不同耕作方式对石灰性褐土磷脂脂肪酸及酶活性的影响

为探索不同耕作方式下土壤理化性状和微生物活性的变化,研究了秸秆还田下旋耕(RT)、深松(ST)、深翻(CT)和秸秆不还田旋耕(CK)4种耕作方式对石灰性褐土磷脂脂肪酸(PLFA)特性及水解酶活性的影响.结果表明:不同耕作处理的水解酶活性、养分含量及微生物群落多样性有较大差异;秸秆还田增加了PLFA的种类、总PLFA含量及细菌、放线菌PLFA含量,但降低了土壤真菌PLFA含量,说明真菌较细菌更能适应贫瘠的环境.深松和深翻处理的PLFA总量均高于旋耕和CK处理,两处理分别较CK处理高74.7%和53.3%,表明深松和深翻更有利于作物生长.深松和深翻还可改善土壤理化性状、提高土壤碱性磷酸酶、蛋白酶和脲酶活性,为作物高产稳产提供了有利的土壤条件.     

氮肥形态对冬小麦根际土壤氮素生理群活性及无机氮含量的影响

采用大田盆栽方法研究了硝态氮肥、铵态氮肥、酰胺态氮肥3种氮肥形态对冬小麦品种豫麦50生育中后期(拔节期、开花期、花后14 d、花后28 d)根际土壤氮转化相关微生物活性、酶活性和根际土壤NH+4离子、NO-3离子含量的影响。结果表明:随着生育期的推进,除脲酶外,氨化细菌、硝化细菌、亚硝化细菌、反硝化细菌和蛋白酶活性变化的均为"倒V"型变化特征,以花后14 d活性最强;而脲酶活性在拔节期最强,并且其活性远大于其它微生物及酶。氮肥形态对根际土壤氮素生理群及无机氮的影响不同。酰胺态氮肥促进了根际氨化细菌、反硝化细菌、脲酶、蛋白酶的活性,而硝化细菌、亚硝化细菌在硝态氮肥条件下活性较强。除拔节期外,土壤中NH+4离子在铵态氮肥处理下含量较高,NO-3离子在酰氨态氮肥处理下含量较高。因此,酰胺态氮能够促进小麦根际土壤有机氮的分解,硝态氮肥可以促进土壤中氨的转化,以利于小麦根系的吸收与利用。氮肥形态主要是通过影响土壤中氮素生理类群及酶的活性,从而影响土壤中无机氮的含量。     

耕作方式与施氮量对小麦-玉米复种系统玉米季土壤氮素转化及产量的影响

在黄淮砂姜黑土区冬小麦-夏玉米复种两熟种植体系中,研究了小麦季3种耕作方式(常规翻耕、旋耕和深松)结合夏玉米播前3个施氮量(120、225和330 kg·hm^-2)对玉米季主要生育时期根际土壤氮素转化微生物作用强度及酶活性、无机氮含量和产量的影响.结果表明: 旋耕方式下氨化作用强度最高,且随着施氮量的增加,土壤氮素转化微生物作用强度及酶活性增强.深松方式下根际土壤硝化、反硝化作用强度与脲酶活性明显高于常规与旋耕方式.增施氮肥可加强深松方式对土壤氮素转化的促进作用,而过量施氮虽然提高了土壤无机氮含量及玉米产量,但会对土壤氮素转化微生物作用强度及酶活性产生抑制.深松方式结合225 kg·hm^-2施氮量更有利于砂姜黑土区夏玉米土壤氮素转化,而深松方式结合330 kg·hm^-2施氮处理下产量最高.     

