保护性耕作技术对农田环境的影响研究

根据保护性耕作在我国的实施情况并结合国外已有研究结果,我们认为保护性耕作的内涵为：保护性耕作措施就是对农田实行少耕或免耕,尽可能减少对土壤的扰动,并以秸秆覆盖地表,达到减少劳动强度和生产投入,防止农田风蚀和水蚀并提高土壤肥力和抗旱能力的一种农田耕作技术。并对保护性耕作措施在改善农田作物生长环境方面的作用：有效提高农田水分利用效率;有效保持水土,大幅度地减少水土流失,减少大部分的田间起沙,降低农田地表土壤养分和水分的流失;有效提高土壤生物和微生物的数量与活性,增加土壤肥力,改善土壤结构,降低地表温度,减少地表蒸发等方面的最新研究成果进行了综述。此外,还叙述了保护性耕作对农田病虫害和杂草的影响。最后提出了在我国开展保护性耕作的必要性及其工作重点。     

保护性耕作研究进展与评述

概括总结了近六十多年来保护性耕作在关键技术、配套机具、技术效益以及推广应用等方面所取得进展,评述了当前存在的一些问题,提出今后我国应把保护性耕作区划、不同生态经济区的农机与农艺技术体系、发展模式及其技术规程作为研究的重点与核心。     

旱地保护性耕作土壤风蚀模型研究

在分析国外风蚀模型资料的基础上,建立了适用于保护性耕作的风蚀模型。该模型以小时为步长,根据气象数据、地表土壤水分、秸秆残茬覆盖率及地表粗糙度,模拟不同耕作体系下农田土壤风蚀流失量情况;针对保护性耕作的特点,考虑到残茬覆盖对土壤含水量和地表粗糙度的影响;通过田间风蚀测定数据的验证,证明所建立的保护性耕作风蚀模型的模拟值与实测值比较吻合。     

黄土区保护性耕作对春玉米产量和土壤肥力的影响

在黄土区春玉米地实施免耕和传统耕作的基础上,研究了秸秆覆盖、地膜覆盖、秸秆地膜双覆盖以及不覆盖下春玉米产量和土壤肥力的变化.结果表明:传统耕作下不覆盖的产量为6 212.75 kg/hm2,秸秆覆盖比不覆盖增产45.67%,地膜覆盖增产47.24%,秸秆地膜双覆盖增产幅度可达73.24%;免耕下秸秆覆盖比不覆盖仅增产了...     

小杂粮保护性耕作技术探讨

总结了我国小杂粮产区存在的干旱、风蚀沙化和土壤肥力下降等问题,比较分析了保护性耕作技术的优势和传统耕作技术的缺陷,提出了建立合理的轮作体系,采用整株覆盖、留茬覆盖等适于北方旱区的小杂粮保护性耕作技术体系.     

豫西黄土坡耕地保护性耕作保水效果研究

采用田间模拟小区和田间自然小区试验相结合的方法,研究了不同处理条件下降雨入渗、休闲期降水的贮蓄率、不同土壤层次间接纳降水的增量、冬小麦产量及水分利用效率等因素。研究结果表明,保护性耕作有延缓径流,增加降雨入渗的作用,其稳定入渗率是保护性耕作的1.22～6.67倍,在降雨强度为68mm/h时其地表产生径流时间比传统耕作晚6～15min;免耕和深松处理土体内的含水量、接纳降水的能力明显高于传统耕作,休闲期两个处理降雨贮蓄率分别比对照高出6.5%和7.4%,冬小麦产量分别高17.78%和16.1%,水分利用效率分别高1.52kg/(mm·hm2)和1.00kg/(mm·hm2)。     

旱地玉米保护性耕作经济效益分析

在７ａ旱地玉米保护性耕作试验研究基础上,根据山西省寿阳县农业生产的各种投入和农产品价格,对比分析了保护性耕作技术和传统耕作的经济效益。结果表明,保护性耕作不但能够增产、增收、减轻劳动强度,而且机械投资回收期为２ａ～３ａ低于机械化传统耕作的投资回收期。经济效益的分析将有利于保护性耕作的推广应用。     

