免耕条件下农田休闲期直立作物残茬对土壤风蚀的影响

为了探讨直立作物残茬防治农田土壤风蚀发生的机理,该文利用风洞试验和野外观测相结合的方法,分析土壤免耕条件下直立作物残茬对农田土壤风蚀的影响.风洞试验研究表明:翻耕土壤地表风速、土壤风蚀侵蚀率均比免耕土壤高,而地表粗糙度免耕明显高于翻耕.在同样风速条件下,翻耕地土壤风蚀侵蚀率是免耕地的3～8.2倍,且随免耕年限的增加,土壤风蚀侵蚀率呈现递减的趋势.留有不同直立作物残茬免耕土壤地表粗糙度草谷子＞草玉米＞莜麦＞油菜,土壤风蚀侵蚀率呈现相反的趋势,地表粗糙度越大,风蚀侵蚀率越小.野外观测结果表明,不同直立作物残茬对裸露农田的保护作用草谷子＞莜麦＞草玉米＞油菜.风洞试验与野外观测具有相似的试验结论,因此,风洞试验方法可作为测定农田土壤抗风蚀能力的重要工具.     

连续耕作和轮作对作物产量,残茬复盖及土壤水分的影响

不同耕作和轮耕制对作物产量反应的信息对决定一个区域或地区特定生产系统的适应性是必要的。本试验旨在确定玉米单作和玉米－大豆轮作情况下，连续耕作和轮耕顺序对残茬复盖，土壤水分和籽粒产量的影响。在５年试验期间，对传统的连续耕作（简称ＣＴ），连续免耕（ＮＴ），或每隔一年的ＣＴ和ＮＴ轮耕效果进行了评估。试验地的土壤为：在Ｐｉｅｄｍｏｎｔ地区的为砂粘壤复区，其中的Ｒｉｏｎ的为细砂壤质，热带典型弱发育湿润老成土     

作物残茬与生物篱组合对减轻土壤风蚀的作用

为了探究中国北方农牧交错带冬春风蚀季节生物篱与作物残茬组合对间作裸露秋翻地的防护作用,采用风蚀圈和野外移动式风洞试验的方法对研究区土壤风蚀情况进行监测,利用PC-3型自动气象站进行风速测定。结果表明,油葵秆生物篱减小了间作裸地近地面风速,提高了地表粗糙度;从防风蚀效果看草谷子茬优于油葵秆生物篱;在距油葵秆生物篱或草谷子茬下风向裸地不同位置处,土壤风蚀量基本呈先增加后减小的单峰曲线变化趋势,在4 m左右土壤风蚀量最大,在篱和茬的双重保护下,距茬5 m处发生了风积现象;土壤风蚀量降低率基本呈“V”字型分布;土壤风蚀模数随风速增大而增加,在生物篱的保护下5～15 m/s风速时土壤风蚀降低率为5.03%～20.53%。因此,油葵秆生物篱具有防风蚀作用,而且与草谷子残茬组合对间作裸地会起到更好的固土防蚀作用。     

向日葵残茬盖度对风蚀的影响效果

在美国中部平原,向日葵是一种适宜轮作的经济作物,然而,其收获后的休闲期如果残茬盖度较低,很容易产生风蚀。通过对向日葵残茬盖度（残茬株高、密度、直径）对残茬内及残茬冠层上方风速的影响测定,残茬覆盖地块与裸地相比较,研究摩擦风速与侵蚀速率的变化,得出结论为：摩擦风速与风速及残茬盖度的平方呈线性关系,与裸地相比,向日葵残茬可减少侵蚀８８％～１００％。     

美国关于免耕和轮作周期对侵蚀影响的研究

与传统耕作相比 ,免耕可减轻土壤侵蚀、提高燃料利用率和劳动效率 ,并有助于减少温室气体排放量和碳的流失 ,但会一定程度地降低作物产量。所以很多农民不愿采用免耕。不同作物品种间轮作可提高作物产量 ,防止病虫害。免耕与作物轮作科学地相结合 ,既能保护环境、防止土壤侵蚀 ,又可改善土壤理化性质、提高作物产量 ,进而增加农民收入 ,提高农民采用免耕措施的积极性     

