中耕方式对土壤理化特性及玉米生长发育影响研究Ⅰ.中耕方式对玉米生长发育的影响

2002～2003年在0～3次中耕条件下研究了中耕方式对玉米生长发育和产量形成的影响。结果表明,多次中耕增大了玉米倒伏率,降低了玉米最大叶面积指数、株高及各时期叶片叶绿素含量,对花粒期玉米净光合速率、气孔导度、蒸腾速率也产生一定的负面影响。少中耕有增产的趋势,并且可以降低生产成本、增加经济效益。     

秸秆还田方式对土壤理化性质及玉米产量的影响

在辽河平原中西部设两年定点试验,研究秸秆还田方式对土壤理化性质及玉米产量的影响。结果表明,条带旋耕后10~20 cm土层土壤紧实度显著下降,0~40 cm(2016)土壤容重减小、总孔隙度增加;条带旋耕明显增加了丰水年(2016)玉米产量。秸秆还田显著增加10~20 cm土层土壤速效养分含量、提高土壤有机质含量,降低0~30 cm土层土壤容重、增加其总孔隙度。秸秆还田改善土壤理化性质,显著提高玉米产量,干旱年(2015)条带旋耕增产效果最突出。秸秆条带旋耕还田提高土壤通透性、改善土壤结构、增强土壤抗旱能力、提高作物产量,是适宜推广的秸秆还田和耕作组合方式。     

玉米大豆长期轮作对土壤物理特性与水热特征的影响

合理耕层能够提高土壤应对气候变化的缓冲能力,有利于协调土壤中水、肥、气、热的关系,为作物生长发育创造适宜的水热环境。借助长期定位试验,开展了玉米连作、玉米-大豆轮作以及大豆连作等不同处理下的土壤物理性状与土壤水热特征评价。土壤采样分析与田间水热定位观测发现,玉米连作处理与玉米-大豆轮作和大豆连作处理相比,可显著降低土壤容重,增加土壤总孔隙度(P0.05),其中0~10 cm土壤层次下土壤容重分别降低12.9%和19.8%,10~20 cm层次分别低21.4%和23.2%,20~40 cm层次分别降低23.9%和29.2%,40~60 cm层次则分别降低20.3%和25.2%;玉米连作处理可显著提高5~6月份土壤水分储量,特别是0~40 cm土层下,玉米连作处理分别比玉米-大豆轮作和大豆连作处理高6.5%和6.3%、3.6%和3.4%,且差异显著,而玉米连作处理下较高的土壤水分含量有利于促进作物前期生长和后期群体质量改善;从0~30 cm土壤温度来看,不同处理间全生育期无显著差异。上述结果表明,长期玉米连作配合合理施肥可显著改善土壤结构,增加土壤水分储量,促进作物前期生长发育。     

不同耕作方式对西北地区春玉米土壤物理性状及产量的影响

通过对土壤容重、土壤紧实度、土壤田间持水量、土壤含水量及玉米产量的测定和分析,研究春季深松、条带深旋耕、常规表层旋耕3种耕作方式对西北地区春玉米土壤物理性状及玉米产量的影响。结果表明,春季深松、春季条带旋耕在各生育时期0～15 cm各指标均无显著差异,对16～25 cm、26～35 cm土壤容重降低效果显著,春季深松和春季条带旋耕均显著地降低了16～25 cm土壤紧实度,且显著提高了16～25 cm、26～35 cm土壤田间持水量,通过提高穗长、穗粒数和千粒重,春季深松较常规旋耕提高了经济产量。     

