sustainability in the Loess Plateau area of China.     

Effect of conservation tillage on crop yield and soil organic carbon in Northeast China: A meta-analysis

Northeast China, the important grain-producing region in China, is under threat from soil degradation because of long-term conventional tillage (CT). The adoption of conservation tillage is anticipated to restore soil fertility, maintain crop yields and enhance sustainability. However, the integrated effects of conservation tillage practice on crop yields and soil organic carbon (SOC) remain unclear. In this meta-analysis of peer-reviewed studies conducted in the Northeast China region, we assess crop yields and SOC values under no-till, ridge tillage and subsoiling tillage practices. The results indicate that in areas with mean annual temperatures (MAT) below 3°C, crop yields were significantly (p < .05) higher under ridge tillage (0.8%) and subsoiling tillage (13.1%) compared with CT, whereas yields reduced under no-till (−3.7%). Ridge tillage generally had a similar effect on crop yield as no-till, without the negative impact in colder regions. We also report that no-till practice increased SOC concentrations by 24.1%, 43.9% and 17.4% in areas of higher temperature (MAT > 6°C), low mean annual precipitation (MAP) (<500 mm) and continuous cropping conditions, respectively. Ridge tillage and subsoiling tillage also had positive effects on SOC concentrations (to a lesser degree than no-till), indicating that conservation tillage can enhance SOC in Northeast China. Overall, the implementation of different conservation tillage measures in Northeast China was found to enhance crop yields and sequester carbon. We recommend that ridge tillage is used in colder areas and that subsoiling tillage is used in rotation with other tillage measures to maintain crop yields.     

不同轮耕方式对渭北旱塬麦玉轮作田土壤物理性状与产量的影响

为研究不同轮作模式对渭北旱作冬小麦?春玉米一年1熟轮作田土壤物理性状和产量的影响,于2007—2014年在陕西省合阳县冬小麦?春玉米轮作田连续7年实施了保护性耕作定位试验,测定和分析了免耕/深松、深松/翻耕、翻耕/免耕、连续免耕、连续深松和连续翻耕6种轮耕模式下麦田0~60 cm土层物理性状、0~200 cm土层土壤湿度和小麦产量的变化。结果表明:1)不同轮耕模式0~40 cm土层土壤容重、孔隙度和田间持水量差异显著,其中以免耕/深松效果最显著;0~60 cm土层免耕/深松轮耕处理平均田间持水量较连续翻耕处理提高12.9%;2)轮耕对土壤团聚体特性影响明显,免耕/深松0.25 mm水稳性团聚体含量(R0.25)最高,结构体破碎率和不稳定团粒指数(ELT)最低,水稳性均重直径(WMWD)最高,水稳性和力稳性团聚体分形维数(D)均最低;3)小麦生育期间免耕/深松处理0~200 cm土层土壤蓄水量和小麦产量较连续翻耕分别增加17.7 mm和9.5%。综合可知,轮耕有利于耕层土壤物理结构改善,免耕/深松更有利于耕层土壤大团聚体形成和土壤结构稳定,利于土壤蓄水保墒和作物增产,为渭北旱塬区麦玉轮作田较适宜的轮耕模式。     

The adoption of annual subsoiling as conservation tillage in dryland maize and wheat cultivation in northern China

