不同耕作方式对陇中旱农区春小麦和豌豆根系空间分布及产量的影响

依托陇中旱农区长期的保护性耕作定位试验,对不同耕作方式下春小麦和豌豆根系空间分布特征及作物产量进行研究,以探索耕作措施影响作物产量的机制.结果表明: 随着生育期的推进,春小麦和豌豆的总根长、根表面积呈先增后减的趋势,开花期达到最大;春小麦根系苗期以0～10 cm最多,花期、成熟期10～30 cm最多;而豌豆根系苗期和成熟期均以0～10 cm最多,花期10～30 cm最多.免耕秸秆覆盖和免耕覆膜增加了根长和根表面积,春小麦和豌豆各生育时期的根长较传统耕作增加了35.9%～92.6%,根表面积增加了43.2%～162.4%.免耕秸秆覆盖和免耕覆膜优化了春小麦和豌豆根系分布,与传统耕作相比,增加了春小麦和豌豆苗期0～10 cm土层根长和根表面积分布比例,花期和成熟期深层次根系分布也显著增加,免耕秸秆覆盖在开花期30～80 cm土层根长和根表面积的分布比例分别比传统耕作提高了3.3%和9.7%.春小麦各生育期的总根长、根表面积与产量呈显著正相关,豌豆各生育期的总根长与豌豆产量呈极显著正相关.免耕秸秆覆盖和免耕覆膜较传统耕作春小麦和豌豆产量增加23.4%～38.7%,水分利用效率提高了13.7%～28.5%.在陇中旱农区,免耕秸秆覆盖和免耕覆膜可以增加作物根长和根表面积,优化了根系在土壤中的空间分布,增强作物根层吸收能力,从而提高作物产量和水分高效利用.     

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.     

保护性耕作条件下旱地农田麦-豆双序列轮作体系的水分动态及产量效应

保护性耕作(conservationtillage)能够减少水土流失、提高耕地产量,是一类具有生态保护意义的持续性农业耕作形式。2002年至2004年在定西旱地农业地区进行了保护性耕作条件下旱地农田春小麦豌豆双序列轮作土壤水分动态及产量效应的试验研究,结果表明:保护性耕作能够显著改善0～200cm土层土壤贮水量及含水量,随着降水量的增多土壤对降水的保蓄能力增强。在降水较少年份免耕秸秆覆盖的这种作用表现突出,而在降水充沛的年份免耕地膜覆盖则更具优势。耕层土壤水分因受降水等因素的影响而变化剧烈,耕层以下土壤水分变幅相对较小。播种期、五叶期及收获期土壤具有较高含水量,而开花期土壤含水量则较低。在两种轮作体系中,播种期春小麦和豌豆免耕秸秆覆盖处理0～50cm土层含水量分别较常规耕作增加28%、26%和11%、23%,降水生产效率较常规耕作提高了17.79%～26.81%。在春小麦豌豆轮作体系中免耕秸秆覆盖处理的作物产量(春小麦 豌豆)及水分利用效率分别为3420kghm2和8.11kg(hm2·mm),较常规耕作分别提高26.81%和25.39%。     

免耕对玉米根系属性和产量以及土壤物理性质的影响:整合分析

探讨免耕对作物根系生长和产量以及土壤物理性质的影响可以为科学管理保护性耕作提供依据。本文对相关文献进行整合分析发现,免耕显著降低玉米根长、根长密度和根表面积,降幅分别为13.8%、15.7%和22.8%,而免耕对玉米根系生物量、生物量密度和比根长影响不显著;免耕显著降低了玉米产量,降幅达8.4%,并与土壤p H有关(pH7.0,P0.05; pH≥7.0,P0.05)。免耕显著增加土壤容重和穿透阻力,增幅为3.5%、13.0%;减少了土壤含水量。沿土壤剖面,免耕对生物量密度的影响从负效应(10～20 cm,-22.2%)、无影响(0～10 cm和20～30 cm,P0.05)到正效应(30～40 cm,33.3%),而对生物量密度在水平分布上无影响;免耕显著增加了土壤容重(0～20 cm)和穿透阻力(0～10 cm)。鉴于免耕对玉米产量和土壤物理环境的负效应,建议实践中由常规耕作转变为免耕后同时结合秸秆覆盖(或还田)策略,未来应加强研究作物根系属性对保护性耕作的响应与适应机制,以及免耕/秸秆还田等多策略的长期观测试验研究,为农业可持续发展提供理论和实践参考。     