覆盖作物残茬种类对碳氮循环影响的研究

调节土壤生物活性从而调节养分循环的主要元素是碳和氮,决定覆盖作物残茬分解和养分释放的主要化学因子是碳,氮比和植物所含木质素与另外一些碳水化合物的比率。     

植被盖度和残茬高度对保护性耕作农田防风蚀效果的影响

为定量评价植被盖度、残茬高度对保护性耕作农田的防风蚀效果,以空气动力学粗糙度和抗风蚀效率为评价指标,利用移动式风蚀风洞对内蒙古武川县保护性耕作农田和对照秋翻地进行了原位测试。结果表明,随植被盖度和残茬高度的增加,空气动力学粗糙度和抗风蚀效率均增加,抑制风蚀效果加强;在30 cm残茬高度、50%植被盖度下保护性耕作农田的平均抗风蚀效率可达80.55%,具备了很好的防风蚀效果。因此,要有效防治农田土壤风蚀,保护性耕作农田应具有50%以上的植被盖度和30 cm以上的留茬高度。     

轮作条件下免耕对黄土高原旱作土壤水分入渗特性的影响

为明确免耕轮作对旱作农田土壤水分入渗时空特征的影响,2005-2010年,在内蒙古清水河县进行了3种轮作模式(燕麦-大豆-玉米,大豆-玉米-燕麦,玉米-燕麦-大豆)下免耕留低茬(NL)、免耕留高茬(NH)、免耕留低茬覆盖(NLS)、免耕留高茬覆盖(NHS)和常规耕作(T)5种耕作方式对土壤水分入渗特性影响的研究。结果表明:免耕、轮作,特别是两者的叠加效应能明显提高土壤入渗能力,其中免耕结合燕麦-大豆-玉米模式对土壤入渗性能的改善作用最好。当0～20cm土壤质量含水率较高(低)时,土壤水分初始入渗率较低(高),而土壤水分稳定入渗率与质量含水率呈相同变化趋势,且随土层加深,土壤水分稳定入渗率整体呈降低趋势。轮作2个周期后NL、NH、NLS和NHS分别较T,土壤初始入渗率降低了18.60%、24.93%、27.31%和29.95%,土壤稳定入渗率提高了22.22%、34.61%、82.05%和104.70%。可见免耕轮作能明显改善土壤水分入渗特性。     

作物残茬对农田土壤风蚀的影响

通过对不同留茬高度对地表风速的影响以及留残茬(保护性耕作主要方式)、旋耕和常规翻耕3种耕作方式对土壤风蚀的影响进行比较研究,得出如下结果:留茬高度对地表风速的影响程度不明显,仅与地面有无留茬有关,留茬20cm左右即可有效降低地表风速,减少田间扬沙,抵抗土壤风蚀,是比较适宜的留茬高度;留茬(保护性耕作)、旋耕和常规翻耕3种耕作方式对田间扬沙情况的影响差异明显,其中在60cm高度以内,留茬比常规翻耕减少田间扬沙量34.9%,比旋耕方式减少61.5%,因此,留茬(保护性耕作)是一种有效防止农田土壤风蚀的耕作方式。     

在不同作物覆盖条件下免耕玉米地土壤的生物生化特性

在免耕制度中,进行作物覆盖,尤其采用豆科作物覆盖,可进一步改善土壤性质,增加表土有机质含量,改善土壤生物特性,为土壤微生物活动提供一个良好的生存环境。在施氮量为０和１６８ｋｇ／ｈｍ２、小区覆盖作物为毛野豌豆、冬小麦和未覆盖作物的条件下,研究了免耕玉米地的土壤生物特性。结果表明,毛野豌豆覆盖小区有机碳累积量最高,冬小麦覆盖小区和无作物覆盖小区在施氮后有机碳含量也有所增加。施氮与否对野豌豆覆盖区有机碳含量没有影响,但施氮后土壤ｐＨ值明显下降。野豌豆覆盖区对微生物数量有较大影响,其不施氮时细菌含量最高。不施氮的野豌豆覆盖区酸性磷酸酶、芳香基硫酸酯酶,β—糖苷酶和Ｌ—天门冬酰胺酶活性比其余处理方式都高。在小麦覆盖区和无作物覆盖区,施氮量为１６８ｋｇ／ｈｍ２时酶活性较高。土壤有机碳含量的增加,可增强土壤微生物活性,并为土壤中微生物分泌酶的固持,提供一个良好的环境。作物覆盖除了减少土壤流失外,还能显著地改善土壤生物特性,从而提高土壤肥力。     

