地表覆盖种植与节水增产

对当今我国广泛应用的覆盖种植技术─秸秆覆盖免耕和薄膜覆盖栽培研究表明,在这两种耕作栽培措施下每年可节水20～40mm.节水数量虽然不大,但苗期的土壤水保持着较高能量水平,为提高产量打下良好基础,而从水利用效率角度分析,实际节水每年可达60～200mm,效益更为显着.     

绿洲农田土壤团聚体组成及有机碳和全氮分布对秸秆还田方式的响应

通过田间定位试验,在甘肃干旱灌区,研究了不同小麦秸秆还田方式(NTSS: 25~30 cm 高茬收割立茬免耕; NTS: 25~30 cm高茬秸秆覆盖免耕; TIS: 25~30 cm 高茬秸秆深翻耕; CT: 传统不留茬深翻耕—对照) 对农田土壤团聚体及有机碳和全氮分布特征的影响,以期为优化试区种植模式与提高农业可持续发展提供依据。结果表明：免耕秸秆还田处理(NTSS、NTS)≥0.25 mm团聚体含量较高,与CT相比,在0~10、10~20、20~30 cm土层分别提高5.4%与12.5%、13.3%与14.1%、11.1%与19.2%,以NTS提高幅度较大。NTSS、NTS提高了0~10、20~30 cm土壤团聚体的平均重量直径,较CT处理分别提高6.7%与11.6%、7.6%与8.1%,以NTS提高效果最明显。NTSS、NTS处理土壤有机碳和全氮含量均高于 CT 处理,在0~10、10~20、20~30 cm土层,有机碳含量分别增大8.1%与13.3%、7.4%与11.4%、7.8%与12.8%;全氮含量分别提高14.6%与17.9%、14.5%与17.9%、16.2%与20.5%,同样,以NTS提高土壤有机碳及全氮程度较大。各级别团聚体中有机碳和全氮含量均随土层深度增加而减小,团聚体中有机碳和全氮含量随团聚体直径减小而增加,NTS处理在各土层各级别团聚体均保持较高的土壤有机碳及全氮含量。因此,前茬小麦25~30 cm秸秆覆盖免耕还田是干旱灌区增强土壤团聚体形成、提高土壤有机碳及全氮含量的适宜栽培措施。     

免耕条件下施用有机肥对冬小麦土壤酶及活性有机碳的影响

【目的】探讨免耕条件下施用有机肥对冬小麦土壤酶活性及活性有机碳含量的影响,明确免耕条件下的科学施肥方法,为提升土壤生物学活性和改善土壤质量提供理论依据。【方法】基于山西运城长期定位试验,选取免耕（NT）和免耕增施有机肥（NTM）两个处理,在冬小麦不同生育时期测定与碳转化相关土壤酶的活性（β葡萄糖苷酶、β木聚糖酶、纤维二糖苷酶、α葡萄糖苷酶）、土壤温度、土壤含水量和土壤呼吸速率以及成熟期土壤总有机碳（TOC）和活性有机碳组分（可溶性有机碳,DOC;易氧化有机碳,EOC;微生物量碳,MBC）等关键指标。【结果】（1）在冬小麦生育期,两个处理不同土壤酶活性具有明显的季节性变化特征。其中β木聚糖酶与α葡萄糖苷酶的活性在拔节期和灌浆期表现出升高趋势;但β-葡萄糖苷酶与纤维二糖苷酶的活性随季节变化波动较小。不同生育时期β木聚糖酶和α葡萄糖苷酶的活性的变化趋势与土壤呼吸速率变化趋势基本一致。此外,主成分分析结果表明,不同生育时期土壤酶活性主要受土壤含水量和土壤呼吸速率的影响。（2）与NT相比,NTM显著提高不同生育时期土壤β木聚糖酶的活性（越冬期：17.6%;抽穗期：8.5%;灌浆期：14.1%和成熟期：10.0%）;在越冬期和拔节期土壤α葡萄糖苷酶的活性分别提高16.7%和10.2%。同时,主成分分析结果表明,不同处理间酶活性主要受土壤温度和土壤呼吸速率的影响。（3）与NT相比,NTM显著提升冬小麦生长季TOC、DOC、EOC和MBC含量（TOC：16.9%;DOC：27.7%;EOC：38.4%和MBC：50.7%）。（4）冬小麦生长季土壤生物学指标相关分析表明,β木聚糖酶与α葡萄糖苷酶的活性与总有机碳及其活性组分呈显著相关关系（相关系数均大于0.850）。【结论】免耕增施有机肥通过影响生育期土壤含水量和土壤温度,进而提升β木聚糖酶与α葡萄糖苷酶的活性;同时,秸秆还田基础上增加有机肥碳投入可进一步提高土壤总有机碳和活性有机碳组分的含量,有利于土壤酶等生物学活性和土壤质量的提升。     