雷达探测分析下的广西蔗田土壤优先流空间分布

以广西垄耕和免耕两种处理方式下的甘蔗地为对象，将染色示踪与雷达探测技术相结合，通过染色图像形态分析与雷达图像信息解译，以及Logistic回归分析等方法对不同耕作方式下甘蔗地的土壤优先流空间分布变化及其影响因素进行研究。结果表明：土壤介电常数和雷达剖面图像幅值随土壤深度呈现先增大后减小的变化趋势，介电常数在不同土壤深度存在显著性差异(P<0.05),免耕耕作方式下在20～50 cm土壤深度仍有幅值变动区域，变化范围在-0.3×10⁶～0.3×10⁶,表明免耕方式下水分发生垂向运动；垄耕甘蔗地的电磁波幅值变动集中在0～20 cm土壤深度，优先流多为横向运动，波峰与波谷间变动值为0.27,小于免耕甘蔗地的变动值(0.34),二者电磁波幅值变动存在显著性差异(P<0.05);饱和导水率和有机质含量是雷达探测下优先流发育的主要影响因素。雷达探测可定量表征土壤中的优先流空间分布情况，垄耕在一定程度上降低了蔗田土壤水分的快速运移，提高了田间保水蓄水状况。     

有机肥对粉垄蔗地土壤养分及甘蔗产量品质的影响

为了研究施用有机肥对粉垄条件下甘蔗产量和品质的影响,该研究以蚯蚓粪、猪粪分别与复合肥配施于粉垄蔗地中,并以单施复合肥作为对照,研究有机肥与复合肥配施对粉垄土壤理化性状及甘蔗养分、产量、蔗茎品质的影响。结果表明:(1)与对照相比,有机肥与复合肥混施可在不同时期分别提高粉垄土壤有机质、全氮、全磷、碱解氮、速效磷、速效钾含量,且对于土壤中速效养分含量的提升主要集中于甘蔗生长前期(6—8月),但在土壤pH值和容重方面影响不显著。(2)蚯蚓粪、猪粪与复合肥混施均能不同程度提高甘蔗生长前期的+1叶和根系中的全氮、全磷、全钾含量,使产量分别比对照提高了28.09%、32.81%。砍收时甘蔗的茎长、茎径、单茎重、有效茎数、蔗汁糖分、甘蔗糖分高于对照但不显著,出苗率、分蘖率、锤度影响不显著。粉垄耕作条件下,选择合适的有机肥与复合肥配施可增加土壤速效养分和有机质、全氮、全磷含量,也能提高甘蔗根叶全氮、全磷、全钾含量,提高甘蔗产量。     

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％.     

保护性耕作对陇中旱作农田水分特征的影响

陇中旱农区生产力水平低而不稳,而保护性耕作措施是农业可持续发展的重要途径.本研究依托2001年建立在陇中旱农区的长期不同耕作措施的定位试验,研究了不同耕作措施对土壤水分入渗、蒸发、作物产量和水分利用效率的影响.该试验共设6个处理,分别为传统耕作(T)、免耕秸秆覆盖(NTS)、免耕(NT)、传统耕作+秸秆翻入(TS)、传统耕作+覆膜(TP)、免耕覆膜(NTP),春小麦和豌豆年间轮作.结果表明:与T处理相比, NTS处理的小麦地和豌豆地的土壤容重显著降低,总孔隙度显著增加.保护性耕作措施降低了豌豆地0～5 cm土壤渗吸率,NTS处理渗吸率比T处理降低56.2%.保护性耕作提高了土壤饱和导水率,无论小麦地和豌豆地,NTS均比T处理显著提高了饱和导水率,增幅为52.8%～107.1%.保护性耕作显著降低了作物生育期棵间蒸发量,NTP、TP、NTS比T处理降低了14.4%～50.8%,并减弱了雨后土壤蒸发.保护性耕作提高了作物产量和水分利用效率,NTS、TP、NTP的产量比传统耕作提高了9.5%～62.8%,水分利用效率比传统耕作提高了0.4%～50.9%.因此,在陇中旱农区,保护性耕作措施可以提高水分利用效率,增加作物产量.     

