保护性耕作对玉米产量及土壤碳氮的影响

尽管保护性耕作从农业管理角度看被广泛认为是有效增加土壤碳和提高土壤质量的一种方式,但是,在土壤垂直分布中改变碳存储量的研究却很少。以美国莱特柏果思县为研究对象,在传统的犁地和耙地的耕作方式下,通过实施保护性耕作方法来测定其对土壤碳的影响(冬季覆盖加带状种植)。在实施保护性耕作5 a前后测定土壤总碳和总氮的含量,从0~65 cm深的土层取样,分别在57个采样点进行收集。每年测量作物产量、冬季和夏季作物的地上生物量、生物质碳、氮含量。结果表明,土壤碳平均增加20 t/hm2且与氮增加2 t/hm2相关。72%~80%的碳的增加是在35 cm土层深以上,35~65 cm土层碳含量增加3~6 t/hm2,净生物质碳增加36%,玉米产量增加了2 200 kg/hm2。分析表明,15~35 cm的土壤碳的含量,是与玉米产量相关的主要土壤参数。在过去45 a中,对年降雨量最低的时期的研究表明,土壤碳介质的增长可增加植物可利用的土壤水,进而提高玉米产量。通过计算测定土壤持水能力表明,土壤中35 cm以上土层碳的增加可能增加土壤蓄水能力且足以满足长达4 d以上的作物用水需求。这些结果表明,在潮湿的美国东南部沿海平原退化的沙质土壤,通过保护性耕作方法可以增加土壤碳和氮累积,增加的土壤碳可能会潜在地减轻短期降雨亏缺对旱地生产系统的不利影响。     

保护性耕作对黄土高原南部地区小麦产量及土壤理化性质影响

以1992年设置于山西省临汾市尧都区的保护性耕作试验基地为基础,研究了长期保护性耕作对旱地小麦产量、土壤理化性质及剖面水分含量的影响。结果表明,11年免耕覆盖和15年免耕覆盖分别比传统耕作平均增产192%和276%; 丰水年份增产率为52%和117%,而干旱年份增产率高达850%和976%,表现为实施保护性耕作年限越长、越是干旱,保护性耕作的增产效果越显著。保护性耕作能降低土壤容重,增加土壤孔隙度,提高土壤剖面水分含量和土壤贮水量,提高表层010 cm土壤有机质、碱解氮和速效钾含量, 但不利于有效磷含量的提高。11年免耕覆盖和15年免耕覆盖,表层010 cm土壤有效磷含量比传统耕作降低68和63 mg/kg,降低了561%和519%,应注意磷肥的施用。     

保护性耕作对土壤微生物特性及酶活性的影响

大田试验研究了保护性耕作对土壤微生物量、活跃微生物量、土壤呼吸、呼吸商、土壤酶的影响。结果表明，秸秆还田能够显著提高土壤微生物量碳和活跃微生物量，深松耕还田能显著提高土壤活跃微生物量。随耕作作业之后时间的推迟，活跃生物量减小。秸秆还田初期（小麦越冬期）能显著提高土壤呼吸作用，提高99．7％；后期（小麦播种期）能显著降低土壤呼吸，降低16．6％。随耕作作业之后时间的推迟，秸秆还田和保护性耕作都会减少农田向大气中CO2的排放，减少土壤碳库的亏损。深松耕还田显著提高土壤脲酶、蔗糖酶活性。土壤呼吸和土壤活跃微生物量是衡量土壤微生物特性和土壤酶的较好指标。     

