耕作措施对土壤水热特性和微生物生物量碳的影响

通过山西寿阳设置的8a田间定位试验,比较了全量秸秆还田、免耕覆盖和常规耕作3种耕作措施下土壤含水量、温度及土壤微生物生物量碳变化.结果表明:免耕覆盖与全量还田处理显著提高土壤含水量,与常规耕作相比表层土壤体积含水量在玉米苗期、拔节期、灌浆期和成熟期分别高出18％、22％、29％、21％和3％、10％、12％、13％,具有保水保墒的作用.在苗期不同耕作措施对土壤温度的影响达到显著水平,5 cm处免耕覆盖、全量还田与常规耕作处理土壤温度依次为:18.12、18.76和19.44℃,免耕覆盖和全量还田处理平均温度比常规耕作分别低1.32℃和0.69℃.土壤微生物量碳在整个生育期动态变化是首先迅速上升在玉米生育高峰期(拔节期)达到最高峰,然后开始下降,成熟期趋于平缓.免耕覆盖与全量还田处理下玉米各生育期土壤表层微生物量碳显著高于常规耕作,在苗期、拔节期、灌浆期和成熟期分别比常规耕作高出70％、40％、85％和30％和10％、20％、15％和15％.土壤微生物量碳与土壤温度和土壤含水量相关和极相关.     

基于Meta分析的4种保护性耕作措施对东北春玉米生长季农田土壤水热环境影响

为探究东北水热资源限制下春玉米农田保护性耕作的合理推广,本研究基于44篇已发表文献中的2 705对数据,应用Meta分析方法比较4种保护性耕作(秸秆覆盖SM、免耕NT、免耕+秸秆覆盖NM和深松SN)与传统耕作CK下东北春玉米农田土壤温度和土壤含水量的差异,并探讨不同因素对其影响程度。结果表明：保护性耕作对生长季内的玉米农田有增湿降温的效应,土壤含水量提升5.93%和土壤温度降低2.93%;土壤含水量增加效应由大到小依次为SM>NM>SN>NT;土壤温度在SM、NT下显著降温,NM、SN显著增温,但NM增温幅度仅为0.006%。保护性耕作下土壤含水量和土壤温度在各亚组间均无显著性差异;部分亚组内土壤含水量有显著性差异,显著性依次为：土壤质地>土层深度>生育期>年均气温>年降雨量>秸秆覆盖量,土壤温度仅在秸秆覆盖量亚组内有显著性差异。此外,覆盖(3 000,6 000]kg/hm²秸秆时,蓄水保墒效果最佳。综上,在年均气温[0,10]℃的东北春玉米可种植区实施4种保护性耕作均有显著的增湿降温效应。     

覆盖免耕在休闲期的节水和生育期的调温效应

对免耕覆盖、秸秆还田和常规耕作在休闲期的节水效果研究表明:在夏季休闲期,免耕覆盖比常规耕作多贮水30.62mm,比秸秆还田多23.91mm;在冬季储水灌溉期间,可将储水定额从2100m3/hm2减少到600和975m3/hm2。对春小麦生育期土壤表层,5、10、15、20和25cm处温度变化观测发现:免耕覆盖土壤温度在气温较低的8:00可以提高土壤表层温度,在气温较高的14:00可以减缓土壤温度的升高,而在19:00气温降低时可以减缓土壤温度的降低,使土壤温度一直保持在一个稳定的状态,这有利于调节农田小气候,创造作物良好的生长环境。     

覆盖免耕的节水效应与土壤温度的变化

通过对覆盖免耕、秸秆还田和常规耕作的研究表明:覆盖免耕从作物播种开始到收获的时段内较秸秆还田和常规耕作可以分别节水352.2 m3/hm2、441.4 m3/hm2.对豌豆生长期内土壤表层、5、10、152、0 cm和25 cm观测表明:早上8∶00温度较低时覆盖免耕可以提高土壤表层的温度;在温度较高的下午14∶00,覆盖免耕可以减缓土壤温度升高过快;在温度降低的晚上20∶00,覆盖免耕可以减缓土壤温度的降低.因此,覆盖免耕可使土壤的温度保持在一个相对稳定的状态下,创造良好的农田小气候,有利于作物的生长.     

