耕作措施对农田黑土入渗速率的影响

应用田间长期定位试验，研究了5种耕作措施对东北农田黑土入渗速率的影响。结果表明，传统耕作为代表的平翻和旋松耕作的垄台容重最小，表层土壤稳定入渗速率高于其它3种耕作措施，分别为9．20mm／min和7．31mm／min。免耕垄台和垄沟的容重虽较高，但均具有较高的稳定入渗速率。在夏季进行垄沟深松少耕，可显著提高垄沟的稳定入渗速率。免耕和少耕是高效的水土保持耕作措施。     

长期秸秆还田和施肥对黑土肥力及玉米产量的影响

基于长期定位试验(17年):不施肥(CK)、单施化肥(NPK)、化肥+秸秆(NPKS)处理,研究了长期秸秆还田对黑土肥力和玉米产量的影响和贡献。结果表明:与2003年初始土壤属性相比,CK处理0~40 cm土壤有机质、全氮、碱解氮、速效磷和速效钾含量均显著下降(P<0.05)。NPKS处理0~20 cm和20~40 cm土壤有机质、全氮、碱解氮和速效钾含量则分别显著增加了6.6%~16.4%、4.6%~17.3%、8.0%~15.0%和59.4%~61.5%(P<0.05)。与CK处理相比,NPKS处理0~20 cm和20~40 cm土层土壤容重分别下降了14.8%和4.50%,0~20 cm土层的通气孔隙度增加了43.7%。NPK和NPKS处理的平均产量较CK处理分别增加了54.9%和65.2%,NPKS处理的平均产量比NPK产量增加6.6%(P<0.05)。0~20 cm土层,土壤有机质和全氮含量对玉米产量的贡献度>30%,而20~40 cm土层土壤碱解氮的贡献度最高达到35.7%。土壤物理属性在0~20 cm土层,土壤毛管孔隙和土壤容重对玉米产量贡献最高;20~40 cm土层,容重对玉米产量的贡献度最高达到56.9%。因此长期秸秆还田能够显著提高40 cm以上土层土壤的肥力,改善土壤容重和孔隙度,从而间接影响玉米的产量。     

东北黑土区植物篱土壤入渗性能研究

[目的]对东北黑土区植物篱种植模式的土壤渗透性进行研究,为黑土区坡耕地水土流失治理提供科学依据。[方法]通过小区试验开展研究。[结果]植物篱模式能够减小土壤容重,提高土壤孔隙度,显著增加土壤的入渗能力,进而减少水土流失;篱带部位的入渗能力大大高于篱间部位,不同品种植物篱渗透性能排序为:黑豆果短梗刺五加桑树,植物篱土壤入渗受地面坡度影响,小坡度的土壤入渗率高于大坡度。[结论]植物篱作为一种水土保持新措施,具有改善土壤结构,增加土壤入渗,减少地表径流,防治水土流失的作用,应在黑土区开展广泛的研究与推广。     

秸秆还田和保护性耕作对砂姜黑土有机质和氮素养分的影响

通过田间试验,分别采集小麦成熟期、玉米成熟期和小麦播种期耕层土样,研究不同的秸秆还田方式(秸秆还田、焚烧还田和火粪还田)与保护性耕作(减耕和免耕)对砂姜黑土有机质和氮素养分的影响,以期得到培肥砂姜黑土的最佳方式。结果表明:作物秸秆还田可以增加砂姜黑土有机质和全氮的含量,但是对速效氮含量影响不大。在不同的秸秆还田和保护性耕作处理中,秸秆火粪还田和免耕条件下的秸秆还田对砂姜黑土有机质和全氮含量的增加效果最为明显。与对照相比,秸秆火粪还田后土壤有机质和全氮含量分别平均提高4.45 g/kg和0.131 g/kg;免耕条件下的秸秆还田其土壤有机质和全氮含量分别平均提高3.36 g/kg和0.095 g/kg;减耕条件下的秸秆还田和秸秆粉碎还田对增加砂姜黑土有机质和全氮含量的效果不显著;秸秆焚烧不能增加砂姜黑土有机质和全氮的含量。秸秆还田和保护性耕作不会大幅度提高砂姜黑土C/N进而影响土壤氮素养分的供应,同时秸秆还田能有效提高土壤微生物量碳氮,但微生物量的碳氮比却保持在适宜的范围内。     