保护性耕作对坡耕地土壤微生物量碳、氮的影响

利用长期定位试验(1999年开始保护性耕作,2004年采样测定),研究了豫西旱区坡耕地不同保护耕作对土壤有机碳、全氮和微生物量碳(SMB-C)、微生物量氮(SMB-N)的影响.结果表明:深松覆盖和免耕覆盖耕层有机碳、全氮较传统耕作均有增加,其中深松覆盖耕作下有机碳含量最高,为6.79 g/kg,比传统耕作增加了13.82%;免耕土壤全氮含量最高为0.797 g/kg,比传统耕作增加了10.42%;土壤有机碳、全氮随着土层的加深逐渐降低;长期保护性耕作(免耕、深松)显著增加了土壤微生物碳、氮含量,0～20 cm免耕和深松的土壤SMB-C、SMB-N含量分别较传统耕作增加79.3%,19.9%和17.92%,8.13%.长期耕作导致坡耕地土壤微生物碳、氮具有不同程度的坡下富集现象.土壤SMB-C与全氮、SMB-N呈显著正相关.由于微生物量C、N可作为评价土壤质量的生物学指标,因此可以认为,长期保护性耕作(免耕和深松)可以提高豫西旱区坡耕地土壤质量,增加土壤肥力.     

黑河流域保护性耕作对农田土壤微生物量碳、氮和有机质的调控

为了探讨黑河流域保护性耕作对土壤生产力的影响,设计20cm留茬(NS20),20cm留茬压倒(NPS20),40cm留茬(NS40),40cm留茬压倒(NPS40)和传统耕作(CT)5个处理,研究了黑河流域保护性耕作对农田土壤有机质、土壤微生物量C、土壤微生物量N以及作物产量和水分利用效率的影响。结果表明,保护性耕作农田0—20cm土层土壤有机质、土壤微生物量C和N的含量均高于传统耕作,且其在剖面中的变化趋势基本一致,即随土层深度增加下降;土壤微生物量N有明显的"表聚现象";相关分析表明土壤有机质和土壤微生物量C之间显著正相关(r=0.85,p0.05),与土壤微生物量N之间无明显的相关关系(r=0.47,p0.05);保护性耕作提高了春小麦的产量,NPS20和NPS40增产效果最好,较CT分别增产53.08%和46.59%,与CT之间差异达到极显著水平;保护性耕作提高了春小麦的水分利用效率(WUE),NPS20,NS40,NPS40,NS20分别较CT的WUE提高了58.02%,43.40%,47.27%,23.78%。     

稻作区保护性耕作和小麦种植对土壤养分的影响

该文采用4个处理：常规犁耕-休闲(DTF)、常规犁耕-小麦(DTW)、保护耕作-休闲(CTF)和保护耕作-小麦(CTW),分析了10年后稻作区保护性耕作和小麦种植对土壤养分的影响。结果表明：在CTW处理下,土壤全N分别较DTF、DTW和CTF处理高10.03%、26.81%和23.17%。土壤碱解N也呈现相同的趋势;土壤全P,CTW处理下较DTF、DTW和CTF处理分别高12.93%、15.86%和21.36%。在0～10 cm土深,CTW处理下土壤有效P分别是DTF和DTW处理下的4.5和2.1倍;土壤全K在4种处理中与全N和P有类似的趋势;与处理DTF相比,Ca₂-P、Ca₈-P、Al-P、Fe-P、O-P和Ca₁₀-P在CTW下的含量迅速增加;代换态、易还原结合态、碳酸盐结合态、有机质结合态和无定形态Fe、Mn和Cu在CTW处理下含量降低,而残渣态Fe、Mn和Cu则增加。代换态和易还原锰结合态Zn在CTW处理下的含量增加,而相应地,无定形态和有机质结合态Zn则显著降低。而且,在有效Fe、Cu和Mn降低的同时,有效的Zn增加;稻作区,保护性耕作和小麦种植不仅增加表土层土壤养分的含量,而且可通过影响P、Fe、Mn、Zn和Cu的形态,缓解Fe和Mn对作物的毒害。     

稻田小麦保护性耕作技术研究

研究了稻田小麦保护性耕作的播种方式及秸杆还田覆盖方式,及其对小麦产量的综合影响,为大面积应用推广该项技术提供科学依据。     

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→小麦→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7a的轮作后,两种轮作次序下,0-30cm土层中土壤有机碳、全氮、土壤微生物量碳、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,土壤微生物量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。     