河西绿洲区保护性耕作对土壤微生物量C和有机质的影响

试验设20 cm留茬压倒(NPS20)、40 cm留茬压倒(NPS40)、40 cm立秆(NS40)、20 cm立秆(NS20)、6 750 kg/hm2覆盖(NSB40)和3750 kg/hm2覆盖(NSB20)和传统耕作(CT)7个处理,研究了不同秸秆覆盖量、留茬高度和秸秆处理对土壤有机质、土壤微生物量C和作物产量的影响.结果表明:土壤微生物量C含量随季节变化表现为播种前最高,收获后最低;不同时期土壤操作措施对土壤微生物量C的影响不同.从播种期开始,保护性耕作土壤有机质含量大于传统耕作,且保护性耕作各处理土壤有机质随土层深度的增加而递减,而传统耕作各层次之间无差异;保护性耕作提高了春小麦的产量:NPS20、NPS40、NS40、NS20、NSB40和NSB20较CT分别增产53.08%、46.59%、40.81%、19.93%、17.33%和4.34%.     

秸秆还田对免耕稻田温室气体排放及土壤有机碳固定的影响

秸秆还田影响免耕稻田土壤固碳潜力,相应地改变了温室气体的排放,从而影响秸秆还田后稻田土壤固碳减排对减缓全球变暖的贡献。通过研究不同油菜秸秆还田量(0、3000、4000kg·hm-2和6000kg·hm-2)对免耕稻田温室气体(CO2、CH4和N2O)排放和土壤碳固定的影响,评估秸秆还田后温室气体增排的综合增温潜势对稻田固碳减缓全球变暖的贡献的抵消作用。结果表明,秸秆还田显著提高CO2和N2O排放,降低CH4排放,显著提高土壤有机碳含量,有效地提高土壤碳固定,从而有效地提高稻田土壤碳固定对温室气体增排的温室效应抵消作用。随着秸秆还田量的增加,稻田土壤固碳减缓全球变暖的贡献相应增加,因此必须考虑免耕稻田秸秆还田量的问题,以有效发挥免耕稻田秸秆还田的固碳潜力和降低温室气体的排放。     

免耕与耕作对旱作麦地土壤含水量变化的研究

在旱作条件下,对免耕与耕作麦地土壤含水量变化的研究,在小麦整个生育期降雨量为128.17mm的情况下,只要在冬小麦关键的需水高峰期,有相应的有效降水,使土壤不出现干层,土壤含水量能够满足小麦生长的需要,是能够取得7000kg/hm2以上产量的.0-20cm的土壤含水量耕作的比免耕的低0.62%-0.87%,20-40cm、40-60cm、60-80cm的含水量耕作的比免耕的都高,并随着深度的增加而提高,分别高0.06%-0.92%、0.13%-0.96%、0.28%-1.05%.但差异不显著,小麦生物产量、经济产量耕作的比免耕的都高,但差异也不显著.因此,在旱作条件下,管理措施得当,免耕仍能取得与耕作相同的效果.     

免耕覆盖对冬马铃薯土壤碳氮及氮素矿化菌的影响

以传统耕作为对照,进行冬马铃薯免耕覆盖稻草8 cm、免耕覆盖稻草8 cm＋黑膜种植试验,探讨免耕覆盖对土壤碳氮及氮素矿化菌的影响。结果表明,各处理0～10 cm土层的土壤碳、氮含量及氮素矿化菌数量均高于10～20 cm土层;0～10 cm土层两个免耕覆盖处理的土壤总有机碳、活性有机碳、全氮、碱解氮含量及氨化细菌、硝化细菌数量均高于传统耕作,其中总有机碳、活性有机碳、全氮含量及氨化细菌数量达显著或极显著差异水平;10～20 cm土层各处理的上述指标均无显著差异。说明免耕覆盖能增加表层土壤碳、氮含量及氮素矿化菌数量,有利于土壤有机氮素的矿化分解,为作物生长提供充足的速效氮素,是一项非常有效的配套性技术措施,适宜在生产上推广应用。     

