稻田垄作免耕对土壤团聚体和有机质的影响

该文以1990年建立的耕作制定位试验田紫色水稻土为研究对象,分析了冬水田（FPF）、水旱轮作（CR）和垄作免耕（RNT）3种耕作方式对土壤团聚体组成和有机质的影响。结果表明,垄作免耕减少了对土壤大团聚体的破坏,在0～10 cm土层,垄作免耕大团聚体含量分别是冬水田和水旱轮作的1.48和1.32倍,微团聚体含量则显著降低;在 ＞10～20 cm土层有相同的趋势。3种耕作条件下,有机碳和氮在团聚体中的分布模式类似,均有向大团聚体富集的趋势,但垄作免耕条件下土壤有机碳和氮质量分数显著高于冬水田和水旱轮作。对土壤颗粒有机质（POM）的分析结果表明,垄作免耕0～10 cm土层轻质组分（LF）的质量分数（1.92 g/kg）与水旱轮作（1.70 g/kg）差异不显著,但显著高于冬水田（1.42 g/kg）。冬水田、水旱轮作和垄作免耕的0～10 cm土层,团聚体内总颗粒有机质（total iPOM）质量分数分别为0.96,1.12,2.14 g/kg;垄作免耕土壤团聚体内细颗粒有机质（fine iPOM）分别为冬水田和水旱轮作土壤的3.02和2.46倍,占总POM差异的57%和66%。垄作免耕土壤团聚体内粗颗粒有机质（coarse iPOM）分别为冬水田和水旱轮作土壤的1.56和1.40倍,占总POM差异的18%和19%。在＞10～20 cm土层有相似的趋势,但在＞10～20 cm层土壤粗iPOM的差异对总POM差异的贡献较0～10 cm层大。垄作免耕减少了对大团聚体的破坏并促进微团聚体向大团聚体团聚;降低了团聚体的周转速率,促进了细iPOM的固定,利于紫色水稻土对碳的固定和积累。     

耕作方式对紫色水稻土总有机碳及颗粒态有机碳的影响

为研究耕作方式对西南地区紫色水稻土总有机碳及颗粒态有机碳的影响,以1989年设立的位于西南大学农场的农业部重庆紫色土生态环境重点野外科学观测试验站内的长期免耕试验田为对象,研究在冬水田平作（DP）、水旱轮作（SH）、垄作免耕（LM）、厢作免耕（XM）和垄作翻耕（LF）5种不同耕作方式下,土壤中总有机碳（TOC）含量、颗粒态有机碳（POC）含量、颗粒态土壤质量分数和颗粒态有机碳分配比在土壤中的分布特点。结果表明,不同的耕作方式主要对表层土壤的TOC、POC分布产生显著影响,其中LM对提高积累TOC和POC贡献最大;0-60 cm土层TOC含量变化范围为7.10～34.45 g/kg,颗粒态土壤质量分数所占比例为30.38%～45.65%,POC含量为1.31～19.39 g/kg,各数值基本变化趋势都是随土壤深度的增加而减小。TOC与POC都可作为评价耕作方式影响紫色水稻土土壤质量变化与固碳能力的有效指标,但相同耕作制度下POC变化幅度更大,对其响应也更为敏感。从TOC和POC的关系来看,不同耕作制度下有机碳的增加与土壤物理保护能力的提高有关,免耕方式有利于有机碳以及颗粒态有机碳的保护和稳定。     

洞庭湖区不同土地利用方式耕作土壤氮素含量与循环

通过对洞庭湖典型地区的密集采样分析和农户调查,研究了4种利用方式耕作土壤全N、微生物生物量氮(MB-N)含量、两者关系和N素循环特征。结果表明:耕作土壤全N、MB-N含量平均值为3.00±0.48g/kg和101.4±49.2mg/kg。双季稻、一季稻、水田旱作和旱地全N平均含量依次为3.12±0.40g/kg、3.03±0.39g/kg、2.79±0.43g/kg2、.10±0.46g/kg。4种利用方式的MB-N含量分别为124.0±56.6mg/kg、96.4±39.2mg/kg、108.0±48.6mg/kg、75.2±30.5mg/kg。除水田旱作外,MB-N与全N之间存在极显著的正相关关系(P<0.01)。土壤N素盈余量依次为双季稻(105.0kg/hm2.a)>一季稻(75.1kg/hm2.a)>水田旱作油菜(64.5kg/hm2.a)>旱地苎麻(51.9kg/hm2.a)。     