不同耕作方式麦田土壤温度及其对气温的响应特征——土壤温度特征及热特性

 【目的】研究耕作方式对冬小麦田土壤温度和热特性的影响规律。【方法】于河北省栾城县设置翻耕、旋耕和秸秆覆盖免耕处理,采用热脉冲-时域反射技术监测2004－2005年冬小麦生育期土壤温度及热特性,探讨了不同耕作方式下的土壤温度效应。【结果】耕作方式对土壤温度主要集中在冬小麦拔节前。相对于其它处理,免耕在气温降低阶段表现“增温效应”,在升温阶段表现“降温效应”,且达到极显著水平;免耕在播种-分蘖期降低土壤日均温0.69～1.02℃,推迟了冬小麦出苗2 d、分蘖7 d,缩短了冬前分蘖时间7 d,分蘖活动积温减少54.12～55.55 ℃?d;免耕越冬期具有较高土壤平均温度0.02～0.09℃和耕层土壤负积温0.87～2.25℃?d,但在越冬期稳定通过0℃以上晚7 d,低温持续时间长2～3 d,并推迟返青2～6 d;免耕完成返青消耗了更多活动积温21.54～29.15℃,造成拔节推迟5 d;免耕在冬小麦营养生长阶段降低累积温差123.43～148.62℃和日平均温差1.17～1.42℃。旋耕相对于翻耕推迟了返青4 d,减少活动积温8.55℃,增加累积温差25.19℃。不同耕作方式农田土壤容积热容量、热导率和热扩散系数无明显差异。【结论】从冬小麦生育进程上来说,热量资源利用效率以翻耕最高、旋耕居中、免耕最低;免耕缩小温度变化幅度不利于冬小麦生长发育,但有利于冬小麦保苗。免耕表现增降温效应的主要原因是秸秆覆盖而不是土壤物理性质的变化。     

不同耕作方式麦田土壤温度及其对气温的响应特征 ——土壤温度日变化及其对气温的响应

 【目的】针对以往研究在土壤温度观测和不同耕作条件下土壤温度效应规律上的不足,研究了华北平原不同耕作方式冬小麦田土壤温度日变化及其对气温的响应特征。【方法】试验于河北省栾城县设置翻耕、旋耕和秸秆覆盖免耕处理,采用热脉冲-时域反射技术,连续监测2004-2005年冬小麦生育期土壤温度和气温。【结果】各层次土壤温度日变化随气温呈正弦函数变化;土壤温度日变化随土壤深度呈“锥形”;2.5～80 cm土壤深度每增加5 cm,土壤温度随气温的变化滞后1.2 h左右;不同耕作方式土壤日最高和最低温度均具有显著差异,秸秆覆盖度是其主要影响因素之一;免耕在冬小麦活动期,显著降低了2.5 cm土层土壤最高温度0.66～4.85℃,而在越冬期提高最低温度0.64～0.87℃;冬小麦生长前期（出苗-拔节）免耕较其他处理显著降低了2.5 cm土层土壤温度日变化幅度,其中较翻耕降低0.65～5.21℃,较旋耕降低0.48～3.89℃。【结论】不同耕作方式各层次土壤温度均极显著响应气温变化;耕作方式主要影响土壤温度的变化幅度而且主要表现在冬小麦生长前期;免耕在冬小麦活动期表现为降温效应,究其原因是由于较大程度地降低高温而较小程度地提高低温;越冬期表现增温效应是由于显著提高了各个时刻的土壤温度。     