不同中耕措施对土壤水分与大豆产量的影响

为揭示不同中耕措施对土壤水分与大豆产量的影响,综合考虑中耕的深松深度,深松与培土时间、深松和培土次数,设置提前培土、提前深松、常规深松和常规培土4种不同中耕措施处理,研究不同中耕措施对土壤状况、水分含量及大豆生长发育及产量的影响。结果表明:深松较培土降低了土壤容重,降幅为3.1%～6.4%。深松提高了水分入渗率,进而提高了土壤的含水量与贮水量,提前深松、常规深松处理均显著高于常规培土处理的含水量,在苗期0～5 cm土层中较常规培土处理分别显著提高10.8%和19.1%,结荚期与成熟期的土壤含水量依旧显著高于常规培土处理。提前深松和常规深松处理的土壤贮水量均显著高于常规培土处理,在结荚期差异最大,分别较常规培土处理显著提高21.5%和16.3%。提前中耕或者深松均提高了叶面积指数,结荚期的提前培土、提前深松和常规深松处理较常规培土处理分别显著提高了28.5%、32.2%和22.7%。大豆前中期的株高表现为提前深松较常规培土处理显著提高,而后期差异不大。提前深松通过降低土壤容重和提高土壤含水量与贮水量,促使大豆叶面积指数和株高的增加,使得各器官的干物质积累更高,进而提高了大豆产量,最终提前深松的产量较常规培土处理提高8.7%。研究结果表明提前深松有助于该地区大豆产量的提高。     

秸秆还田与施氮量对春玉米产量及土壤理化性状的影响

2013年在辽宁省昌图县设秸秆还田和不同施氮量两个因素试验,探讨秸秆还田与施氮量对春玉米产量及土壤理化性状的影响。结果表明,秸秆还田与不同施氮量对春玉米产量影响显著,秸秆还田比秸秆不还田表现为增产,但玉米产量未随着施氮量的增加而增加;秸秆还田对土壤温度有明显影响,其中0~10 cm和11~20 cm处地温整个生育期平均温度分别增加0.5℃左右;秸秆还田能降低土壤容重,在收获期5~10 cm、25~30 cm和45~50cm处的土壤容重分别比秸秆不还田低3.76%、2.61%和1.32%;土壤平均含水量秸秆还田处理比秸秆不还田处理的土壤含水量低14.59%。综合分析认为,秸秆还田量为9 000 kg/hm2(全量还田)和配施氮(纯氮)112.5 kg/hm2是辽西北地区比较理想的秸秆还田模式。     

深松免耕技术对土壤物理性状及玉米产量的影响

通过对土壤容重、土壤含水量、土壤田间持水量及产量的测定和分析,研究了深松免耕技术对黑龙江省第二积温带土壤物理性状及玉米产量的影响。结果表明：深松免耕保护性耕作后,土壤耕层10～40 cm土壤容重比对照(传统中耕)下降11.8个百分点;深松的土壤耕层0～40 cm含水量比对照高出10.4个百分点;土壤耕层15～25 cm田间持水量比对照高出21.7个百分点。玉米产量比对照增产1 556 kg/hm²。     

玉米秸秆覆盖对春小麦田土壤物理性状的影响

为了明确生物覆盖对塔里木盆地绿洲区土壤性能的影响,采用田间试验研究了玉米秸秆不同覆盖处理方式对土壤容重、温度及含水量的影响。结果表明,覆盖处理、立秆处理都较常规处理降低了土壤容重。在春小麦播种期和分蘖期,覆盖处理的5cm土层温度最低,较常规处理的分别低2.13℃和1.79℃;15cm土层温度较常规处理的分别低2.36℃和1.90℃;土层加深10cm土壤温度的最高点和最低点都延迟3h出现。土壤含水量表现为0～10cm土层立秆、覆盖处理的土壤含水量均较常规处理的高,而10～20cm土层则表现为立秆、覆盖处理的土壤含水量均较常规处理的低。     

