耕层重构对连作棉田土壤理化性状及棉花生长发育的影响

针对黄河流域连作棉田常年旋耕导致犁底层变厚变硬,土壤蓄水保墒能力下降,养分在表层富集,病害加重等问题,探讨土壤耕层重构技术在黄河流域棉区生产上的可行性。试验于2014和2015年在河北省农林科学院棉花研究所威县试验站进行,在连作棉花20年的土壤条件下采用随机区组试验,设置了T1(0~15 cm与15~30 cm土壤互换)、T2(0~20 cm与20~40 cm土壤互换,同时松动40~55 cm土壤)、T3(0~20 cm与20~40 cm土壤互换,同时松动40~70 cm土壤)、CK(旋耕15 cm)4个处理,调查土壤理化性状、棉花生育性状、田间杂草与病衰指数等指标。结果表明,在20~40 cm土层T2处理容重两年较CK分别降低0.13 g cm–3与0.15 g cm–3;20~40 cm土层全氮、速效磷、速效钾含量T2与T3显著高于T1与CK;灌水(雨)后深层土壤蓄水量增加,播种后40~60 cm与60~80 cm土层蓄水量T2较CK 2014年增加3.5 mm、5.5 mm,2015年增加6.7 mm、3.4 mm,在蕾期干旱时0~20 cm与20~40 cm土层蓄水量T2较CK 2014年高6.6 mm、8.7 mm,2015年高4.2 mm、9.2 mm。耕层重构后棉花根系量显著增加,地上部干物质积累表现出开花期前低、开花期后高的趋势;耕层重构处理单株铃数、单铃重、皮棉产量较对照显著提高,T2皮棉产量两年较CK分别增加6.1%、10.2%。耕层重构对灭除田间杂草具有明显效果,T2处理病衰指数两年分别降低41.7与31.9个百分点。适宜的土壤耕层重构方式(T2)是解决连作棉田问题、提高棉花产量的有效措施。     

新疆连作棉田耕层土壤理化指标研究

以新疆长期连作棉田为研究对象,通过田间调查、取样测定的方法,研究新疆连作棉田不同产量水平条件下土壤理化指标变化特征。结果表明：随着棉花产量增加棉田耕层深度、犁底层厚度均呈增加趋势,但不同产量水平差异未达显著水平。土壤紧实度、土壤容重和土壤含盐量则呈下降趋势,其中高产田土壤紧实度在10-46cm显著低于中、低产田,而高产田耕层土壤容重和土壤含盐量显著低于中、低产田,但高产田土壤粘粒较中、低产田有所提高,而一定比例的粘粒有利于提高土壤保水性。高产田耕层土壤有机质、速效氮含量较高,表现为高产田>中产田>低产田,而速效磷、速效钾无显著差异。从产量构成因素来看,单株铃数是影响产量的主要因素,其次是单铃重,衣分无明显变化。     

滨海盐碱地棉花秸秆还田和深松对棉花干物质积累、养分吸收及产量的影响

以鲁棉研36号为试验材料,在滨海盐碱地设置常规耕作(CT)、深松(ST)、秸秆还田(SR)、秸秆还田+深松(SRT)4个处理,研究棉花秸秆还田和深松对棉花产量、0～40 cm土层含盐量、棉花干物质积累动态、氮(N)磷(P)钾(K)养分积累和分配特性的影响。结果表明,秸秆还田在2年试验内均可增加棉花产量, SR产量比CT增加33.9%, SRT比ST增加32.1%;深松在2017年增加了棉花产量, 2018年对产量无影响。秸秆还田在2年试验中均降低0～40 cm土层含盐量, SR的含盐量在棉花生育后期比CT降低22.4%, SRT的土壤含盐量比ST降低20.7%;深松在2年试验内对20～40cm土层含盐量的影响不一致,ST含盐量在2017年棉花生育后期比CT降低16.5%,但在2018年深松对土壤含盐量无影响。棉花干物质和N、P、K积累动态均符合Logistic生长曲线。棉花秸秆还田后增加了棉花干物质和N、P、K的最大积累量, SR的干物质、N、P、K最大积累量比CT分别提高35.5%、38.3%、53.4%和55.0%, SRT比ST分别提高27.0%、30.7%、21.2%和42.4...     