不同耕作方式对黑土农田土壤水分及 利用效率的影响

在土壤耕作长期定位试验的基础上,研究了免耕秸秆覆盖(NT)和少耕(RT)对东北黑土区农田土壤水分及利用效率、玉米产量及特性的影响。结果表明:在作物生长季3种耕作措施土壤剖面含水量整体上呈先降低后增加的变化趋势,各时期20～40 cm土层含水量均较低。免耕可显著提高0～90 cm土层土壤含水量,90 cm土层以下三种措施土壤含水量差异逐渐降低,到190 cm土层差异不明显。土体储水量主要受降雨及不同耕作措施的影响,在干旱的春季以及降水量较少的秋季土体储水量较低,表现为:免耕>传统>少耕,而在降水量较大时土体储水量相应增加,表现为:少耕>免耕>传统。3种耕作措施下玉米叶面积指数变化趋势一致,总体表现为:传统>少耕>免耕,其中传统和少耕最高分别比免耕高0.22和0.26。在生长季少耕蒸散量最高。传统耕作玉米籽粒产量和水分利用效率分别较免耕和少耕高30%和17%,29%和11%,籽粒产量均存在显著性差异(P<0.05),表现为:传统>少耕>免耕,所以对于玉米而言,在该区不适宜实施免耕秸秆覆盖和少耕这两种保护性耕作体系。     

不同保护性耕作下冬小麦田杂草滋生情况调查研究

采用随机调查的方法,对不同保护性耕作处理下冬小麦田间杂草的种类和数量进行调查研究,发现不同的耕作处理对杂草种类和数量的消长有很大的影响.传统耕作、免耕、秸秆深松覆盖、高留茬深松覆盖四种处理,以免耕条件下杂草的种类和数量最多,秸秆深松覆盖、高留茬深松覆盖是控制冬小麦田间杂革滋生的一种有效措施.不同保护性耕作处理使冬小麦田间杂草种类与各杂草相对丰度均发生变化,各处理间Shannon多样性指教(H')和Mamclef物种丰富度指数(D)均存在差异,其原因可能是由于不同保护性耕作处理造成各处理间生态环境、土壤养分和土壤水分的不同,各种杂草的生长因而受其不同影响所致.     

保护性耕作农田风沙流空间分布规律研究

为了解保护性耕作农田风沙流的空间分布规律,对保护性耕作农田进行了野外风洞原位风蚀测试.结果表明:保护性耕作农田在不同风速下各高度的风沙流水平分布符合三次多项式规律,经过27行残茬、5.5 m的水平距离风沙流基本达到了平衡稳定状态;在垂直方向上风沙流分布符合高阶多项式规律,具有与砾石戈壁地表输沙量垂直分布极为相似的"象鼻"效应.试验还发现保护性耕作农田风沙流主要活动在近地表40 cm高度以下范围,占到风蚀物总质量的90%左右.     

四川丘陵区保护性耕作对土壤水分和油菜产量的影响

通过四川丘陵区3处理3重复的4年定位试验,研究了保护性耕作栽培与传统耕作栽培模式对土壤水分及油菜产量的影响。结果表明:覆盖处理对土壤有较好的保墒作用,在油菜整个生育期,覆盖处理土壤水分含量均高于翻耕不覆盖处理(CK),土壤水分增加幅度为4.9%~12.8%,达到极显著水平;油菜苔花期覆盖处理(翻耕覆盖、免耕覆盖)的土壤水分比翻耕不覆盖处理(CK)平均分别增加4.1%、7.6%,增加幅度为2.2%~12.2%。覆盖处理有利于增加油菜单株角果数,覆盖处理的油菜单株角果数比翻耕不覆盖(CK)增加2.5%~10.4%;保护性耕作对油菜增产作用明显,覆盖处理比翻耕不覆盖(CK)平均分别增产6.0%、10.5%,增产幅度为3.8~12.6%,均达到极显著水平,油菜单株角果数的增加对油菜增产有重要的作用。     

不同耕作措施对冬小麦农田土壤水分和温度的影响

在多年田间定位试验的基础上,研究了内陆河绿洲灌区不同耕作措施对冬小麦农田土壤水分和温度的影响.结果表明,冬小麦返青至成熟,0～150 cm土层深度范围内免耕秸秆覆盖处理土壤平均含水量较免耕和传统耕作处理高0.21%和0.23%,免耕对土壤含水量影响不明显;冬小麦收获后,0～150 cm土层深度范围内土壤含水量平均值的高低顺序为:免耕秸秆覆盖＞免耕＞传统耕作.冬小麦返青至成熟期间,无论晴天还是阴天,0～25 cm土层深度范围内免耕秸秆处理土壤温度均低于免耕和传统耕作处理,免耕秸秆覆盖和免耕处理土壤温度平均值较传统耕作分别低2.8℃和2.6℃,免耕秸秆覆盖处理可以稳定土壤温度.相关分析表明,土壤含水量与土壤温度存在显著负相关关系.     