尿素类型和耕作方式对玉米氮水利用及产量的影响

提高氮和水的利用效率对中国农业可持续发展尤为重要,本研究主要研究了控释尿素和深松对氮、水利用效率和产量的耦合效应,评价了籽粒和秸秆产量、土壤硝态氮、氮和水的利用效率。结果表明,成穗阶段施用控释尿素处理的土壤硝态氮含量低于常规尿素;开花后,施用控释尿素的处理土壤硝态氮含量明显高于常规尿素。并且控释尿素的处理增加了地上部分氮的吸收和玉米的水分利用效率。在相同尿素类型下,深松提高地上部分的氮吸收,增加水分利用和生物量产量。     

施用缓/控释尿素对玉米苗期土壤生物学活性的影响

采用盆栽试验,模拟田间生态环境,研究了施用不同种缓/控释氮素底肥对玉米苗期土壤硝酸还原酶、脲酶活性及微生物量碳、氮的影响.结果表明,施用硝化抑制剂(双氰胺)和脲酶抑制剂(n-丁基硫代磷酰三胺)涂层大颗粒尿素肥料的土壤硝酸还原酶活性最高;施用大颗粒尿素,脲酶活性最强,微生物量碳、氮最高.施用醋酸酯淀粉包膜大颗粒尿素、包膜双氰胺涂层大颗粒尿素、丙烯酸树脂包膜双氰胺涂层大颗粒尿素与不施氮肥土壤脲酶活性较高;每种处理微生物量碳与氮变化完全一致.施用醋酸酯淀粉包膜硝化和脲酶抑制剂涂层大颗粒尿素肥料,土壤微生物量碳、氮最低.同种膜材料包膜抑制剂涂层大颗粒尿素制成的缓/控释氮肥,对土壤生物学活性的影响效果好于直接包膜大颗粒尿素;丙烯酸树脂包膜大颗粒尿素制成的缓/控释氮肥,对氮素的控释效果明显好于醋酸酯淀粉包膜.     

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.     

微灌与播前深松对根际土壤酶活性和夏玉米产量的影响

为探明微灌与播前深松耕作对夏玉米根际土壤酶活性和产量的影响,以大田夏玉米为研究对象,设计微灌灌溉方式(地表滴灌、地下滴灌和微润灌)、灌水量(分别控制土壤含水量下限为田间持水率的50%、65%和80%)和深松深度(20、40、60 cm)3因素、3水平正交田间试验.结果表明: 夏玉米全生育期内,土壤过氧化氢酶和脲酶活性均呈先增加后减小趋势,磷酸酶活性则呈先减小后增加趋势.地下滴灌0~80 cm生育期平均土壤含水率比地表滴灌和微润灌高6.3%和1.8%,且显著提高土壤脲酶活性、夏玉米根系体积和产量;随着灌水量的增加,土壤磷酸酶活性呈先减小后增加趋势,脲酶活性和产量均呈先增加后减小趋势,生育期平均土壤含水率与根系体积均呈增加趋势;深松40 cm比20 cm的产量和根系体积增加量大于深松60 cm比40 cm的增加量,深松40 cm土壤酶活性较高.从提高水资源、氮肥利用率及作物产量角度考虑,该地区夏玉米种植的最优组合应为地下滴灌、灌水下限为田间持水率的65%与播前深松40 cm.     

秸秆覆盖免耕对土壤氮素转化细菌区系的影响

不同耕作方法影响土壤N素转化细菌的组成和数量.多年连续秸秆覆盖免耕试验结果表明,好氧固氮菌和厌氧固氮菌数量在铁茬处理土壤中较少,而在免耕与翻耕土壤中较多,免耕厌氧固氮菌数量明显地高于翻耕和铁茬,而铁茬最低,这种趋势特别在0～0.1m和0.1～0.2m土层中表现明显.土壤反硝化细菌的数量在表层土壤中较少,三种耕作方法相差较小,但在0.1～0.2m,0.2～0.3m土层中,翻耕反硝化细菌数量比免耕和铁茬多,而铁茬最少.不同耕作方法间氨氧化细菌数量相差不明显,免耕土壤中氨氧化细菌数量较高,动态变化趋势不规则.0～0.1m土层中免耕亚硝酸氧化细菌数量高于翻耕和铁茬,0.1～0.2m土层免耕与翻耕亚硝酸氧化菌数较多,而铁茬较少.     