深松方式对土壤物理性状及玉米根系分布的影响

通过对不同深松方式土壤物理性状及玉米根系分布状况的分析,结果表明,隔行深松(T1)与行行深松(T2)不仅可有效打破犁底层,10～30 cm土壤容重和土壤紧实度显著降低,且T2对土壤容重和紧实度的降低作用大于T1;深松增强了土壤的透水性和蓄水能力,2种深松方式土壤水分差异并不显著;由于犁底层的存在,不深松(CK)的根系大部分集中在0～20 cm土层范围,且该土层的根干质量、根长密度和根系体积均明显大于T1和T2,而单株根系伤流强度则明显小于T1和T2;深松处理的根系不仅能更好地向深层土壤下扎,而且向植株两侧扩展的范围变大,20～50 cm土层根干质量、根长密度和根系体积T1与T2均明显高于CK;并且T1>T2。深松后倒伏率降低,对增产有一定的促进作用,T1与T2间产量差异并不显著。增产的主要原因是深松显著提高了百粒质量,但对穗粒数的影响并不显著。因此,通过垄间隔行深松可以构建良好的耕层结构,有利于根系的固定和下扎,使根系更好地吸收水分和养分,倒伏率降低、产量增加的同时,较行行深松减少了机械动力消耗。     

不同耕作方式下黑土物理性状及其对玉米苗期生长的影响

为解决东北黑土耕作深度不够,造成耕层土壤物理性状破坏的问题,以深翻(DN)为对照,研究免耕(NN)、旋耕(RN)、深松(SN)处理下土壤水分、温度、紧实度变化及其对玉米苗期生长的影响。结果表明,0~22. 5 cm土壤紧实度急剧增加,2016年NN土壤紧实度最大增幅为314. 6 k Pa,SN最大降幅为220. 8 k Pa; 2017年NN最大增幅为489. 3 k Pa,SN最大降幅为197. 3 k Pa。在2016年,耕层(0~20 cm)储水量为DN RN NN SN,SN比DN降低0. 085个百分点;在2017年,NN处理耕层(0~20 cm)储水量比DN增加0. 036个百分点,SN与DN相比降低0. 066个百分点。与DN相比,NN降低表层土温,2016年降幅为0. 7℃,2017年降幅为1. 5℃。SN促进玉米根系生长发育,2016年SN处理根长度、根体积、根表面积、根干质量均呈现增加趋势,与DN相比分别增加4. 54%,19. 21%,18. 57%,14. 12%,2017年SN与DN相比根长和根干质量增加量为0. 58 cm和0. 40 g。2016年数据线性分析表明,玉米苗期根长与水分呈负线性关系,玉米苗期干物质重与紧实度呈负线性关系,与土温呈正线性关系,紧实度对玉米苗期干物质形成线性相关性强,且影响较大。综上所述,SN降低土壤紧实度,促进玉米苗期干物质积累,有利于保持产量; NN提高紧实度,降低温度,不利于玉米苗期干物质积累和产量形成。     

深翻耕作对连作滴灌棉田土壤含水率及含盐量影响的研究

探讨播前不同翻耕深度对连作滴灌棉田土壤容重、土壤含水率、土壤含盐量的影响。针对典型的连作滴灌棉田,于播前设置20、40和60 cm的3个不同深度翻耕处理,于生育期测定各处理不同土壤剖面的上述内容,研究其变化。（1）土壤容重随翻耕深度增加而下降,其中表层土壤容重降幅大于深层土壤容重;（2）3种深翻处理下土壤剖面含水率均为0~20 cm＞20~40 cm＞40~60 cm,随翻耕深度增加,0~20 cm土壤含水率呈上升趋势,20~40 cm土壤含水率变幅不大,40~60 cm土壤含水率则显著下降;（3）灌水后,深翻20 cm的土壤含盐量为0~20 cm＞20~40 cm＞40~60 cm,但随翻耕深度的增加,0~20 cm土壤含盐量呈下降趋势,20~40 m和40~60 cm的土壤含盐量迅速上升趋势,至深翻60 cm时,土壤含盐量则为40~60 cm＞20~40 cm＞0~20 cm。对连作滴灌棉田播前进行60 cm的超常深翻,可有效降低耕层土壤容重,提高0~20 cm表层土壤含水率,降低含盐量,从而利于作物生长。     

