免耕条件下轮胎压实对土壤物理特性和作物根系的影响

为研究免耕条件下轮胎压实对土壤物理特性及作物根系的影响,于2013—2016年在河北涿州免耕试验田设置免耕(NT)、免耕深松(STNT)、免耕压实(CNT)和免耕压实深松(CSNT)4种处理,分析4种处理对土壤水稳团聚体、土壤容重、土壤紧实度、作物根系生长的影响。试验结果表明,在3年的试验周期内,CNT处理对大团聚体含量的影响具有累积效应,随着耕作时间的增加,CNT处理各土层土壤大团聚体含量逐渐减小,在深度上CNT处理对大团聚体含量的影响深度逐渐增加,且CNT处理能够显著减小土壤团聚体平均质量直径(MWD);10~40 cm土层,CNT处理土壤容重明显高于NT、STNT、CSNT处理;0~30 cm土壤紧实度由大到小表现为:CNT、NT、CSNT、STNT,CNT处理平均土壤紧实度分别比NT、CSNT、STNT处理大38.2%、58.9%、59.4%;0~20 cm土层CNT处理玉米平均根系质量百分比分别比NT、STNT、CSNT处理大24.0%、24.9%、19.3%(P0.05),CNT处理20~40 cm土层平均根系质量百分比仅有11.6%;CNT、NT、STNT、CSNT处理小麦平均最大根长密度分别为0.63、0.83、0.84、0.83 cm/cm3。免耕条件下轮胎压实对土壤物理特性及作物根系生长影响显著,深松技术能够显著缓解压实,未受轮胎压实的免耕区域虽然能够增加土壤容重、紧实度,但影响不显著,短期内不需采取疏松措施。     

玉米生产机械化深松整地技术及其应用

在计划经济年代玉米生产的整地方式以铧式犁耕翻为主,多年连续的旋耕,导致土壤熟土层厚度减少,耕深只有15 cm左右,使土壤逐渐形成了坚硬的犁底层,对玉米等深根系作物的生长产生了严重的影响,土壤蓄水保墒能力及通透性越来越差,玉米产量     

机械深耕、化肥深施技术

机械深耕技术 中小型拖拉机进行耕地作业,一般只能耕15～20厘米深,特别是多年使用小型拖拉机耕地,就会形成犁底层,这坚硬的犁底层会阻碍小麦根系的生长。因此每隔2～3年麦田必须进行深耕,以打破犁底层。深耕能加大活土层,便于作物根系生长,扩大作物营养吸收范围。深耕可使紧实土层变松变碎,土壤容重变小,孔隙度增大,增加水的下渗速度,从而减轻了     

玉米生长期土壤抗剪强度变化特征及其影响因素

采用野外实测与室内分析相结合的方法,对玉米各生育期土壤抗剪强度变化特征及其影响因素进行了研究。结果表明:随着玉米生育期推进,0~5 cm土层土壤抗剪强度持续增加,于成熟期达最大;5~10 cm和10~15 cm土层表现为先增加后减小,在抽雄期达最大;15~20 cm土层抗剪强度总体较大。玉米对0~5 cm、5~10 cm和10~15 cm土层土壤抗剪强度的增强效应较好,其增强率在抽雄期最高。抗剪强度与土壤含水率呈线性函数关系,与土壤容重呈极显著线性正相关;含根量、根长和根系体积等根系参数与土壤抗剪强度呈极显著正相关,土壤抗剪强度增强值与0~1 mm根长增加值呈极显著正相关。土壤抗剪强度随玉米生育期推进逐渐增强,含水率、容重和玉米根系对土壤抗剪强度具有较大影响,采用一定耕作和水保措施增加土壤表层含水率和容重,同时选取含0~1 mm根径较多的玉米品种对该区域水土流失防治具有重要意义。     