绿洲灌区耕作方式与秸秆还田对玉米田水热特征的调控效应

为探讨干旱绿洲灌区耕作方式与秸秆还田对玉米田土壤水热特征的调控效应,基于甘肃河西绿洲灌区田间定位试验,研究耕作方式(免耕、传统翻耕)和秸秆还田方式(秸秆还田、秸秆不还田)下农田土壤水分、温度动态变化特征。结果表明,耕作方式、秸秆还田显著影响土壤贮水量、耗水量、土壤温度、土壤有效积温、玉米籽粒产量、水分利用效率及积温生产效率,且互作效应显著。较秸秆不还田,秸秆还田提高了玉米各生育期0～120 cm土层的土壤贮水量,降低了玉米拔节至成熟期耗水量、播种至拔节期与吐丝期0～25 cm土层的土壤温度及各生育期土壤有效积温。免耕较传统翻耕提高了玉米拔节前土壤贮水量,降低了拔节至吐丝期耗水量,而传统翻耕较免耕提高了玉米各生育期土壤温度及有效积温。秸秆还田条件下玉米籽粒产量、水分利用效率及积温生产效率较秸秆不还田分别提高20.3%、23.6%和23.2%。传统翻耕的玉米籽粒产量、水分利用效率及积温生产效率较免耕分别提高20.8%、22.6%和12.3%。传统翻耕结合秸秆还田降低了玉米拔节前、吐丝至成熟期的耗水量,提高了各生育期土壤温度与有效积温。传统翻耕结合秸秆还田的玉米籽粒产量、水分利用效率及积温生产效率较其他处理分别提高20.3%～37.9%、22.0%～40.5%和7.0%～32.4%。因此,传统翻耕结合秸秆还田是绿洲灌区玉米高产、农田水热资源高效利用的理想耕作措施。     

耕作措施对黄土高原地区农田土壤碳排放影响的Meta分析

【目的】研究不同耕作措施对黄土高原地区农田土壤碳排放的影响,以期对气候变化背景下优化黄土高原地区农田耕作措施提供科学依据.【方法】以整个黄土高原地区为研究对象,通过中国知网(CNKI)、百度学术、Google Scholar、Web of Science等中英文数据库搜集到近20 a出版的关于黄土高原地区耕作措施与小麦、玉米和豆类作物农田土壤碳排放相关文献(共计46篇),采用Meta分析方法,以传统耕作(CK)为对照,分别分析免耕秸秆还田(NTS)、免耕秸秆不还田(NT)、深松耕(SST)和传统耕作秸秆还田(TS)对黄土高原地区小麦、玉米和豆类作物农田土壤碳排放的影响.【结果】在作物生育期,相比传统耕作,免耕秸秆不还田和免耕秸秆还田分别显著减少农田土壤碳排放16.4%和12.9%,深松耕显著增加农田土壤碳排放31.4%,传统耕作秸秆还田显著增加土壤碳排放6.2%.相比传统耕作,免耕秸秆不还田处理在作物生育期分别显著减少小麦和玉米农田土壤碳排放量19.2%和5.2%,而对豆类作物农田碳排放影响不显著;免耕秸秆还田处理分别显著减少玉米、小麦和豆类作物农田土壤碳排放量8.5%、14.5%和11.2%.而深松耕在作物生育期显著增加玉米和小麦农田土壤碳排放量37.7%和23.9%.传统耕作秸秆还田条件下,豆类、小麦和玉米农田土壤碳排放呈增长趋势但影响不显著.【结论】在黄土高原地区采用免耕秸秆不还田和免耕秸秆还田的耕作措施有利于降低作物生育期农田土壤碳排放量;传统耕作秸秆还田和深松耕处理显著促进农田土壤碳排放.因此,免耕秸秆不还田和免耕秸秆还田是实现黄土高原地区农业低碳生产的适宜耕作措施,且种植玉米和小麦作物减排效果尤为显著.     