耕作方式及施氮量对砂姜黑土区小麦氮代谢及籽粒产量和蛋白质含量的影响

为明确砂姜黑土区小麦(Triticum aestivum)产量和品质形成的耕作方式及施氮量最优组合, 在大田试验条件下, 以深松、旋耕和常规耕作3种耕作方式为主区, 0、120、225、330 kg·hm^-2 4个施氮量为副区, 研究了不同耕作方式及施氮量组合对小麦拔节后氮代谢、籽粒产量和蛋白质含量的影响。结果表明, 随着生育期的推进, 叶片谷氨酰胺合成酶活性、游离氨基酸含量和可溶性蛋白含量均呈先升后降的趋势, 深松方式配合中高氮处理的峰值在花后10天, 而常规耕作和旋耕的4个施氮处理以及深松的低氮处理峰值多在开花期。与常规耕作和旋耕相比, 深松耕作显著降低了10-40 cm的土壤容重, 提高了土壤总空隙度和根干质量, 有利于中后期根系氮素吸收。耕作方式和施氮量对籽粒产量和蛋白质含量影响显著, 均以深松方式最高。3种耕作方式下小麦产量和蛋白质含量均随施氮量增加而增加, 籽粒产量以深松方式配合330 kg·hm^-2施氮量最高, 而常规耕作和旋耕方式的产量在施氮量为225 kg·hm^-2时达到最大。3种耕作方式下籽粒蛋白质含量均以施氮225 kg·hm^-2最高。因此, 在砂姜黑土区宜采用深松耕作方式配合适宜的施氮量, 以改善土壤条件, 促进根系氮素吸收, 延长叶片功能期, 达到产量与蛋白品质提升之目的。     

不同耕作方式对茶园土壤物理性状及茶叶产量的影响

研究了免耕、旋耕和深松3种耕作方式对茶园土壤紧实度、土壤含水率、土壤容重、茶叶产量构成因素及茶叶产量的影响.结果表明: 3种耕作方式对土壤容重和土壤紧实度的影响效果为深松>旋耕>免耕.旋耕和深松能够打破粘盘层,降低深层土壤紧实度.0～30 cm耕层深松土壤容重较免耕下降16.4%,土壤紧实度下降13.4%～27.5%;深松可以显著增加土壤的储水空间,进而增强土壤持水能力,扩大土壤水库容,深松15～30 cm层含水量与免耕相比增加7.7%.不同耕作方式对土壤孔隙度影响不大.旋耕和深松方式下土壤比表面积增加,土壤气体和液体的比例均明显升高.茶叶的光合速率和蒸腾速率的日变化曲线均为“双峰”型,气孔因素是导致“午休”的主要原因.在深松方式下,茶树叶片蒸腾速率降低,芽叶密度增加,百芽干质量和水分利用效率升高,茶叶产量分别比免耕和旋耕增加17.6%和6.8%.深松是皖东地区茶园较为适宜的耕作方式.     

机械化保护性耕作条件下土壤质量的数值化评价

通过9年的长期田间定位试验研究了陕西关中平原中部冬小麦 夏玉米轮作条件下深松耕（ST）、旋耕（RT）、秸秆还（SR）、免耕（NTS）等保护性耕作措施及传统耕作（TT）对土壤理化性状和作物产量的影响,并采用主成分分析方法进行土壤质量的综合评价.结果表明：与传统耕作相比,保护性耕作模式提高了土壤肥力质量,改善了土壤物理环境条件;显著提高了土壤脲酶和碱性磷酸酶的活性;除秸秆覆盖免耕处理的玉米和小麦产量低于传统耕作外,其他保护性耕作措施均不同程度地提高了作物产量,其中小麦增产13%～28%,玉米增产3%～12%.与传统耕作相比,保护性耕作土壤质量指数提高了19.8%～44.0%.综合考虑经济效应和生态效益,隔年深松、秸秆粉碎联合旋耕作业以及秸秆覆盖联合深松作业不仅能增加作物产量还可改善土壤质量,可在研究区进行推广应用.     