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。     

不同耕作措施对黄土高原旱地土壤呼吸的影响

在甘肃省定西市李家堡镇设置不同耕作措施试验,对春小麦、豌豆双序列轮作下的土壤呼吸及其对应时间的冠层温度、土壤水分进行了测定.结果表明：春小麦和豌豆在整个生育期内的土壤呼吸都表现出不同的变化趋势,春小麦地土壤呼吸在拔节前期、灌浆期和收后分别达到高峰期;豌豆地土壤呼吸在五叶期、吐丝期、开花结荚期和收后分别达到高峰期.免耕秸秆覆盖处理和传统耕作处理下春小麦地土壤呼吸日变化明显,免耕秸秆覆盖处理明显低于传统耕作处理;而豌豆地土壤呼吸日变化不明显.春小麦和豌豆冠层温度均与土壤呼吸呈显著线性相关,春小麦孕穗期相关性最高,灌浆期次之;豌豆开花结荚期相关性最高,分枝期次之.土壤含水量与土壤呼吸间存在极显著的凸型抛物线型相关,保护性耕作下的相关性都高于传统耕作,其中免耕秸秆覆盖处理的春小麦地和豌豆地土壤含水量与土壤呼吸的相关性在各层次土壤中均为最高,10～30 cm土壤含水量对春小麦地土壤呼吸的影响最大,5～10 cm土壤含水量对豌豆地土壤呼吸的影响最大.与传统耕作相比,免耕秸秆覆盖、免耕、传统耕作秸秆还田、传统耕作结合地膜覆盖、免耕结合地膜覆盖5种保护性耕作措施都能不同程度地降低土壤呼吸,其中免耕秸秆覆盖优势最明显.     

耕作和覆盖对黄土高原果园土壤水分和温度的影响

研究了几种不同耕作方式（免耕、旋耕和翻耕）和覆盖措施（覆草、生草和覆膜）对黄土高原果园土壤水分和温度的影响.结果表明：5月不同耕作方式下0～1 m土层土壤水分差异极显著,表现为免耕（14.28%）>旋耕（14.13%）>翻耕（13.57%）,9月差异不明显;不同覆盖措施中,覆草处理的土壤水分最高,且与生草、覆膜、裸地处理间差异极显著;不同耕作方式和覆盖组合处理中以免耕覆草保水效果最好.不同覆盖处理白天土壤平均温度表现为覆膜>裸地>生草>覆草,土壤温度变幅表现为裸地>覆膜>生草>覆草.各覆盖处理的蓄水量与其土壤温度并不都呈负相关,而是由不同覆盖物的保水效果和保温性质共同决定.综上所述,黄土高原果园的保护性耕作体系应以免耕覆草为主.     

Yield and yield components of maize and soil physical properties as affected by tillage practices and organic mulching

Maize (Zea mays L.) is an important grains cereal crop. Lots of farmers using tillage and mulching practices influence the final yield, to maintain up with the growing demand for food, fuel and feed. Field experiments were conducted to investigate the effects of tillage practices (i.e. conventional tillage CT, reduced tillage RT, deep tillage DT) and wheat straw mulching (i.e. no mulch and wheat straw mulch of 4, 8 and 12 Mg ha⁻¹, SM0, SM1, SM2 and SM3 respectively) on the growth, yield and yield components of maize and some of soil physical properties. The results showed that compared with RT, DT and CT decreased soil bulk density, as well as led to increase soil water content. Application of mulch treatments increased soil water content. DT and CT have been associated with greater plant height, yield components, grain and biomass yield than RT treatment. Plant height, yield components, grain and biomass yield as well as soil water content increased following mulching treatments. Mulching treatment of SM2 had the largest positive effects on maize yield. DT and CT that have potential to break the compacted zone in soil leading to a better soil environment and crop yield. The application of wheat straw mulch could be an efficient soil management practice for corn production in arid subtropical climate region.     