不同耕作和覆盖方式对广西地区甘蔗地土壤水热状况的影响

[目的]研究不同耕作和覆盖方式对甘蔗种植地土壤水热状况的影响,探究适宜的耕作管理方式,为广西地区甘蔗种植和农业发展提供理论依据。[方法]在广西农业科学院里建科学研究基地典型甘蔗种植区内,设置粉垄耕作+无秸秆覆盖处理(T0)、免耕+无秸秆覆盖处理(NT0)、粉垄耕作+秸秆覆盖处理(TS)和免耕+秸秆覆盖处理(NTS)等4个处理,原位监测其5、20和40 cm土层土壤温度和土壤含水量,分析其在不同时期内的土壤水热状况的变化及原因。[结果]秸秆覆盖处理(TS和NTS)相比于无覆盖处理(T0和NT0)显著降低了土壤温度(P0.05,下同)且土温日变幅变幅较小,保持了土壤温度的稳定。粉垄耕作相比于免耕更有利于土壤热能的传导,升温迅速,在气温降低后具有增温效应。粉垄耕作和秸秆覆盖均能明显改善土壤水分状况,T0处理在试验期土壤含水量比试验开始前提高31.3%,差异显著。整个研究期内5～40 cm土层的土壤含水量,同一耕作处理下,TS比T0、NTS比NT0分别高出15.4%和5.7%;同一覆盖处理下,TS比NTS、T0比NT0分别高出11.3%和2.0%,差异均显著。同时,经粉垄耕作后下层土壤水分可供给上层。[结论]粉垄耕作和秸秆覆盖均能有效调节土壤温度,提高土壤含水量,粉垄耕作+秸秆覆盖的耕作管理方式可作为广西地区甘蔗种植的参考。     

保护性耕作措施对土壤水分含量及春小麦产量的影响

2005年在定西市李家堡镇进行了免耕＋秸秆覆盖、秸秆还田、免耕＋不覆盖3种保护性耕作措施对0～200cm土层土壤水分含量及春小麦产量影响的试验研究。、结果表明：免耕＋秸秆覆盖对春小麦各生育期0H50cm土层水分含量的保蓄效果最佳,在作物播种期可以增加袁层土壤含水量,对确保苗齐、苗壮具有重要意义,而在其它生育时期的较深土层中,其抑蒸保墒效果逐渐消失。免耕＋秸秆覆盖、免耕不覆盖、秸秆还田分别较传统耕作处理的春小麦籽粒产量提高12．83％、10．21％、7．53％,但可能因保护性耕作实施年限较短,处理间差异不显著。     

安宁河流域免耕覆盖对稻田土壤性状及作物产量的影响研究

[目的]探索免耕覆盖在四川省西昌市主要轮作方式中的技术措施及其对土壤性状和作物产量的影响。[方法]2008年开始在西昌市小庙乡进行水稻-小麦轮作免耕覆盖的长期定位试验,共设置7个处理,选择其中有代表性的3个处理（①翻耕并将秸秆带离本田;③秸秆翻耕入土;⑤免耕秸秆覆盖还田）定期测定土壤养分含量、土壤含水量、土壤温度等,并对各处理水稻产量进行比较。[结果]处理⑤土壤有机质含量分别较处理①、③提高了6.81%和0.93%,土壤全氮含量分别较处理①、③提高了6.66%和2.67%,全磷和全钾含量分别较处理①提高了5.26%和8.34%;处理⑤土壤含水量较高,表土温度较低,水稻产量较高。[结论]免耕覆盖可提高土壤养分含量,调控土壤温度,增加土壤含水量,提高作物产量。     