稻田长期垄作免耕对水稻产量及土壤肥力的影响研究

不同耕作条件下的水稻生长发育、作物产量及土壤肥力状况的研究表明,稻田长期垄作免耕,水稻根系数量、白根率、根系活力比常规平作和水旱轮作高,分蘖时间早;垄作免耕水稻的株高、茎粗、穗长、穗粒数增加,11年水稻平均产量垄作免耕比常规平作和水旱轮作分别提高了10.3%和11.3%。垄作免耕改变了土壤的物理、化学性状,土壤容重、土壤养分含量明显提高,土壤微生物数量和酶活性增强,土壤表层松结态腐殖质含量比常规平作和水旱轮作高0.194和0.238个百分点,紧结态腐殖质降低0.098和0.037个百分点。垄作免耕有利于提高作物产量、培肥地力、改善土壤生态环境。     

耕作方式对紫色水稻土全硫及有效硫的影响

以位于西南大学农业部重庆紫色土生态环境重点野外科学观测试验站 1990 年设立的长期免耕试验田为研究对象,通过采集 0 ~ 60 cm 土壤,应用等质量计算方法,探讨了冬水田平作（DP）、水旱轮作（SH）、垄作免耕（LM）和垄作翻耕（LF）等不同耕作方式对土壤全硫和有效硫的影响。结果表明,在 0 ~ 60 cm 深度内,土壤全硫和有效硫含量呈现出明显的垂直递减规律,即随着土壤深度的增加,含量逐渐降低;不同耕作方式下,土壤全硫含量及储量为 LM＞SH＞DP＞LF,有效硫含量及储量为 LM＞DP＞LF＞SH。长期垄作免耕提高了土壤全硫及有效硫的含量和储量,与对照 DP 处理相比,LM 处理全硫与有效硫含量分别增加了 20.80% 和 1.31%,储量分别增加了 19.54% 和 5.36%。耕作层（0 ~ 20 cm）,DP、SH、LM、LF 处理土壤有效硫平均含量分别为 27.15、13.45、31.43 和 24.01 mg/kg,DP、LF 以及 LM 处理为硫不缺或硫丰足,而 SH 处理为缺硫土壤（土壤有效硫含量＜16 mg/kg）。对缺硫土壤,应重视硫肥的施用,以促进农作物产量和品质的提高。     

保护性耕作对坡耕地土壤微生物量碳、氮的影响

利用长期定位试验(1999年开始保护性耕作,2004年采样测定),研究了豫西旱区坡耕地不同保护耕作对土壤有机碳、全氮和微生物量碳(SMB-C)、微生物量氮(SMB-N)的影响.结果表明:深松覆盖和免耕覆盖耕层有机碳、全氮较传统耕作均有增加,其中深松覆盖耕作下有机碳含量最高,为6.79 g/kg,比传统耕作增加了13.82%;免耕土壤全氮含量最高为0.797 g/kg,比传统耕作增加了10.42%;土壤有机碳、全氮随着土层的加深逐渐降低;长期保护性耕作(免耕、深松)显著增加了土壤微生物碳、氮含量,0～20 cm免耕和深松的土壤SMB-C、SMB-N含量分别较传统耕作增加79.3%,19.9%和17.92%,8.13%.长期耕作导致坡耕地土壤微生物碳、氮具有不同程度的坡下富集现象.土壤SMB-C与全氮、SMB-N呈显著正相关.由于微生物量C、N可作为评价土壤质量的生物学指标,因此可以认为,长期保护性耕作(免耕和深松)可以提高豫西旱区坡耕地土壤质量,增加土壤肥力.     