半湿润区秸秆还田对土壤水分、温度及玉米产量的影响

为探索半湿润区玉米高产和水分高效利用的栽培技术模式,采用秸秆还田和土壤耕作相结合的方法,设置秸秆离田旋耕垄作(CK)、秸秆深翻还田(SP)、秸秆覆盖还田免耕(SC)、秸秆覆盖还田深松(SS)4个处理,研究不同处理对土壤水分、土壤温度、玉米产量和水分利用效率的影响.结果表明:(1)2018年和2019年的土壤贮水量分别呈...     

不同耕作方式下秸秆还田对晋中玉米田水分时空分布及产量的影响

为探讨保护性耕作和秸秆还田有机结合对春玉米休闲期蓄水保墒效果、生育期土壤水分时空变化、贮水量季节变化、产量及水分利用效率的影响,设置不同耕作方式(免耕、深松、翻耕)结合秸秆还田(100%秸秆还田、秸秆不还田)6个处理组合,2016-2018年在山西晋中连续2年进行定位试验研究。结果表明:(1)春玉米冬闲期不同耕作处理下土壤贮水量差异显著,且随着时间推移贮水量都有降低趋势,免耕和深松处理分别较翻耕土壤贮水量平均增加10.4,9.3 mm。在玉米的整个生育时期,免耕和深松处理土壤贮水量分别比翻耕提高4.8%,1.2%。(2)平均2年土壤含水量大小顺序为免耕>深松>翻耕,各处理平均土壤含水量分别为23.0%,21.8%,21.5%。丰水年不同耕作方式土壤含水量垂直变化在各生育时期差异较大,干旱年其变化的差异较小。(3)免耕与100%秸秆还田组合下玉米产量和水分利用效率最高,2年平均产量和WUE(水分利用效率)分别为12 679.9 kg/hm²和25.8 kg/(hm²·mm),翻耕与100%秸秆还田处理组合最低。无论是否秸秆还田,免耕和深松处理在春玉米冬闲期土壤蓄水保墒效果、生育期土壤水分状况、产量与水分利用效率均优于翻耕处理;在秸秆还田下免耕和深松耕作方式对玉米田水分的集蓄保用有良好的效果,以免耕秸秆还田效果最佳,可在晋中地区春玉米生产中推广应用。     

耕作和秸秆还田方式对半干旱区黑土玉米养分积累分配与产量的影响

【[目的 ]】黑龙江半干旱区玉米生产长期采用传统旋耕垄作,秸秆资源没有得到有效利用。研究不同耕作和秸秆还田方式对玉米养分积累分配及产量的影响,为实现半干旱区黑土玉米高产稳产田间管理提供理论依据。【[方法 ]】于2019和2020年在黑龙江省肇州县进行玉米田间试验。共设置7个处理：旋耕垄作(Con)、免耕秸秆移除(T1)、免耕秸秆还田(T2)、秸秆深翻+垄作深松(T3)、秸秆深翻+平作深松(T4)、秸秆碎混+垄作(T5)、秸秆碎混+平作(T6)。在玉米关键生育时期取样分析玉米干物质积累量,成熟期取样分析植株养分积累与分配,并测定产量。【[结果 ]】不同耕作和秸秆还田方式对玉米产量影响显著(P<0.01)。与Con相比,T2、T3和T4处理提高了玉米单位面积穗数、穗粒数和产量,以T4处理的效果最佳,增幅分别为15.4%、12.0%、17.7%;与Con相比,T4处理的氮钾积累量分别显著提高24.8%、15.3%,T3显著提高氮素积累量20.4%。所有处理中,T1的玉米氮磷钾养分积累量最低;氮磷钾积累量T2处理较T1分别提高了17.5%、10.7%、5.8%,T4较T6分别提高了18....     

