耕作制度对土壤质量及效益的影响

保护性耕作能很好地控制侵蚀、提高土壤质量及保护相关的自然资源。美国孟山都科研项目中心通过对1998~2002年13个科研项目中心地点农田测定结果的汇总,评价玉米生产中带状耕种、免耕和常规耕作及大豆生产中窄行、宽行、免耕与常规化耕种对土壤质量、产量及其效益的影响。结果表明:保护性耕作能有效改善土壤质量,提高土壤水分入渗率,增加土壤中蚯蚓数量。另一重要的结果是作物产量不能作为评价耕作措施的主要因子。免耕与带状耕作比常规耕作和连作系统有更高的效益,而免耕的生产成本比常规耕作低,即使其产量较低仍然可获得相当的效益。     

不同施肥和耕作制度下土壤微生物多样性研究进展

本文主要介绍了运用Biolog GN、磷脂脂肪酸(PLFA)、核酸分析法进行土壤微生物群落分析的优缺点,综述了施肥、耕作两种农业措施对土壤微生物多样性影响的研究进展。指出不同施肥处理对微生物影响效果不同,合理施用有机肥有利于维持土壤微生物的多样性及活性;由于受其他环境因素(如土壤类型、农作制度、残茬量等)的影响,不同耕作措施对土壤微生物多样性影响有差异,但是大多试验结果显示免耕、少耕能增加微生物多样性和生物量,保持系统的稳定性。文章还指出了目前研究中存在的问题,并对今后的研究方向做了展望。     

不同管理方式下吉林省农田黑土流失量

本文利用土壤流失方程式的计算机应用程序[1],模拟计算吉林省榆树和德惠两市黄土质黑土坡耕地在不同管理利用方式下的土壤流失强度。结果表明,黑土种植玉米降雨流失量在4～45 t/hm2·a之间。种植大豆流失量高出玉米一倍。流失量随耕地坡度加大和A层变薄而增加。吉林黑土A层厚度正在逐渐下降,下降幅度因土种和管理方式而异,范围在0.5～4.5mm/a。种植玉米,吉林省黑土每年会流失830×104t表土,相当于流失近20×104t有机物质。种植大豆会使土壤和有机质流失量加倍。与传统的耕作方式模拟对比,保护性耕作可以显著降低吉林黑土的流失量。     

不同耕作制度下荒漠绿洲棉田土壤水分的时空变化

通过田问试验研究了不同耕作制度荒漠绿洲棉田土壤水分的时空变化.结果表明,0-120 cm土层免耕覆盖土壤容积含水量最高,免耕留茬次之,传统耕作和耕作覆膜最低.0-20 cm土层,免耕覆盖和免耕留茬土壤含水量高于传统耕作和耕作覆膜,0-5 cm差异最大,但随着深度增加差异减小,20-120 cm差异不大.传统耕作、耕作覆膜、免耕留茬棉田表层与底层土壤水分梯度明显,免耕覆盖不明显.头水前不同耕作方式棉田0-120 cm土壤含水量都随时间延长逐渐降低,前期免耕覆盖和免耕留茬与传统耕作和耕作覆膜差异较大,后期差异变小;头水后,免耕覆盖、免耕留茬高于耕作棉田.免耕覆盖和耕作覆膜棉田表层土壤水分状况比较稳定,免耕留茬和传统耕作变化幅度较大.     

土壤条件指数与EPIC模拟土壤碳管理效率

环境政策综合气候模型(EPIC)是一个基于过程的模型系统,可用来模拟与生态系统功能有关的土壤、作物和环境过程,它需要大量详细的参数,而土壤条件指数(E)是利用有机质含量、耕作和侵蚀的3个田间管理指标预测土壤有机碳(Com)的简单工具。取4种耕作制度(常规耕作种植棉花;免耕棉花、免耕下棉花-玉米轮作、免耕下狗牙根草-玉米-棉花轮作)来确定免耕系统中Com截存量的预测能否用E进行简化,并与EP-IC模拟进行比较。结果表明,EPIC模拟出3种免耕系统中Com截存量比常规耕作高,E法也预测出常规耕作与免耕之间Com的显著差别;EPIC中Com截存量在各轮作措施之间差异不显著,而E法显著,E和EPIC对Com的截存量预测较接近,但并非线性关系。结论:E是预测保护性耕作中Com潜在变化量费省效宏的方法,当然它还需要在一定的田间下进行验证。     