降解膜覆盖种植方式对夏玉米土壤养分和氮素利用的影响

采用生物可降解地膜覆盖,设置平地全覆盖(M1)、垄沟半覆盖(M2)、连垄全覆盖(M3)与传统平地种植(CK)4种种植方式,通过2013—2014年2年夏玉米大田试验,分析降解膜覆盖下不同种植方式对土壤养分变化、土壤硝态氮分布以及作物对养分吸收利用率的影响。结果表明,与CK相比,3种覆盖种植方式均提高了表层0~50 cm土壤养分,其中土壤速效磷、速效钾、碱解氮含量增加显著,土壤有机质含量呈下降趋势;不同处理下土壤0~200 cm平均硝态氮含量均在播种后20~60 d明显减少,且在不同时期硝态氮含量峰值随着播种后天数的增加逐渐向下运移;M1、M2和M3处理的植株体内氮素累积量与CK相比均有不同程度增加,在播种后20~40 d累积量最多。3种覆盖处理2年氮肥偏生产力和氮素利用效率均显著高于CK处理(P0.05),其中,M3氮素利用效率最高,比M1、M2处理分别提高了49.30%、33.10%。综合而言,覆盖降解膜有利于改善作物生长的水肥环境,促进作物对氮素的有效吸收,其中连垄全降解膜覆盖种植方式(M3)在保护土壤环境、提高耕作层土壤养分以及促进作物对养分的吸收利用效率等方面效果最佳。     

机械深耕、化肥深施技术

中小型拖拉机进行耕地作业，一般只能耕15～20厘米深，特别是多年使用小型拖拉机耕地，就会形成犁底层，这坚硬的犁底层会阻碍小麦根系的生长。因此每隔2～3年麦田必须进行深耕，以打破犁底层。深耕能加大活土层，便于作物根系生长，扩大作物营养吸收范围。深耕可使紧实土层变松变碎，土壤容重变小，孔隙度增大，增加水的下渗速度，从而减轻了地面径流对土壤的冲刷。打破犁底层后形成的疏松的土壤蓄水能力好，抗旱保肥能力也得了增强。     

涝渍胁迫对不同作物根系及土壤酶活性的影响

为了解涝渍条件下不同根系旱作物土壤酶活性的变化规律，以须根系作物（夏玉米）、直根系作物（夏大豆）为试验对象，通过测筒模拟试验，分析了涝渍胁迫对作物根系、土壤酶活性的影响以及根系干重与土壤酶活性的关系。研究结果显示：不同根系作物受涝渍胁迫的影响不同，须根系作物整体生长受阻，根系干重下降3.98%～29.41%，蔗糖酶活性下降1.06%～44.08%，脲酶活性下降6.21%～24.45%，土壤酶活性在涝渍结束后一段时间出现回升；直根系作物根系徒长，根干重增长1.77%～76.98%，蔗糖酶活性下降5.47%～15.65%，脲酶活性下降0.13%～12.95%，土壤酶活性在涝渍结束后一段时间无法恢复；两种根系作物的根系干重、土壤酶活性与涝渍综合累积水深之间均存在较强的相关性。     

容重对红壤区地下滴灌水分入渗能力影响研究

为分析红壤区容重对地下滴灌水分入渗能力的影响,采用室内试验模拟容重对红壤地下滴灌水分运动规律的影响。结果表明:随着容重的增大,湿润锋、累计入渗量及入渗率均逐渐减小,但容重越大,减小的幅度越小,且累计入渗量和稳渗率与容重均呈幂函数负相关关系;在灌水结束及重分布期间,容重对含水率的分布均有显著影响,灌水结束时间越长,容重的影响越弱,在灌水结束及重分布1 d,20 cm深度土壤含水率最高,而重分布3 d时,30 cm深度含水率最高。通过Kostiakov入渗模型表明,容重对土壤初渗率及入渗率的衰减速度均有显著影响,土壤初渗率随容重增大而减小,而入渗率的衰减速度随着容重的增大而增大。     

