耕作方式对中小型土壤动物多样性影响

为探讨耕作方式对中小型土壤动物群落结构及多样性的影响,选取中国科学院海伦农田生态系统国家野外科学观测研究站定位试验的5种耕作方式免耕、少耕、平翻耕作、组合耕作和旋耕为对象,采用改良干漏斗( Modified Tullgren)法分离0～15 cm土层中的中小型土壤动物,分析比较了不同耕作方式下中小型土壤动物的群落结构及分布特征.结果表明:不同耕作方式下中小型土壤动物群落结构及分布特征存在差异;高壳甲螨科和小甲螨科为5种耕作方式中共有的优势类群,传统耕作的旋耕和平翻耕作之间,保护性耕作的免耕和少耕之间中小型土壤动物群落结构相似度高;组合耕作很好地保持了中小型土壤动物垂直分布的表聚特征,少耕下中小型土壤动物群落结构具有较高的Shannon指数、均匀度和优势度;耕作方式可影响中小型土壤动物群落结构,少耕和组合耕作等保护性耕作措施有利于中小型土壤动物群落结构的稳定,且保持了中小型土壤动物垂直分布的表聚特征.     

不同耕作方式对内蒙古旱作农田土壤性状及作物产量的影响

2005—2008年在内蒙古清水河县进行了定位试验,研究了不同耕作方式下土壤微生物量及土壤营养指标、作物产量的年际变化。结果表明:免耕有利于提高土壤微生物量碳、氮、磷含量,2007和2008年不同耕作方式0～10cm土层土壤微生物量均表现为免耕留高茬覆盖>免耕留低茬覆盖>免耕留高茬>免耕留低茬>传统耕作;免耕有利于提高土壤有机质和土壤养分含量,2007和2008年不同耕作方式0～10cm土层土壤有机质和养分含量均表现为免耕留高茬覆盖>免耕留低茬覆盖>免耕留高茬>免耕留低茬>传统耕作,实施免耕的前3年,玉米产量不稳定,甚至造成玉米减产,第4年免耕增产效应有所显现;不同保护性方式下土壤指标与玉米产量之间的相关度较好,通径分析得知土壤全氮、全磷、速效磷及微生物量碳对玉米产量起直接作用,其中尤以土壤微生物量碳的作用最大;免耕有利于改善内蒙古农田旱作区的土壤生态环境,提高土壤肥力。     

不同耕作方式对稻田土壤动物、微生物及酶活性的影响研究

以长期定位试验为基本材料,研究了不同耕作方式对土壤动物、微生物及酶活性的影响．结果表明,0～20cm土壤层内大、中、小型土壤动物垄作免耕为14700个·m^-22,冬水免耕为10450个·m^-22水旱轮作为7950个·m^-22常规平作为6275个·m^-22,垄作免耕处理土壤动物的数量是常规平作的2．34倍．土壤微生物数量和土壤微生物生物量氮因季节而异,总体上是春秋多而夏季少,土壤酶活性表现出表层高,底层低．土壤微生物数量、土壤微生物生物量氮及土壤酶活性不同处理间仍是垄作免耕>水旱轮作>冬水免耕>常规平作,表明垄作免耕有利于改善稻田土壤生态环境。有利于土壤肥力的提高。     

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.     

潮棕壤免耕农田土壤酶活性的动态变化

研究了潮棕壤免耕和常规耕作农田土壤蔗糖酶、脲酶和酸性磷酸酶活性在玉米不同生育时期和不同土层深度的动态变化.结果表明,免耕可显著提高表层(0～10 cm)土壤酶活性,其蔗糖酶活性在玉米拔节期、大喇叭口期和成熟期显著高于常规耕作,脲酶活性在拔节期和孕穗期显著高于常规耕作,酸性磷酸酶活性在孕穗期和成熟期显著高于常规耕作(P＜0.05);在10～20cm土层,免耕土壤蔗糖酶活性在苗期、拔节期和大喇叭口期与常规耕作差异显著,脲酶活性除孕穗期外均显著高于常规耕作(P＜0.05);在20～30 cm土层,免耕土壤蔗糖酶活性在玉米各生育期均显著低于常规耕作,土壤脲酶活性在苗期、酸性磷酸酶活性在成熟期与常规耕作差异显著(P＜0.05).随土层深度的增加,免耕农田土壤酶活性总体呈下降趋势;常规耕作农田土壤蔗糖酶和酸性磷酸酶活性总体呈上升趋势,而脲酶活性呈下降趋势.     