耕作方式对土壤理化性状及夏玉米生长发育和产量的影响

研究耕作方式对土壤理化性状、夏玉米生长发育及籽粒产量的影响,为黄淮海北部地区土壤结构改善和籽粒产量提高提出有利的科学依据。试验设夏玉米前茬深松、翻耕、隔年深松和传统耕作旋耕4个处理。研究结果表明,深松、隔年深松、翻耕能够显著降低10 cm以下土层的土壤紧实度;提高各生育时期土壤含水量,尤其以20～40 cm土层表现最为明显;增加20～60 cm土层速效钾含量;有利于维持夏玉米灌浆中后期叶面积指数,干物质的积累量增加7．79％～18．09％;提高籽粒最大灌浆速率、平均灌浆速率,每公顷产量提高4．1％～9．3％。各处理间以深松和隔年深松处理表现最好,且两处理无显著差异。本试验条件下,隔年深松是兼顾高产节能高效的耕作方式。     

垂直微孔深松的土壤环境效应及对棉籽品质发育的影响

长期传统耕作导致土壤紧实形成犁底层,是影响农田土壤质量和作物生长的关键障碍因子之一。为解决这一问题,于2013年4月-2016年4月在山西运城南花农场开展为期3年的大田试验,对比研究垂直微孔深松技术和传统耕作方法产生的土壤环境效应以及对棉籽品质发育的影响。结果表明:垂直微孔深松耕技术使犁底层的土壤硬度由7 849.1 k Pa降低到991.4 k Pa,土壤容重降低;在≥30 cm土层中,土壤N、P、K及有机质含量和含水量增加显著;垂直微孔深松耕棉田籽粒数从1.56粒/层增加到1.82粒/层,籽指平均增加了0.9%;发芽率由88.92%增加到89.63%;棉花籽棉产量最高为4 864.89 kg/hm2,比CK增加了14.98%。本研究揭示微孔深松耕作有效打破犁底层,具有改善土壤环境效应,并促进棉花生长和提高棉籽品质,为该项技术应用于生产提供试验依据。     

耕层重构对棉田土壤养分、微生物数量与酶活性的影响

【目的】研究耕层重构技术对棉田土壤微生态环境的影响,为改良土壤生态环境提供新途径和方法。【方法】2019年以冀棉315为试验材料,设置常规旋耕(对照)和耕层重构(将0～20 cm土层与20～40 cm土层土壤互换,同时松动40～60 cm土层土壤)2种耕作方式,调查棉花不同生育时期和不同土层的土壤养分含量,细菌、真菌和放线菌数量,脲酶、碱性磷酸酶和蔗糖酶活性,以及棉花产量和生物量。【结果】与对照相比,耕层重构棉田0～20 cm土层的全氮、全磷、全钾、碱解氮、速效磷、速效钾和有机质含量均降低,而20～80 cm土层的养分含量升高。耕层重构处理0～20 cm土层的细菌、真菌和放线菌数量低于对照,而20～40 cm土层的细菌、真菌和放线菌数量高于对照。与对照相比,耕层重构降低了0～20 cm土层的脲酶、碱性磷酸酶和蔗糖酶活性,提高了20～40 cm土层的脲酶、碱性磷酸酶和蔗糖酶活性。回归分析结果表明,土壤真菌数量、脲酶活性和碱性磷酸酶活性均与全磷、全氮、碱解氮、速效钾、有机质和速效磷含量呈显著线性关系。耕层重构处理棉花地上部生物量比对照显著提高8.91%,对棉花产量没有显著影响。【结论】上述研究结果初步表明,耕层重构能够提高较深土层的养分含量、微生物数量和土壤酶活性,促进较深土层的养分代谢,增加棉花生物量,改善土壤微生态环境。     