灌木林盖度对风沙土风蚀作用的影响

通过野外实地调查和定位观测,系统研究了灌木林盖度对风沙土风蚀的影响.结果表明:临界侵蚀风速与灌木林盖度之间为非线性正相关关系;风速廓线受灌木林盖度的影响显著;风蚀率随灌木林盖度的减少呈指数增加;灌木林盖度、气流场特征及风蚀性质之间存在着较好的对应关系;空气动力学粗糙度及零风速平面位移高度均与灌木林盖度之间呈幂函数关系.     

植被盖度对典型草原区地表风沙流结构及风蚀量影响

选择内蒙古锡林郭勒盟典型草原为研究区域,通过风洞模拟试验开展典型草原植被盖度对土壤风蚀的定量化分析研究,旨在探明不同植被盖度下起动风速、地表风沙流结构及风蚀量影响的规律,从而为该地区制定合理的防风固沙技术提供理论依据。结果表明:起动风速随植被盖度的增加而增大;受植被的影响风沙流结构呈跳跃式分布,近地层的输沙率随植被盖度的增加而减小,最大输沙率的高度层随植被盖度的增加不断上移;不同植被盖度下,风速与总输沙量之间均呈幂函数关系,各风速下总输沙量随着植被盖度的增加而减少。     

玉米免耕留膜可减少后茬轮作春小麦水氮用量

【目的】河西绿洲灌区玉米普遍采用地膜覆盖措施,其收获后地膜的完整率仍高达70%。研究后茬小麦继续利用该地膜条件下相适应的水氮耦合管理,以期最大化发挥农资的效益,提高小麦产量和氮肥利用率。【方法】2016—2017年度,在甘肃河西绿洲灌区玉米–小麦轮作田进行三因素裂区田间试验。选择头茬玉米进行免耕 (NT) 和传统耕作 (CT) 的田块,在后茬小麦播种时,保留免耕玉米的覆盖地膜,免耕进行小麦播种,而在传统耕作玉米地块,清理残膜,粉碎后翻入土壤中。在两种耕作处理方式下,设传统灌水减量20% (1920 m3/hm2,I1) 和传统灌水量2400 m3/hm2 (I2) 两个灌溉处理,传统施氮减量40% (135 kg/hm2,N1)、传统施氮减量20% (180 kg/hm2,N2) 与传统施氮225 kg/hm2 (N3) 三个施氮水平,组成12个处理。从春小麦出苗20 d后,每15 d采集植株样,测定各器官含氮量,计算营养器官的氮素转运量、转运率、营养器官氮素转运对籽粒贡献率及氮素收获指数。【结果】与传统耕作相比,免耕留膜各处理显著提高了春小麦地上部氮素累积量,两年提高10.9%～14.2%。灌水减量20%+施氮减量20%处理提高了春小麦地上部氮素累积量,较传统耕作、灌水与施氮处理提高4.3%～6.1%。免耕较传统耕作提高了春小麦叶、茎营养器官氮素向穗部的转运量、转运率及对籽粒的贡献率,以免耕同步集成减量20%灌水+减量20%施氮 (NTI1N2) 处理提高幅度较大,较灌水减量20%+施氮减量40% (CTI1N3) 处理叶、茎氮素向穗部的转运量分别提高31.9%～45.7%与54.5%～61.5%,转运率分别提高15.5%～16.3%与20.8%～23.1%,对籽粒的贡献率分别提高13.3%～29.0%与26.4%～36.7%。NTI1N2处理可获得较高籽粒产量与氮素收获指数,较CTI2N3处理分别提高15.2%～22.0%与7.6%～10.0%。【结论】在玉米–小麦轮作体系下,前茬免耕玉米覆盖的地膜对后茬小麦生长依然有显著效果。而且,此时减少20%的常规灌水量和常规施氮量,可以获得更高的产量和氮肥利用率。因此,在河西绿洲灌区小麦–玉米轮作体系中,应推广玉米收获后采用免耕,并在后茬小麦继续使用覆盖的地膜,同时减少20%的灌水量和氮肥施用量。     