小麦玉米秸秆掺土还田量对土壤水分运动特性的影响

为探求小麦、玉米秸秆还田对土壤水分运动特性的影响,利用非饱和导水率测定仪测定土壤水分特征曲线,采用van-Genuchten模型拟合土壤水分特征曲线。试验以不掺加任何秸秆为对照,另设计分别掺加小麦或玉米秸秆的4个处理,掺加量分别为干土质量的1.0%、1.6%、2.25%、3.2%,比较各处理土壤水分运动参数和水分有效性差异。结果表明,掺加秸秆后模型进气值倒数值均小于对照;在秸秆掺加量为1%~2.25%时,形状系数值随着秸秆掺加量的增大而增大,当掺加量为3.2%时反而减小;秸秆的掺入还影响到土壤水分特征曲线的土壤残余含水率和土壤饱和含水率,掺加2种秸秆后,土壤饱和含水率均比未掺时小;土壤残余含水率变化规律与形状系数值一致,掺加小麦秸秆后,土壤残余含水率略低于对照,而掺加玉米秸秆后,土壤残余含水率略高于对照。掺加秸秆能减少土壤重力水19.3%~73.3%,在掺加小麦秸秆3.2%、掺加玉米秸秆2.25%时,土壤中易利用水比例系数最大,分别为26.3%、30.6%,所以通过掺加秸秆能显著提高土壤的保水性。研究可为阐明秸秆还田后土壤水分运动规律提供理论依据。     

黑土区不同耕作措施的水土保持效益

为了探求黑土区坡耕地水土流失的有效防治措施,以吉林省伊通县毯子房小流域为典型试验研究区,采用野外观测与室内实验相结合的方法,对留茬、轮作和秸秆还田3种不同耕作措施下黑土区坡耕地的水土保持效益进行研究与分析。结果表明:1)对照处理产生径流量和泥沙量最大,秸秆还田产生侵蚀量最小,留茬、轮作和秸秆还田比对照处理径流量减少36.4%～66.7%,泥沙量减少75.2%～86.4%;2)与对照相比,留茬、轮作和秸秆还田3种不同措施下冲刷泥沙中土壤有机质质量分数分别减少56.6%,62.8%和81.4%,全氮质量分数分别减少53.3%,60.0%和80.0%,全磷质量分数减少38.5%,61.5%和84.6%,且不同处理下3种土壤养分流失总量均比对照减少85%以上。     

耕作方式和秸秆还田对砂姜黑土碳库及玉米小麦产量的影响

长期秸秆还田免耕覆盖措施导致沿淮区域砂姜黑土耕层变浅、下表层(10～30 cm)容重增加、土壤养分不均衡等问题凸显,限制了小麦-玉米周年生产力的提高。耕作和秸秆还田措施合理的搭配组合是解决这一问题的有效方法。通过8年的小麦-玉米一年两熟田间试验,设置4个处理:1)玉米季免耕-小麦季免耕秸秆不还田(N);2)玉米季深耕-小麦季深耕秸秆不还田(D);3)玉米季秸秆免耕覆盖还田+小麦秸秆免耕覆盖还田(NS);4)玉米季秸秆免耕覆盖还田+小麦季秸秆深耕还田(DS)。通过分析作物收获后不同土壤深度(0～60 cm)总有机碳(TOC)、颗粒态碳(POC)、微生物生物量碳(MBC)、易氧化态碳(KMnO4-C)、可溶性有机碳(DOC)和土壤碳库管理指数(CPMI),并结合小麦-玉米的周年产量变化,以期获得培肥砂姜黑土的最佳模式。研究结果表明:1)相对于长期免耕措施(N),DS处理能够提高0～30 cm土层TOC、POC、MBC、KMnO4-C等组分含量和CPMI;而NS措施仅提高土壤表层(0～10 cm)TOC、活性有机碳组分含量和CPMI;2)DS处理显著提升了小麦-玉米的周年生产力,其麦玉的周年产量均值分别比N、D和NS处理高出14.7%、12.9%和8.5%;3)MBC和KMnO4-C对于耕作和秸秆还田措施都是较为敏感指示因子。总的来说,玉米季小麦秸秆覆盖还田+小麦季玉米秸秆深耕还田(DS)是改善沿淮地区砂姜黑土土壤碳库、提高小麦-玉米周年产量的一种有效农田管理模式。     