长期不同耕作措施对土壤团聚体特征及微生物多样性的影响

以豫西丘陵地区15年的保护性耕作试验为平台,研究了不同耕作措施对土壤水稳性团聚体分布及稳定性和土壤细菌、古菌及真菌多样性的影响.结果表明: 与传统耕作相比,免耕、深松覆盖和小麦-花生两茬耕作处理增加了>2000 μm粒级团聚体的相对含量,减少了<53 μm粒级团聚体的相对含量;显著提高了土壤团聚体平均质量直径(MWD),提高幅度分别为18.0%、12.2%和50.4%.免耕、深松覆盖和两茬耕作处理均可提高细菌、古菌和真菌的Shannon指数(H),细菌分别提高0.3%、0.3%和0.6%,古菌分别提高20.2%、40.5%和49.1%,真菌分别提高23.7%、19.5%和25.8%.土壤细菌和古菌的H指数与大团聚体含量(R_0.25)和MWD显著相关,而真菌的H指数与R_0.25和MWD相关性不显著.综上,采用免耕、深松结合小麦秸秆覆盖以及小麦-花生轮作等措施均可改善土壤团聚体状况,提高土壤微生物多样性指数.
     

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.     

耕作方式对华北寒旱区燕麦田杂草群落结构的影响

为了明确不同耕作方式对燕麦田杂草群落结构及作物生产的影响,依托华北寒旱区定位10年的免耕、深松、翻耕田间试验,并设置10年免耕后翻耕和10年深松后翻耕处理,监测了2种土壤类型下燕麦田不同耕作方式的杂草总密度、优势杂草种类、杂草多样性指数和生物量以及燕麦产量.结果表明: 区域杂草群落结构以狗尾草为主;长期免耕下燕麦田不同生育期杂草密度为翻耕的2.20～5.14倍,而长期免耕或深松后翻耕处理的杂草密度与翻耕差异不显著.免耕下砂质栗钙土与壤质草甸栗钙土燕麦田的杂草Shannon多样性指数分别达0.429和0.531,免耕下杂草生物量是翻耕处理的1.35和2.26倍,而燕麦生物产量较翻耕处理减少22.3%和46.2%.表明耕作方式与土壤类型共同决定杂草群落特征.华北寒旱区长期免耕具有促进农田植物群落自然演化、容蓄多年生宿根类杂草的特征,而翻耕具有降低一年生杂草密度、灭除浅位性宿根杂草、激发深位性宿根杂草的特征;杂草多样性与作物高产性相悖演化.     

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.     

覆盖作物的种植现状及其对下茬作物生长和土壤环境影响的研究进展

覆盖作物指的是在农业生产间隙种植,使土壤在时间或空间上减少或避免裸露的一种作物。其能使农田土壤免受风蚀、水蚀和人为扰动的影响,被认为是一种新型的保护性耕作方式。本文简要介绍了农田覆盖作物的种植管理情况,包括种植品种、耕作模式和绿肥作物的灭生还田方式等,可为推广覆盖作物在农田休闲期的高效大面积种植提供参考。基于国内外研究综述了绿肥种植对经济作物、土壤质量、杂草抑制、温室气体排放和土壤微生物等的影响及研究进展,阐明了覆盖作物对农田生态系统的诸多益处。尽管覆盖作物存在局限性,例如短期收益不明显、管理措施不当会造成作物减产等,但其在改善土壤质量、实现农业可持续发展方面仍然具有重要的应用价值。     