渭北旱塬保护性耕作春玉米田杂草发生及防除

通过田间调查和药效试验,对渭北旱塬一年一熟区春玉米田保护性耕作条件下杂草发生规律及化学除草效果进行了初步研究.结果表明:倒秆免耕秸秆全程覆盖春玉米田杂草种类与传统翻耕田差别不明显,优势种均为田旋花、反枝苋和灰绿藜,主要差别在于保护性耕作农田杂草生物量大.96%金都尔乳油900 mL/hm2和70%乙草胺乳油900 mL/hm2土壤封闭处理对保护性耕作春玉米田杂草均具有一定的防效,且对玉米出苗无影响,而96%金都尔乳油播后封闭处理明显优于70%乙草胺乳油,其50d的鲜重防效仍高达87.4%;20%克无踪水剂1 500 mL/ hm2和40%莠去津悬浮剂2 250mL/hm2定向喷雾处理也可有效控制春玉米田杂草,但20%克无踪水剂明显优于40%莠去津悬浮剂,其23 d的株防效仍高达88.4%;4种药剂的3种防治方法均具有保产作用,其中20%克无踪水剂处理后保产效果最好.可见,在黄土高原保护性耕作玉米田杂草防治中,可优先考虑以96%金都尔乳油进行播后土壤封闭处理,其次可选用20%克无踪水剂于苗期进行定向喷雾处理.     

四川丘陵水旱轮作区保护性耕作对土壤水分和小麦产量的影响

在四川丘陵区水旱轮作田进行了保护性耕作与传统耕作栽培模式的对比研究,对秸秆还田条件下的不同耕作模式对土壤水分及小麦产量的影响进行了探讨.试验结果表明,在小麦整个生育期,覆盖处理土壤水分含量均明显地高于不覆盖处理(对照),且免耕覆盖处理又显著优于翻耕覆盖处理.小麦分蘖高峰期覆盖处理的土壤水分比不覆盖处理分别高4.9%～12.8%,对土壤有较好的保墒作用.覆盖处理的小麦最高茎蘖数比翻耕不覆盖增加11.4%～45.8%,由于增加了小麦成穗数、穗粒数和千粒重,保护性耕作条件下覆盖处理比翻耕覆盖增产3.2%～18.1%,对提高小麦产量有明显的作用.     

不同灌水水平下少耕地膜覆盖对玉米农田土壤温度和水分利用效率的影响

以大田玉米为研究对象,在少耕地膜覆盖和不同灌水水平下,研究了一膜两年用地膜覆盖、秋免耕春覆膜和传统耕作覆膜对玉米农田土壤温度和水分利用效率(WUE)的影响。结果表明:与传统耕作覆膜和秋免耕春覆膜两种新膜覆盖处理相比,一膜两年用处理在玉米播种到拔节期的增温效果显著低于新膜覆盖,农田0~25 cm土壤平均温度较传统覆膜处理低13.35%,而对玉米拔节期到成熟期的土壤温度无明显影响,且农田0~25 cm土层土壤积温差异也不显著,相同覆膜方式下不同灌水水平间有显著差异,随着灌水水平的降低土壤积温增加;一膜两年用地膜覆盖方式下玉米籽粒产量和WUE与两种新膜覆盖方式相当,中灌水水平下WUE最高,达到17.89kg·mm-1,且在低灌水水平下获得籽粒产量显著高于传统覆膜处理,一膜两年用覆盖、灌溉定额5 700 m3·hm-2较传统耕作覆膜、灌水定额5 700 m3hm-2处理的玉米产量高出16.39%。说明,一膜两年用地膜覆盖在玉米播种到拔节期的增温效应低于新膜覆盖,但并不影响籽粒产量的形成,且在存在水分胁迫的低灌水水平下一膜两年用覆盖模式可减缓干旱胁迫,提高作物籽粒产量,是适于西北绿洲灌区的具有较好经济效益和生态效益的覆膜农田管理新技术。     

