轮耕对土壤物理性状及水稻产量影响的初步研究

针对南方稻田连续免耕存在的主要问题,进行了土壤轮耕效应的初步研究。试验选择双季稻区连续7年免耕稻田,设置免耕、旋耕和翻耕3种耕作处理（即免耕-免耕,免耕-旋耕和免耕-翻耕）,早稻和晚稻采取同-耕作措施。研究结果表明：连续免耕后进行土壤耕作（翻耕、旋耕）可以降低耕作层土壤容重,增加土壤水贮量,尤为翻耕显著,早、晚稻均表现为这-趋势;晚稻收获时,表层0～5cm的毛管孔隙度表现为免耕-翻耕、免耕-旋耕在5％水平上显著高于免耕-免耕,而下层差异不显著;早、晚稻晒田时,表层0～5cm原状土饱和导水率均表现为免耕～翻耕在5％水平上显著高于免耕-免耕和免耕-旋耕,而5～10cm无显著性差异;早、晚稻的实际产量均表现为免耕-旋耕〉免耕-翻耕〉免耕-免耕,起主要作用的构成因素是有效穗数。     

轮耕对土壤物理性状和冬小麦产量的影响

针对华北地区土壤连续单一耕作存在的主要问题,进行了土壤轮耕效应的研究。试验选择冬小麦夏玉米玉两熟区连续5 a免耕田,设置免耕、翻耕和旋耕3种轮耕处理（即免耕一免耕,免耕一翻耕和免耕一旋耕）,冬小麦播种前进行耕作处理。研究结果表明：多年免耕后进行土壤耕作（翻耕、旋耕）可以显著降低土壤体积质量;旋耕显著降低0～10 cm土壤体积质量,翻耕则降低0～20 cm体积质量;随时间变化各处理土壤体积质量差异逐渐降低。翻耕、旋耕均显著增加了0～10 cm土壤总孔隙,同时翻耕显著增加了10～20 cm土壤总孔隙;翻耕、旋耕显著提高了5～10 cm毛管孔隙。0～10 cm土壤饱和导水率表现为旋耕＞翻耕＞免耕,翻耕、旋耕在5%水平上显著高于免耕;10～20、20～30 cm土层均表现为翻耕＞旋耕＞免耕,且10～20 cm翻耕5%水平上显著高于免耕;饱和导水率与体积质量呈显著线性负相关。翻耕、旋耕有效穗数与免耕相比分别提高了24.1%、22.3%;冬小麦的实际产量表现为：旋耕＞翻耕＞免耕,翻耕、旋耕分别比免耕增产11.8%、16.9%。总之,长期免耕后进行土壤耕作有利于改善土壤物理性状,提高作物产量。     

轮耕对双季稻田土壤结构及水贮量的影响

该文针对南方稻田长期免耕存在的耕层变浅、下层土壤紧实等问题,进行了土壤轮耕效应的研究。试验选择双季稻区连续7 a免耕稻田,2006年4月设置免耕、翻耕和旋耕3种耕作处理。2007年4月将翻耕、旋耕稻田一半免耕,剩下一半继续翻耕、旋耕。每年早稻和晚稻采用同一耕作措施。研究结果表明,长期免耕表层0～5 cm土壤体积质量呈降低趋势,而下层10～20 cm呈增加趋势。翻耕、旋耕相对于长期免耕能够有效降低下层土壤体积质量,同时,提高下层毛管孔隙度。翻耕、旋耕后免耕下层土壤体积质量呈增加趋势,而毛管孔隙度呈降低趋势。长期免耕后,翻耕、旋耕能够有效增加耕层（0～20 cm）土壤水贮量,特别是在土壤含水率偏低时尤为显著,2007年翻耕、旋耕较长期免耕分别高了12.9%和20.7%,而翻耕、旋耕后免耕呈降低趋势。研究还显示,各轮耕耕层土壤质量含水率与体积质量呈显著线性负相关,与毛管孔隙度呈显著线性正相关。总之,长期免耕后,翻耕、旋耕措施通过改变耕层土壤结构,进而提高稻田土壤水贮量。     