粉垄耕作对耕地土壤酶活性、微生物群落结构和功能多样性的影响

粉垄耕作是中国的一种新型耕作技术,对耕地质量和作物增产有重要影响。设置传统耕作深度20 cm(CK)、粉垄耕作深度35 cm(FL1)和粉垄耕作深度50 cm(FL2)对玉米耕地进行处理,重点研究了粉垄耕作技术对土壤微生态的影响,并阐明土壤微生物群落组成及功能对粉垄耕作的响应。结果表明,FL1、FL2和CK处理玉米产量分别为8.58、8.38和6.22 t/hm~2,FL1和FL2处理增产率分别为34.7%—37.9%。在0—20、20—40 cm土层中,粉垄耕作两个处理的土壤酶活性、微生物群落多样性和功能多样性均显著高于CK处理。通过结构方程模型发现,粉垄耕作直接提高了土壤酶活性、细菌参与养分循环的功能基团和细菌的群落结构,并通过细菌群落间接影响了真菌群落,增加了真菌参与养分循环的功能基团和真菌群落多样性,使土壤微生物碳源利用的能力和功能多样性指数得到提升,以FL1效果更佳。总之,研究从微生物的角度解释了粉垄耕作对土壤微生态的影响机制,为粉垄耕作提升土壤耕地质量提供了理论依据。     

不同秸秆还田和耕作方式对夏玉米农田土壤呼吸及微生物活性的影响

采用基质诱导呼吸法和CO2释放量法,研究了冬小麦季长期不同耕作方式(常规翻耕、免耕和深松)和秸秆处理(秸秆还田和无秸秆还田)对夏玉米田土壤呼吸及微生物活性的影响.结果表明:秸秆还田和保护性耕作主要在O～ 10 cm土层起作用.秸秆还田能明显提高土壤微生物生物量碳和微生物活性,降低呼吸熵,在苗期和开花期提高土壤呼吸,而在灌浆期、腊熟期和收获期降低土壤呼吸;在相同秸秆处理条件下,深松和免耕比常规翻耕能显著降低土壤呼吸和呼吸熵,提高微生物生物量碳和微生物活性.整个生育期,秸秆还田结合保护性耕作能显著提高微生物生物量碳和微生物活性,降低呼吸熵,与常规翻耕无秸秆还田相比,深松秸秆还田和免耕秸秆还田0～10 cm土层微生物生物量碳平均提高了95.8％和74.3％,微生物活性提高了97.1％和74.2％.     

耕作和养分管理方式对冬小麦-夏玉米轮作农田春季杂草群落的影响

保护性耕作和杂草多样性是现代生态农业关注的热点问题.尽管保护性耕作下农田杂草多样性有所提高,但耕作方式与养分管理方式对农田杂草群落多样性的交互影响尚未探明.本研究以山东省济南市一块连续3年施行不同耕作方式(免耕、深松、旋耕、深耕)和不同养分管理措施(农户常规:年施氮肥480 kg·hm^-2,高产高效:年施氮肥360 kg·hm^-2,优化管理:年施氮肥300 kg·hm^-2)的冬小麦-夏玉米轮作农田为研究样地,调查并比较了不同管理模式下农田春季杂草群落特征.结果表明: 该冬小麦-夏玉米农田春季杂草群落共发现杂草15种,其中优势物种为马唐和稗;与深耕和旋耕相比,免耕和深松下杂草密度较高.在群落多样性方面,深耕处理下的物种丰富度和均匀度最低,而群落优势度高于其余3种耕作方式;在养分管理中,随着施肥量的增加,物种丰富度和均匀度均升高;深耕和旋耕处理下,随着施肥量的增加,群落优势度升高;而在免耕深松处理下,群落优势度会随着施肥量的增加而减少.在杂草群落生物量方面,免耕和深松的生物量显著高于深耕和旋耕,农户常规处理均高于其余两种养分管理方式,杂草生物量最高的组合是免耕+农户常规.免耕和施肥将提高农田春季杂草群落丰富度、均匀度和生产力.     

耕作方式与施肥对陇东旱塬冬小麦-春玉米轮作农田土壤理化性质及产量的影响

以陇东黄土旱塬已进行7年的田间定位试验为基础,分析了免耕和传统耕作条件下5个施肥处理冬小麦收获期土壤水分、土壤容重（2011年）及土壤养分和产量（2005-2011年）变化,探讨了耕作方式和施肥对冬小麦-春玉米轮作农田土壤蓄水保墒效果及土壤肥力和产量的影响.结果表明： 2011年免耕条件下0～200 cm各土层土壤含水量、0～20 cm和20～40 cm土层土壤容重及土壤有机质、速效氮、速效磷含量均高于传统耕作.相同耕作条件下氮磷化肥与有机肥配施处理的土壤有机质、速效氮、速效磷含量高于其他施肥处理;不同耕作方式及施肥处理下速效钾呈逐年减少的趋势;传统翻耕处理的产量高于免耕,相同耕作条件下氮磷化肥与有机肥配施处理产量最高,不施肥对照产量最低.不同耕作方式和施肥处理的土壤蓄水保墒能力和肥力效应以免耕优于传统翻耕,产量以传统翻耕下有机无机肥配施处理最好.     