稻田长期垄作免耕对土壤肥力性状的影响研究

以长期田间定位试验为基本材料,研究了长期垄作免耕对稻田土壤肥力性状的影响.结果表明稻田长期垄作免耕有利于土壤结构的形成,土壤中＜0.01mm土粒团聚度增大,＞0.01mm有机微团聚体和＞0.01mm铁、铝-有机微团聚体所占比例表现为不同程度的提高,＞0.01mm元机微团聚体和钙、镁-有机微团聚体显著下降.免耕10年后,稻田长期垄作免耕土壤表层有机质含量提高,0～10cm土层的有机质含量达47.5g/kg,比常规平作高41.1%,比水旱轮作高51.3%,比试验前增加了89.0%;随着土壤层次的下移,各处理的土壤有机质含量降低.垄作免耕与常规平作和水旱轮作相比,土壤中的氮、磷、钾含量增加,稻田垄作免耕有利于土壤的定向培肥.     

耕作方式及秸秆还田对华北平原土壤全氮及其组分的影响

为明确耕作方式对农田土壤全氮及其组分的影响,该文于中国农业大学吴桥实验站展开研究。田间试验布置于2008年,设置翻耕秸秆不还田(PT),翻耕秸秆还田(PTS),免耕秸秆还田(NTS)和旋耕秸秆还田(RTS)4个处理。于2015年冬小麦收获后取样,测定分析了土壤全氮、颗粒氮、矿物结合态氮含量以及土壤全氮储量。研究结果表明,0~5和5~10 cm土层的土壤全氮含量NTS和RTS显著高于PTS,但10~20和20~30 cm土层显著降低(P0.05)。0~50 cm土层的土壤全氮储量秸秆还田各处理间差异不显著,但NTS和PTS较PT分别提高了7.78%和11.09%(P0.05)。在土壤全氮及其组分中,土壤颗粒氮对耕作方式表现出最高的敏感性。0~5 cm土层的土壤颗粒氮含量及其在土壤全氮中的占比NTS和RTS均高于PTS,但在20~30 cm土层均低于PTS(P0.05)。与PT相比,PTS仅提高了0~20 cm土层的土壤全氮和颗粒氮含量,而土壤矿物结合态氮含量没有显著差异,NTS和RTS则同步提高了0~10 cm土层的土壤全氮、颗粒氮及矿物结合态氮含量(P0.05)。综上所述,免耕和旋耕提高了土壤全氮及其组分在表层土壤中的分布,翻耕则在较深土层更具优势,但翻耕阻碍了耕层土壤矿物结合态氮的积累,增加了氮素损失风险。     

长期垄作免耕对稻田土壤有机碳剖面分布的影响

以稻田免耕长期定位试验为平台,研究长期垄作免耕对稻田土壤有机碳剖面分布的影响。结果表明,垄作免耕(中稻)、垄作免耕(稻油)、常规平作(中稻)和水旱轮作(稻油)4种耕作处理实施20年后,稻田0-60cm土体中各土层有机碳含量最高值和最低值分别出现在垄作免耕(稻油)和水旱轮作(稻油)中,且水旱轮作(稻油)中各土层有机碳含量均显著低于其他耕作处理;垄作免耕(稻油)中0-10cm和40-60cm土层有机碳含量与垄作免耕(中稻)、常规平作(中稻)之间差异不显著,但20-40cm土层有机碳含量则显著高于其他耕作处理(P<0.05),可见同传统耕作相比,长期垄作免耕(稻油)稻田的增碳优势主要体现在20-40cm土层。不同耕作处理连续实施20年后,稻田0-60cm土体有机碳密度的高低顺序为垄作免耕(稻油)>垄作免耕(中稻)>常规平作(中稻)>水旱轮作(稻油),且处理间差异显著(P<0.05)。垄作免耕15～20年期间,稻田0-10cm表层土壤有机碳储量基本稳定,但20-40cm土层有机碳储量仍有增加,其中垄作免耕(稻油)增加最为明显,表明20-40cm土层碳累积是长期垄作免耕下稻田发挥增碳功能的重要机制。     

