红壤旱地不同复种方式养地效果

为了提出适宜南方红壤区旱地质量提升的持续高效种植模式,在江西农业大学科技园开展田间试验,以传统复种方式为对照,从土壤理化性状、微生物及酶活性等多方面分析比较不同复种方式对土壤的养地效果,为提出可持续发展的农田耕作模式提供理论基础。结果表明:不同复种方式中,绿肥种植和绿肥翻压还田对土壤具有明显养地效果,其中处理C"黑麦草-花生‖玉米-粟‖荞麦"具有较高的土壤阳离子交换量、有机质、碱解氮、全磷含量以及土壤酶活性和较多的土壤微生物种类、数量,从而显著提高土壤肥力和土壤持续生产力,养地效果最佳;处理B"混播绿肥(油菜、紫云英、肥田萝卜)-大豆‖玉米-绿豆‖芝麻"降低土壤容重,增加土壤孔隙度,改善土壤的通气性、透水性,明显提高土壤pH值、全氮、有效磷、全钾和速效钾含量,养地效果次之。因此,大力推广应用冬季绿肥是促进红壤旱地生态系统可持续发展的有效耕作措施。     

稻田水旱轮作系统的能值分析和可持续性评价

构建可持续应用评价指标体系和评价方法, 筛选具有可持续性、适合南方双季稻区冬季绿色高效循环复合种植模式。在长期水旱轮作的基础上, 通过连续2 年田间定位试验, 采用能值分析理论评价水旱轮作条件下稻田生态系统的可持续性。结果表明: 稻田水旱轮作4 种模式的总能值投入和总能值产出大小均表现为油菜-早稻-晚稻→油菜-早稻-玉米‖花生>黑麦草-早稻-晚稻→黑麦草-早稻-玉米‖大豆=混播绿肥-早稻-晚稻→混播绿肥-早稻-玉米‖芝麻>紫云英-早稻-晚稻→紫云英-早稻-晚稻。混播绿 肥-早稻-晚稻→混播绿肥-早稻-玉米‖芝麻的系统可持续能值指数最高, 为0.0315, 而油菜-早稻-晚稻→油菜-早稻-玉米‖花生最低, 为0.0148。各模式可持续发展指数均为1 以下, 表明4 种种植系统对环境带来了很大的压力, 不可更新资源的利用量较大, 造成了环境负载率较高, 导致可持续发展指数较低, 其中“混播绿肥-早稻-晚稻→混播绿肥-早稻-玉米‖芝麻”模式是值得推广的。     

红壤旱地多熟种植系统的综合效益评价

采用加权灰色关联聚类分析的方法,按生态效益、经济效益和社会效益的各项指标,对1984～2004年在江西农业大学农学试验站红壤旱地上进行的多元多熟种植系统定位对比试验中筛选出的23种多熟种植系统的综合效益进行了定量分析和聚类评价。结果表明：“白菜／马铃薯／玉米-芝麻”关联度值最大,灰色聚类为优;生态、经济、社会效益最高,明显优于其他种植系统。适合于大面积推广,是红壤旱地增产、增收、增效和维持农业可持续发展的优化模式;“油菜｜｜紫云英／玉米／玉米｜｜绿豆”次之。适合在劳动力相对充足的城郊红壤旱作区推广,以上两种种植模式对今后红壤旱作区种植业结构布局的调整和种植模式的优化具有积极意义。     

稻田水旱复种轮作对作物产量及土壤养分的影响

为了筛选具有可持续性、适合南方稻田的水旱复种轮作种植模式,以"冬闲-早稻-晚稻"模式连作为对照处理A,设计了4种稻田水旱复种轮作模式(马铃薯-玉米‖大豆-晚稻→蔬菜-花生‖玉米-晚稻→绿肥-早稻-晚稻(B),蔬菜-花生‖玉米-晚稻→紫云英-早稻-晚稻→油菜-花生-晚稻(C),绿肥-早稻-晚稻→油菜-花生-晚稻→马铃薯-玉米‖大豆-晚稻(D),油菜-花生-晚稻→马铃薯-玉米‖大豆-晚稻→蔬菜-花生‖玉米-晚稻(E))。通过2014—2016年连续3年的田间定位试验,分析了不同种植模式下的作物产量,主要是晚稻产量,以及土壤养分变化情况。结果表明:水旱复种轮作模式更具有产量优势,晚稻产量均高于冬闲连作模式;与冬闲连作对照相比,其他模式的土壤有机质含量、速效养分含量均有所提高,同时更加有利于固定有机碳;稻田水旱复种轮作模式是一种增产、改善土壤肥力的种植模式;处理C和处理E表现较好。     