北京地区不同施肥方式对土壤脲酶及春玉米生长的影响

采用大区试验方法,研究底肥+人工追肥、底肥+机械中耕追肥、缓释肥一次性底施3种不同施肥方式对土壤脲酶和春玉米光合速率、产量及相关性状的影响。结果表明,两个试验点均表现为缓释肥处理0~40 cm土壤脲酶活性最高,抽雄期与灌浆期缓释肥处理均显著高于机械追肥、人工追肥处理,机械追肥、人工追肥处理间没有显著差异;成熟期3个处理0~40 cm土壤脲酶差异均不显著。缓释肥处理显著增加春玉米株高、净光合速率和穂长、穗粒数,从而显著提高春玉米产量。与机械追肥、人工追肥相比,缓释肥处理春玉米产量分别增加22.48%和17.03%。     

不同土层土壤容重组合对花生衰老特性及产量的影响

确定花生生长所需的适宜土壤紧实度,为花生高产耕作栽培体系的建立提供理论依据。以高产花生品种青花7号为材料,采用柱栽试验,设置上层(0~20cm)土壤容重分别为1.2g/cm~3和1.3g/cm~3 2个水平,下层(21~40cm)土壤容重分别为1.3、1.4、1.5g/cm~3 3个水平,研究了不同土层土壤容重组合对花生衰老特性及产量的影响。结果表明,0~20cm土层土壤容重一致时,20~40cm土层土壤容重增加,花生叶片叶绿素含量和可溶性蛋白含量减少,超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性减小,丙二醛(MDA)含量增加,荚果产量降低;21~40cm土层土壤容重一致时,0~20cm土层土壤容重为1.3g/cm~3时花生叶片叶绿素含量、可溶性蛋白含量、SOD、POD活性在花生生育中后期均高于土壤容重为1.2g/cm~3处理,MDA含量则低于土壤容重1.2g/cm~3处理。说明0~20cm土层土壤容重过低和20~40cm土层土壤容重过高均易引起花生早衰,降低荚果产量,适宜的的土壤容重组合可以延缓花生衰老,提高荚果产量。     

耕作方式与秸秆还田对砂姜黑土土壤酶活性及冬小麦产量的影响

为探究耕作方式及秸秆还田处理对砂姜黑土土壤酶活性的影响,在河南省商水县砂姜黑土地区设置深耕秸秆不还田、深耕秸秆还田、旋耕秸秆还田和旋耕秸秆不还田4个处理,以超高产小麦品种周麦27为材料进行大田试验,对不同处理的土壤过氧化氢酶、蔗糖酶、脲酶、碱性磷酸酶活性及冬小麦籽粒产量进行测定分析。结果表明,20~40cm土层土壤过氧化氢酶的活性在不同处理间差异大多不显著,小麦拔节期、开花期和成熟期0~20cm土层深耕秸秆不还田处理与其他处理间差异显著。0~20cm土层土壤蔗糖酶活性在小麦生育期内不同处理间有显著差异,秸秆还田处理下土壤蔗糖酶活性高于秸秆不还田处理,而在20~40cm土层小麦拔节期和成熟期不同处理间没有显著差异。在小麦生育期内秸秆还田处理下0~20cm和20~40cm土层土壤脲酶活性显著高于其他处理,深耕秸秆不还田处理在拔节期和成熟期高于旋耕秸秆不还田处理。不同处理间土壤碱性磷酸酶活性在小麦生育期内差异显著,总体表现为深耕秸秆还田旋耕秸秆还田深耕秸秆不还田旋耕秸秆不还田。深耕秸秆还田处理对比其他处理能够显著增加冬小麦籽粒产量及千粒重,但其有效穗数显著低于其他处理。     

不同灌溉方式对春玉米根系分布、养分累积及产量的影响

通过田间试验,研究不同灌溉方式下东北中部春玉米区土壤结构、根系形态、地上部养分累积及产量构成。结果表明,灌溉后土壤三相比显著变化,土壤固相下降,液相和气相比例显著增加,0～20 cm土壤容重降低6.7%～17.9%;灌溉后0～60 cm根系干重及根长总量略有增幅,且在深层土壤中的比例增加,有利于植株对养分和水分的吸收;与不灌溉（CK）相比,隔沟交替灌溉（T1）、全垄灌溉（T2）下植株氮、磷、钾含量平均提高14.5%、42.6%、16.1%,生物量和产量平均提高19.8%和14.3%。因此,在春玉米关键生育期合理补水可以改善土壤结构,降低土壤容重,促进根系合理分布,增加植株养分吸收,进一步增加产量。     