耕作制度对紫色水稻土有机碳累积及矿化动态的影响

以稻田长期定位试验为平台,研究常规平作（中稻-冬水田）、垄作免耕（中稻-冬水田）、垄作免耕（中稻-油菜）和水旱轮作（中稻-油菜）4种耕作制度对紫色水稻土有机碳累积及矿化动态的影响。结果表明：实行不同耕作制度均能提高土壤有机碳密度,以垄作免耕（中稻-油菜）最佳。不同耕作制度实施20年后,农田0-10 cm表层土壤有机碳密度已趋于稳定,垄作免耕会提高10-20 cm和20-40 cm土层有机碳密度,而水旱轮作各土层有机碳密度均低于其他耕作处理。不同耕作制度下水稻土中易氧化有机碳数量和有机碳氧化稳定系数差异较大,其中,垄作免耕（中稻-油菜）下水稻土有机碳氧化稳定系数最大。各耕作处理中,土壤有机碳的最大矿化速率差异显著,有机碳矿化率和pH呈显著正相关;在培养期间,垄作免耕（中稻-油菜）的累积矿化量始终显著低于其他处理;常规平作（中稻-冬水田）的总矿化强度最大,垄作免耕（中稻-油菜）最小。     

二氯喹啉酸·苄嘧磺隆复合污染降解菌的特性研究

A bacterial strain, designated as LS, was isolated from a contaminated soil and was found to be capable of utilizing quinclorac, bensulfuronmethyl, and a mixture of the two as carbon and energy sources for growth. Strain LS was identified as Ochrobactrum sp. based on its physiological-biochemical properties, 16S rDNA sequences, and phylogenetic analysis. The extent of degradation of quinclorac and bensulfuronmethyl at initial concentrations of 1.5 and 0.1 g L^-1 was 90% and 67%, respectively, as measured by high performance liquid chromatography （HPLC）. When a herbicide mixture of 0.34 g L^-1 quinclorac and 0.02 g L^-1 bensulfuronmethyl was applied as carbon sources, quinclorac and bensulfuronmethyl were degraded at 95.7% and 67.5%, respectively. It appears that quinclorac is utilized more easily in a mixture than in a single state. The optimal temperature for growth of strain LS was 37 ℃. Strain LS grew well at pH 6 to 9 and had the highest degradation level for quinclorac and bensulfuronmethyl at an initial pH of 7 and 8, respectively. Addition of 0.25 g L^-1 yeast extract could promote the growth and extent of degradation of quinclorac and bensulfuronmethyl by strain LS. Strain LS also showed the capability to degrade other aromatic compounds such as catechol, propisochlor, 4-chloro-2-methylphenoxyacetic acid sodium （MCPA-Na） and imazethapy. The isolate LS shows a huge potential to be used in bioremediation for treating complex herbicide residues.     

Tillage effect on organic carbon in a purple paddy soil

The distribution and storage of soil organic carbon （SOC） based on a long-term experiment with various tillage systems were studied in a paddy soil derived from purple soil in Chongqing, China. Organic carbon storage in the 0-20 and 0-40 cm soil layers under different tillage systems were in an order： ridge tillage with rice-rape rotation （RT-rr） 〉 conventional tillage with rice only （CT-r） 〉 ridge tillage with rice only （RT-r） 〉 conventional tillage with rice-rape rotation （CT-rr）. The RT-rr system had significantly higher levels of soil organic carbon in the 0-40 cm topsoil, while the proportion of the total remaining organic carbon in the total soil organic carbon in the 0-10 cm layer was greatest in the RT-rr system. This was the reason why the RT-rr system enhanced soil organic carbon storage. These showed that tillage system type was crucial for carbon storage. Carbon levels in soil humus and crop-yield results showed that the RT-rr system enhanced soil fertility and crop productivity. Adoption of this tillage system would be beneficial both for environmental protection and economic development.     