长期水旱轮作条件下不同复种方式对稻田杂草群落的影响

通过长期田间定位试验,研究了水旱轮作条件下不同复种方式对稻田杂草群落组成及物种多样性的影响.结果表明: 复种轮作可显著降低稻田杂草密度,抑制杂草生长.不同复种轮作方式下,紫云英-早稻-晚玉米→紫云英-早玉米间作早大豆-晚稻(CCSR)处理物种优势度最低,能降低优势种杂草地位,减轻危害.不同复种轮作方式下基本杂草群落组成均为鸭舌草+稗草+矮慈姑,杂草群落的相似性均较高,其中紫云英-早稻-晚玉米间作晚大豆→紫云英-早玉米-晚稻(CRCS)处理与CCSR处理的相似度最高.稻田复种轮作可在一定程度上提高对杂草的抑制效果,但需要注意某些次要杂草的危害.     

间作绿肥对油菜根际土壤碳氮及根际微生物的影响

在我国西南紫色土地区,农田生态环境极为脆弱,绿肥应用也面临严峻问题。为改善农田土壤健康状况,探索绿肥的应用途径,通过紫云英与油菜间作,重点探讨了绿肥紫云英对油菜根际土壤碳氮及其微生物特征的影响,同时与秸秆覆盖的效应作了比较,其创新性在于将绿肥紫云英应用于西南旱地,并且为建立新的油菜种植模式作铺垫。结果表明:与秸秆覆盖相比,间作绿肥紫云英是影响油菜根际土壤环境的主要因素。间作紫云英减少了油菜根际土壤碳、氮含量,改变了油菜根际土壤碳氮比。间作紫云英也减少了油菜根际土壤微生物量,改变了油菜根际土壤微生物群落结构,改善了油菜根际土壤通气状况,抑制了厌氧细菌的生长。     

不同水旱复种轮作方式对稻田土壤有机碳及其组分的影响

通过连续2年的田间试验,研究不同水旱复种轮作方式对土壤有机碳及其组分的影响.结果表明: 稻田2年水旱复种轮作后的土壤总有机碳(TOC)呈现先升高后下降的趋势,易氧化有机碳(ROC)分蘖期最高、成熟期最低,土壤微生物生物量碳(SMBC)在分蘖期最高,可溶性有机碳(DOC)则在成熟期达到最高.土壤TOC的差异变化最大值和最小值分别出现在孕穗期和成熟期,ROC出现在返青期和孕穗期,DOC出现在成熟期和返青期,SMBC出现在分蘖期和返青期.“冬闲-早稻-晚稻→冬闲-早稻-晚稻”的土壤TOC、DOC变化幅度最大,“紫云英-早稻-晚稻→油菜-花生-晚稻”的土壤ROC变化幅度最大,“蔬菜-花生/玉米-晚稻→紫云英-早稻-晚稻”模式的SMBC变化幅度最大.“马铃薯-玉米/大豆-晚稻→蔬菜-花生/玉米-晚稻”在孕穗期的TOC含量较高;“紫云英-早稻-晚稻→油菜-花生-晚稻”能在晚稻生长的前期和中期积累较多的土壤ROC;“油菜-花生-晚稻→马铃薯-玉米/大豆-晚稻”在返青期和成熟期的土壤DOC含量较高,在孕穗期和抽穗期的SMBC较高.土壤各有机碳及其组分的大小关系为:TOC>ROC>SMBC>DOC.可见在当地土壤肥力条件下,水旱复种轮作方式能提高土壤有机碳及其组分的含量,有利于改善土壤质量,提高土壤肥力.     

