免耕不同秸秆覆盖量对黑土微生物群落及其残留物的影响

为探究免耕和不同秸秆覆盖量下土壤微生物群落组成及残留物的变化规律,依托中国东北黑土区的玉米保护性耕作长期平台(始建于2007年),以传统耕作(翻耕+无秸秆还田)为对照(CT),对免耕结合不同秸秆覆盖量[免耕+无秸秆还田(NT0)、免耕+1/3秸秆覆盖还田(NT1/3)、免耕+2/3秸秆覆盖还田(NT2/3)和免耕+全量秸秆覆盖还田(NT3/3)]下不同土层(0～5、5～10、10～20 cm)土壤理化性质、磷脂脂肪酸和氨基糖的变化特征进行分析。结果表明：与CT相比,免耕无秸秆还田处理(NT0)对土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、可溶性有机碳(DOC)、可溶性有机氮(DON)、含水量、微生物群落及其残留物等均无显著影响;免耕结合秸秆覆盖还田主要影响了土壤表层各指标,与CT相比,0～5 cm土层中NT1/3、NT2/3、NT3/3处理SOC含量分别显著提高了27.2%、34.1%、35.6%,NT2/3和NT3/3处理磷脂脂肪酸含量分别显著提高了39.2%和65.0%,NT3/3处理氨基糖含量(微生物残留物)显著提高了47.2%;免耕不同秸秆覆盖量的土壤理化性质和微生物群落差异随土壤深度...     

不同耕作方式和秸秆还田对麦田土壤有机碳含量的影响

通过两个生长季试验,研究了不同耕作方式和秸秆还田及其交互效应对小麦全生育期0～20 cm土壤有机碳含量的影响.结果表明：小麦不同生育时期0～20 cm土层有机碳含量呈明显的动态变化;秸秆还田各处理的有机碳含量都高于无秸秆还田处理;保护性耕作措施土壤有机碳增加量显著高于传统翻耕.除传统翻耕处理外,各处理0～10 cm土层的有机碳含量都高于10～20 cm土层,秸秆还田各处理0～10 cm土层有机碳含量表现为深松(PS)＞旋耕(PR)＞免耕(PZ)＞耙耕(PH)＞传统翻耕(PC),而10～20 cm土层表现为传统翻耕(PC)＞深松(PS)＞旋耕(PR)＞耙耕(PH)＞免耕(PZ),说明保护性耕作措施能提高0～10 cm土层的有机碳含量.多因素方差分析表明：耕作因素、秸秆因素和两者交互效应在不同生育期对0～20 cm土层的有机碳含量都有显著影响.     

关中平原麦玉轮作体系作物秸秆不同还田模式下土壤有机碳和无机碳库变化特征

为探究不同秸秆还田模式对土壤碳库的影响,以陕西关中平原连续11年麦玉秸秆还田定位试验为基础,选择5种还田模式,即秸秆均不还田(CK)、小麦高留茬-玉米秸秆粉碎还田(WH-MC)、小麦玉米秸秆均粉碎还田(WC-MC)、小麦高留茬-玉米秸秆不还田(WH-MN)和小麦秸秆粉碎还田-玉米秸秆不还田(WC-MN),测定不同模式土壤有机碳(SOC)、活性碳组分和无机碳(SIC)在0～40 cm土层的分布。结果表明: 与CK相比,WH-MC和WC-MC的SOC储量分别增加28.1%和22.2%,SIC储量分别增加20.4%和17.3%;与试验初始土壤碳储量相比,各还田模式SOC固持量变化为-0.84～6.55 t·hm^-2,SIC固持量为-0.26～8.61 t·hm^-2;土壤总固碳效率为7.5%,维持土壤初始碳储量水平的最小碳投入量为4.65 t·hm^-2·a^-1;与CK相比,WH-MC和WC-MC显著提升0～20 cm土层活性碳组分含量。主成分分析表明,不同还田模式下土壤碳库变化主要受秸秆投入量的影响。来源于灌溉水和植物残体的Ca²⁺、Mg²⁺与SOC矿化产生的CO₂可共沉淀形成CaCO₃,可能是本研究SIC增加的主要机制。从提高土壤碳固持角度来看,小麦高留茬-玉米秸秆粉碎还田模式为最佳还田模式。     