播种期补灌对土壤含水量和小麦籽粒产量的影响

为明确播种期0~200 cm土体贮水量及其纵向分布对小麦出苗、群体发育和籽粒产量的调节作用,于2013-2014年度小麦生长季,在土壤容重、田间持水量和肥力条件一致,而小麦播前土壤贮水量不同的A、B两个地块,在播种期设置不同的计划湿润层深度和目标土壤含水量进行补灌。结果表明,在地块A和地块B 0~100 cm土层土壤贮水量分别为201.5和266.3 mm、0~200 cm土层土壤贮水量分别为554.2和586.4 mm的条件下,播种期补灌,土壤水分平衡后,灌溉水在地块B下渗的深度较大,但主要集中在60 cm以上土层,其中0~10和0~20 cm土层土壤含水量提高的幅度最大;小麦出苗率主要受播种期0~10 cm土层土壤含水量的影响,而群体发育、干物质积累和产量形成则受播前土壤贮水量和播种期补灌水平的共同影响。播种期上部土层土壤含水量过低不利于幼苗发育,显著减少越冬至拔节期间的单位面积茎数。播种前0~100 cm土层土壤贮水量过低,即使播种期在一定范围内增加补灌水量,并于拔节期和开花期再补灌,仍会制约小麦生育中后期的生长,导致成穗数和干物质积累量减少,产量降低。在同一底墒条件下,小麦总耗水量和籽粒产量均随播种期补灌目标土壤相对含水量的提高呈增加趋势,但补灌水量过多,籽粒产量不再增加,水分利用效率降低。     

不同耕作方式对土壤物理性状及玉米产量的影响

通过对土壤容重、土壤坚实度、土壤含水量、土壤田间持水量及玉米产量的测定和分析,研究深松、常规旋耕、免耕不同耕作方式对土壤物理性状及玉米产量的影响。结果表明,不同耕作方式对土壤容重和土壤坚实度的影响效果为深松>常规旋耕>免耕。深松耕作能够打破犁底层,降低深层土壤紧实度。深松耕作后,0~35 cm耕层土壤容重较常规旋耕和免耕分别下降6.5%和8.8%,土壤紧实度分别下降25.6%和32.3%。深松可显著增强接纳灌溉和降水能力,扩大土壤水库容。在21~40、41~60、61~80 cm土层,深松处理土壤含水量比常规旋耕分别提高3.4%、4.5%、2.4%,比免耕分别提高5.6%、4.8%、2.4%。土壤耕层0~35 cm田间持水量,深松和免耕比常规施耕分别提高7.4%和8.1%。不同耕作方式生物产量和经济产量均以深松最高,常规旋耕次之,免耕最小;深松耕作较常规旋耕和免耕分别增产4.3%和5.7%,与免耕处理间差异显著。     

耕作措施与不同秸秆还田方式对黑土物理指标及固定态铵的影响

通过两年田间定位试验,探究深翻与旋耕处理及其不同秸秆还田条件下农田黑土耕层(0～20 cm)土壤容重、三相比和固定态铵的影响。结果表明,深翻能改善因长期旋耕造成的土壤紧实状况,显著降低20～40 cm土壤容重;秸秆还田方式对土壤容重、三相比有显著影响,影响效果由大到小依次为秸秆还田秸秆还田配施有机肥秸秆不还田处理;耕层土壤固定态铵对两种耕作处理无明显响应,对不同秸秆还田方式则具有显著响应,其中秸秆还田配施有机肥能有效增加固定态铵,秸秆还田次之;不同秸秆还田方式耕层土壤固定态铵含量与固相比呈显著负相关(R2=0.538)。深翻结合秸秆还田配施有机肥能较好地改善农田黑土土壤容重、三相比、提高固定态铵含量,可在该区域适当推广。     