豆科绿肥及施氮量对旱地麦田土壤主要肥力性状的影响

通过2a田间定位试验,研究渭北旱塬地区夏闲期插播并翻压不同豆科绿肥(长武怀豆、大豆和绿豆)以及小麦生长季不同施氮量(0,108,135,162 kg/hm2)对麦田土壤肥力性状的影响,以期为提高旱地土壤质量提供理论依据.试验结果表明:(1)种植豆科绿肥能显著提高土壤有机质、活性有机质和全氮含量,增加土壤碳库管理指数(CPMI),对土壤速效钾含量没有显著影响;(2)绿豆还田量高于长武怀豆和大豆,然而土壤培肥效果逊于长武怀豆和大豆;(3)夏闲期种植绿肥明显消耗了土壤水分,导致绿肥翻压前、小麦播前直至收获后,0-200 cm土壤贮水量显著低于休闲处理,但耗水量与休闲没有明显差异,由于小麦产量显著增加,因此豆科绿肥显著提高了水分生产效率;(4)与不施氮相比,小麦生长季施用氮肥能显著增加土壤水分生产效率,却对土壤各肥力性状的影响均不显著.夏闲期种植并翻压豆科绿肥是旱地培肥土壤、提高水分生产效率的有效途径.     

间作紫云英下油菜根际土壤微生物群落功能特征

在我国西南紫色土地区,绿肥应用面临严峻问题.为探索绿肥新的应用途径,本文通过绿肥紫云英与油菜间作,探讨了紫云英对油菜根际土壤微生物功能特征的影响,其创新性在于将绿肥紫云英应用于西南旱地,并为建立新的可持续种植模式提供试验数据.结果表明:间作紫云英降低了油菜根际土壤微生物的碳源利用率,主要表现为降低了对糖类的利用强度;同时,间作紫云英使油菜根际土壤微生物群落的Shannon指数、Simpson指数和丰富度指数分别降低了5.9%、1.8%和19.9%,均匀度指数增加了1.4%.聚类分析和主成分分析表明,单作与间作之间的微生物群落功能特征存在明显差异,导致微生物群落功能差异的特征碳源为糖类、氨基酸类和羧酸类,其中D-葡糖胺酸和1-磷酸葡萄糖是间作紫云英下影响油菜根际微生物群落结构的特征碳源.表明间作紫云英降低了油菜根际土壤微生物群落的功能代谢活性,改变了油菜根际土壤微生物群落结构特征,从而降低了油菜根际微生物多样性.     

长期双季稻绿肥轮作对水稻产量及稻田土壤有机质的影响

以中国农业科学院红壤实验站1982年布置的长期定位试验为研究对象,分析了长期双季稻绿肥轮作体系下水稻产量变化趋势、稻田土壤有机质变化特征及土壤活性有机质组成。结果表明,绿肥作物与双季稻轮作种植后,水稻产量显著高于冬闲对照,绿肥作物紫云英、油菜和黑麦草处理年平均水稻产量（1982-2008）分别为10.8 t?hm-2?a-1,10.2 t?hm-2?a-1和10.0 t?hm-2?a-1,较冬闲对照分别提高27.2%,20.5%和18.1%。试验前期（1982-1993）种植绿肥作物各处理之间水稻产量无显著差异,试验开展11年后（1994-2008）种植紫云英处理水稻产量显著高于油菜和黑麦草处理。长期双季稻绿肥轮作土壤有机质随年份显著增加,双季稻紫云英轮作土壤有机质积累速度最快,年增加0.31 g?kg-1,双季稻黑麦草次之,土壤有机质年增加0.28g?kg-1,双季稻油菜轮作土壤有机质年增加0.26g?kg-1。种植绿肥作物紫云英稻田土壤活性有机质显著高于其它处理。种植绿肥作物各处理土壤有机碳、全氮、土壤微生物量碳和土壤微生物量氮含量均显著高于冬闲对照。其中黑麦草和紫云英处理土壤微生物量碳含量及微生物熵显著高于油菜和冬闲对照处理。在湘南红壤丘陵双季稻区,种植绿肥作物对提高水稻产量、增加土壤有机质、提高土壤有机质活性具有重要意义,绿肥选择上以紫云英对水稻产量和稻田土壤培肥综合效果最好。     