覆膜滴灌条件下灌水量对玉米根系分布特征的影响

根系生长决定了植物吸收养分和水分的能力,在作物生长中扮演了重要的角色。为了探讨水分差异对玉米根系分布规律的影响,在民勤试验站进行了不同灌水量对覆膜滴灌玉米0~100cm土层根系质量、根径及根长的影响研究,结果表明,灌水量对膜下滴灌玉米根系特征产生了重要影响:灌水量越大,其根系所占百分比和根径越大;同一生育时期,各处理不同土层根重变化较大,但其变化规律基本一致,均随着土层深度的增加,根重逐渐减小,0~40cm土层所占的重量百分比较大,同时0~40cm土层平均根径及根长也较大。试验为探索覆膜滴灌条件下玉米根系分布特征提供一定的参考,为完善覆膜滴灌灌溉制度提供一定的指导意义。     

基于无人机热红外的水分胁迫指数与土壤含水率关系研究

为了实时快速监测作物根系活动层的土壤含水率,利用低空无人机搭载的热红外相机获取经4种水分处理的棉花花铃期一天中5个时刻的冠层温度,并连续观测5 d,应用水分胁迫指数(CWSI)的理论模式、简化模式、定义模式计算得到3种CWSI,与棉花根系不同土壤深度含水率建立模型。研究表明:3种胁迫指数与土壤含水率具有幂函数关系,其中理论模式与土壤含水率的相关性最佳,定义模式次之,简化模式最差;在一天中不同监测时间点上,3种CWSI的监测精度在13∶00最高,9∶00和17∶00最差;在监测深度上,3种胁迫指数与0～60 cm处的土壤含水率关系最为紧密,0～30 cm次之,0～15 cm最差。该研究可大面积获取作物根系层土壤含水率,提高作物根系层土壤含水率的反演精度。     

西南岩溶盆地土壤干容重协同克里格分析

选择我国云南典型的坝子农业区鹤庆盆地为研究区域,用环刀采集表层(0~10 cm)土壤样品114个,测定土壤干容重和土壤含水率。利用经典统计学方法、普通克里格(OK)方法和协同克里格(OCK)方法,研究坝子农业土壤干容重的空间变异特征。结果表明:研究区域土壤干容重变化范围为0.74~1.60 g/cm3,平均值为1.25 g/cm3。在空间分布上研究区域土壤干容重呈现南北低,中东部高的格局,土壤类型、质地和土地利用方式是影响其空间分布的主要因素。土壤干容重和土壤含水率具有显著的相关性,相关系数达到-0.686。Kriging插值分析表明,以土壤含水率为辅助数据,利用OCK法能有效提高土壤干容重的预测精度。     

玉米高光效休耕轮作土壤含水量和光分布特征

通过四平地区春玉米田间试验,研究玉米高光效休耕轮作与玉米常规均匀垄耕种方式对比,在土壤容重、玉米根系干质量、土壤含水量、玉米透光率及产量方面的影响。结果表明:在玉米拔节期,0~40 cm土层土壤容重高光效显著低于均匀垄;在成熟期,0~10 cm和10~20 cm土层土壤容重高光效较均匀垄低6.98%和10.01%;根系干质量在玉米的吐丝期、乳熟期和成熟期高光效分别较均匀垄高19.04%、19.09%和18.84%;玉米在整个生长期,高光效比均匀垄平均含水量高出2.14%;均匀垄中部透光率平均值低于高光效,高光效底部透光率平均值在6月28日、7月14日和8月4日比均匀垄分别高15.33%、10.67%和7.00%,差异达显著水平。高光效较均匀垄单产产量高,且呈逐年递增的趋势。      