不同耕作方式下旱作玉米田土壤呼吸及其影响因素

为揭示不同耕作方式对旱作玉米田土壤呼吸的影响,对比研究深松耕、免耕、旋耕和翻耕4种耕作方式下土壤呼吸速率的动态变化及其与土壤水分、温度、有机质、全氮、pH值等的关系。结果表明,夏玉米生长季,4种耕作方式下土壤呼吸速率随生育时期均呈先增加后降低的趋势,平均土壤呼吸速率为深松耕>翻耕>旋耕>免耕;播种前至拔节期土壤温度为翻耕>深松耕>旋耕>免耕,抽雄期至成熟收获期为免耕>旋耕>深松耕>翻耕;各耕作方式下0～20cm层土壤有机质、全氮均逐渐增加,与免耕比较,翻耕有机质和全氮均降低;生育前期土壤pH值波动明显,抽雄期后趋于平缓,土壤pH值平均值为翻耕>旋耕>免耕>深松耕。各影响因素与土壤呼吸速率相关分析表明,深松耕和翻耕土壤水分、温度与土壤呼吸速率呈显著或极显著正相关;有机质与土壤呼吸速率呈负相关,且与深松耕措施下土壤呼吸速率呈显著负相关;除免耕外,其他耕作方式下土壤全氮、pH值与土壤呼吸呈负相关。该研究可为补充完善土壤呼吸排放机理、评估区域碳收支平衡及制定科学有效的土壤碳调控管理措施提供依据。     

少免耕模式对土壤呼吸的影响

土壤耕作影响土壤呼吸.为了研究耕作模式对冬小麦/夏玉米一年两熟高产灌溉农田全年土壤呼吸的影响,在秸秆还田条件下采用了翻耕、旋耕、耙耕和免耕4种土壤耕作模式在山东龙口进行了田间试验.结果表明:全年土壤呼吸速率翻耕旋耕耙耕免耕.平均分别为515.70,491.08,485.63,455.65 mg/(m2·h),模式间差异显著.各模式土壤呼吸速率与5 cm土壤温度的相关性最大.翻耕、旋耕、耙耕和免耕模式全年秸秆腐解率分别为91.94%,89.72%,86.86%和66.22%,与土壤呼吸速率呈显著正相关.3年定位试验后,翻耕、旋耕、耙耕和免耕模式的土壤有机碳含量分别为7.66,8.62,8.93,8.07 g/kg.皆高于定位试验开始时的7.61 g/kg,说明在本试验条件下,农田土壤为碳汇,旋耕和耙耕两种模式的碳汇功能最强.     

不同耕作措施下双季稻田生态系统碳循环及其生态服务价值

耕作方式对稻田碳循环有着较大的影响。采用田间试验方法,研究了秸秆还田条件下,不同耕作措施双季稻田碳循环及其生态服务价值,为稻田生态服务价值计算及土壤固碳潜力评价提供依据。试验于湖南省宁乡县进行,通过静态箱法测定翻耕秸秆还田（CT）、旋耕秸秆还田（RT）、免耕秸秆还田（NT）稻田CH4及CO2排放,根据美国橡树岭国家生态实验室得出的碳折算系数计算各项农资投入的碳释放。结果表明：（1）机械操作造成的碳排放为CT〉RT〉NT,免耕分别比翻耕和旋耕碳减排61．69、35．70bC·hm^-2;（2）含碳农资碳减排对于稻田碳减排具有较大作用,其中减少含碳农资投入对于免耕碳减排作用最大;（3）免耕促进了稻田土壤碳固定,稻田生态系统总体碳固定为NT〉CT〉RT;（4）采用免耕、减少含碳农资投入有利于固碳及增加稻田生态系统服务价值。本研究得出免耕秸秆还田有利于减少碳排放及增加稻田生态系统生态服务价值,建议长江中下游双季稻区采用以免耕秸秆还田为主的保护性耕作。     