Comprehensive evaluation of multiple cropping systems on upland red soil

According to the principles and methods of ecology and system engineering,we set up an evaluation indicator system for multi-component and multiple crop-ping systems,evaluated the comprehensive benefits of multi-component and multiple cropping systems using grey relation clustering analysis and screened out the opti-mized model based on research done in the upland red soil in Jiangxi Agricultural University from 1984 to 2004.The results show that the grey relation degree of "cabbage/ potato/maize-sesame" was the highest among 23 multi-component and multiple cropping systems and was clustered into the optimized system.This indicates that "cabbage/potato/maize - sesame" can bring the best social,economic and ecological benefits,increase product yield and farmers' income and promote sustainable development of agricultural production.Therefore,it is suitable for promotion on upland red soil.The grey rela-tion degree of "canola/Chinese milk vetch/maize/mung bean/maize" was second,which is suitable for imple-mentation at the city outskirts.In conclusion,these two planting patterns are expected to play important roles in the reconstruction of the planting structure and optimiza-tion of the planting patterns on upland red soil.     

Comprehensive evaluation of multiple cropping systems on upland red soil

According to the principles and methods of ecology and system engineering, we set up an evaluation indicator system for multi-component and multiple cropping systems, evaluated the comprehensive benefits of multi-component and multiple cropping systems using grey relation clustering analysis and screened out the optimized model based on research done in the upland red soil in Jiangxi Agricultural University from 1984 to 2004. The results show that the grey relation degree of “cabbage/potato/maize — sesame” was the highest among 23 multi-component and multiple cropping systems and was clustered into the optimized system. This indicates that “cabbage/potato/maize — sesame” can bring the best social, economic and ecological benefits, increase product yield and farmers’ income and promote sustainable development of agricultural production. Therefore, it is suitable for promotion on upland red soil. The grey relation degree of “canola/Chinese milk vetch/maize/mung bean/maize” was second, which is suitable for implementation at the city outskirts. In conclusion, these two planting patterns are expected to play important roles in the reconstruction of the planting structure and optimization of the planting patterns on upland red soil. __________ Translated from Acta Ecologica Sinica, 2006, 26(8): 2532–2539 [译自: 生态学报]     

东北三江平原覆盖作物种植效果

以土壤紧实度、冬前生物量、根系性状、植株氮累积量等为指标对供试12种覆盖作物(豆科:紫花苜蓿、光叶苕子、毛叶苕子、红三叶、白三叶、箭筈豌豆;非豆科:苏丹草、青萝卜、Nitro radish、甘蓝型油菜、羽衣甘蓝、菊苣)在东北三江平原地区的种植效果及应用潜力进行综合评价。结果表明: 12种覆盖作物在试验播期均能正常生长,不同覆盖作物与对照相比均有利于降低土壤紧实度,其中青萝卜、Nitro radish和苏丹草土壤紧实度下降最显著,分别较对照下降了47.1%、43.4%和33.4%;覆盖作物群体冬前鲜生物量为3.38～13.98 kg·m^-2,干生物量为0.78～2.43 kg·m^-2,非豆科覆盖作物的生物量显著高于豆科覆盖作物;覆盖作物的群体根系体积以萝卜、油菜、菊苣较大,尤其Nitro radish的根体积高达4018.5 cm³·m^-2,苏丹草的根系横向延展范围最宽;豆科覆盖作物的灰分含量显著低于非豆科覆盖作物,能提供更多易分解的有机物质;覆盖作物总氮积累量为18.72～53.09 g·m^-2,其中,羽衣甘蓝和菊苣的氮积累量最高,且生物量相对较大,有利于氮的积累和固定。在三江平原地区根据主栽作物的类型与冠层结构,选择豆科的三叶草、苕子、紫花苜蓿和非豆科的萝卜、羽衣甘蓝、苏丹草作为覆盖作物进行行间或行内混播的种植方式,可以在调控土壤结构的同时促进养分循环,有利于三江平原黑土地力的提升。     