残茬覆盖与耕作方式对土壤性状及夏玉米水分利用效率的影响

采用田间和小面积模拟降水试验的方法,对小麦机械收获后残茬覆盖与不覆盖两种条件下免耕、翻耕和间隔深松3种土壤耕作方式夏玉米田的土壤物理性状和水分利用效率进行了研究。结果表明,残茬覆盖与深松相结合,可平衡和改善耕层土壤温度状况,在土壤温度较低时具有保温作用,在土壤温度较高时具有降温作用;可以增加土壤的蓄水和保水能力,模拟降水后24 h测定1 m土层含水量比免耕不盖多26.1 mm,全生育期平均耕层土壤含水量比免耕不覆盖高9.37%;土壤通透性也得到改善;最终水分利用效率比免耕不盖提高25.26%。     

Soil temperature,growth and yield of maize (Zea mays L.) as affected by wheat straw mulch

Maize crop is grown mostly in tropical/subtropical environments where drought adversely affects its production. A field experiment was conducted on sandy loam soil for four years (1999 – 2002) to study the effect of wheat straw mulch (0 and 6 t ha^?1) and planting methods (flat and channel) on maize sown on different dates. Maximum soil temperature without mulch ranged from 32.2 – 44.4°C in channel and 31.6 – 46.4°C in flat planting method. Mulching, however, lowered soil temperature by 0.8 – 7.0°C in channel and 0 – 9.8°C in flat planting. Mulching, on an average, improved leaf area index by 0.42, plant height by 14 cm, grain yield by 0.24 t ha^?1 and biomass by 1.57 t ha^?1, respectively. Mulching improved grain yield only in flat sowing. Interaction between sowing date and planting method was significant. Seasonal variation in biomass were significantly correlated (p = 0.05) with mean air temperature during 0 – 45 days after planting (DAP) (r = ?0.95), pan evaporation during 0 – 15 DAP (r = 0.79) and negative correlation with rainfall in entire cropping season (r = ?0.89), whereas biomass increase with mulch in different cropping seasons had negative relation (r = ?0.74) with amount of rain during 0 – 15 DAP.     

Soil fauna community in the black soil of Northeast China under different tillage systems

Soil fauna is an important component in soil ecosystems. This study tested whether conservation tillage or conventional tillage of a black soil (Udic Mollisol) field in Northeast China could affect its soil fauna communities. Two different conservation tillage systems, no-tillage (NT) and reduced tillage (RT), as well as a conventional rotary tillage system (CT), were chosen for this study. There were 4562 individuals isolated from this study, which included two orders and 35 families. Acariformes was the most abundant family and represented 91.56% of the total faunal abundance. The abundance and the number of faunal families were higher in conservation tillage systems than in the CT. The RT system had the highest individual number of soil fauna among three tillage methods. The faunal accumulation in the soil surface also was significantly higher in the two conservation tillage systems than in the CT. Our results indicate that the conservation tillage systems could protect the soil fauna in the soil ecosystem better than the CT.     

不同秸秆覆盖量对春玉米田蓄水保墒及节水效益的影响

为了探明不同秸秆覆盖量对渭北旱原春玉米田蓄水保墒及节水效益的影响,2007—2009年度在合阳旱农试验站设置3个水平玉米秸秆覆盖量：4?500 (S1)、9?000 (S2)和13?500 kg/hm2 (S3),以不覆盖为对照(CK）。结果表明,S1、S2和S3处理2 m土层2年(2008和2009)平均土壤贮水量,与CK相比,冬闲末分别高13.9、22.6和33.5 mm;播种~拔节期分别高20.2、32.6和42.1mm;收获期分别高15.6、19.1和21.0 mm。不同覆盖处理延缓了春玉米前期的生长,但加快了中后期的生长速度。S1、S2和S3处理2008年籽粒产量,较CK分别增产7.65%、16.19%和17.84%,增幅均达显著水平(P<0.05）,2009年籽粒产量增长趋势和2008年相似,但前者整体低于后者。与CK相比,S1、S2和S3处理2年平均纯收益分别增加6.53%、16.89%和15.95%,同等产量节水率分别提高5.14%、8.35%和7.44%,节水效益分别增长50.07、81.31和72.30元/hm2。本研究表明,春玉米生育期降水量低于390 mm时,9?000 kg/hm2秸秆覆盖量综合表现较优,是渭北旱原及同类生态区适宜的覆盖量。     