机器轮胎引起的土壤压实及其耕作能量消耗

用小四轮拖拉机、铁牛６５０和ＪＬ１０６５联合收割机在松软的种床上压地一遍,测定不同深度土壤体积密度的变化。结果表明：小拖碾压仅对表层土壤体积密度有一定的影响;大拖拉机和联合收割机对土壤体积密度的影响深度超过了４０ｃｍ。由于土壤体积密度的增加,导致耕作阻力及作业能量的增加,与未经碾压的种床相比,大拖拉机和联合收割机引起的压实,可使耕作阻力增加２５％,相应的能量消耗增加２００％。     

Crop yield and soil water restoration on 9-year-old alfalfa pasture in the semiarid Loess Plateau of China

The alfalfa pastureland in the semiarid Loess Plateau region of Northwest China usually has dry soil layers. A field experiment was conducted from October 2000 to October 2004 to examine soil water recovery and crop productivity on a 9-year-old alfalfa pasture. This experiment included six treatments: alfalfa pasture for 10-14 years, a conventional farming system without prior alfalfa planting, and four alfalfa-crop rotation treatments. For the rotation treatments, after 9 years of alfalfa selected crops were planted from 2001 to 2004 in the following sequence: (1) millet, spring wheat, potatoes, peas; (2) millet, corn, corn, spring wheat; (3) millet, potatoes, spring wheat, corn; (4) millet, fallow, peas, potatoes. The results showed that dry soil layers occurred in alfalfa pasture. We then plowed the alfalfa pasture and planted different crops. The soil water gradually increased during crop growth in the experimental period. The degree of soil water recovery in the four alfalfa-crop rotation treatments was derived from comparison with the soil water in the conventional system. After 4 years, the soil water recovery from the alfalfa-crop rotation systems at 0-500 cm soil depth was 90.5%, 89.8%, 92.2% and 96.7%, respectively. Soil total N content and soil respiration rate were high in the alfalfa-crop rotation systems. The yields of spring wheat in 2002, peas in 2003 and potatoes in 2004 in the alfalfa-crop rotation systems were not significantly different from yields in the conventional system. In the alfalfa-crop rotation systems, the yields of spring wheat and peas were greatly influenced by rainfall and were lowest in the dry year of 2004; the yields of corn and potatoes had a direct relationship with water use and were lowest in 2003. In summary, soil water in dry soil layers can recover, and crop yields in the alfalfa-crop systems were equal to those of the conventional system.     

An index of soil drought intensity and degree: An application on corn and a comparison with CWSI

A variety of indices have been used to measure soil and crop drought for irrigation scheduling. However, simple indices with physiological mechanisms from soil water content are still expected. Based on the water flow and supply in a soil-plant continuum, we examined the concepts of soil drought intensity and drought degree and found an empirical correlation between soil water storage and depletion in a given layer. Accordingly, an index of soil drought intensity (I) and degree (D) was established using the soil water data obtained from a field experiment conducted in Xianning, Hubei, China. Corn plants (Zea mays L., Yedan 13) were grown at field plots under a movable rain shelter. From the V6 stage to R1 stage, the corn plants were grown under seven soil water deficit levels, by no irrigation applied for 0-36 days in 2005 and 0-32 days in 2006. At the end of the irrigation withholding period, it was found that soil water below 70 cm still remained at high level, but the soil water was not easily transported to the root zone in the upper layer. The daily values of I in different soil layers reflected the soil water depletion rates in the drying course. The values of D in different soil layers, which were calculated from I, increased with the progressive soil drying course. The D index in different soil layers not only revealed the drought severity of the layer, but it was also inversely correlated with corn yields when D was less than the threshold values. When D went beyond the thresholds, for example 0.68 in 2005 (soil dried 25 days) and 0.70 in 2006 (soil dried 17 days) in the 0-10 cm soil layer, the corn yield was reduced significantly. Based on soil water changes, index D is the comprehensive result of antecedent soil water condition, crop growth and root development, soil properties, and potential atmospheric evaporation. It is also comparable to the development of drought hazard on a crop. The results suggest that soil drought degree D, together with I, can be an index for monitoring and evaluating soil-crop drought, as well as complementing the crop water stress index (CWSI) in irrigation scheduling.     