耕作方式与秸秆还田对土壤微生物数量、酶活性及作物产量的影响

通过两年田间裂区设计试验,研究了不同土壤耕作方式(常规耕作、深耕、深松)与秸秆还田(秸秆还田、秸秆不还田)对冬小麦一夏玉米一年两熟农田土壤微生物数量、酶活性和作物产量的影响.结果表明:深松(耕)和秸秆还田不仅降低了土壤容重,提高了土壤有机碳含量,而且增加了土壤微生物数量、土壤酶活性和作物产量,且二者对夏玉米季的影响大于冬小麦季.与常规耕作+无秸秆还田相比,深耕+秸秆还田、深松+秸秆还田处理的20～30 cm土壤容重分别降低8.5％和6.6％,土壤有机碳含量分别提高14.8％和12.4％,土壤微生物数量、土壤酶活性分别提高45.9％、33.9％和34.1％、25.2％,作物产量分别提高18.0％和19.3％,且两处理间无显著差异.说明土壤深松(耕)结合秸秆还田有利于作物产量、土壤微生物数量和酶活性的提高.     

肥沃耕层构建对白浆土土壤肥力和玉米产量的影响

为探究肥沃耕层构建技术对白浆土土壤肥力和玉米产量的影响，本研究在黑龙江省富锦市的白浆土上进行了3年的定位试验，试验设置常规整地方法(T15)和肥沃耕层构建方法[秸秆深混还田(T35+S)、有机肥深混施用(T35+M)、秸秆与有机肥深混还田(T35+S+M)、深翻35 cm+秸秆深混+有机肥+化肥(T35+S+M+F)]共5个处理。结果表明：1)肥沃耕层构建处理均比常规对照显著增加了玉米产量，增幅15.4%～50.9%。2)与常规对照相比，肥沃耕层构建前两年对土壤pH值影响不显著，到第3年显著提高了耕层(0～15 cm)土壤pH值；T35+S+M+F、T35+S+M、T35+M处理显著提高了亚耕层(15～35 cm土层)土壤pH值，T35+S处理对亚耕层土壤pH值影响不显著。3)肥沃耕层构建处理(T35+S+M+F、T35+S+M、T35+M、T35+S)可提高耕层和亚耕层土壤养分含量，其中亚耕层土壤有机质、全氮、有效磷、碱解氮和速效钾含量分别显著提高了3.2%～46.6%、9.1%～51.8%、17.5%～130.1%、4.4%～62.8%、22.2%～68.7%,导致亚耕层肥力丰富度...     

渭北旱塬农田不同耕作模式对土壤性状、玉米产量和水分利用效率的影响

通过渭北旱塬黑垆土8年定位试验,研究了秸秆还田下6种耕作方式,即连年翻耕(CT/CT)、免耕(NT/NT)、深松(ST/ST)和免耕/深松(NT/ST)、翻耕/免耕(CT/NT)、翻耕/深松(CT/ST)对土壤团聚体、有机碳、作物产量和水分利用效率(WUE)的影响.结果表明:与CT/CT相比,NT/NT、ST/ST及3种轮耕措施减小了土壤力稳性团聚体的平均质量直径;NT/NT、ST/ST和NT/ST措施增加了20～50 cm土层>0.25 mm水稳性团聚体的含量(WR_0.25)和平均质量直径,降低了土壤团聚体结构破坏率(PAD).在0～10 cm土层,NT/ST、CT/NT、NT/NT和ST/ST处理土壤有机碳含量显著高于CT/CT处理.随着土层加深,各耕作处理土壤有机碳含量下降,但3种单一耕作处理(ST/ST、NT/NT和CT/CT)下降幅度大于3种轮耕处理(CT/NT、ST/CT和NT/ST).与CT/CT相比,其他5种耕作方式均增加了农田0～200 cm土层的土壤蓄水量、作物产量和水分利用效率,其中,NT/ST处理作物产量和WUE分别显著提高了15.1%和27.5%.相关分析表明,玉米产量、WUE与0～200 cm土层生育期和休闲期的蓄水量呈显著正相关,且生育期蓄水量与0～50 cm土层的WR_0.25呈显著正相关,与PAD呈显著负相关;其中,20～50 cm土层的WR_0.25、PAD与玉米产量、生育期蓄水量以及WUE关系最密切;生育期蓄水量和WUE还与0～10 cm土层的有机碳含量呈显著正相关.综合考虑不同耕作措施对土壤结构、作物产量和水分利用效率的影响,免耕/深松是最适宜于渭北旱塬区黑垆土春玉米种植的耕作方式.     