秸秆隔层与地覆膜盖有效抑制潜水蒸发和土壤返盐

为了揭示秸秆隔层与地膜覆盖的蓄水控盐机理,通过室内土柱模拟试验,研究了浅层地下水埋深条件下秸秆隔层对土壤水分入渗过程以及结合地膜覆盖对蒸发过程和水盐运移的影响。入渗试验设置了均质土（对照）和秸秆隔层处理,蒸发试验在均质土和秸秆隔层处理的土表分别增设覆膜和不覆膜处理。研究结果表明：1）秸秆隔层不但降低了土壤水分入渗速率和湿润锋推进深度,还引起了湿润锋的不稳定性,即优先流现象的出现;2）秸秆隔层能抑制潜水蒸发,对累积蒸发量的抑制率可达75.07%～95.42%;3）秸秆隔层改变了土壤水盐时空分布特征,在入渗过程中可增加土壤含水率,降低土壤含盐量;蒸发过程中可将盐分控制在底土层中,抑制了土壤返盐;4）地膜覆盖可减少土壤水分散失和减弱盐分表聚,而秸秆隔层结合地膜覆盖对潜水蒸发和土壤返盐的抑制效应更强,淡化耕层作用更为明显。该研究结果可为河套灌区农田抑盐、保水和合理的耕作措施的制定提供依据和参考。     

不同耕作措施对土壤水分和青贮夏玉米水分生产率的影响

适宜的耕作与覆盖措施可在不同程度节约农业用水。本文选用了翻耕处理、燃茬免耕处理和覆盖免耕处理为主要耕作措施,开展了为期2a的田间试验,研究不同措施对农田土壤含水量、土面蒸发、夏玉米生长指标、产量和水分生产率的影响。研究结果表明在降雨较少年份(2010年),覆盖免耕处理0～20cm土壤含水量均高于其他2处理,2a试验期间覆盖免耕处理0～120cm土壤贮水量一直高于其他2处理,且其土面蒸发量最小。2a试验期间,覆盖免耕青贮夏玉米产量较翻耕和燃茬免耕分别提高了11%和9%,青贮夏玉米水分生产率分别提高了11.7%和14.8%。覆盖免耕能减少土面蒸发和提高水分生产率,因此建议在北京地区夏玉米种植采用覆盖免耕措施。     

耕翻和秸秆还田深度对东北黑土物理性质的影响

为了明确耕翻和秸秆还田深度对土壤物理性质的影响,在东北黑土区中部进行了6 a的耕翻和秸秆还田定位试验,设置了免耕（D0）、浅耕翻（0～20 cm）（D20）、浅耕翻+秸秆（D20S）、深耕翻（0～35 cm）（D35）、深耕翻+秸秆（D35S）、超深耕翻（0～50 cm）（D50）和超深耕翻+秸秆（D50S）7个处理开展研究,秸秆还田处理将10 000 kg/hm2秸秆均匀地还入相应的耕翻土层。结果表明,耕翻和秸秆还田深度是影响土壤物理性质的重要农艺措施。与初始土壤相比,免耕显著增加了0～20 cm土层土壤容重,减少了孔隙度、持水量、饱和导水率和>0.25 mm水稳性团聚体的含量（WAS>0.25）（P<0.05）,而对20～50 cm土层没有显著影响（P>0.05）。在0～20 cm土层,除了D50处理显著降低了WAS>0.25含量以外,D20,D35和D50处理对各项土壤物理指标均没有显著影响;而D20S和D35S处理则显著改善了该层各项土壤物理指标。在>20～35 cm土层,D35、D35S、D50和D50S处理显著改善了该土层各项土壤物理指标（除了2014年的容重）。在>35～50 cm土层,D50和D50S处理对各项土壤物理指标改善效果显著,特别是相应土层通气孔隙度和饱和导水率显著增加。研究结果表明耕翻配合秸秆对土壤物理指标的改善效果优于仅耕翻处理。综合评分结果也表明D35S和D50S处理分别对>20～35 cm和>35～50 cm土层土壤物理性质的改善效果最好,说明在质地黏重的黑土上深翻耕或者超深翻耕配合秸秆还田通过土层翻转秸秆全层混合施用能够显著改善全耕作层土壤的物理性质,增加耕层厚度,扩充土壤的水分库容,提高黑土的水分调节能力。     