滴灌条件下冬小麦田间土壤蒸发的测定和模拟

田间蒸发蒸腾总量(ETa)及其各分量的变化过程是农田水分利用与管理的主要依据。该文采用微型蒸发器(micro-lysimeters,MLS)对不同滴灌制度及覆盖处理下冬小麦田间土壤蒸发(Es)进行测定及评价。研究结果表明,滴灌条件下,采用内径10 cm,高度15 cm的MLS,在无降雨时每5 d换土能满足田间Es测定的精度要求(误差5%);滴灌条件下覆盖处理Es和Es/ETa均显著低于不覆盖处理,各处理的Es均值在0.98~1.30 mm/d之间,Es/ETa在33.0%~44.5%之间。此外,构建了基于灌水后天数(Dai)为自变量的Es简易估算模型,可在不获取表层土壤含水率的情况下,实现对滴灌条件下土壤蒸发较为精准的估算。该研究所建立的Es估算模型提供了滴灌农田Es的一种量化方法,确定的Es占ETa比例及其受覆盖等农艺措施的影响可为相关农业水管理实践提供科学指导。     

模拟降雨条件下不同材料覆盖对水分入渗特征的影响

利用人工模拟降雨试验研究不同覆盖材料对降雨入渗能力的影响，重点研究渗水地膜覆盖、海绵薄膜覆盖情况下径流量和水分入渗速率的变化。结果表明，渗水薄膜覆盖、海绵薄膜覆盖均能明显降低径流量，增加水分入渗速率，海绵薄膜覆盖和渗水薄膜覆盖24min内的累积径流量分别减少63．94％和87．08％。     

耕作措施对地表径流和产沙量的影响

通过有无地表残余物和是否深翻评价传统耕作和免耕的水土保持效益。传统耕作、免耕、移走残余物、保留残余物、深翻、不深翻组合成8种处理,每种处理重复4次。每个小区进行2 h模拟降雨。连续测量小区上的径流量和泥沙输移量。观测结果表明:免耕小区的径流量至少比传统小区减少2倍,泥沙输移量减少4倍。无残余物覆盖不深翻的传统耕作小区径流量最大,有残余物深翻的免耕小区径流量最小。移走残余物使免耕小区和传统耕作小区径流量增加,深翻使免耕小区和传统小区径流量减少。对照不深翻的传统小区和免耕小区,深翻使径流速率缓慢增加,使土壤密度和土壤强度降低。通过残余物覆盖和深翻措施的结合,来改善土壤性质和增加入渗,减少了传统小区和免耕小区的径流量和土壤流失量,从而提高土壤中作物的有效水量。     

免耕秸秆还田和传统耕作方式下东北黑土氨基糖态碳的积累特征

以吉林德惠市中层黑土进行7年田间定位试验的小区土壤为研究对象,对免耕(NT)和传统耕作下(CT)耕层(0～20 cm)氨基糖态碳含量的变化特征进行了分析。结果表明,与传统耕作相比,实施免耕7年后整个耕层土壤中氨基糖态碳含量显著增加(p<0.05),以表层(0～5 cm)增加幅度最大,高达94.7%。说明在研究地区,免耕措施有利于微生物代谢物如细胞壁物质等作为潜在的碳源逐渐积累在土壤中。免耕土壤中不同微生物来源氨基糖态碳的含量均较传统耕作有显著增加,但是变化特征有所不同,其中免耕条件下真菌来源的氨基葡萄糖的积累量较传统耕作高出1倍多,而且氨基葡萄糖与细菌来源的胞壁酸的比值(6.9～7.3)显著高于传统耕作(4.7～5.4),暗示实施免耕秸秆还田7年后土壤中真菌已逐渐转为优势群体,而真菌占优势的农田生态系统具有更大的固碳潜力。     