长期保护性耕作对稻田土壤团聚体稳定性和碳氮含量的影响

为研究双季稻(Oryza sativa L.)土壤团聚体稳定性及C、N含量对耕作方式的响应,该研究利用已进行12 a的包括翻耕+秸秆不还田(CT),翻耕+秸秆还田(CTS),旋耕+秸秆还田(RTS)和免耕+秸秆还田(NTS)的保护性耕作稻田定位试验,运用湿筛等方法测算了团聚体的构成与稳定性,C、N含量及其对土壤总C、N的贡献。结果表明:长期秸秆还田显著增加0～10 cm土层大团聚体比重,弱化翻耕、旋耕和免耕等不同耕法对表层大团聚体的差异化影响(P0.05),但5～30 cm土层大团聚体随耕作强度的减弱有所提高。总体来看,稻田土壤团聚体以2 mm粒径为主(占35.02%～64.44%),其C、N贡献率分别达52.12%和52.16%;秸秆还田有利于微团聚体向大团聚体的转化,外源C、N更多被大团聚体固持和保护。NTS在0～20 cm的2 mm团聚体对土壤C、N的贡献率显著大于其他处理;土壤C、N含量与团聚体稳定性呈显著正相关关系(P0.05)。相比于CTS与RTS,长期采取NTS显著改善土壤C、N含量,促进大团聚体的形成和稳定,对改善稻田耕层(尤其0～20 cm)土壤团聚体稳定性具有显著的效果(P0.05)。因此,采取保护性耕作措施对南方双季稻田土壤质量及农业生态持续性具有积极的作用。     

不同耕作方式对水稻产量和土壤肥力的影响

于2005～2006年在双季稻田研究了不同耕作方式对水稻生长、产量和土壤肥力的影响。结果表明:免耕抛秧水稻根干重低于翻耕移栽稻,根系绝大部分分布在表层土壤,根系活力比翻耕处理的高,分蘖时间比翻耕移栽的早而比翻耕抛秧的迟;每公顷有效穗数略低于翻耕抛秧而高于翻耕移栽,结实率高于翻耕处理。随着免耕次数的增加,各处理产量基本持平;免耕1年有利于土壤物理性质的改善,免耕有利于土壤养分在表层土壤富集。     

耕作方式对麦–玉轮作农田固碳、保水性能及产量的影响

【目的】 农田固碳保水性能是影响作物产量的关键因素,研究耕作方式对耕层 (0—20 cm) 土壤碳、水含量和产量的影响,为选择适宜该地区的最佳耕作措施提供参考。 【方法】 保护性耕作长期定位试验始于2002年,种植制度为冬小麦–夏玉米一年两熟,两季秸秆全量粉碎 (3～5 cm) 还田,试验设传统翻耕、深松、旋耕和免耕4种耕作方式。对2015—2016年作物生长各时期土壤有机碳含量、土壤含水量、碳水储量、产量和等价产量等进行了测定。 【结果】 不同处理麦–玉轮作农田0—20 cm土层有机碳含量有所不同。耕作措施对土壤有机碳含量有显著 (P < 0.05) 影响,表现为深松和免耕能显著增加0—10 cm土层有机碳含量,且以深松效果最为显著 ( P < 0.05)。与传统翻耕相比,免耕和旋耕降低了10—20 cm土层土壤有机碳含量;深松比传统翻耕显著 ( P < 0.05) 增加了小麦季土壤有机碳含量,玉米季没有显著性差异 ( P < 0.05)。0—10 cm土层,玉米季旋耕和免耕处理的土壤含水量高于深松和传统翻耕;在10—20 cm土层小麦季免耕处理土壤含水量高于其他三种耕作方式。产量结果表明,深松能有效增加作物的有效穗数、穗粒数和千粒重,进而增加籽粒产量和周年等价产量;免耕显著 ( P < 0.05) 降低了亚表层 (10—20 cm) 有机碳含量,降低穗粒数和千粒重,不利于作物增产。两年小麦玉米单作产量和周年等价产量均表现为深松 > 传统翻耕 > 旋耕 > 免耕。 【结论】 深松能有效促进耕层土壤有机碳积累和保水性能提高,增加作物的有效穗数、穗粒数和千粒重,从而增加产量;免耕显著 (P < 0.05) 提高了表土层 (0—10 cm) 碳储量,有助于增强耕层土壤的保水性能。      