不同玉米秸秆还田方式对冬小麦田土壤呼吸的影响

在连续耕作10年的保护性耕作农田进行定位试验,采用静态箱-TGC气体分析仪法田间原位观测玉米秸秆还田对冬小麦田土壤呼吸的影响.结果表明:麦田土壤呼吸与玉米秸秆留茬高度呈显著正相关关系,且在小麦整个生育期具有两个峰值;免耕不还田处理的土壤呼吸为免耕全量还田处理的72.5％,常规耕作不还田处理的土壤呼吸为常规耕作全量还田处理的76.5％.土壤呼吸与20 cm土层土壤温度和有机碳含量呈显著正相关,但与40 cm土层土壤有机碳含量相关性不显著;土壤水分与土壤呼吸的相关性显著.麦田秸秆全量还田处理的土壤日呼吸值呈单峰曲线,于18:00达到最高.20 cm土层土壤温度与土壤呼吸值的变化趋势一致.不同秸秆还田量处理中,留茬1 m的秸秆还田处理能显著减少土壤呼吸,是较合理的秸秆还田方式.     

深松和秸秆还田对甘肃引黄灌区土壤物理性状和玉米生产的影响

通过在甘肃引黄灌区灰钙土2015—2017年的田间试验,研究深松35 cm秸秆还田、深松35 cm秸秆不还田与传统旋耕秸秆不还田对土壤紧实度、容重、入渗率和0～100 cm土层土壤水分、玉米产量、养分吸收量的影响.结果表明: 与深松35 cm秸秆不还田及旋耕秸秆不还田相比,深松35 cm秸秆还田使0～40 cm土层土壤紧实度和容重降低最明显,2017年收获后紧实度与容重较2015年试验前分别下降42.6%、7.0%,且2016和2017年播种前与收获后0～40 cm土层紧实度和容重的变幅最小,紧实度变异系数平均为6.1%,容重为3.2%,土壤入渗率较旋耕秸秆不还田提高33.6%;深松35 cm秸秆还田可显著提高春秋两季0～100 cm土层剖面含水量,降低剖面水分变异,0～100 cm土层土壤贮水量较旋耕秸秆不还田春季增加15.5%,秋季增加5.6%,水分利用效率提高32.4%;此外,深松35 cm秸秆还田能促进玉米生产,较旋耕秸秆不还田的经济产量两年平均分别增产25.6%,生物产量提升33.3%,玉米氮、磷、钾养分吸收量分别提高49.6%、51.5%和37.6%.综上,深松35 cm秸秆还田能改善物理土壤特性,稳定耕层物理性状,提高0～100 cm土层剖面水分含量及春秋两季土壤平均贮水量,降低水分变异,是促进玉米水肥高效利用,实现高产的最优措施,为甘肃引黄灌区耕层构建技术的深入研究提供理论依据.     

不同耕作方式下长期秸秆还田对旱作春玉米田土壤碳、氮、水含量及产量的影响

为了探索渭北旱塬春玉米田保护性轮耕模式的土壤培肥效果和增产增收效应,于2007—2014年在陕西合阳实施了秸秆覆盖或还田条件下免耕/深松(NT/ST)、深松/翻耕(ST/CT)、翻耕/免耕(CT/NT)、连续免耕(NT)、连续深松(ST)和连续翻耕(CT)等6种耕作处理田间定位试验,测定并分析了2010—2014年玉米收获期各耕作处理下0～60 cm土壤有机碳、氮储量,0～200 cm土层土壤含水量变化及春玉米产量差异.结果表明: 6种耕作处理中以NT/ST处理增加土壤有机碳和全氮储量最为明显.与2007年试验前相比,6种耕作处理均增加了0～60 cm土层土壤有机碳储量,5年平均值增幅为12.3%～28.3%,5种保护性耕作处理土壤有机碳储量5年平均值较CT对照处理显著增加7.1%～13.2%.NT/ST、ST/CT、CT/NT等3种轮耕处理和NT处理0～60 cm土层土壤氮储量5年平均值较试验前增加2.5%～7.3%.NT/ST、ST/CT、CT/NT、NT和ST处理土壤氮储量5年平均值比连续翻耕增加3.6%～11.1%.5种保护性耕作处理土壤含水量较CT处理依次增加5.7%、2.3%、2.0%、5.5%和4.4%,以NT/ST处理土壤含水量最高.6种耕作处理春玉米平均产量表现为NT/ST>ST/CT>ST >NT>CT/NT>CT,以NT/ST处理最高,分别较其他5种处理显著增产4.2%、13.0%、11.3%、4.7%和13.8%;经济效益平均表现为NT/ST>ST/CT>ST>NT>CT/NT>CT.在6种耕作处理中,免耕/深松轮耕处理在改善土壤环境质量、提升土壤肥力和增产增收方面都表现出优越性,为旱作春玉米田较适宜的土壤轮耕模式.     