宁夏引黄灌区麦稻水旱轮作二熟制双免耕的土壤培肥效应

为评价麦稻水旱轮作二熟制双免耕的土壤培肥作用,采用常规测定法、比重计法、Biology-ECO法分别对参试的土壤养分、质地、微生物功能多样性等进行检测.结果表明,与传统耕作相比,连续4年冬小麦水稻全免耕轮作后,0～40 cm土壤有机质、全氮、全磷、速效氮、速效磷含量分别增加11,9％、17.1％、9.2％、26.5％、19.1％,全钾、速效钾含量分别减少0.9％、10.2％,0～20 cm土层的土壤粘粒、砂粒比例明显增加,粉粒比例明显减少.免耕冬小麦成熟期的土壤微生物功能多样性代谢活性显著高于传统耕作.0～20和20～40 cm土壤层次内反映微生物功能多样性的4种指数(Shannon-Wiener指数、Pielou均匀度指数、丰富度和Simpson优势度指数)在冬小麦整个生长季节中的变化趋于一致,即在分蘖期和拔节期传统耕作高于连续4年免耕处理,在灌浆期和成熟期连续4年免耕处理高于传统耕作处理.连续4年免耕0～40 cm土壤肥力明显优于连续3年双免耕的肥力.免耕对提高土壤肥力,尤其是对促进冬小麦中、后期生长有利.     

表土处理对大豆田土壤团聚体特征及产量的影响

为揭示在常规耕作制度基础上大豆田表土处理对表层土壤物理性状及产量的影响,试验采用大区对比法,设置2个处理(T1:当地常规耕作措施;T2:当地常规耕作措施+表土破碎处理),研究表土处理对0~30 cm土壤温湿度、容重、孔隙度、水稳定性团聚体及大豆产量的影响。结果表明:T2处理显著降低0~10 cm土层容重,降幅6.0%~13.8%,显著提高0~10 cm土层孔隙度,增幅3.83%~8.40%,降低5~15 cm土层的温度,降幅0.2~1.3℃,提高5~15 cm土层的湿度,增幅0.1%~1.5%;显著增加大团聚体(R0.25 mm)数量,增幅9.02%~20.30%,增加土壤水稳定性团聚体的平均质量直径(MWD)与几何平均直径(GMD),其中MWD和GMD增幅分别为4.25%~6.58%和28.4%~30.3%,产量提高6.24%。结果表明,常规耕作措施结合表土破碎处理能够降低表层土壤容重,增加表层土壤孔隙度,增加土壤大团聚体数量,增加土壤水稳定性,可为作物的生长提供较良好的土壤环境。     

自然降水条件下耕作方式对小麦生长、产量及土壤水分的影响

为探寻小麦高产节水耕作技术,在2011-2013小麦生长季,通过定位试验,以安徽大面积主推小麦品种济麦22为材料,比较分析了在自然降水条件下秸秆还田+深耕+播后镇压、深松+播后镇压、旋耕+播后镇压、旋耕和复式播种作业5种耕作方式下淮北地区小麦生长发育、产量及土壤水分的差异。结果表明,各耕作处理下小麦田间出苗率均在70%以上,基本可以满足小麦生产对田间出苗的要求。在5个处理中,旋耕+播后镇压处理出苗率最高,达83%;复式播种作业处理的单株次生根数最高,2年在生育后期分别达到24.2和28.9条;旋耕+播后镇压处理2年平均及各年度的籽粒产量均最高,分别为8 206.8、8 175.5和8 238.0kg·hm-2,复式播种作业次之,秸秆还田+深耕+播后镇压最低,处理间差异显著。深松和旋耕处理在小麦生育后期0~20cm土层土壤水分含量较低,而40~60cm土层土壤水分含量较高。本试验条件下,旋耕+播后镇压是小麦兼顾高产节水的最优耕作播种方式。