关中地区耕作方法与土壤紧实度时空变异及其效应分析

为了探明关中地区土壤紧实度的基本情况,揭示长期旋耕方法对于土壤紧实度的作用与影响,在关中头道塬设置了旋耕和深翻处理、休闲和种植小麦处理的定位观察试验,在小麦各生育阶段分别监测了0～40 cm剖面范围内土壤紧实度变异情况,分析了影响土壤紧实度的因子等.结果表明:播前施行旋耕土壤紧实度较高,尤其是在15～40 cm表现得较为明显,限制了作物根系伸长;深耕松土的效应在整个小麦生育期间都能得到明显的体现.实验证实了生产上现行的旋耕方法具有明显地导致土壤紧实化的问题.土壤紧实度与含水量明显相关,影响程度随土壤深度的增加而增大;土壤紧实度对含水量的敏感反应意味着土壤干燥化会对作物生长带来干旱和机械双重胁迫;同时随着紧实度的增加土壤内部温度变化幅度也在增大.可见现行旋耕方法使得土壤不良环境缓冲性降低,对于降水或者灌溉的依赖性在增强,土壤已经处于明显疲劳状态.     

旱地保护性耕作地表径流和土壤水分平衡模型

在田间试验和对现有径流模型及土壤水分平衡模型改进的基础上，建立了适用于保护性耕作的地表径流和土壤水分平衡模型。该模型以日为步长，根据气象数据、土壤水分状况、作物生长发育及耕作管理措施，模拟不同耕作管理体系下地表径流和田间水分平衡的变化。针对保护性耕作的特点，主要对径流曲线数字(USDA—Curve Number)法进行了改进，在PERFECT模型的基础上增加了坡度和降雨强度两因素的影响，从而使模型较全面地考虑了残茬覆盖、耕作、坡度及降雨强度等多种因素对径流的影响；采用简单实用的Priestley—Taylor公式计算潜在蒸散量，并考虑作物覆盖与残茬覆盖对土壤蒸发与作物蒸腾的影响。通过田间径流试验和根层有效贮水量测定数据的验证，证明了地表径流和土壤水分的模拟值与实测值比较接近。     

不同耕作方式对枣园土壤温度、养分 和果实品质的影响

为了探明甘肃中部沿黄灌区枣园不同耕作方式对土壤温度、养分状况和果实品质的影响,连续2年设置清耕 (CK)、覆盖玉米秸秆 (YMG)、覆黑膜 (HM)和种植黑麦草 (HMC)等耕作方式,测定不同土层（0、20、40、60 cm）土壤温度、养分以及果实品质等指标;并采用主成分分析综合评价,筛选最佳土壤管理模式。结果表明： 8月份HMC对不同土层土壤温度均具有明显的降温作用,在20 cm土层,分别较CK、HM、YMG降低了5.93%、5.93%、2.86%。与对照相比,YMG、HM和HMC均能显著提高各土层的土壤速效K、N、P以及硝态氮和有机质含量,其中HMC效果最显著,在20 cm土层处,与CK相比分别提高了12.35%、10.11%、15.48%、23.11%、19.00%。随着土层深度的增加,速效养分含量均呈先上升后下降的趋势,地表0~20 cm处的含量最高,在20 cm土层处,HMC土壤速效K、N、P含量分别为122.24 mg·kg^-1、32.67 g·kg^-1、0.76 mg·kg^-1。与对照相比,YMG、HM和HMC均能不同程度地提高枣果品质,其中HMC对Vc含量、蛋白质含量、可溶性糖含量、枣果横径、枣果纵径、单果重、含水量、可食率的影响显著大于YMG和HM,HMC的Vc含量、蛋白质含量、可溶性糖含量、枣果横径、含水量较YMG分别增加了10.18%、25.23%、9.06%、6.04%、3.73%,较HM分别增加了1.28%、23.01%、1.07%、2.50%、1.71%。主成分分析将16个指标综合分析,提取3个主成分因子6.614、5.485、3.901,代表4种不同耕作方式100%的原始数据信息量。综上所述,不同土壤耕作方式的效果由高到低依次为HMC、HM、YMG和CK,种植黑麦草（HMC）是甘肃中部沿黄灌区枣园土壤管理的推荐模式。