Soil compaction caused by random traffic or repetitive tillage has been shown to reduce water use efficiency, and thus crop yield due to reduced porosity, decreased water infiltration and availability of nutrients. Conservation tillage coupled with subsoiling in northern China is widely believed to reduce soil compaction, which was created after many years of no-till. However, limited research has been conducted on the most effective time interval for subsoiling, under conservation tillage. Data from conservation tillage demonstration sites operating for 10 years in northern China were used to conduct a comparative study of subsoiling interval under conservation tillage. Three modes of traditional tillage, subsoiling with soil cover and no-till with soil cover were compared using 10 years of soil bulk density, water content, yield and water use efficiency data. Cost benefit analysis was conducted on subsoiling time interval under conservation tillage. Yield and power consumption were assessed by based on the use of a single pass combine subsoiler and planter. Annual subsoiling was effective in reducing bulk density by only 4.9% compared with no-till treatments on the silty loam soils of the Loess plateau, but provided no extra benefit in terms of soil water loss, yield increase or water utilization. With the exception of bulk density, no-till and subsoiling with cover were vastly superior in increasing water use (+10.5%) efficiency and yield (+12.9%) compared to traditional tillage methods. Four years of no-till followed by one subsoiling reduced mechanical inputs by 62%, providing an economic benefit of 49% for maize and 209% for wheat production compared to traditional tillage. Annual subsoiling reduced inputs by 25% with an increased economic benefit of 23% for maize and 135% for wheat production. Yield and power consumption was improved by 5% and 20%, respectively, by combining subsoiling with the planting operation in one pass compared with multipass operations of subsoiling and planting. A key conclusion from this is that annual subsoiling in dryland areas of northern China is uneconomical and unwarranted. Four years of no-till operations followed by 1 year subsoiling provided some relief from accumulated soil compaction. However, minimum soil disturbance and maximum soil cover are key elements of no-till for saving water and improving yields. Improved yields and reduced farm power consumption could provide a significant base on which to promote combined planter and subsoiling operations throughout northern China. Further research is required to develop a better understanding of the linkages between conservation tillage, soil quality and yield, aimed at designing most appropriate conservation tillage schemes.     

夏闲期不同耕作模式对土壤蓄水保墒效果及作物水分利用效率的影响

为了探讨夏闲期不同耕作模式对土壤蓄水保墒效果及小麦水分利用效率的影响,2007-2010年在宁南旱区采用免耕/深松/免耕、深松/免耕/深松、连年翻耕(传统耕作)3种耕作方式对土壤水分及冬小麦产量的影响进行了研究。结果表明,保护性耕作模式改善了麦田的土壤水分状况,且提高作物产量和水分利用效率效果显著。夏闲末期,相对于传统耕作,免耕/深松/免耕、深松/免耕/深松处理3a平均土壤蓄水量分别增加(P<0.05)3.92%和7.84%,降雨蓄水效率提高(P<0.05)13.64%和22.80%;小麦生育期,3a平均土壤蓄水量分别较传统耕作增加(P<0.05)7.96%和8.60%,平均生育期降水利用效率提高(P<0.05)9.59%和10.69%,平均年降水利用效率提高(P<0.05)9.52%和10.65%;3a平均产量分别较传统耕作提高(P<0.05)9.59%和10.69%,籽粒产量水分利用效率提高(P<0.05)7.17%和7.68%,生物产量水分利用效率提高(P<0.05)3.83%和4.34%。     

中国北方保护性耕作条件下深松效应与经济效益研究

保护性耕作技术是适应中国北方农业发展的一种新型耕作技术，它可以通过深松作业来消除因多年免耕出现的土壤变硬问题。目前对保护性耕作条件下深松的效应和经济效益缺乏深入的研究，在玉米深松过程中还出现的伤苗，功耗大和经济效益低等问题。该文试验研究了在中国北方保护性耕作示范基地上，从1993年开始，通过10多年的时间对保护性耕作条件下的深松效应，测定了传统耕作、深松覆盖和免耕覆盖3种不同耕作方式下的土壤容重、含水率，水分利用率和产量等数据，试验结果表明，在保护性耕作条件下，每4年对土壤深松一次可以解决土壤变硬问题，持续保持作物高的水分利用率和产量，并不需要年年深松。相对深松覆盖(年年深松)，4年免耕覆盖＋1年深松的耕作方式能提高25%左右的经济效益。同时，针对玉米深松过程中的问题，提出了玉米免耕播种和深松联合作业的方案，试验表明，玉米免耕播种和深松联合作业能有效解决玉米深松过程中出现的一系列问题，促进玉米生长，提高玉米产量，建议在中国北方玉米产区推广这一联合作业技术。     