不同耕作制度对紫色水稻土活性有机质及碳库管理指数的影响

以长期定位试验点的紫色水稻土为研究对象，研究了耕作制度对紫色水稻土活性有机质和碳库管理指数的影响。结果表明：稻田长期垄作免耕0～10cm土层有机质含量比常规平作高，10～60cm土层有机质含量则比常规平作低；表明稻田长期垄作免耕土壤有机质具有表层富集现象；水旱轮作各土层有机质含量均比常规平作低。垄作免耕各土层活性有机质含量普遍增加，水旱轮作表层（0～10cm）活性有机质含量减少，其余土层变化不大。对活性有机质组分含量的研究表明：与常规平作相比，垄作免耕增加了土壤表层活性有机质各个组分的含量，在其余土层增加了低活性有机质含量，而减少了高活性有机质含量；水旱轮作增加了各土层低活性有机质含量而减少了中活性和高活性有机质含量。垄作免耕所有土层的碳库管理指数都在100以上，水旱轮作除表层（0～10cm）小于100以外，其余土层都在100以上。由此可见，农业管理措施对土壤有机质、活性有机质及碳库管理指数有较大影响。     

不同耕作模式对稻田土壤理化性质及经济效益的影响

为研究不同耕作模式对土壤理化性状和作物经济效益的影响,对皖南地区4种典型耕作模式(单季稻种植、油稻轮作、麦稻轮作、烟稻轮作)的土壤和作物产量进行了研究。结果表明:与单季稻种植相比,轮作显著降低了土壤含水量;麦稻轮作和烟稻轮作土壤体积质量显著增加,孔隙度显著降低;麦稻轮作土壤有机质和碱解氮含量分别显著降低35.8%和47.8%;烟稻轮作土壤速效钾含量显著增加68.2%,速效磷含量提高109.5%。油稻轮作和烟稻轮作总产值比单季稻种植分别显著增加35.3%和155.5%。为解决轮作对土壤的不良影响,要注重增施有机肥和秸秆还田以改善土壤体积质量和孔隙度;麦稻轮作应重点解决土壤p H降低的问题;烟稻轮作要减少烟后晚稻的磷肥和钾肥施用量。总体而言,油稻轮作和烟稻轮作是皖南地区维护农田土壤肥力,促进农业可持续发展,实现农业增产增收的重要耕作模式。     

秸秆还田对汉中盆地稻田土壤有机碳组分、碳储量及水稻产量的影响

为探索稻麦或稻油轮作制下,小麦、油菜秸秆还田对汉中盆地稻田土壤碳库组分的变化,设置小麦秸秆不还田(WSN)、小麦秸秆常规还田(WS)、小麦秸秆促腐还田(WSM)、油菜秸秆不还田(RSN)、油菜秸秆常规还田(RS)、油菜秸秆促腐还田(RSM),共6个处理,通过大田试验研究了不同秸秆类型及还田方式对稻田0—5,5—10,10—15,15—20,20—25cm 5个土壤层次中的土壤容重、总有机碳(TOC)、活性有机碳(LOC)、活性有机碳效率(ACL)、碳储量(SCS)、碳库管理指数(CPMI)及水稻产量的影响。结果表明:秸秆还田显著降低0—15cm土层容重,对15—25cm并未产生显著影响。与不还田相比,秸秆还田明显增加了各层次土壤有机碳库指标含量,但TOC和LOC含量均随土壤深度的增加而减少,两者在0—15cm土层含量较高,具有明显的表层富集现象;与不还田相比,小麦及油菜秸秆还田后可明显增加稻田0—25cm土层中的土壤碳储量(SCS),增幅可达21.9%~23.5%和1.7%~6.7%。不同土层中的LOC、ACL、CPIM对秸秆类型的响应不同,具体表现为小麦秸秆还田(WS、WSM)对0—15cm土层具有显著促进作用,而油菜秸秆还田(RS、RSM)对15—25cm土层中的有显著促进作用。产量方面,秸秆促腐还田模式下(WSM、RSM)水稻产量最高,常规还田模式(WSN、RSN)次之,而不还田时产量最低。相关分析显示0—10cm土壤活性有机碳有效率与水稻产量显著相关。秸秆还田是提高汉中盆地稻田土壤有机碳和产量较为有效的农田管理措施。两种轮作模式下,小麦秸秆全量旋耕还田更有利于固持稻田土壤有机碳和增加水稻产量增加。     