不同耕作和施肥措施对潮土生物学特性的影响

对山东禹城综合试验站免耕潮土试验田中不同耕作和施肥措施对土壤潮土生物学特性的影响进行了研究,结果表明:免耕和秸秆还田可以显著增加潮土中细菌、真菌和放线菌的数量,也可以显著增加土壤蔗糖酶和脲酶的活性,尤其是土壤表层。不同施肥措施对土壤生物学特性有显著影响,分次施肥要优于集中施肥,免耕秸秆还田可以提高土壤生物学特性,优化土壤微环境。     

不同耕作方式对旱地土壤酶活性的影响

通过设置在甘肃省定西市安定区李家堡乡的田间定位试验,研究了传统耕作(T)、免耕(NT)、免耕结合秸秆覆盖(NTS)以及秸秆还田(TS)处理对土壤酶活性的影响。结果表明:(1)与T相比,NT、NTS以及TS处理均可使土壤酶活性增加,对于表层土壤而言,效果更为明显;(2)脲酶、蔗糖酶和碱性磷酸酶等水解酶活性在耕翻处理下随土层的加深呈现先增加后降低的趋势,而在免耕处理下随土层的加深而减少;(3)过氧化氢酶和多酚氧化酶等氧化还原酶活性均随土层的加深而减少;(4)五种土壤酶活性之间的相关性都达到了显著相关。     

保护性耕作对棉花产量及收益影响的研究

保护性耕作包括免耕、少耕及其它水保耕作。保护性耕作具有减少水土流失,增加土壤有机质,提高作物产量,降低生产成本的特点。在美国7个州12个试验区研究棉花生产中免耕、少耕、带状耕作及传统耕作的效果及效益。12个试验区全部布设了免耕及传统耕作,其中有8个试验区布设了少耕,2个试验区布设了带状耕作。各耕作措施对土壤理化性质没有显著影响,对棉花产量影响差异不显著,但免耕5 a总利润比其它三种耕作措施高15~820美元/hm2。由于各试验区的环境条件、土壤及管理措施不同,所以试验结果间差异不显著,但各试验区免耕利润高于其它耕作措施。在评价耕作措施时,不应只注重产量,还应考虑其综合效益。     

不同耕作方式对水稻产量和土壤肥力的影响

于2005～2006年在双季稻田研究了不同耕作方式对水稻生长、产量和土壤肥力的影响。结果表明:免耕抛秧水稻根干重低于翻耕移栽稻,根系绝大部分分布在表层土壤,根系活力比翻耕处理的高,分蘖时间比翻耕移栽的早而比翻耕抛秧的迟;每公顷有效穗数略低于翻耕抛秧而高于翻耕移栽,结实率高于翻耕处理。随着免耕次数的增加,各处理产量基本持平;免耕1年有利于土壤物理性质的改善,免耕有利于土壤养分在表层土壤富集。     