水蚀对风蚀影响的室内模拟试验

为了揭示黄土高原水蚀风蚀交错区风水复合侵蚀机制,利用室内风洞,在一定的风速(9.3m/s)、坡度(20°)下,人工模拟不同沟宽、沟深、沟密度对风蚀过程的影响。结果表明,在一定的水蚀沟宽度与密度范围内,风蚀量随着宽度与密度的增加而增加,并且两者与风蚀量都呈线性关系;侵蚀沟深度在4～8cm范围内,风蚀量随着沟深度增加而增加,当沟深大于8cm时,随着沟深度增加,风蚀量有所减少;水蚀沟发生风蚀的部位主要在沟壁和沟头,风沙流的磨蚀作用可能是主要作用力,水蚀沟形成会显著影响风蚀量。     

冬季覆盖作物残茬还田对双季稻田土壤有机碳和碳库管理指数的影响

研究冬季不同覆盖作物残茬还田后稻田土壤总有机碳、活性有机碳含量和碳库管理指数的变化, 对合理利用冬闲稻田, 发展冬季覆盖作物, 以及科学评价不同种植模式具有重要意义。本研究以不同冬季覆盖作物-双季稻定位试验为研究对象, 采用田间小区试验方法, 分析了黑麦草-双季稻(T1)、紫云英-双季稻(T2)和油菜-双季稻(T3) 3种种植模式不同冬季覆盖作物残茬还田后对土壤耕层(0~20 cm)总有机碳、活性有机碳含量的影响, 并计算了各处理的碳库活度、碳库活度指数、碳库指数和碳库管理指数。结果表明, 与冬闲-双季稻(对照)相比, T1、T2和T3处理的冬季覆盖作物残茬还田均提高了稻田土壤总有机碳和活性有机碳含量, 其大小顺序均表现为T2>T1>T3>CK。其中, 各处理稻田土壤总有机碳含量均显著高于对照, 早稻收获时T1、T2和T3处理土壤总有机碳含量两年平均分别比对照增加6.73%、10.53%和4.79%, 晚稻收获时两年平均分别增加4.16%、6.20%和2.37%; T1和T2 处理土壤活性有机碳含量均显著高于对照, 早稻收获时两年平均分别比对照增加10.52%和21.52%, 晚稻收获时两年平均分别增加11.99%和15.59%。冬季覆盖作物残茬还田提高了土壤碳库活度、碳库活度指数、碳库指数和土壤碳库管理指数, 其大小顺序均表现为T2>T1>T3。总的来说, 各处理中以紫云英残茬还田的效果为最好, 黑麦草和油菜残茬还田的效果次之。     

不同耕作体系中施钾模式对作物产量的影响

Three patterns of potash application were used in the corn-wheat and rice-wheat rotation experiments,which were conducted in the upland and wetland of Siyang County,northern Jiangsu Provuince,and the wetland of Liyang City,southern Jiangsu Province.The results of 5 cropping seasons(2 seasons/year) showed that the direct response of corn to K was larger than that of wheat,but no difference was found between rice and wheat in Siyang when the total annual amount of K was applied only in one cropping season.However,the response of wheat was much greater than that of rice in Liyang.If potash was applied in the preceding season,the residual effect of K on wheat was larger than that on rice both in Siyang and Liyang,but less than that on corn,The total effect (direct and residual effects)of K applied to corn or rice was greater than that to wheat in Siyang,but that to wheat was greater in Liyang.The direct and total effects of K application in the upland were larger than those in the wetland of siyang;but fro the wetland,the effects were larger in Liyang than in Siyang,especially in the wheat season.The results demonstrated that the most profitable practice to be recommended to the local farmers was to apply a limited amount of potash to only rice or corn but not to wheat.Equally applying half of the total annual amout of K to each of the crops may be advisable in order to lessen possible fertilization risks.     