油菜与紫云英间混作系统的生理生态效应

采用7种耕种方式研究油菜与紫云英间混作系统中油菜生长发育、产量形成及其效益.结果表明,育苗移栽油菜的株高、叶片大小、根颈粗、开盘度以及产量指标均明显优于免耕直播油菜;与紫云英混作的免耕直播油菜,各形态指标均优于免耕直播间作和单作油菜.耕翻后与紫云英混作的育苗移栽油菜产量比免耕直播单作油菜增产11.9%;与紫云英混作的免耕育苗移栽油菜产量与免耕直播单作相近.耕翻后与紫云英混作的育苗移栽油菜产值和效益最大,免耕直播油菜单作其次.结合产投比和土地当量比,耕翻后与紫云英混作育苗移栽油菜和与紫云英混作免耕育苗移栽油菜两种方式综合效益最高,增产增收,增加有机肥源,提高土壤肥力.     

The legacy of stockless organic conversion strategies

Legume‐containing leys are commonly used to improve soil fertility in the 2‐year conversion period from conventional to organic production. While in‐conversion land may be grazed, in stockless farming systems, land is effectively out of production, leading to a reduction in income and pressure on cash flow. The impacts of seven organic conversion strategies on the first organic crop (winter wheat) were previously reported. This study investigates the effect of the conversion strategies on the second (winter beans) and third (winter oats) organic crops, thereby extending the analysis throughout the first complete rotation. The strategies were (a) 2‐years’ red clover–ryegrass green manure, (b) 2‐years’ hairy vetch green manure, (c) red clover for seed production then a red clover–ryegrass green manure, (d) spring wheat undersown with red clover, then a red clover green manure, (e) spring oats, then winter beans, (f) spring wheat, then winter beans and (g) spring wheat undersown with red clover, then a barley–pea intercrop. Conversion strategy had a significant impact on organic bean yield, which ranged from 2.78 to 3.62 t ha^?1, and organic oat yield, which ranged from 3.24 to 4.17 t ha^?1. In the organic bean crop, weed abundance prior to harvest, along with soil texture, accounted for 70% of yield variation. For the oats, soil mineral nitrogen in November together with weed abundance in April accounted for 72% of the variation in yield. The impacts of conversion strategies on soil mineral nitrogen levels were still detectable 3 years after conversion. The results from this study indicate that the choice of conversion crop has important long‐term implications. More exploitative conversion strategies, that is those with a higher proportion of cash cropping, had an increased weed burden and decreased levels of soil mineral nitrogen, leading to reduced yields of beans and oats, 2 and 3 years after conversion.     

南方不同“冬种+双季稻”种植模式对土壤有机碳和作物产量的影响

设置了冬闲-双季稻、紫云英-双季稻、油菜-双季稻、大蒜-双季稻,马铃薯、紫云英、油菜轮作接茬双季稻5个处理,通过3年(2013—2015)大田试验,系统研究了双季稻田冬季复种对产量和土壤有机碳、活性有机碳及碳库管理指数等的影响。结果表明:冬种作物早稻产量均高于对照,晚稻产量除冬种油菜有所降低外,其他各冬作处理均高于对照。各冬种处理土壤总有机碳、活性有机碳、可溶性有机碳、微生物量碳含量和碳库指数较冬闲处理均有显著提高。土壤碳库管理指数除了冬季作物轮种处理外,其他冬种处理较冬闲处理均有显著提高。土壤总有机碳与活性有机碳和微生物量碳之间呈极显著相关,与可溶性有机碳和碳库管理指数存在显著相关,碳库活度和碳库活度指数各冬种处理也有所提高,但影响不显著。     

稻田不同耕作制下有机质和氮磷钾的变化研究

６ａ定位研究的结果表明,在东洞庭湖地区土壤,气候及施肥等条件下,４种主要耕作制中,稻－稻－冬闲耕作制不仅产量较低,而且经济效益也较差,并有可能导致土壤肥力的下降和退化,稻－稻－肥（紫云英）耕作制由具有一定的增产效果,并且有较高的经济效益,土壤肥力亦呈现出上升和进化的趋势,稻－稻－麦（大麦）和稻－稻－油（油菜）耕作制则不仅使土地的得用率提高,增加了单位的产量,且土壤肥力也同样得到了上升和进化,但其经