玉米秸秆覆盖冬小麦免耕播种对土壤微生物量碳的影响

土壤微生物量碳(SMBC)是土壤有机碳的一部分,在养分循环中起着重要作用.本研究目的在于揭示我国华北平原玉米秸秆覆盖冬小麦免耕对土壤微生物量碳的影响.4～5年的试验结果表明,不同耕作方式对农田SMBC含量的时空变异具有显著的影响.玉米秸秆覆盖免耕播种处理上层(0～10cm)的含量比下层(10～20cm)增加47.4%,而清茬翻耕和还田翻耕处理的含量在土壤中的分层不显著.不同的耕作方式的SMBC含量均随气温降低而减少.全年平均来看,在0～10咖土层,不同耕作方式的SMBC含量大小表现为覆免>还翻>清翻,在10～20cm土层则表现为还翻>覆免=清翻.整个耕层(0～20cm)表现为还翻>覆免>清翻.在气温较低时,覆盖免耕的SMBC含量比清茬翻耕和还田翻耕低.在土壤表层,不同耕作方式SMBC含量的稳定性大小表现为还翻>覆免>清翻;在下层,不同耕作方式之间差异不显著.     

钙镁水滑石对双季稻产量及稻米镉积累的影响

为研究不同用量钙镁水滑石对镉污染稻田土壤特性、双季稻产量与稻米镉积累的影响,探讨镉污染双季稻田钙镁水滑石的最佳施用方式。2021年,以早稻品种“湘早籼45号”和“陆两优996”,晚稻品种“创两优669”和“玉针香”为试验材料,在湖南省郴州市良田镇重度镉污染稻田(全镉含量1.16 mg/kg)开展大田试验,比较研究钙镁水滑石(0,CK;早稻基施3 000 kg/hm²,T1;早稻基施1 500 kg/hm²,T2;早稻基施750 kg/hm²+晚稻基施750 kg/hm²,T3)4个处理下土壤特性、双季稻产量构成与植株镉积累情况。结果表明：(1)钙镁水滑石可提高土壤pH与碱解氮、速效钾、速效磷含量,早稻成熟期分别提高0～3.06%,4.30%～13.80%,6.67%～40.00%,25.53%～30.47%;晚稻成熟期分别提高1.56%～4.07%,11.79%～14.50%,15.79%～31.58%,3.73%～17.17%;增幅表现为T1>T2>T3。(2)施用钙镁水滑石可降低土壤...     

不同生育阶段间歇灌溉对镉污染稻田双季稻产量构成与镉累积的影响

为给镉污染稻区水稻合理灌溉提供理论与技术参考,通过盆栽试验研究了不同生育阶段间歇灌溉对双季稻产量构成与镉累积的影响。结果表明:(1)2季水稻总产以全生育期淹水灌溉处理最高,其次是全生育期间歇灌溉与齐穗至灌浆中期间歇灌溉处理,孕穗至齐穗期间歇灌溉处理产量显著降低;全生育期淹水灌溉处理有利于提高结实率,而全生育期间歇灌溉与分蘖至孕穗间歇灌溉处理有利于提高有效穗数。(2)灌水方式显著影响水稻各器官成熟期镉含量,其中全生育期间歇灌溉有显著提高效果,而全生育期淹水灌溉有降低效应。孕穗至齐穗、齐穗至灌浆中期间歇灌溉处理早、晚稻籽粒镉含量显著低于其他生育阶段间歇灌溉处理。(3)地上部镉累积量以全生育期淹水灌溉处理最低,全生育期间歇灌溉处理最高;各间歇灌溉处理中,孕穗至齐穗、齐穗至灌浆中期间歇灌溉处理地上部镉累积量相对较低。综上所述,为确保双季稻产量、降低稻米镉含量,镉污染稻区最佳灌溉方式为全生育期淹水灌溉,在水资源较紧张的情况下,齐穗至灌浆中期可采取间歇灌溉方式。     