免耕对不同麦玉轮作农田土壤碳组分及理化性质的影响

为探讨耕作及轮作方式对农田土壤理化性质和碳组分的影响,设置免耕、传统耕作2种耕作方式,以及小麦-玉米轮作、小麦/玉米间作、小麦-冬油菜-玉米轮作3种种植模式,共形成6个处理,研究结果表明:与传统耕作相比,免耕增加了0~5 cm、5~20 cm土层全氮、全磷、速效磷和含水量,而降低了的土壤pH和土壤容重。免耕小麦/玉米间作(NT.W1/NT.WM.1)处理的土壤容重、含水量、全氮、全磷含量高于NT.WRM3和NT.WM5处理,在不同土层间,土壤全氮、全磷和速效磷含量随着土层深度的增加而降低。土壤碳组分含量总体表现为免耕处理高于传统耕作处理,免耕处理0~5 cm土层土壤有机碳、颗粒有机碳、可溶性有机碳、微生物量碳含量较相应传统耕作分别增加了1.31%~36.57%、2.07%~35.22%、2.38%~4.78%、2.08%~11.68%,在5~20 cm土层,免耕处理土壤有机碳和微生物量碳含量高于传统耕作。在不同免耕处理下,土壤有机碳,颗粒有机碳和微生物量碳含量在0~5 cm、5~20 cm土层总体表现为NT.WM5高于其他免耕处理,相关性分析表明,有机碳、微生物量碳和速效磷呈极显著正相关,容重和有机碳呈极显著负相关。综上所述,免耕小麦/玉米间作利于改善土壤理化性质,小麦-玉米轮作有利于提高土壤有机碳,颗粒有机碳和微生物量碳含量。     

河西绿洲灌区春小麦留茬免耕的防风蚀效应研究

通过风洞模拟试验,对不同留茬高度(20 cm和40 cm)和不同留茬方式(立秆留茬和留茬收后压倒)下的土壤风蚀量和不同处理在25～250 mm高度内的风速廓线进行定量测定,并分析土壤风蚀速率与风速的关系.结果表明,高立秆留茬免耕处理在吹蚀风速20m˙s-1以下时对土壤的防风蚀作用存在显著影响.立秆留茬40 cm的风蚀速率比传统耕作降低87.84%,比相同留茬量的压倒留茬处理降低5.89%,表现为最小风蚀速率,且对吹蚀风速的减弱作用最强,防风蚀效果最好.进一步研究表明,传统耕作的土壤风蚀速率(Q)与风速(V)呈幂函数关系,而免耕处理的土壤风蚀速率(Q)与风速(V)遵循二次函数关系.     

农田休闲期作物留茬对近地表风场的影响

茬是防治农田休闲期土壤风蚀的有效措施。该文利用野外观测数据,通过比较不同高度的4种作物留茬及冰草覆盖地表的风速廓线,分析各种处理下近地面风速和空气动力学特征,揭示作物留茬防止土壤风蚀的机制。结果表明：作物留茬降低了地面以上2 m高度内的风速,降低幅度与留茬高度成正比,与观测高度成反比。高度相同时不同类型的留茬比较,莜麦和小麦茬下风速降低幅度较大,植株稀疏的油菜茬和秸秆较细的胡麻茬的防风效果较差。同类作物不同高度的留茬覆盖下,地表空气动力学粗糙度随留茬高度的增加而增大,在莜麦、油菜和小麦茬高度达到15、30和15 cm时显著增大,是3种留茬防风的有效高度。可见,高度适宜的作物留茬能降低近地面风速,削弱侵蚀力,有效防治土壤风蚀。