南方双季稻田秸秆厢沟腐熟还田免耕土壤生态效应研究

对为期2年的双季稻田秸秆厢沟腐熟还田免耕试验的土壤理化性质，微生物数量及3种土壤酶(脲酶，过氧化氢酶，转化酶)活性变化进行比较研究。结果表明，秸秆厢沟腐熟还田免耕试验2年后，土壤密度减小，孔隙度增加，土壤有机质、全氮、水解氮、速效钾含量增加。与常规翻耕相比，厢沟免耕0～5cm土层养分富集不明显，细菌、真菌数量增多，土壤酶活性增强；15～25cm土层土壤密度显降低，土壤有机质、全氮和水解氮分别比对照增加55．23％、44．73％和43．48％。因此，秸秆厢沟腐熟还田免耕能够提高土壤肥力，为作物生长提供良好的土壤环境。     

免耕播种机新型锯齿防堵装置防堵机理的研究

针对免耕播种机的堵塞问题，设计了一种免耕播种机新型锯齿防堵装置，分析了该装置的防堵机理；通过对锯齿圆盘切刀和断秆的运动学分析，建立了求解各运动参数的数学方程，确定了影响该装置抛撒性能的主要因素。理论分析和土槽试验结果表明，该锯齿防堵装置具有良好的防堵性能。     

耕作措施对东北黑土微生物呼吸的影响

【目的】利用东北黑土13年保护性耕作定位试验,研究耕作措施（免耕和秋翻处理）对土壤微生物的影响,从土壤微生物角度分析免耕是否有利于土壤有机碳（SOC）的固定,为合理评价农田黑土碳“源”与“汇”功能提供科学依据。【方法】以连作玉米为研究对象,采用单因素随机区组设计,耕作处理包括免耕和秋翻。免耕除播种外不扰动土壤,秸秆覆盖地表。秋翻处理的田间管理包括人工除草、中耕起垄和秋翻,秋翻时将秸秆翻于地表之下。土壤微生物呼吸速率通过PVC环在野外采用动态气室法（Li-Cor8100）直接测定（去除植物根系）,定期监测土壤微生物呼吸速率的季节变化,并在土壤微生物呼吸速率最高的季节取样分析不同处理土壤微生物量碳和数量特征。【结果】生长季节内免耕和秋翻处理下土壤微生物呼吸速率分别为0.42-3.35和0.48-3.24 μmolCO₂·m^-2·s^-1,两处理平均值差异不显著（8.8%）,但土壤累积CO₂-C释放量免耕比秋翻高10.0%（2012）和4.3%（2013）（P＜0.05）。免耕显著地增加0-5 cm表层土壤细菌、真菌和放线菌的数量,分别比秋翻高125.7%、112.4%和53.3%;还显著地增加了其他土层的真菌数量,分别为105.3%（5-10 cm）,159.4%（10-20 cm）和114.7%（20-30 cm）。耕作处理影响土壤温度,主要体现在春季,秋翻（0-5 cm,5-10 cm）春季（6月）土壤温度比免耕分别高2.8%和5.8%。土壤微生物呼吸速率表现出显著的季节变化规律,与土壤温度具有相似的动态变化,夏季（7、8月份）最高,秋季较低。尽管耕作处理没有明显地影响土壤微生物呼吸速率的季节动态格局,但秋翻的土壤微生物呼吸最高值比免耕晚半个月。土壤微生物呼吸速率随土壤温度（5 cm和10 cm）呈指数型增长,10 cm处的回归模型明显好于5 cm。耕作处理只改变了5 cm的Q₁₀值,免耕比秋翻高10.8%。土壤微生物呼吸速率与土壤温度、水分混合回归模型能更好地反应其变化规律,解释土壤微生物呼吸速率变异的65%（秋翻）和81%（免耕）。【结论】免耕增加了表层（0-5 cm）的SOC含量,从而使得该土层的土壤微生物量碳和活性增加,但是由于免耕处理增加0-30 cm 土层SOC含量的加权平均值,因此相对于传统的耕作措施（秋翻）,免耕有利于SOC含量的增加。