绿肥压青对粉垄稻田土壤微生物量碳和有机碳累积矿化量的影响

绿肥压青还田是调控现代集约化稻田土壤逆境的重要手段,为评估绿肥压青下粉垄耕作对稻田土壤微生物量碳和土壤有机碳累积矿化量的影响,设置早稻粉垄耕作与常规耕作2种耕作模式,不施肥和同等肥力条件下施化肥、单倍绿肥配施化肥和双倍绿肥配施化肥4种施肥处理,晚稻免耕常规施用化肥,开展双季稻周年大田应用试验。结果表明:单倍绿肥压青下,粉垄耕作能提高稻田土壤微生物量碳含量,可达常规耕作的2倍,能有效增加微生物对土壤碳素的利用率。增加绿肥压青量会提高粉垄耕作稻田土壤有机碳累积矿化量和矿化潜力,与施用化肥相比,单倍绿肥压青下早晚稻分别增加1.6%～32.8%和0.6%～16.6%,双倍绿肥压青下分别增加58.6%～70.9%和29.6%～38.4%。粉垄单倍绿肥压青会降低免耕晚稻齐穗期、收获期土壤呼吸强度,较常规耕作分别降低33.4%和38.7%,较粉垄耕作其他处理降低8.5%～31.4%。单倍绿肥压青下粉垄稻田土壤代谢商较常规耕作累积降低65.5%,与常耕相比,粉垄双倍绿肥压青和粉垄单一化肥的土壤代谢商分别累积增加20.3%和159.2%,粉垄双倍绿肥压青可有效缓解土壤代谢商的提升。微生物量碳含量与有机碳矿化激发效应呈负相关,绿肥压青还田下相关系数达0.44;累积矿化量和代谢商呈极显著正相关,粉垄耕作下相关系数达0.59。可见,绿肥粉垄耦合的模式可作为一种增加稻田土壤微生物量碳含量、减少部分生育时期土壤呼吸强度,增强土壤碳库稳定性及碳固持的重要调控技术措施。     

耕作与植物生长调节剂对优质粳稻产量及光合特性的影响

为探明耕作方式与植物生长调节剂（Plant Growth Regulators,PGRs）对连续旋耕稻田优质粳稻光合特性和产量的影响,解决或缓解不合理耕作带来的产量形成不利问题,该研究于2018-2019年在大田条件下以绥粳18、垦稻12和三江6为试验材料,在连续旋耕稻田上设置深耕（Deep Tillage,DT）与旋耕（Rotary Tillage,RT）2种耕作处理,于剑叶展叶期分别喷施己酸二乙氨基乙醇酯（Diethylaminoethylcaproate,DA-6）,6-苄氨基腺嘌呤（6-benzylaminoadenine,6-BA）和亚精胺（Spermidine,Spd）3种PGRs,并设置清水对照,研究深耕与PGRs对优质粳稻生育中后期产量形成及光合物质生产特性的调控效应。结果表明：与RT相比,DT处理增加了生物量和茎鞘物质转运能力,提高了齐穗期和蜡熟期叶片叶绿素相对含量（Soil and Plant Analyzer Development,SPAD）和净光合速率,增加了齐穗后叶面积指数和群体生长速率,延长了齐穗后绿叶面积持续时间,增加了每平方米有效穗数、每穗粒质量、千粒...     

黑土稻田连续深耕改善土壤理化性质提高水稻产量大田试验

为了明确深耕对水田土壤理化性质及水稻产量影响,该文在黑土型水稻土上开展深耕研究,应用自主研发的水田深翻犁,开展深翻、浅翻与旋耕大区对比研究。结果表明:浅翻和深翻可以降低土壤固相比率和容重,与旋耕相比,土壤固相比率降低幅度分别为0.74%~4.80%和1.86%~3.90%;10~20 cm土层土壤容重分别下降0.09 g/cm~3和0.08 g/cm~3,20~30 cm土层深翻处理土壤容重比旋耕下降0.03 g/cm~3;10~20 cm土层土壤的通气系数和饱和透水系数浅翻处理比旋耕分别提高4.04倍和2.71倍,深翻提高4.42倍和2.14倍;20~30 cm深翻比旋耕提高1.86倍和2.87倍,2年趋势一致;深翻可使土壤养分指标在各层趋于平均化;深耕可促进水稻根系生长,根系的生长量与根长增加幅度为6.53%~16.33%和10.81%~21.62%,深翻好于浅翻;深耕提高水稻产量,2015年浅翻和深翻处理水稻实测产量分别比旋耕增产6.91%和9.81%,2016年增产6.59%和7.84%,2年增产趋势一致。     