深松方式对玉米根系分布及水分利用效率的影响

以郑单958为试材,研究了不同深松方式对玉米根系分布及水分利用效率的影响,为实现玉米高产栽培提供理论依据。结果表明:行行深松、隔行深松均可有效打破犁底层,10~40cm土壤容重在整个生育时期显著低于常规耕作,且行行深松的后效作用更明显;深松提高了土壤蓄水保墒能力,有效缓解春旱对玉米幼苗的影响;深松后增加了土壤中30~50cm耕层及垂直垄向20~30cm范围的根量,有利于深层根系的生长、延缓玉米深层次根系衰老;深松也显著提高了植株水分利用效率和玉米产量,且行行深松的效果更为明显。     

河北平原麦玉两熟轮耕模式对土壤特性及作物产量的影响

于2016-2017年冬小麦-夏玉米一年两熟生长季,设小麦季深松+玉米季免耕（S-N）、小麦季旋耕+玉米季深松（R-S）和小麦季深松+玉米季深松（S-S）处理,以常规耕作方式小麦季旋耕+玉米季免耕（R-N）为对照,在河北平原中部南和县对不同轮耕模式下土壤理化性状、微生物特性、水热状况、产量及水分利用效率进行研究。结果表明,对比小麦播种前,R-S和S-S处理土壤非毛管孔隙度均有显著上升,0~15和15~30cm土层分别平均提高15.2%和18.0%;R-N处理0~15和15~30cm土层非毛管孔隙度比小麦播前分别下降11.3%和7.3%。单季或两季深松可显著提高农田土壤碱性磷酸酶、多酚氧化酶、过氧化氢酶和脲酶活性,其中R-S和S-S处理提高最明显。单季深松或两季深松均可显著提高微生物生物量碳和活跃微生物量,0~30cm土层分别平均提高6.3%和20.6%。两季深松土壤呼吸平均提高12.4%,且呼吸速率变幅增大。深松可增大土壤周年温度变幅,提高水分利用效率,两季深松可显著提高周年作物产量达8.62%。深松可改善土壤物理性状,提高作物产量,提高土壤关键酶活性和呼吸速率,扩大土壤温度日变幅,优化土壤微生物环境。     

周年耕作方式对砂姜黑土农田土壤养分及作物产量的影响

为探明适宜于砂姜黑土农田的周年耕作方式, 提升砂姜黑土农田地力及作物产量, 在冬小麦?夏玉米一年两熟种植制度下, 设置多年定位夏玉米季?冬小麦季免耕?旋耕(对照)、免耕?深耕、深松?旋耕、深松?免耕、免耕?免耕5种周年耕作方式田间试验, 在定位处理的第4个周年研究耕作方式对砂姜黑土农田土壤有机碳含量、土壤养分及其对作物产量的影响。结果表明, 在秸秆全量还田条件下, 与试验开始前相比, 各处理0~20 cm土层土壤有机碳、全氮、速效钾含量均有所增加。与对照相比, 其他处理均增加周年内0~20 cm土层土壤有机碳和全氮含量。免耕?深耕、深松?旋耕、免耕?免耕处理显著增加周年内0~20 cm土层土壤有效磷含量, 而深松?免耕处理显著增加冬小麦开花期和收获期0~20 cm土层土壤有效磷含量, 整个周年内对照在20~40 cm土层土壤的有效磷含量均最低。深松?免耕处理增加周年内0~20 cm土层土壤速效钾含量, 而深松?免耕、免耕?免耕处理20~40 cm土层土壤速效钾含量在夏玉米苗期、大口期、开花期和灌浆期显著高于对照处理。深松?旋耕和深松?免耕处理显著增加夏玉米?冬小麦周年籽粒产量, 增幅分别为7.67%和10.21%。综上所述, 在秸秆全量还田基础上, 深松?旋耕和深松?免耕能够改善土壤有机碳和养分状况, 显著提高周年作物产量, 可作为黄淮区砂姜黑土农田相对适宜的周年耕作方式。     