耕作方式和秸秆还田对棕壤土壤养分和酶活性的影响

在沈阳农业大学试验基地开展田间控制试验,研究翻耕秸秆移除(CK)、翻耕秸秆还田(PTS)、免耕秸秆移除(NT)、免耕秸秆还田(NTS)、旋耕秸秆移除(RT)、旋耕秸秆还田(RTS)6种耕作和秸秆还田方式对棕壤养分含量和酶活性的影响。结果表明,(1)对比CK,RTS和PTS增加了表层(0~15 cm)土壤有机碳(SOC)和全氮(TN)含量、β-1,4-葡萄糖苷酶(βG)、β-1,4-N-乙酰葡糖氨糖苷酶(NAG)和酸性磷酸酶(AP)活性,但NTS和RTS比CK降低了下层(15~25 cm)SOC含量,PTS对比其他处理显著增加了下层NAG活性,RTS和PTS对比CK显著增加了两土层硝态氮(NO3--N)含量。(2)3种耕作方式配合秸秆还田的处理与无秸秆还田处理相比,增加了表层土壤SOC、TN含量以及βG、NAG、AP活性,降低了下层SOC含量,但增加了NAG和AP活性。旋耕和翻耕配合秸秆还田的处理与无秸秆还田处理相比,增加了两土层NO3--N含量,而免耕趋势相反。(3)主成分分析表明,RTS和PTS处理增加了表层土壤有机碳、氮含量,改善了土壤速效养分含量,提高了土壤酶活性,是适合棕壤的耕作结合秸秆还田的方式。     

耕作方式和秸秆还田对华北地区农田土壤水稳性团聚体分布及稳定性的影响

本研究基于10年耕作措施的定位试验,利用湿筛法研究了不同耕作措施和秸秆还田条件下农田土壤水稳性团聚体的分布规律,并利用平均重量直径（MWD）和几何平均直径（GMD）评价了不同处理水稳性团聚体的稳定性。研究结果表明,不同耕作措施处理的水稳性团聚体在0~10cm,10~20cm和20~30cm土层表现出不同的分布趋势,随着土层的加深,各处理水稳定团聚体的分布呈粒径逐渐减小、分布范围逐渐扩大趋势,0~10cm土层的水稳性团聚体多集中于2~5mm粒径范围,10~20cm土层水稳性团聚体多集中在0.5~5mm粒径范围,以0.5~1mm最多,而20~30mm,则广泛分布在0.25~5mm粒径范围。通过MWD和GMD值可以看出,免耕、耙耕和旋耕措施更能有效地保护表层（0~10cm）土壤水稳定团聚体的稳定性,常规耕作和深松处理则显著降低了20~30cm水稳性团聚体稳定性。秸秆还田显著增加了土壤有机碳（SOC）含量,且显著影响了土壤表层水稳性团聚体的稳定性。作用力分析结果表明,在0~10cm表层,秸秆作用在土壤表层显著影响了水稳定大团聚体的数量及其稳定性（P<0.001）,多元回归分析说明其与土壤有机碳含量达到了极显著水平（P<0.01）,且同时也受到来自耕作和秸秆交互效应的影响（P<0.01）;但在10~20cm土层,影响其数量分布的主要因素是不同的耕作措施及耕作和秸秆的交互效应（P<0.001）;而在20~30cm,耕作措施、秸秆和两者的交互效应共同对水稳性大团聚体数量产生重要的影响,但主要作用力来自耕作措施（P<0.001）和两者的交互效应（P<0.001）。免耕秸秆还田措施能显著提高土壤的水稳性团聚体的比例和稳定性。     

黑土肥沃耕层构建效应

东北黑土区粘重的耕地土壤,经多年不合理耕作后产生了较厚的“犁底层”,成为该地区农业生产的主要限制因子.本研究利用田间试验,分析了构建肥沃耕层对作物产量、土壤物理性质、土壤含水量和微生物数量的影响.结果表明：肥沃耕层构建后,土壤形成了一个深厚的耕层,作物产量增加.与常规耕作法相比,向20～35 cm土层施用秸秆和有机肥使土壤容重分别降低了9.88%和6.20%,总孔隙度分别增加了9.58%和6.02%,饱和导水率分别增加了167.99%和73.78%,表明肥沃耕层的构建能够有效地改善土壤的通气透水性,提高大气降水的入渗能力;向“犁底层”施用秸秆和有机肥处理0～100 cm土层土壤含水量和水分利用效率均显著高于常规耕作法,该处理玉米出苗率与0～35 cm土层土壤含水量之间呈显著正相关关系.肥沃耕层的构建由于增加了土壤中的有机碳源和透气性,从而增加了土壤中的微生物数量.     