宁南旱区耕作覆盖对马铃薯产量及土壤水热特征的影响

为探究耕作覆盖对土壤水热及旱作马铃薯产量的影响,连续2年在宁南旱区不同耕作深度结合覆盖模式下开展了研究工作。结果表明: 耕作深度、覆盖材料对马铃薯播种期0～100 cm土层土壤贮水量有极显著影响,而二者交互作用无显著影响;2019年土壤贮水量以深松30 cm覆盖地膜处理最高,2020年以深松40 cm覆盖秸秆处理较高,分别较翻耕15 cm不覆盖处理(对照)显著提高16.9%和33.4%;耕作深度、覆盖材料可显著影响马铃薯关键生育期土壤贮水量;同一耕作深度下土壤贮水量以秸秆、地膜覆盖处理效果较好,同一覆盖材料下以深松30～40 cm处理最佳。覆盖材料、耕作深度与覆盖材料二者交互作用对播种-现蕾期0～25 cm土层土壤有效积温影响显著;同一耕作深度下覆盖地膜处理土壤有效积温平均较不覆盖处理显著增加9.3%,而覆盖秸秆处理较不覆盖处理显著降低18.7%;2019和2020年各处理全生育期土壤有效积温分别以深松30 cm和深松40 cm覆盖地膜处理最高。2019年马铃薯总产量和经济效益以深松30 cm覆盖秸秆处理较高,分别较对照显著提高84.6%和107.9%;2020年以深松40 cm覆盖秸秆处理最佳,分别较对照显著提高81.7%和105.7%。耕作深度、覆盖材料对作物水热利用效率均有显著影响,水分利用效率以深松30～40 cm覆盖秸秆处理较高,而积温利用效率不同耕作深度结合秸秆覆盖各处理均较翻对照显著提高。相关分析表明,块茎形成期的土壤水分和有效积温对马铃薯总产量的形成至关重要,而全生育期土壤水分对总产量的影响高于土壤有效积温。可见,深松30～40 cm覆盖秸秆处理可改善土壤水热状况,实现马铃薯增产增收和水热资源的高效利用,在宁南半干旱区马铃薯生产中有一定的应用推广价值。     

秸秆覆盖旱作瓜田土壤水分的空间变化及对西瓜产量的影响

为了探明秸秆覆盖栽培对西瓜产量及土壤水分的影响,选用玉米秸秆在生育期设置地表全覆盖（WM）、行间覆盖（SM）和根域覆盖（RM）3个覆盖处理,以不覆盖为对照（CK）,研究不同秸秆覆盖方式对旱作西瓜不同生育时期土壤总贮水量、不同深度土壤含水量及产量的影响.结果表明：秸秆地表全覆盖和根域覆盖处理显著提高了西瓜全生育期根域和行间0～120 cm的土壤含水量和贮水量,且伸蔓后期以后的土壤贮水量根域高于行间;秸秆覆盖处理对西瓜伸蔓后期至膨大前期的土壤含水量影响最大,随着西瓜的生长发育,秸秆覆盖处理提高根域土壤含水量的幅度增加,深度下延.秸秆覆盖处理提高西瓜产量主要受根域土壤水分条件改善的影响;各覆盖处理均显著提高了西瓜的产量和水分利用效率,WM、SM和RM处理的增产幅度分别为24.8%、11.5%和15.1%,水分利用效率分别提高了42.7%、24.3%和294%.以地表全覆盖13500 kg·hm^-2秸秆量的处理蓄水保墒、提高西瓜产量和水分利用效率的效果最显著.     