不同气候和施肥条件下保护性耕作对农田土壤碳氮储量的影响

【目的】 土壤有机碳氮是影响土壤肥力与作物产量的重要物质,而耕作是影响土壤碳氮储量的重要因素。通过分析不同耕作措施对我国东北、华北地区农田土壤碳氮储量的影响,为优化农田耕作管理、实现固碳减排、保护土壤提供科学依据。 【方法】 基于山西寿阳 (SSY)、山西临汾 (SLF)、河北廊坊 (HLF) 和吉林公主岭 (GZL) 四个长期定位试验,选择传统耕作 (CT)、免耕 (NTN) 和浅旋耕 (NTD) 三个耕作处理,分析了0—80 cm土壤剖面有机碳、氮的储量分布。 【结果】 1) 与传统耕作相比,浅旋耕显著降低褐土 (寿阳) 容重,免耕增加黑土 (公主岭) 容重,保护性耕作对沙性土 (临汾) 和潮土 (廊坊) 的影响很小。2) 耕作影响0—60 cm土壤有机碳储量。与传统耕作处理相比,黑土 (公主岭) 采用免耕和浅旋耕可显著提高0—60 cm土壤中的有机碳含量;免耕可提高褐土 (寿阳)0—50 cm的有机碳含量;沙性土 (临汾)、潮土 (廊坊) 免耕由于表层秸秆覆盖可提高0—15 cm土壤有机碳含量,但降低15—50 cm层土壤碳储量;潮土 (廊坊)15—60 cm土层,浅旋耕可增加土壤有机碳储量,而免耕则相反。3) 免耕处理的潮土 (廊坊) 土壤氮储量比传统耕作高出260 kg/hm2,差异不显著;黑土 (公主岭) 免耕和浅旋耕土壤氮储量则分别高出112 kg/hm2和207 kg/hm2,差异显著,保护性耕作降低临汾和寿阳1 m深土壤的氮储量。4) 保护性耕作加剧了0—20 cm沙性土和潮土壤氮储量的分层,对黑土 (公主岭) 和褐土 (寿阳) 土壤碳储量的层间分布影响很小。 【结论】 耕作影响0—60 cm土壤有机碳储量,免耕可以增加褐土的碳储量和潮土的氮储量,免耕和浅旋耕配合秸秆覆盖可显著增加黑土的碳、氮储量。因此,免耕适用于褐土和潮土,免耕和浅旋耕适用于黑土,沙性土采用保护性耕作的效果不显著。      

保护性耕作对土壤理化性质影响研究综述

通过对相关文献的梳理,总结了保护性耕作方式对土壤容重、土壤温度、土壤呼吸、土壤保水量等理化性质的影响。     

土壤深松对小麦根系活性的垂直分布及旗叶衰老的影响

土壤深松打破犁底层可改变土壤的理化性状 ,从而改善小麦根系的生长条件。与对照 (未深松 )相比 ,小麦的群体根系活性明显提高 ,垂直分布下移 ,使深层土壤的群体根系活性相对提高 ,进而对延缓地上部衰老和提高产量产生积极效应。     

沈阳市玉米主产区土壤有机质和有效磷含量及其与玉米产量水平之间的关系

为了解沈阳市玉米主产区土壤养分状况及其与玉米产量水平之间的关系，于2004～2005年对沈阳市不同肥力水平的玉米主要产区的土壤有机质和有效磷含量及其与玉米产量水平之间的关系进行分析。结果表明，沈阳市玉米主产区土壤有机质含量总体处于中低水平，有效磷含量总体处于较高水平；玉米的产量水平与有机质和有效磷含量之间表现出了极显著的正相关关系。由此提出增施有机肥，实行有机无机肥配施以及建立适应目前农业生产需要的土壤磷素丰缺指标是发挥玉米增产潜力的必要手段。     