不同耕作方式对内蒙古旱作农田土壤侵蚀的影响

研究黄河流域内蒙古黄土高原丘陵区农田土壤侵蚀状况,对本区域生态农业建设具有重要的意义。试验于2006年在内蒙古呼和浩特市清水河县进行,设免耕(NT)、免耕覆盖(NS)和传统耕作(CT)3种耕作处理方式,种植作物为胡麻和燕麦,观测了全年降雨量和地表水径流量及土壤流失量。结果表明:免耕覆盖及免耕能显著减少降雨对土壤的侵蚀,与传统耕作相比,免耕覆盖处理的燕麦地地表水径流量和土壤的流失量分别减少21.9%和88.3%;3种耕作方式的土壤侵蚀量均受到坡度的影响,并随着坡度的增大而增大,相同环境条件下,不同作物存在一定差异;通过对3种耕作方式下,胡麻和燕麦田土壤侵蚀量与降雨量的关系符合幂函数,且拟合优度良好,均>0.9。     

浙江慈溪旱作农田土壤微生物学性状的时空演变特征

测定了浙江慈溪5个不同利用年限旱作农田土壤（50～700 a）的微生物数量、生物量和酶活性,比较分析了农田土壤微生物学质量与利用年限的相关性,并测定了50 a、100 a和700 a 3个旱作土壤的微生物功能多样性.结果发现：农田土壤在旱作初期（<100 a）,除真菌数量（F）略有上升外,细菌数量（B）、B/F值、微生物生物量C、N及过氧化氢酶、转化酶、脲酶活性全部锐减;耕作100 a之后,仅真菌数量随年限延长而显著降低,细菌数量、B/F值、微生物生物量C、N及过氧化氢酶、转化酶、脲酶活性则全部升高;在50～700 a的整个旱作过程中,土壤微生物生物量C/N值始终随年限延长而显著升高.BIOLOG检测结果显示,旱作农田土壤微生物群落的Shannon、Simpson和McIntosh 3种功能多样性指数在利用年限上的变化规律与细菌数量、微生物生物量及酶活性等完全一致.表明浙江慈溪旱作农田土壤微生物群落结构一直随利用年限的延长而变化,且土壤微生物学质量总体在持续利用100 a左右止降回升.     

耕作方式对玉-豆轮作地表节肢动物多样性及其营养结构的影响

为阐明长期不同耕作方式对轮作种植模式黑土农田地表节肢动物多样性及其营养结构的影响,2015年5月至9月间,利用陷阱法对连续13年玉米大豆轮作模式的定位试验站三种耕作方式(免耕、垄作、秋翻)的地表节肢动物群落进行了调查。共捕获动物1002只,隶属于3纲11目29科37个类群,凹唇蚁、玉米毛蚁和直角通缘步甲为优势类群。免耕(NT,no tillage)有利于增加蜘蛛类群密度,垄作(RT,ridge tillage)和秋翻(MP,mould board plough)显著增加了玉米毛蚁密度。耕作方式仅对群落密度有显著影响显著影响(P0.05),而大豆不同生育阶段显著或极显著的影响地表节肢动物群落组成特征(P0.05; P0.001)。长期玉米大豆轮作种植的地表节肢动物群落营养功能群在不同耕作方式中所占比例不同,保护性耕作方式(NT、RT)更有利于捕食性和植食性动物的生存和繁殖,常规耕作(MP)则是杂食性动物占据优势,明显呈现对不稳定环境的适应。大豆不同生育期,各功能群的个体数与类群数的动态变化不尽一致,不具有明显的规律性。研究结果表明,免耕轮作对维持地表节肢动物群落内部物种间的关系及其营养结构有着较为重要的作用,保护性耕作和轮作种植模式相结合可维持农田生态系统平衡。     