黄土高原旱地麦田26年免耕覆盖对土壤肥力及原核微生物群落多样性的影响

为明确黄土高原旱作麦田长期保护性耕作对土壤肥力和土壤原核微生物的效应,以位于山西省临汾市实施保护性耕作26年的小麦田为试验基地,采用Illumina Hiseq 2500高通量测序等手段,开展了不同耕作措施[免耕覆盖（NTS）、深松免耕覆盖（SNTS）和传统耕作（TT1）]对土壤理化性质和土壤原核微生物多样性的影响分析。研究结果表明：1）NTS和SNTS处理比TT1处理显著提高了土壤全氮、碱解氮、速效磷及速效钾的含量,降低了土壤pH,提高了土壤贮水能力和水分含量,降低了0~10 cm土层的土壤容重,但提高了10~20 cm土层的土壤容重;同时,SNTS处理显著增加了土壤的有机质含量。2）Illumina Hiseq高通量16S rRNA基因V4区测序结果表明：NTS和SNTS处理比TT1处理显著降低了绿弯菌门的相对丰度;NTS比SNTS处理显著降低了土壤中疣微菌门和绿弯菌门的相对丰度;NTS处理显著增加了土壤原核微生物群落的多样性,但未显著改变原核微生物群落的丰度;SNTS对原核微生物群落的多样性和丰富度均未有显著改变;NTS处理的显著性差异物种（Biomarker）高于其他2个处理;其他原核微生物门的相对丰度,在3个处理间尚未有明显差异。3）聚类分析可见：NTS和SNTS处理与TT1处理的微生物群落结构差异较大;NTS处理与SNTS处理间的微生物群落结构差异较小。4）CCA分析可知：土壤pH、有机质、速效氮、速效磷、速效钾含量对土壤原核微生物群落遗传多样性的变化起着重要作用;与TT1处理相比,NTS和SNTS处理在一定程度上改变了土壤原核微生物群落结构,但仍存在结构的相似性。综上所述,长期进行NTS和SNTS处理对黄土高原旱地麦田土壤微生物多样性、丰富度以及土壤肥力因子等的正效作用明显。     

不同耕作措施下SCS-CN模型中CN的比较研究

SCS-CN模型可用来估算降雨地表径流,径流曲线数(CN)是SCS-CN模型反映降雨前流域特征的一个综合参数。在俄亥俄州北阿巴拉契亚的3个实验流域(NAEW),对连续长期免耕流域(WS191)及其它不同耕作措施流域的CN,进行对比试验研究。实验处理包括:玉米,小麦,玉米-小麦-草甸-草甸轮作(CWMM),连续种植草甸,连续免耕玉米,覆盖玉米以及传统耕作玉米。在免耕期间免耕玉米的平均径流量为4.0 mm/a,永久草甸为44 mm/a,免耕玉米的平均径流量是永久草甸的11%。在同一个流域(WS191)连续48a免耕玉米与免耕前的传统耕作相比CN显著减少到66.3,自然资源保护服务手册值中CN值大于82。免耕玉米地CN值较小可能是由于众多蚯蚓的存在增大了土壤孔隙率,从而增强了土壤的入渗率。覆盖耕种玉米的CN(74.6)明显低于传统耕作玉米的CN(90.6)。连续草甸的CN值也较高(77.4)。在轮作的小麦年CN值(63.7)也较小,这表明有机农业可产生较小的CN。连续免耕玉米(66.3)比CWMM(61.9)CN值大,表明施行免耕的草甸可有效减少径流,CN最低约为60。该实验结果适用于与NAEW流域具有类似的地形、管理实践、地质、土壤与气候相似的流域。手册值与实测的CN之间的差异表明,实测值比手册值更具有代表性。     

在不同作物覆盖条件下免耕玉米地土壤的生物生化特性

在免耕制度中,进行作物覆盖,尤其采用豆科作物覆盖,可进一步改善土壤性质,增加表土有机质含量,改善土壤生物特性,为土壤微生物活动提供一个良好的生存环境。在施氮量为０和１６８ｋｇ／ｈｍ２、小区覆盖作物为毛野豌豆、冬小麦和未覆盖作物的条件下,研究了免耕玉米地的土壤生物特性。结果表明,毛野豌豆覆盖小区有机碳累积量最高,冬小麦覆盖小区和无作物覆盖小区在施氮后有机碳含量也有所增加。施氮与否对野豌豆覆盖区有机碳含量没有影响,但施氮后土壤ｐＨ值明显下降。野豌豆覆盖区对微生物数量有较大影响,其不施氮时细菌含量最高。不施氮的野豌豆覆盖区酸性磷酸酶、芳香基硫酸酯酶,β—糖苷酶和Ｌ—天门冬酰胺酶活性比其余处理方式都高。在小麦覆盖区和无作物覆盖区,施氮量为１６８ｋｇ／ｈｍ２时酶活性较高。土壤有机碳含量的增加,可增强土壤微生物活性,并为土壤中微生物分泌酶的固持,提供一个良好的环境。作物覆盖除了减少土壤流失外,还能显著地改善土壤生物特性,从而提高土壤肥力。     