不同轮耕模式对旱地土壤结构及入渗蓄水特性的影响

为了探索免耕与深松隔年轮耕对土壤结构及入渗蓄水性能的影响,2007-2010年在宁南旱区采用免耕/深松/免耕、深松/免耕/深松与连年翻耕3种耕作模式,对土壤体积质量、团聚体、入渗率及水分利用效率等方面的影响进行了研究。结果表明:与连年翻耕相比,免耕/深松/免耕、深松/免耕/深松处理使0～60cm各土层土壤体积质量平均降低3.5%、6.2%(P<0.05);使0～20cm土层>0.25mm机械稳定性团聚体数量平均分别增加10.3%(P<0.05)和20.3%(P<0.01),>20～40cm土层分别平均增加17.2%(P<0.05)和23.6%(P<0.01)。免耕/深松/免耕处理0～10cm和>30～40cm土层的水稳性团聚体稳定率分别比连年翻耕提高35.1%和45.8%(P<0.05),深松/免耕/深松处理>10～20cm和>20～30cm土层水稳性团聚体稳定率分别提高101.7%和61.7%(P<0.01)。不同轮耕模式显著增强了土壤的入渗性能,提高对土壤水分的有效利用及降水利用率,免耕/深松/免耕、深松/免耕/深松处理降雨入渗率较连年翻耕分别提高35.2%和15.3%(P<0.05),水分利用效率平均提高7.2%和7.7%(P<0.05),降水生产效率平均提高9.6%和10.7%(P<0.05)。     

不同耕作模式对小麦—玉米轮作下潮土养分和作物产量的影响

通过分析裂区设计下的6个处理,即小麦季深耕和旋耕2个主处理×玉米季免耕播种、行间深松和行内深松3个副处理:(1)旋耕+免耕播种(RT—NT);(2)旋耕+行间深松(RT—SBR);(3)旋耕+行内深松(RT—SIR);(4)深耕+免耕播种(DT—NT);(5)深耕+行间深松(DT—SBR);(6)深耕+行内深松(DT—SIR),对土壤养分含量和作物产量影响,筛选适宜于小麦—玉米轮作体系的耕作模式。结果表明,各处理土壤养分含量在小麦、玉米两季中均随土层深度增加而降低。小麦季,旋耕处理0—10cm土层土壤全氮、碱解氮、有效磷含量、硝态氮含量显著高于深耕处理;但深耕增加当季30—40cm土层土壤有机质、全氮、碱解氮、有效磷、硝态氮、铵态氮含量。玉米季,DT—NT处理0—30cm土层有机质含量较RT—NT处理增加40.1%～64.3%。RT—SBR、RT—SIR处理显著提升土壤0—30cm全氮含量,其中RT—SBR处理0—10cm土层全氮含量最高,为1.4g/kg。RT—SIR处理显著增加0—20cm土壤碱解氮含量,较RT—NT显著增加15.0%～25.3%。在0—40cm土层,DT—SBR处理的有效磷含量最高,而RT—SBR处理的速效钾含量最高。DT—SIR处理显著提升20—50cm土层硝态氮和铵态氮含量,其中硝态氮含量为8.5～30.4mg/kg,铵态氮含量为2.6～8.9mg/kg。与小麦季相比,玉米季提升10—20cm土层有机质含量、0—50cm土层的碱解氮、有效磷、速效钾含量以及40—50cm土层的硝态氮、铵态氮含量。DT—SBR和DT—SIR处理穗长、百粒重、收获指数和产量显著高于其他处理,且二者产量较RT—NT处理显著增加6.4%～10.8%。玉米季DT—SIR处理的肥料偏利用率和经济效益最高。综上所述,深耕+行内深松处理有利于增加土壤养分含量,且增产效果较好,在本研究中最优。