Effects of tillage and nitrogen addition rate on nitrogen metabolism,grain yield and protein content in wheat in lime concretion black soil region

Aims The purpose of this study was to determine a suitable combination of tillage method and nitrogen rate to improve wheat (Triticum aestivum) yield and protein content in lime concretion black soil.
Methods Under the field experimental conditions, three tillage methods (subsoiling and rotary tillage, rotary tillage, and conventional tillage) were used as the main treatments, and four nitrogen application rates (0, 120, 225 and 330 kg·hm^–2) were used as sub-treatments. Nitrogen assimilation after jointing stage, grain yield, and protein content were determined in wheat plants to study the effects of different tillage methods and nitrogen application rate on these variables.
Important findings Results showed that the glutamine synthetase (GS) activity, free amino acid content, and soluble protein content in wheat plants initially increased and then decreased during growth. The peaks of GS activity, free amino acid content, and soluble protein content occurred 10 days after flowering in the subsoiling treatment with 225 or 330 kg·hm^–2 nitrogen application rate, and at the flowering stage for other treatment combinations. Compared with the conventional tillage and rotary tillage, the bulk density of 10 to 40 cm soil in the subsoiling treatment was significantly reduced, and the soil total porosity and root dry weight were significantly increased. Tillage method and nitrogen application rate had a significant impact on grain yield and protein content in wheat plants. Grain yield and protein content were highest in the subsoiling treatment. Regardless of the tillage method, the grain yield and protein content both increased with increasing nitrogen application rate. The grain yield in the subsoiling treatment was highest with nitrogen application rate at 330 kg·hm^–2, whereas the outputs of conventional tillage and rotary tillage were peaked at nitrogen application rate of 225 kg·hm^–2. The grain proteincontent was highest at nitrogen application rate of 225 kg·hm^–2 under the three tillage methods. Thus, subsoiling with optimum nitrogen rate should be promoted in lime concretion black soil. Subsoiling increased grain yield and protein quality by improving soil conditions and the absorption of root systems for soil nitrogen.     

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.     

耕作播种方式对稻茬小麦根系发育、土壤水分和硝态氮含量的影响

2016—2018年,以深旋耕播种模式为对照,研究了浅旋耕播种和免耕带旋播种模式对稻茬小麦根系发育、土壤水分和硝态氮含量的影响。结果表明: 孕穗期以前免耕带旋播种和浅旋耕播种处理耕层土壤含水量高于深旋耕播种处理,而硝态氮含量低于深旋耕播种处理。拔节和开花期根重密度和根表面积密度处理间差异不显著。2016—2017年,3种耕播方式的产量和地上部分氮吸收量无显著差异;2017—2018年,免耕带旋播种和浅旋耕播种处理的产量较深旋耕播种分别增加10.9%和10.5%,地上部分氮吸收量分别增加17.5%和12.0%。与深旋耕播种和浅旋耕播种处理相比,免耕带旋播种处理播种效率高、断垄率低。综上,免耕带旋播种处理可提高稻茬小麦的播种质量,增强土壤保墒能力,降低氮淋溶风险,促进产量和环境效益的协同提升。     