球墨铸铁深松铲尖磨损试验分析

通过对比球墨铸铁与进口铲尖在相同时间、相同工作量下的失重量,探究了两种材质的耐磨性能,验证了球墨铸铁铲尖作为铸钢铲尖替代品的可能性。在相同工作量时,球墨铸铁的耐磨性能与进口铲尖一致。深松技术能提高土壤蓄水保墒的能力,球墨铸铁铲尖作为进口铲尖的替代品,同样能达到深松的效果,使土壤的容重降低并提高土壤的蓄水保墒能力。根据数据显示,深松前土壤含水率为14.29%,深松后土壤含水率为15.30%,深松后土壤平均含水率提高1%,深松前土壤容重为1.92g/cm~3,深松后土壤容重为1.35g/cm~3,深松后土壤容重降低0.57g/cm~3,有利于农作物的生长。     

水分调亏对地下滴灌夏玉米田水热动态的影响

通过北京地区地下滴灌夏玉米田间试验,研究了前期不同程度水分亏缺对土壤水热和夏玉米冠层温度、株高、叶面积指数及产量的影响。结果表明:在20～60 cm土层,除重度亏水处理外,其他处理的土壤含水率均在高位平稳变化;在60～100 cm土层,丰水处理的土壤含水率最大;对不同深度的土层,轻度与中度亏水处理两者间的土壤含水率差异较小。受作物覆盖度和亏水程度的影响,拔节期各处理间土壤温度和冠层温度有明显差异;在较浅土层(距地表30 cm和50 cm处)中,拔节期之前丰水处理的土壤温度较低,拔节期之后各处理间差异逐渐减小;在较深土层(距地表80 cm处)中,水分亏缺程度越大,土壤温度越高。轻度亏水处理能获得较高的产量,中度亏水处理能提高水分利用效率。     

深松对干旱牧区天然牧场牧草生长的影响

为了解决干旱牧区天然牧场的雨水利用效率低的问题,通过对天然牧场进行全方位深松来增加雨水的利用效率。结果表明,深松后牧场的土壤密度平均下降0.14 g/cm3,牧场牧草的株高和产量增长量都比对照组有明显增加,平均增长率分别比对照组高42.98％和215.6％;水利用效率也相应提高,株高和产量的水利用效率增长幅度分别为13...     

农业机械作业对土壤参数影响的试验研究

对两种农业机械采用模拟的方法进行了压实试验研究,测定了土壤容重、含水量和坚实度等土壤参数,并与压前的土壤参数进行了比较。结果表明:轮式拖拉机比履带式对土壤参数的影响要显著些;随土壤深度的增加,土壤参数的变化量在减小;一次轮式拖拉机作业后使干容重增加了11.1%,5~10cm处含水量最大减小了16.8%,0~6cm处坚实度增加为原来的1.4倍,5次作业后土壤含水量最多减少了23.1%。     

不同土层土壤特性空间变异性关系的联合多重分形研究

应用联合多重分形理论研究了0～20 cm土层土壤含水率、土壤电导率、砂粒含量、粘粒含量、粗粉粒含量、土壤粒径分布体积分形维数、土壤容重、有机质含量的空间变异性与20～40 cm土层对应变量空间变异性在多尺度上的相互关系。结果表明:相对于0～20 cm土层上述变量的空间变异性,20～40 cm土层粗粉粒含量、有机质含量空间变异性的变化率最大,土壤电导率、粘粒含量、土壤粒径分布体积分形维数空间变异性的变化率最小,砂粒含量、土壤含水率、土壤容重空间变异性的变化率介于两者之间;多尺度上,0～20 cm土层土壤含水率、土壤容重、有机质含量、粘粒含量、砂粒含量、土壤电导率、土壤粒径分布体积分形维数、粗粉粒含量与20～40 cm土层对应变量空间变异性在多尺度上的相关性依次减弱。