苯磺隆和2,4-D对盆栽小麦土壤微生物量碳、氮的影响

通过盆栽小麦试验,研究了除草剂苯磺隆和2,4-D对小麦生长过程中土壤微生物量碳、氮以及碳/氮比(C_mic/N_mic)的影响。结果表明,苯磺隆、2,4-D对土壤微生物量碳、氮的影响主要表现为先抑制后激活,抑制作用随着时间的延长和浓度的增大而增强,与对照相比达极显著差异水平。苯磺隆、2,4-D对微生物量碳的抑制作用第14天和第7天分别达到最大,为54.9%和45.2%;对微生物量氮的抑制作用均为第7天最大,分别为51.0%和 65.4%。2种除草剂处理均在第28天微生物量碳、氮达到最大,为对照的1.09和1.33倍,呈极显著的激活作用,且激活作用随着浓度的增大而增强;对土壤微生物量碳/氮的影响主要呈增加-降低-增加的变化趋势。研究表明苯磺隆、2,4-D对土壤微生物量碳、氮的影响主要与处理的浓度和时间有关,与除草剂的种类无关。     

施磷量对不同磷效率小麦氮、磷、钾积累与分配的影响

在土培盆栽条件下,以磷高效小麦(CD1158-7、省A3宜03-4)和磷低效小麦(渝02321)为材料,研究了不施磷、施磷(P)10、20和30mg/kg对小麦不同生育时期生物量、籽粒产量及氮、磷、钾的积累与分配的影响。结果表明:(1)随施磷量的减少,不同磷效率品种小麦籽粒产量和生物量均减少;同一施磷处理,磷高效品种籽粒产量和生物产量高于磷低效基因型。不施磷、施磷10mg/kg,高效品种CD1158-7、省A3宜03-4的籽粒产量为低效品种渝02321 的1.84 倍和1.74倍、1.64倍和1.27倍。(2)低磷处理,磷高效品种小麦植株能够积累较多的氮素;扬花期之前,磷高效品种氮素积累量占小麦全生育期积累量的比例高于低效品种。拔节期、孕穗期氮素分配比例为叶>茎>根,扬花期为叶>茎>穗>根,而成熟期为籽粒、颖壳>茎>叶>根。拔节期和孕穗期磷高效品种根的氮素分配比例高于低效品种,而扬花期和成熟期磷高效品种穗(籽粒)氮素分配比例较高。(3)小麦植株磷素积累量主要集中在拔节期以后的生育时期,占全生育期的82.32%~94.23%。低磷处理,高效品种在拔节期和孕穗期磷素积累量高于低效品种,孕穗期尤为突出。扬花期之前,不施磷处理下,磷高效品种根的磷素分配比例较高。(4)不同施磷处理下,拔节期、孕穗期及扬花期,磷高效品种小麦的钾积累量高于低效品种。不同器官钾素分配比例拔节期和孕穗期均为叶>茎>根,扬花期为茎>叶>穗>根,成熟期为茎>叶>籽粒、颖壳>根。磷高效品种在颖壳和籽粒的钾素分配比例高于低效品种。     

长期免耕与施用有机肥对土壤微生物生物量碳、氮、磷的影响

通过设置在江苏省句容农科所的田间定位试验研究长期免耕及施用有机肥料对土壤微生物生物量碳、氮、磷的影响。结果表明 :经过 1 6年 32茬稻—麦水旱轮作后 ,表土层 ( 0～ 5cm)土壤微生物生物量碳、氮、磷含量比亚表层 ( 5～ 1 0cm)分别高 2 7.5 %、43.6%和1 1 %。与常规耕翻相比长期免耕处理表土层土壤微生物生物量碳、氮含量分别增加了2 5 .4%和 45 .4% ,而微生物生物量磷无明显变化规律 ;亚表层的土壤微生物生物量碳、氮、磷免耕与耕翻两种耕作方式间的差异不显著。尽管各施肥处理施用的氮、磷、钾数量完全相等 ,但土壤微生物生物量碳、氮、磷的含量却因肥料种类的不同而异。综合 0～ 5和 5～ 1 0cm土层 ,微生物生物量碳、磷为 :猪粪 化肥 >秸秆 化肥 >绿肥 化肥 >化肥 >不施肥 ,微生物生物量氮则为 :猪粪 化肥 >绿肥 化肥 >秸秆 化肥 >化肥 >不施肥。相关分析结果显示 ,土壤微生物生物量碳、氮与土壤有机碳、土壤全氮和土壤碱解氮之间均呈极显著的正相关 ,表明其与土壤肥力关系密切 ,可作为评价土壤肥力性状的生物学指标     

不同追施氮肥处理对冬小麦产量和品质的影响

以不同品质类型的2个小麦品种为试验材料,采用2因素随机区组设计,研究了不同品种和氮肥追施处理对产量和品质的影响.结果表明,在底肥量和追肥总量相同的条件下,适当增加开花期追施氮肥的比例有利于提高产量,处理间差异显著,品种间产量差异不显著;不同追肥处理对总蛋白含量影响不显著,但对清蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白含量影响显著;追肥处...     