模拟降雨对堆肥和土壤覆盖物中养分流失量的影响

模拟降雨条件下,美国科学家研究了土壤表层的不同堆肥和不同覆盖物对地表径流、土壤侵蚀和养分流失的影响。试验布置11个处理:3种不同质量的家禽堆肥、3种不同粒度的木屑覆盖物及废弃粮食堆肥、秸秆堆肥、建筑废物堆肥、农家院堆肥、裸露土壤(对照)。试验结果表明:除腐熟的堆肥外,其它处理在地表径流过程中均减少土壤固相的流失。堆肥处理养分流失较裸露的土壤和覆盖处理多。呼吸速率和NO3-N浓度低的处理,土壤侵蚀和固相流失相对较少。NO3-N、Na、K、可溶性盐浓度,呼吸速率是衡量NH4-N和P流失的重要参数。     

不同耕作方式下覆草旱作稻田土壤肥力的特征

通过始建于2003年中国南方季节性干旱区(江西省余江县)的双季稻田定位试验,于2005～2007年研究了水稻覆草旱作和免耕覆草旱作对稻田土壤理化性质和生物学性质的影响。结果表明,覆草旱作、免耕覆草旱作的耕层土壤容重和总孔隙度与常规水作的差异不显著。与常规水作相比,免耕覆草旱作显著提高土壤有机质、全氮、碱解氮和土壤基础呼吸;与常规水作相比,覆草旱作和免耕覆草旱作均显著提高土壤微生物生物量碳含量、脲酶和蔗糖酶活性。由此可知,覆草旱作和免耕覆草旱作可以作为该区积极推行的具有培肥地力作用的节水型稻作栽培模式。     

中层黑土不同耕作方式下玉米和大豆产量及经济效益分析

为探索免耕与常规耕作下玉米和大豆的产量和经济效益,2001年秋开始在吉林省德惠市中层黑土上进行免耕、秋翻和垄作耕作方式下的不同轮作试验。试验结果表明：免耕玉米和大豆的田间作业次数比垄作、秋翻的作业次数分别减少3～6次。不同耕作方式对玉米产量的影响直到2006年才逐渐显现出来,垄作玉米年均产量最高,为10136kg&#183;hm^-2,比产量最低的免耕玉米连作高12．3％,但几种耕作方式间玉米和大豆年均产量均无显著差异。按农业生产成本排序,玉米为秋翻〉免耕〉垄作,大豆为秋翻〉垄作〉免耕。按经济效益排序,玉米为垄作轮作〉免耕轮作〉秋翻轮作〉免耕连作〉秋翻连作,大豆为免耕轮作〉垄作轮作〉秋翻轮作。除玉米连作外,免耕不会降低作物产量,其中免耕玉米-大豆轮作可获得与常规耕作相当的玉米产量和较高的大豆产量。从生产成本和经济效益来看,免耕处理在人工和农机上的生产费用比其他处理少,且免耕轮作的经济效益明显大于秋翻,但长期效果如何还有待于进一步的试验和观测。     

模拟降雨条件下3种类型土壤氮磷钾养分流失量的比较

通过模拟降雨试验方法,研究比较了褐土、棕壤与红壤氮磷钾养分流失量。结果表明:在模拟降雨条件下,3种类型土壤中褐土径流量及产沙量最小,红壤最大;土壤全氮、有效磷、速效钾养分随径流流失量占到流失总量的77.27%~99.79%,径流是土壤养分流失的主要驱动力;红壤全氮、有效磷、速效钾养分流失总量最大,褐土最小,棕壤与褐土相比高出4.70%~41.01%,比红壤减少0.30%~17.69%。土壤类型及性质不同使土壤养分流失量存在根本差异,有效地改良土壤,控制及减少径流与泥沙流失是防治土壤养分流失的关键。