免耕覆盖及有机肥施用对土壤真菌群落组成及多样性的影响

为揭示土壤真菌群落对免耕、覆盖及有机肥施用的响应机制,在宁夏南部山区冬小麦农田连续3年采用免耕覆盖+施有机肥(NF)、免耕覆盖+不施有机肥(NC)、传统耕作不覆盖+施有机肥(TF)和传统耕作不覆盖+不施有机肥(TC)4个处理,依托Illumina MiSeq 高通量测序平台,研究了土壤真菌群落组成、多样性及其与土壤环境因子间的关系。结果表明: 4个处理共获得3490个可操作分类单元(OTUs),其中含有一些未知真菌。在已知的真菌群落中,子囊菌门和担子菌门为优势菌门,其相对丰度占总丰度的82.1%～94.2%,且TF处理下子囊菌门座囊菌纲的相对丰度最高,NF处理下担子菌门银耳菌纲的相对丰度最高。4个处理真菌群落多样性指数(Shannon和Simpson指数)依次为NC>TC>NF>TF。多元分析结果表明,微生物生物量碳是影响担子菌门和接合菌门相对丰度的主要因素,而土壤全磷、速效钾和速效磷含量高低是驱动子囊菌门真菌相对丰度变化的关键因素。在宁夏南部山区推广以免耕覆盖并施用有机肥的保护性耕作措施有利于提高土壤真菌群落多样性。     

秸秆还田对甘蔗地土壤优先流运动特征的影响

秸秆还田措施可改变田间土壤环境,在一定程度上影响作物生长.为探究不同秸秆还田措施对田间土壤优先流的影响,以秸秆覆盖(CM)、秸秆焚烧覆盖(BM)和无秸秆覆盖(CK)3种处理方式下的甘蔗地为研究对象,通过野外染色示踪试验,结合图像解析技术和生态学景观格局分析方法对广西不同秸秆还田措施下的甘蔗地土壤优先流运动特征进行研究....     

稻田实行保护性耕作对水稻产量、土壤理化及生物学性状的影响

在江西双季稻田进行长期田间定位试验,分析了多年保护性耕作对水稻产量、土壤理化性状及生物学性状的影响。连续8a稻田保护性耕作处理的平均产量高于传统耕作4.46%—8.79%,各处理的有效穗数、每穗粒数和结实率均高于对照,而各处理间穗长和千粒重差异不显著。实行稻田保护性耕作处理的土壤容重低于传统耕作3.6%—5.6%,而总孔隙度和毛管孔隙度分别高出传统耕作1.6%—17.4%、2.4%—16.7%。与传统耕作相比,连续8a保护性耕作显著提高了土壤有机质(2.9%—10.0%)、有效磷(4.8%—31.6%)、速效钾(9.7%—25.7%)。在2005年免耕+插秧的土壤真菌数量最多,显著高于对照处理51.6%,免耕+抛秧在2008年达到最大,显著高于对照处理54.1%。2012年免耕+抛秧、免耕+插秧显著高于对照126.1%、121.1%;另外,各处理间过氧化氢酶、脲酶活性均差异不显著。8a间土壤转化酶活性变化范围在0.292—0.451 mg/g之间,其中2005—2007、2012年均是免耕+抛秧达到最大,与对照相比,增加范围为72.7%—137.7%,且差异显著(P0.05)。因此,实行稻田保护性耕作是适合江南丘陵区双季稻区农业可持续发展的有效模式之一,其中免耕+抛秧和免耕+插秧两种方式效果最为显著。     

长期免耕不同秸秆覆盖量对玉米产量及其稳定性的影响

阐明长期免耕不同秸秆覆盖量下玉米产量变化趋势及其稳定性差异,可为建立和评价长期保护性耕作模式、促进粮食持续生产提供理论支撑.本研究基于我国东北黑土区长期保护性耕作定位试验(始于2007年),以传统垄作(RT)为对照,分析了免耕无秸秆覆盖(NT0)、免耕33％秸秆覆盖(NT33)、免耕67％秸秆覆盖(NT67)和免耕10...