Microbial biomass in arable soils of Germany during the growth period of annual crops

Results from several field studies involving numerous measurements were used to describe the change of soil microbial biomass C (C_mic) and N (N_mic) during the growth period of annual crops (years 1988–1992, 1994, 1995) under the temperate climatic conditions of central Europe. The data were taken from our own investigations as well as from the literature. Only studies with at least eight measurements on one plot during the growth period were used. The total number of farms (cash crop–production farms) was 7, that of experimental plots was 15. The evaluation of these results through regression analysis demonstrated that C_mic and N_mic from the beginning of a year increased only slightly until summer and subsequently decreased until autumn to their initial levels. This increase on an average corresponded to a C assimilation of approx. 100 kg ha^–1 and an N immobilization of approx. 20 kg ha^–1 (30 cm)^–1. The increase in N_mic alone could not explain N immobilization rates frequently observed in different studies using ¹⁵N‐labeled fertilizers. Most of the labeled N that was immobilized (>50 kg N ha^–1) might have accumulated in the matrix of soil organic matter (SOM). Therefore, the changes in microbial biomass may be of less importance for changes in soil N storage as frequently assumed.     

有机物料输入稻田提高土壤微生物碳氮及可溶性有机碳氮

土壤微生物量碳、氮和可溶性有机碳、氮是土壤碳、氮库中最活跃的组分,是反应土壤被干扰程度的重要灵敏性指标,通过设置相同有机碳施用量下不同有机物料处理的田间试验,研究了有机物料添加下土壤微生物量碳（soil microbial biomass carbon,MBC）、氮（soil microbial biomass nitrogen,MBN）和可溶性有机碳（dissolved organic carbon,DOC）、氮（dissolved organic nitrogen,DON）的变化特征及相互关系。结果表明化肥和生物碳、玉米秸秆、鲜牛粪或松针配施下土壤微生物量碳、氮和可溶性有机碳、氮显著大于不施肥处理（no fertilization,CK）和单施化肥处理,分别比不施肥处理和单施化肥平均高23.52%和12.66%（MBC）、42.68%和24.02%（MBN）、14.70%和9.99%（DOC）、22.32%和21.79%（DON）。化肥和有机物料配施处理中,化肥+鲜牛粪处理的微生物量碳、氮和可溶性有机碳、氮最高,比CK高26.20%（MBC）、49.54%（MBN）、19.29%（DOC）和32.81%（DON）,其次是化肥+生物碳或化肥+玉米秸秆处理,而化肥+松针处理最低。土壤可溶性有机碳质量分数（308.87 mg/kg）小于微生物量碳（474.71 mg/kg）,而可溶性有机氮质量分数（53.07 mg/kg）要大于微生物量氮（34.79 mg/kg）。与不施肥处理相比,化肥和有机物料配施显著降低MBC/MBN和DOC/DON,降低率分别为24.57%和7.71%。MBC和DOC、MBN和DON随着土壤有机碳（soil organic carbon,SOC）、全氮（total nitrogen,TN）的增加呈显著线性增加。MBC、MBN、DOC、DON、DOC+MBC和DON+MBN之间呈极显著正相关（P<0.01）。从相关程度看,DOC+MBC和DON+MBN较MBC、DOC、MBN、DON更能反映土壤中活性有机碳和氮库的变化,成为评价土壤肥力及质量的更有效指标。结果可为提高洱海流域农田土壤肥力,增强土壤固氮效果,减少土壤中氮素流失,保护洱海水质安全提供科学依据。