不同耕作方式对土壤物理性状及玉米产量的影响

采用随机区组设计,研究6种不同耕作方式对土壤物理性状及玉米产量的影响。不同耕作方式对不同生育时期0-45cm土壤的含水量、容重、孔隙度影响各不同,在不同耕作方式中以深松25-35cm效果最为明显;深松处理的玉米穗长、穗粗、秃尖长、穗行数、行粒数、百粒重等产量构成因素均较对照有不同程度的改善;深松处理比对照玉米增产0.06～3.13%,但是增产幅度不是很明显。深松处理可以提高土壤含水量,降低容重,增加孔隙度,起到蓄水保墒作用,提高产量。以深松35cm+旋耕为最优组合。     

条带深松对不同密度玉米群体根系空间分布的调节效应

为探究条带深松耕作(SS)对密植玉米群体根系空间分布与容纳量的调节效应,本试验设置3个种植密度(低密：4.50万株 hm^-2、中密：6.75万株 hm^-2、高密：9.00万株 hm^-2),以土壤免耕(NT)为对照,利用小立方原位根土取样器,通过“3D monolith”根系空间取样方法,比较研究玉米个体与群体根系的空间分布对种植密度与土壤耕作方式的响应。结果表明,单株根长受种植密度影响显著,在0~50 cm土层中(每10 cm为一土层),高密种植的单株根长较低密种植减少110.31、43.18、15.73、10.49和17.45 m;在高密种植条件下,与土壤免耕比,条带深松耕作增加20~30 cm、30~40 cm、40~50 cm土层中的单株根长13.32%、19.80%、47.20%;单株根干重与单株根长的变化一致。种植密度对群体总根长的影响不显著,却显著影响群体根系的空间分布。与低密种植比,高密种植的植株中心根长密度在0~10 cm、10~20 cm土层中分别降低3.82 cm cm^-3、0.62 cm cm^-3,但植株之间的根长密度在0~10 cm、10~20 cm、20~30 cm、30~40 cm土层中分别增加1.13 cm cm^-3、0.18 cm cm^-3、0.06 cm cm^-3、0.05 cm cm^-3;在高密种植条件下对土壤进行条带深松耕作,与土壤免耕比,植株中心的根长密度在0~10 cm土层中降低16.10%,在10~20 cm、20~30 cm土层中却分别增加47.45%和13.37%,植株之间的根长密度在20~30 cm、30~40 cm、40~50 cm土层中分别增加50.26%、30.72%和106.15%;条带深松耕作显著提高密植玉米群体下层根系的容纳量。高密条件下条带深松耕作增加了群体根干重、深层根系量、植株间根系分布及根表面积,进而增加了地上部群体叶面积指数及地上部干重,最终促进产量显著提高。说明密植群体通过条带深松耕作改善了群体的根系空间分布,减弱了上层根系的拥挤,通过增加深层土壤根系量及植株之间根系量增加了群体根系容纳量,发挥了密植群体根系功能,实现了密植群体的高产。     

不同耕作方式对土壤水分蓄持能力的影响

为了改善北京地区农田土壤结构,提高土壤蓄水保墒能力,提升农田生产能力,增加作物产量,本项目自2009年开始在北京市延庆县保护性耕作试验田开展农田深松效果研究,对比分析了免耕和免耕+深松2种技术模式对土壤容重、含水率、水分入渗率的影响。结果表明,与免耕处理相比,免耕+深松技术模式0~30 cm图土层内,土壤容重降低了约3.4%,稳定入渗率提高了62.5%,在0~100 cm土层内平均质量含水量增加5.9%,因此深松可提高土壤蓄水保墒能力,有助于农作物的生长。     