黑土肥沃耕层构建效应

东北黑土区粘重的耕地土壤,经多年不合理耕作后产生了较厚的“犁底层”,成为该地区农业生产的主要限制因子.本研究利用田间试验,分析了构建肥沃耕层对作物产量、土壤物理性质、土壤含水量和微生物数量的影响.结果表明：肥沃耕层构建后,土壤形成了一个深厚的耕层,作物产量增加.与常规耕作法相比,向20～35 cm土层施用秸秆和有机肥使土壤容重分别降低了9.88%和6.20%,总孔隙度分别增加了9.58%和6.02%,饱和导水率分别增加了167.99%和73.78%,表明肥沃耕层的构建能够有效地改善土壤的通气透水性,提高大气降水的入渗能力;向“犁底层”施用秸秆和有机肥处理0～100 cm土层土壤含水量和水分利用效率均显著高于常规耕作法,该处理玉米出苗率与0～35 cm土层土壤含水量之间呈显著正相关关系.肥沃耕层的构建由于增加了土壤中的有机碳源和透气性,从而增加了土壤中的微生物数量.     

城市沿江土地覆被变化对土壤有机碳和轻组有机碳的影响

采用Vario EL III型元素分析仪,2007年7月分析了福州城市沿江3种土地覆被类型（芦苇湿地以及草坪和片林）土壤有机碳（SOC）与轻组有机碳（LFOC）的垂直分布特征.结果表明：3种土地覆被类型SOC和LFOC含量均表现为在土壤表层富集并向下层递减的趋势,且人工绿地在土壤剖面（0～60 cm）不同层次的SOC和LFOC含量均显著高于沿江芦苇湿地,其中,草坪0～20 cm土层的SOC含量显著高于片林;沿江芦苇湿地转为草坪和片林后,其SOC储量分别增加了94.8%和72.0%,LFOC储量分别增加了225%和93%;城市沿江湿地转变为城市人工绿地后,因植物物种、密度以及周期性人工管理等变化,使土壤质量得以改善、SOC和LFOC储量增加,其中LFOC对土地覆被变化的响应较SOC敏感,以表层(0～20 cm)土壤LFOC受到土地利用/覆地变化的影响最大.     

耕作对黄土高原和北美大草原三种典型农业土壤有机碳的影响

耕作对黄绵土(Calclaric Cambisols,FAO)、灰褐土(Haplic Greyxems,FAO)和典型褐灰钙土(Orthic Brown Chernozem)的土壤有机碳(SOC)动态的影响存在明显差异,黄绵土在开垦5年内O～20cm土壤有机碳损失了77％,损失速率为2．15t·hm^-2·yr^-1,其主要原因为水蚀和耕作侵蚀,灰褐土在开垦后的42年里耕层土壤的有机碳损失了70％,损失速率为0．96～1．06t·hm^-2·yr^-1,主要为水蚀和有机碳的矿化分解,1960以后开垦的典型褐灰钙土0～20cm耕层土壤有机碳损失了11％,损失速率为0．17t·hm^-2·yr^-1。1920年开垦的典型褐灰钙土有机碳损失了44％,损失速率为0．45t·hm^-2·yr^-1,造成这一差异的主要原因是耕作和轮作体制的改善有效地阻止了风蚀的危害,并增加了进入土壤系统的有机物的量,3种土壤轻组有机碳(LFOC)的变化趋势与总有机碳的变化趋势相似：黄绵土和灰褐土在相应的时间内LFOC损失了73％和90％,1920年和1960年开垦的典型褐灰钙土LFOC分别损失了74％和70％,3种土壤间LFOC和HFOC的分配比例不同也可能是造成黄绵土和灰褐土有机碳下降快的原因。     

不同耕作措施对冬小麦-夏玉米复种连作系统土壤有机碳和水分利用效率的影响

在连续8年田间定位试验的基础上,分析了关中平原冬小麦 夏玉米复种连作系统2008—2009年连续两个生长季期间不同耕作措施(结合秸秆还田和不还田)对土壤有机碳和水分利用率的影响.结果表明: 相对于传统耕作,保护性耕作有利于土壤有机碳、水分利用效率和作物产量的提高,其中在“深松+秸秆还田”耕作模式下的增幅最高,土壤有机碳含量在0～30 cm土层增幅达到19.5%,水分利用效率和作物产量提高了16.9%和20.5%,而免耕模式则有效提高了0～10 cm土层有机碳含量.在该地区土壤和气候条件下,深松结合秸秆粉碎还田是最理想的耕作模式,最有利于土壤有机碳累积,并提高水分利用效率和作物产量.