耕作措施对土壤水热特性和微生物生物量碳的影响

通过山西寿阳设置的8a田间定位试验,比较了全量秸秆还田、免耕覆盖和常规耕作3种耕作措施下土壤含水量、温度及土壤微生物生物量碳变化.结果表明:免耕覆盖与全量还田处理显著提高土壤含水量,与常规耕作相比表层土壤体积含水量在玉米苗期、拔节期、灌浆期和成熟期分别高出18％、22％、29％、21％和3％、10％、12％、13％,具有保水保墒的作用.在苗期不同耕作措施对土壤温度的影响达到显著水平,5 cm处免耕覆盖、全量还田与常规耕作处理土壤温度依次为:18.12、18.76和19.44℃,免耕覆盖和全量还田处理平均温度比常规耕作分别低1.32℃和0.69℃.土壤微生物量碳在整个生育期动态变化是首先迅速上升在玉米生育高峰期(拔节期)达到最高峰,然后开始下降,成熟期趋于平缓.免耕覆盖与全量还田处理下玉米各生育期土壤表层微生物量碳显著高于常规耕作,在苗期、拔节期、灌浆期和成熟期分别比常规耕作高出70％、40％、85％和30％和10％、20％、15％和15％.土壤微生物量碳与土壤温度和土壤含水量相关和极相关.     

不同耕作方式下草甸栗钙土燕麦田土壤微生物特征

河北坝上地区高寒半干旱的独特生态环境,土地沙化风蚀严重,作物产量低,土壤微生物的活动尚未有深入研究,尤其是人为干扰下的土壤微生物在作物生长季的动态变化。为了明确耕作方式对草甸栗钙土土壤微生物性状的影响特征,依托定位12a的免耕、深松、常规耕作田间试验基础,通过辅助设置12a免耕、深松后的翻耕处理,监测了燕麦田土壤微生物量碳、活跃微生物量和土壤呼吸速率等性状。结果表明,土壤微生物量碳与活跃微生物量围绕燕麦抽穗期为"W型"时序变化,长期免耕与深松下呈现0—10 cm表层土壤富集微生物量碳的空间分布特征。免耕与深松有利于提高0—10 cm土层土壤微生物量,多年免耕和深松后翻耕能使土层间土壤活跃微生物量差异减小。燕麦田土壤呼吸速率呈现"U型"时序变化,免耕0—10 cm土层呼吸速率具有较其他耕作方式更高的趋势。在燕麦生育期内,土壤呼吸商一直处于较低而平稳的水平,燕麦收获后进入土壤微生物的高活性期;0—10 cm土层翻耕与多年免耕与深松后的翻耕处理土壤呼吸商有高于免耕处理的趋势。翻耕对于促进冷凉区土壤库存养分的活化与适时供应具有重要作用。     

耕作方式对潮土土壤团聚体微生物群落结构的影响

为探究不同耕作方式对潮土土壤团聚体微生物群落结构和多样性的影响,采用磷脂脂肪酸(PLFA)法测定了土壤团聚体中微生物群落。试验设置4个耕作处理,分别为旋耕+秸秆还田(RT)、深耕+秸秆还田(DP)、深松+秸秆还田(SS)和免耕+秸秆还田(NT)。结果表明:与RT相比,DP处理显著提高了原状土壤和>5 mm粒级土壤团聚体中真菌PLFAs量和真菌/细菌,为真菌的繁殖提供了有利条件,有助于土壤有机质的贮存,提高了土壤生态系统的缓冲能力;提高了5～2 mm粒级土壤团聚体中细菌PLFAs量,降低了土壤革兰氏阳性菌/革兰氏阴性菌,改善了土壤营养状况;提高了<0.25 mm粒级土壤团聚体中微生物丰富度指数。总的来说,深耕+秸秆还田(DP)对土壤团聚体细菌和真菌生物量有一定的提高作用,并且在一定程度上改善了土壤团聚体微生物群落结构,有利于增加土壤固碳能力和保持土壤微生物多样性。冗余分析结果表明,土壤团聚体总PLFAs量、细菌、革兰氏阴性菌和放线菌PLFAs量与土壤有机碳相关性较强,革兰氏阳性菌PLFAs量与总氮相关性较强。各处理较大粒级土壤团聚体微生物群落主要受碳氮比、含水量、pH值和团聚体质量分数的影响,较小粒级土壤团聚体微生物群落则主要受土壤有机碳和总氮的影响。