在干旱条件下保水剂保水效果及其对棉花产量的影响

研究在干旱条件下保水剂保水效果,及其对棉花产量和产量带来经济效益的影响。本次研究设5个处理,即土壤保水剂施用量为0 (CK)、15 (T1)、30 (T2)、45 (T3)和60 kg/hm² (T4),每个处理3个重复,在和田策勒县进行试验。结果表明：（1）各处理与对照的土壤含水量在0~30 cm的土层中差异不显著(P＞0.05),其中0~10 cm土层中各处理保持在14.62%~15.53%之间,10~30 cm保持在16.35%~17.95%之间;而在30~40 cm土层中,对照与各处理间的土壤中含水量差异明显(P＜0.05),T1、T2、T3和T4土壤含水量较CK分别增加了6.6%,7.45%,7.9%和7.8%。（2）相比CK,T1、T2、T3和T4产量达到显著差异水平(P＜0.05),籽棉产量最高为2868.90 kg/hm² (T2)。从经济效益分析可知,处理T1、T2、T3和T4分别比对照增加了6600.30、9649.80、6937.50、6543.45元/hm²,其中30 kg/hm² (T2)处理的投入产出比为16.08。试验区施用保水剂后土层土壤水分有增加的趋势,施用量在30 kg/hm²时棉花产量最高,此时经济效益也达到最高水平。     

不同改良材料对粘质盐土物理性状和棉花产量的影响

为了研究不同类型的改良材料对滨海粘质盐土物理性状的改良效果,在黄河三角洲滨海粘质盐土区进行田间试验,设置了泥沙用量为20、40 t/hm~2,3种硅藻泥用量为1.5、3.0、4.5 t/hm~2和对照试验,探讨不同改良材料与用量对土壤容重、孔隙状况、饱和导水率、土壤水盐分布以及对棉花生长和产量的影响。研究结果表明:在0~20 cm表层土壤中,不同处理的土壤容重和总孔隙度无显著差异;与对照相比,3个硅藻泥处理的大孔隙数量比分别降低0.51%、2.53%和4.75%,土壤饱和导水率降低1.18%、15.88%、22.65%,土壤含盐量降低62.76%、72.01%和75.76%(P0.05),棉花产量降低2.8%、5.0%、11.1%;2个泥沙处理的大孔隙数量比分别增加了17.75%和37.09%,土壤饱和导水率增加17.94%、60.29%(P0.01),土壤含盐量降低23.17%、25.08%(P0.05),棉花产量增加11.1%、16.7%。引黄泥沙有效改善土壤质地和孔隙状况,增加土壤饱和导水率,适宜改良粘质盐土的物理性状。硅藻泥不适用粘质盐土物理性状的改良。因此,改良粘质盐土的关键是选择增加土壤大孔隙数量、比例,提高土壤饱和导水率的材料。     

旋耕深度对西北黄土高原旱作区土壤水分特性和马铃薯产量的影响

深耕对打破犁底层、优化土壤水分特性有积极作用,但对旱作农田旋耕深度的土壤水分效应及其对马铃薯水分耗散过程和产量的影响缺乏研究分析。本研究设15 (TT)、40 (VRT)、60 cm (VRT6) 3个旋耕深度,测定土壤容重和水分特性、马铃薯叶片SPAD值、叶面积指数(LAI)和产量等,研究旋耕深度对马铃薯水分利用和产量的影响。结果表明,与VRT和TT相比, VRT6分别在40～60 cm和0～60 cm土层降低土壤容重,提高饱和含水量、毛管含水量和田间持水量;VRT6显著提高了马铃薯现蕾前的耗水量,导致盛花期的土壤贮水量在2016年较VRT和TT下降了22.3 mm、49.0 mm, 2017年下降了43.9 mm、56.6 mm; VRT6显著提高2017年花后耗水,分别较VRT和TT增加了42.2 mm和38.3 mm。旺盛的花前耗水促进了地上部发育, VRT6的LAI在全生育期高于TT,在现蕾期至收获期高于VRT,并使SPAD值在2017年的块茎膨大期显著高于VRT和TT,呈现明显的地上部旺长特征。基于以上原因, VRT6的块茎产量虽然高于TT,但在2017年显著低于VRT,而...