不同栽培方式对水稻产量的影响

[目的]为探讨不同栽培方式对水稻产量的影响,摸索一条降低水稻生产成本、提高水稻生产效益的途径。[方法]2012年在金城江区凌霄村在早稻和晚稻生产期间开展田间小区试验。4种栽培方式分别为非稻草还田免耕抛秧(A)、稻草还田常耕抛秧(B)、稻草还田免耕抛秧(C)、非稻草还田常耕抛秧(D)。[结果]不同处理对水稻分蘖的影响有明显差异,各处理分蘖高峰期相同,但分蘖量有差异,表现为处理B﹥处理D﹥处理C﹥处理A;抛栽后30 d分蘖大多属于无效分蘖。各处理早稻全生育期均为130 d,晚稻121 d,说明免耕抛栽和常耕抛秧对水稻生长发育进程没有影响。处理A、C比处理D,早稻分别增产823.5、850.5 kg/hm2,增幅分别为9.1%、9.3%;晚稻分别增产811.5、1 084.5 kg/hm2,增幅分别为10.0%、13.2%。处理A、C比处理D早稻分别增收2 805.0、2 854.5元/hm2,晚稻分别增收2 847.0、3 369.0元/hm2。[结论]稻草还田免耕抛秧和免耕抛秧既能提高经济效益,又能节省劳力,同时可以减少环境污染和水土流失;不但能解决稻草资源的浪费,也有利于保护生态环境,促进水稻生产的可持续发展。     

黄土旱塬不同水分管理模式对旱作春玉米土壤温度的影响

 【目的】基于春玉米生长季土壤温度动态观测资料,研究黄土高原南部旱作区不同水分管理模式对春玉米（Zea mays）农田土壤温度动态变化和玉米生育期土壤积温（＞10℃）的影响,其结果对理解不同水分管理模式对玉米生长影响具有一定参考价值。【方法】以沈单10为供试作物品种,水分管理模式2007年采用补充灌溉、雨养和地膜覆盖3种处理。在2007年基础上,2008年增加秸秆覆盖,试验采用完全方案,于2007年和2008年连续进行2年田间试验。【结果】地膜覆盖具有明显的增温效应,而秸秆覆盖具有明显降温效应;玉米不同生育阶段＞10℃土壤积温,以出苗阶段（PT-VE）最低,生殖生长阶段（R1-R6）次之,营养生长阶段（VE-R1）最高。不同水分管理模式对不同生育期的土壤积温影响不同：地膜覆盖在PT-VE阶段较低,补充灌溉在VE-R1阶段较低,雨养处理在R1-R6阶段较低。地膜覆盖条件下土壤温度对大气温度变化的响应更为敏感,与大气温度变化最为紧密;而秸秆覆盖土壤温度对大气温度变化的反应最迟钝。补充灌溉和地膜覆盖处理籽粒产量显著高于雨养处理（P＜0.05）,与雨养相比,2007和2008年补充灌溉分别增产30.0%和25.7%,地膜覆盖分别增产18.1%和29.7%。【结论】在黄土旱塬地区,不同水分管理模式不仅影响土壤温度动态变化,而且也影响玉米生长发育和对土壤热量资源利用。     

枣园地面覆盖对土壤地温和红枣生长发育的影响

[目的]以南疆枣园生态系统为研究对象,研究不同地表覆盖模式对果园土壤温度和红枣生长发育的影响,寻找最优地表覆盖模式,为红枣高产优质生产提供参考.[方法]在翻耕覆膜、翻耕秸秆覆盖、翻耕裸地和免耕裸地条件下,对5年骏枣枣园的土壤温度、枣果生长发育、枣果生长动态、枣外观品质进行测量.[结果]0 ～25 cm土层土壤平均温度翻耕覆膜＞翻耕裸地＞免耕裸地＞翻耕秸秆覆盖.在生育期内,秸秆覆盖处理的综合生长量（二次枝长、二次枝粗）高于其他3个处理,促进枣树生长发育.不同覆盖处理措施中,秸秆覆盖下的枣品质最好,覆膜次之.[结论]综合考虑不同覆盖措施的效应,秸秆覆盖比较适宜新疆地区红枣生产中推广应用.     