保护性耕作对丘陵区水稻土团聚体稳定性的影响

长期保护性耕作通过增加土壤有机碳而成为稻田土壤结构改良的一项有效措施,而保护性耕作对土壤团聚体稳定机制的影响尚未完全清楚。本文供试土样采自耕作制定位试验水旱轮作、冬水免耕、垄作免耕和厢作免耕耕层（0～ 20 cm）土壤,土样经过糊化作用、湿润作用和再次糊化作用等预处理,用以阐明稻田土壤团聚体的破碎机制。研究结果表明：糊化作用和湿润作用后紫色水稻土团聚体稳定性差异不明显,而保护性耕作显著影响团聚体的稳定性。糊化作用后团聚体水稳性强弱顺序为：垄作免耕＞厢作免耕＞冬水免耕＞水旱轮作,湿润作用后团聚体水稳性强弱顺序为：厢作免耕＞垄作免耕＞冬水免耕＞水旱轮作。糊化作用下团聚体稳定性与有机碳浓度相关性不显著（r＝0.432,p＞0.05）,湿润作用下团聚体稳定性与有机碳浓度呈极显著正相关（r＝0.626,p＜0.01）。因此,研究结果说明保护性耕作有利于紫色水稻土大团聚体有机碳含量提高,进而增强团聚体的水稳性。     

麦稻轮作下耕作模式对土壤理化性质和作物产量的影响

为了探明不同耕作模式对土壤理化性质和作物产量的影响,采用田间定位试验方法,于2007-2010连续4a在麦稻轮作制下开展了本试验研究。结果表明,免耕提高了耕层土壤体积质量,降低了土壤含水率。但是免耕土壤表层(0～10cm)的体积质量仍在作物适宜生长的范围内,并未对作物的生长产生不利影响。免耕促进了土壤有机质和全氮在表层土壤的富集。0～10cm土层有机质和全氮含量比翻耕处理显著增加,而>10～20cm土层上述养分含量明显低于翻耕处理。小麦季免耕土壤的碱解氮、速效磷和速效钾含量的变化趋势与有机质和全氮含量相似,而水稻季免耕处理整个耕层土壤碱解氮、速效磷和速效钾含量均低于翻耕处理。免耕显著的提高了小麦产量,但降低了水稻产量,起主要作用的产量构成因素是小麦和水稻的有效穗数。整个轮作周期的作物产量以小麦免耕水稻翻耕模式的产量较高,比小麦翻耕水稻免耕模式产量增加了5.70%。     

耕作及轮作对土壤氮素径流流失的影响

5年轮作和1年水平沟耕作试验表明:在不同的坡度上,与传统耕作法相比,水平沟减少产流7%,径流液铵态氮浓度提高19%,流失量达到13.01kg/(km²·a),比传统耕作多流失1.11kg/(km²·a);径流硝态氮浓度减少27%,比传统耕作减少7.68kg/(km²·a);径流硝态氮流失减少量和铵态氮增加量相差6倍,水平沟可减少6.57kg/(km²·a)矿质氮流失;水平沟拦截泥沙25%左右,泥沙中全氮富集率提高13%,土壤全氮流失457kg/(km²·a),平均减少18%;一季黑豆和一季黄豆及两季黑豆和一季黄豆参与的5年轮作周期,土壤侵蚀量仅为896t/(km²·a)和984t/(km²·a),不及糜子和土豆参与轮作周期的1/2.