玉米秸秆覆盖与深翻两种还田方式对黑土有机碳固持的影响

秸秆还田是实现东北黑土肥力提升与保障区域生态环境安全的有效措施。明确玉米秸秆覆盖与深翻还田下土壤有机碳（SOC, Soil Organic Carbon）的变化及其在团聚体中的固持特征,对于揭示秸秆还田后黑土有机碳的稳定机制与固碳潜力具有重要意义。该研究基于黑土区中部6 a定位试验,选择常规种植（CK）、秸秆覆盖还田（SM, Stovers Mulching)和秸秆深翻还田（SI, Stovers Incorporation）3个处理,对0～10、>10～20、>20～30及>30～40 cm土层SOC含量、容重、水稳性团聚体分布及团聚体中有机碳（OC, Organic Carbon）含量进行了分析与测定,并对各处理年均碳投入量、SOC储量与土壤固碳速率等进行了估算。与CK相比,SM处理显著增加了0～10 cm土层SOC含量,增幅为22.4%,但对10～40 cm土层SOC含量无显著影响;SI处理显著增加了0～40 cm土层SOC含量,增幅为18.1%～41.5%,以>20～30 cm的增幅最突出。与SM处理相比,SI处理0～10 cm土层SOC储量显著低于前者,而>20～30 cm土层SOC储量反之。6 a间,SM处理耕层（0～20 cm）与亚耕层（>20～40 cm）土壤固碳速率分别为1.34和0.77 Mg/(hm2•a),SI处理为0.85和1.74 Mg/(hm2•a)。秸秆不同还田方式显著改变了0～40 cm土层团聚体分布及其中OC含量。与CK相比,SM显著增加了耕层大团聚体（>0.25 mm）比例与平均质量直径（MWD, Mean Weight Diameter）,SI显著提高了0～40 cm土层团聚体MWD,且对10～40 cm土层团聚结构的改善作用优于SM;SM处理显著增加了0～10 cm土层>2和<0.053 mm粒级团聚体OC含量,SI处理不仅增加了0～10 cm土层>2 mm粒级团聚体OC含量,也显著提高了10～40 cm土层各粒级团聚体OC含量。在黑土区,秸秆覆盖还田对SOC的提升主要集中于表层,秸秆深翻还田促进了0~40 cm 土层SOC积累与土壤团聚结构的改善。     

翻耕和覆盖对我国黄土区麦田土壤水分的影响

Effects of different methods of tillage and mulch on soil moisture at fallow stage were studied in rainy and rain-deficient years.Soil moisture content per 20 cm was measured vertically within 0-300 cm soil layers in an experiment with five treatments:deep-loosening tillage(DLT),traditional tillage(TT),plastic mulch(PM),straw mulch(SM) and plastic plus straw mulch(PSM),All mulch treatments were under no tillage conditions.Total storage of precipitation in soil from 0 to 300cm was determined before sowing,Results showed that the new methods of tillage and mulch were the basic ways to improve water condition in dryland wheat fields.In a rainy year,PM with no tillage played a significant role in storing and conserving precipitation.while in a rain-deficient year,the role was not significant,Due to evaporation.DLT did not promote the storage of soil moisture,SM was the best way to store and conserve soil moisture,In SM treatment the wheat yields increased by more than 20%.