模拟增温对短穗兔耳草生长特征的影响

[目的]探讨短穗兔耳草个体对模拟增温的响应。[方法]采用国际冻原计划(ITEX)模拟增温对植物影响的研究方法,将温棚从小到大的顺序依次设为A、B、C、D、E5个温度梯度,分析不同温度梯度下短穗兔耳草个体生长特征的变化,研究模拟增温对短穗兔耳草生长特征的影响。[结果]随着温棚直径的减小,温度(地表温度和土壤温长)逐渐升高。与对照相比,A、B、C、D、E5个处理分别提高了2.68、1.57、1.20、1.07和0.69℃(地表气温),1.74、1.06、0.80、0.60和0.30℃(土壤温度)。短穗兔耳草从对照至A温室随着温度的升高,叶片数、叶片高度逐渐增加,而匍匐茎逐渐减少。[结论]叶片数变化与温度(地表温度和地温)呈正相关关系,增温促进了短穗兔耳草的营养生长,抑制了它的克隆繁殖能力。     

免耕覆盖对玉米田土壤物理性状的影响

[目的]研究渭北旱塬免耕结合不同覆盖对春玉米产量和土壤物理性状的影响,以期对该区农业生产提供理论依据。[方法]选取先玉335为供试材料,以传统耕作不覆盖为对照,通过大田试验测定和分析了免耕不覆盖、免耕秸秆覆盖、免耕地膜覆盖和免耕地膜秸秆双元覆盖下土壤容重、孔隙度、含水量以及水分利用效率的变化。[结果]免耕覆盖处理能够不同程度降低20~40 cm土层土壤容重,显著提高春玉米播前0~80 cm土层土壤含水量;免耕地膜秸秆覆盖和免耕地膜覆盖较对照春玉米播前0~300 cm土层土壤贮水量增加63.7和62.5 mm,水分利用效率提高69.7%和22.4%。[结论]渭北旱塬地区春玉米种植适宜免耕地膜秸秆双元覆盖的方式。     

保护性耕作防治坡耕地水土流失效应的研究

[目的]探索出一种能提高坡耕地土壤保水能力和减少水土流失的途径。[方法]于2007年在陇中黄土高原半干旱区,设传统耕作下春小麦与甘草间作(TWL)、免耕不覆盖下春小麦与甘草间作(NTWL)、免耕秸秆覆盖下春小麦与甘草间作(NTSWL)3个处理,坡度在6~7°之间。每个处理小区底部设径流收集池。[结果]不同处理防治水土流失的效果不同,NTSWL最好,NTWL次之,第三为TWL。流失泥沙的养分含量中有机质、速效N、速效P、速效K的流失总量最大,全N和全P的流失总量最小,NTSWL处理对减少有机质、速效N、全N和全P的流失具有明显的作用;径流量、泥沙量与降雨量的回归关系均十分显著。[结论]免耕秸秆覆盖是控制水土流失的有效措施。     

不同方式稻草还田对烤烟产质量的影响

[目的]寻找三明烟区冬季较为适宜的稻草还田方式。[方法]探讨了不同稻草还田方式对烤烟生长及产质量的影响。[结果]稻草堆沤后于起垄整畦前撒施回田处理烟株长相长势及烟叶产质量表现优于稻草溶田处理,尤其在"烂冬"天气表现更加明显,但其青枯病发率和发病程度高于稻草溶田处理。[结论]在"烂冬"天气或黏烂田可采取稻草堆沤腐烂后撒施回田的方式进行稻草还田,在中壤田冬季正常气候条件下采取100%稻草溶田,以降低青枯病发病率和发病程度。     

稻草覆盖对早稻茬免耕秋玉米土壤温度和水分的调控效应

[目的]为有效利用稻草作为稻茬免耕秋玉米的土壤-作物抗旱保水的生物材料提供依据。[方法]设计4个不同稻草覆盖量,依次为06、0009、0001、2 000 kg/hm2。测定不同稻草覆盖量条件下土壤温度和土壤含水量的动态变化,探讨丘陵稻作区稻茬免耕栽培秋玉米的稻草适宜施用量。[结果]试验得出,就土壤降温和保墒效应而言,覆盖稻草量在9 000~12 000 kg/hm2可达到良好的效果。[结论]稻草覆盖能显著降低高温时段10 cm以内土层的温度,降温效应随覆盖量增加而增加;同时也能明显提高高温干旱期0~10 cm表土层的水分保持能力,其效果随着覆盖量的加大而越明显。