深松轮耕模式对黄土旱塬春玉米土壤理化性质和作物产量的影响

秸秆覆盖深松耕能保护土壤并调节土壤结构,但长期连续深松并不能获得持续增产与培肥土壤效果。为实现持续培肥增产的目的,于2007—2016年在黄土旱塬区连作春玉米田进行了深松轮耕长期定位试验,设置免耕/翻耕/深松(NT/CT/ST)与深松/翻耕(ST/CT)轮耕处理,并以连续深松(ST)为对照,对比分析不同耕作模式对土壤理化性质和玉米产量的影响。结果表明:与ST相比,NT/CT/ST处理机械稳定性团聚体(DR_0.25)和水稳定性团聚体(WR_0.25)较ST分别显著增加9.2%和21.9%,团聚体平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)显著增加;ST/CT处理WR_0.25显著增加了11.9%。在0～20 cm土层,NT/CT/ST和ST/CT处理土壤容重较ST分别显著降低7.0%和11.5%,土壤孔隙度分别增加8.4%和13.9%;在20～40 cm土层,ST/CT处理土壤容重增加了6.9%,土壤孔隙度降低了5.7%。NT/CT/ST比ST显著增加了土壤全氮和有机质含量,但降低了土壤全磷和全钾含量。NT/CT/ST处理玉米籽粒产量多年平均值较ST/CT和ST分别提高4.8%和10.2%。DR_0.25、WR_0.25、土壤全氮、有机碳含量均与产量呈显著正相关,说明深松轮耕模式提高了DR_0.25、WR_0.25、土壤全氮、有机碳含量,有利于玉米籽粒产量提高。综合考虑土壤肥力和玉米产量,NT/CT/ST处理有利于培肥土壤,提高土壤结构稳定性,并且可获得较高的玉米产量,为推荐轮耕模式。     

残茬覆盖与耕作方式对夏玉米叶片衰老代谢和籽粒产量的影响

对小麦机械收获后残茬覆盖与不覆盖两种条件下免耕、翻耕和播种行深松3种土壤耕作方式的夏玉米开花后叶片衰老生理特性和籽粒产量进行了研究。结果表明,残茬覆盖和深松耕作的玉米叶片SOD和POD活性提高、MAD含量降低、叶绿素和可溶性蛋白质含量高、降解速度慢,维持了叶片后期较高的生理功能。最终开花后干物质生产量和玉米籽粒产量表现为：覆盖显著高于不覆盖,深松显著高于翻耕和免耕,残茬覆盖与深松结合效果最好。     

半干旱区立式深旋耕和有机无机肥配施对饲用玉米水分利用效率和产量的影响

合理的耕作和施肥管理措施是提高黄土高原半干旱区饲用玉米产量和水分利用效率的关键。本研究于2017—2019年在甘肃省农业科学院定西试验站开展大田试验,设置了传统旋耕+有机无机肥配施(TOF)、深旋耕+有机无机肥配施(DOF)和立式深旋耕+有机无机肥配施(VROF)3个处理,并以传统旋耕+单施无机肥(TF)为对照,测定了饲用玉米干物质量、土壤含水量、产量,计算了土壤耗水量、水分利用效率和经济效益等指标,探究不同处理对饲用玉米产量、水分利用效率和经济效益的影响。结果表明: 与其他处理相比,VROF花期0～300 cm土层土壤贮水量降低了16.9～79.9 mm,干旱年份花前耗水量增加了9.7～22.4 mm、花后耗水量增加了11.0～19.8 mm,总土壤耗水量提高了8.6%～12.4%;立式深旋耕+有机无机肥配施能够促进饲用玉米生育期耗水,使得成熟期干物质量增加3.9%～13.4%,株高、穗长、穗粒数、百粒重和双穗率也明显增加,秃顶长显著降低,籽粒产量增加4.3%～51.5%、生物产量增加4.3%～25.7%,籽粒和生物量水分利用效率分别提高2.7%～36.9%和3.6%～13.5%,单位总产值增加5.1%～32.9%、纯收益提高6.9%～80.5%。可知,立式深旋耕结合有机无机肥配施能够调控饲用玉米生育期耗水,使饲用玉米干物质积累、株高、百粒重等农艺和经济性状指标明显增加,显著提升产量和水分利用效率,并提高总产值和纯收益,是适宜于西北黄土高原半干旱区饲用玉米种植的抗旱增产增效技术。