麦稻轮作下耕作模式对土壤理化性质和作物产量的影响

为了探明不同耕作模式对土壤理化性质和作物产量的影响,采用田间定位试验方法,于2007-2010连续4a在麦稻轮作制下开展了本试验研究。结果表明,免耕提高了耕层土壤体积质量,降低了土壤含水率。但是免耕土壤表层(0～10cm)的体积质量仍在作物适宜生长的范围内,并未对作物的生长产生不利影响。免耕促进了土壤有机质和全氮在表层土壤的富集。0～10cm土层有机质和全氮含量比翻耕处理显著增加,而>10～20cm土层上述养分含量明显低于翻耕处理。小麦季免耕土壤的碱解氮、速效磷和速效钾含量的变化趋势与有机质和全氮含量相似,而水稻季免耕处理整个耕层土壤碱解氮、速效磷和速效钾含量均低于翻耕处理。免耕显著的提高了小麦产量,但降低了水稻产量,起主要作用的产量构成因素是小麦和水稻的有效穗数。整个轮作周期的作物产量以小麦免耕水稻翻耕模式的产量较高,比小麦翻耕水稻免耕模式产量增加了5.70%。     

盐化草甸土和黑土型水田土壤连续深耕改土效果

为明确深耕在不同类型水田土壤上的改土效果及对水稻产量的影响,该研究应用自主研发水田深耕犁,在黑土和盐化草甸土上开展深翻、浅翻与旋耕对比试验研究。结果表明,深耕在不同类型土壤上对水稻产量及土壤理化性质影响存在差异:1)黑土深翻区增产7.28%~8.37%,浅翻区增产6.02%~7.72%,盐化草甸土深翻区和浅翻区与旋耕相比第1年水稻产量差异不大;第2年减产9.96%~11.03%;2)翻耕促进黑土土壤养分均一化,耕作层土壤养分降低不明显,土层间养分含量差异变小,盐化草甸土深耕后造成表层养分浓度降低,0~20 cm土层浅翻区和深翻区土壤有机质与对照相比分别下降4.57和6.68 g/kg,全氮分别下降0.24和0.29 g/kg,碱解氮0~10 cm土层分别比对照降低2.31和11.52 mg/kg,pH值明显增加,0~30cm土层交换性Na+浓度增加;3)与对照相比,浅翻和深翻降低了黑土下层土固相比率、容重,提高土壤通气、透水性,10~20 cm土层土壤固相比率比对照分别降低4.23%和3.23%,土壤容重下降0.09 g/cm3和0.08 g/cm3,通气系数分别提高3.04倍和3.42倍,透水系数提高1.71倍和1.14倍;20~30 cm土层深翻区土壤固相比率降低1.86%,通气系数和饱和透水系数比对照提高0.86倍和1.87倍;盐化草甸土浅翻区和深翻区均有增加下层土固相率和容重,降低通气、透水性的趋势。盐化草甸土水田不适合深耕,黑土型水田土壤深耕可改善土壤理化性质,提高水稻产量。     

免耕对黑土春夏季节温度和水分的影响

通过田间定位试验,研究免耕与常规耕作对东北黑土区玉米和大豆生长早期土壤温度和水分的影响。研究结果表明:播种前,由于免耕与常规耕作(秋翻)覆盖率和含水量不同,免耕处理的玉米和大豆小区土壤的白天5cm地温均低于常规耕作处理,夜间差异不大;相同深度的玉米和大豆秋翻处理土壤日平均温度分别比免耕高0. 7℃和0. 5℃;随土壤深度的增加,土壤温度的差异逐渐减小。播种后,除了下午免耕5cm地温略低于秋翻外,下午至夜间免耕的10cm和15cm地温,均略高于秋翻的土壤温度。这是由于免耕下土壤水分增高引起的土壤热容量加大,从而缓解夜间降温和寒流影响,减缓土壤温度下降的结果。播种前,免耕处理的玉米和大豆地土壤水分分别比秋翻处理高2. 4%和1. 8%。播种后的一个月期间,免耕大豆土壤含水量比秋翻高2. 3%。初步的研究结果表明,免耕可以在一定程度上缓解春季黑土墒情不好的问题,这对保证出苗和幼苗的健康生长非常重要。