不同保护性耕作措施对旱作农田土壤水分的影响

研究了黄土高原西部旱农区传统耕作措施和五种保护性耕作措施对土壤水分垂直分布、动态变化、作物耗水量、水分利用效率及作物产量的影响。结果表明,不同保护性耕作措施对表层0~10cm土壤水分含量影响较大,免耕秸秆覆盖(NTS)在作物播种期可以显著增加播种期表层土壤含水量。0~200cm土壤剖面贮水量年变化分春夏作物旺盛生长失墒期(5月中旬~7月中旬)、夏秋雨季增墒期(7月中旬~10月下旬)和冬春稳墒期(11月~翌年5月上旬)3个阶段。尽管不同保护性耕作措施对0~200cm剖面贮水量影响不大,但作物耗水量却存在显著差异。免耕秸秆覆盖在增加作物耗水量的同时也提高了作物产量以及水分利用效率。地膜覆盖在有些年份也有利于降水的高效利用和作物产量的提高,但与秸秆覆盖相比不利于土壤肥力的持续提高。而且,如果种植小麦,出苗前若一次性降水较多时地膜覆盖将造成严重板结,影响出苗,进而降低产量和水分利用效率。因此,在黄土高原西部旱农区实施免耕 秸秆覆盖的保护性耕作措施,既有利于作物对有限降水的高效利用,提高作物产量,也可以促进农业可持续发展。     

保护性耕作对陇东黄土高原轮作田杂草的影响

以陇东黄土高原旱地连续12年保护性耕作为基础,通过田间取样调查,研究了4种耕作措施下冬小麦-箭筈豌豆-玉米轮作田中杂草的组成和群落特征.结果表明： 不同作物生长期的杂草种类、密度和群落特征各异.免耕使冬小麦生长期杂草密度显著增大,轮作箭筈豌豆后免耕处理的杂草密度变小;秸秆覆盖显著降低了玉米生长期的杂草密度,玉米生长期免耕+秸秆覆盖处理的杂草密度最低.冬小麦和箭筈豌豆轮作前后杂草的群落多样性特征完全相反,从冬小麦生长期到箭筈豌豆生长期,免耕处理杂草群落的多样性指数先高于常规耕作处理,后期低于常规耕作处理;玉米生长期免耕处理的多样性指数均大于其他3种处理.因此,免耕和秸秆覆盖在一些作物生长期能抑制杂草的发生和分布,3种作物轮作对杂草防治具有明显作用.     

秸秆覆盖免耕对土壤细菌群落区系的影响

多年连续秸秆覆盖免耕对土壤细菌群落影响很大,免耕可提高０－１０ｃｍ土层土壤细菌总数、放线菌数、棒状细菌数和贫营养细菌数量,特别是免耕土壤能使芽孢杆菌数量增多几倍。     

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.     

保护性耕作对土壤交换性盐基组成的影响

以辽宁省彰武县保护性耕作示范推广基地土壤为研究对象,通过实地调查和取样分析,对比研究了传统犁耕和6年保护性耕作（免耕秸秆覆盖）条件下的土壤交换性盐基组成.结果表明：在15 cm土层内,保护性耕作土壤的交换性K、Ca、Mg含量和盐基总量（SEB）较传统犁耕均有不同程度增加,表明保护性耕作使土壤的保肥和缓冲能力增强.相关分析表明,这与土壤的有机质和粘粒含量的变化密切相关;保护性耕作土壤的K/SEB和Ca/Mg高于传统犁耕,而(Ca+Mg)/SEB、Ca/K和Mg/K低于传统犁耕,说明保护性耕作对土壤交换性盐基比例关系的影响以交换性Ca、K特别是K的相对富集为主要特征;保护性耕作提高了交换性K、Ca、Mg含量与SEB的分层比率(0～5 cm/5～15 cm和0～5 cm/15～30 cm),表明交换性盐基在耕层剖面的垂直变异性增强.     

不同耕作方式稻田土壤细菌的多样性

对水稻-油菜双序列复种免耕(NT)、翻耕(CT)稻田土壤细菌多样性进行研究。采用平板计数法计数可培养细菌及放线菌数量,Miseq测序分析物种多样性及群落结构。结果表明,分别把3个样点的NT、CT耕作方式土样细菌、放线菌菌落总数之和作为NT、CT可培养细菌数量进行比较,NT可培养菌落总数比CT高10%;土壤未培养样品中共获得224 563条有效序列,其中NT 114 433条、CT 110 220条;指数分析表明CT相对丰度略低于NT、群落多样性略低于NT;样本中的细菌种类覆盖35个门、269个科、373个属。尽管从不同分类水平上,CT、NT样本物种相对丰度没有显著性差异,但NT中细菌门最大的变形菌门和有待深入研究的酸杆菌门物种的序列多于CT,厌氧绳菌科、未分类的硝化螺旋菌科和亚硝化单胞菌科序列多于CT,另外,未知和未培养的科、属水平上物种多于CT,根据物种特性,认为它们可能对固氮、降解纤维素等改变土壤理化特性,维持免耕土壤肥力起着重要的作用。     

保护性耕作措施对旱地春玉米土壤水分和硝态氮淋溶累积的影响

通过渭北旱塬春玉米15年定位试验,研究6种保护性耕作方式,即传统翻耕(CT)、免耕(NT)、免耕配施生物炭(NB)、免耕秸秆覆盖(NS)、免耕地膜覆盖(NF)和免耕秸秆地膜覆盖(NSF)对土壤水分与硝态氮淋溶的影响,探索适宜于该区可持续发展的农田管理措施.结果表明: 与NT相比,第一次水分补给时期0～100 cm土层,CT处理水分补给量无显著差异,NS、NB、NSF和NF处理显著降低;在100～300 cm土层,NS、NB、NF和NSF处理显著增加了水分补给量,CT显著低于NT处理.第二次水分补给时期,水分补给主要集中在0～100 cm土层,且各处理与NT水分补给量无显著差异.水分消耗时期,各处理与NT处理在0～100 cm土层消耗量无显著差异,NF和NSF在100～300 cm土层水分消耗量显著增加,分别增加了33.9%和59.9%.在0～200 cm土层,与NT相比,CT处理显著增加了硝态氮累积量,是NT的2.2倍,NS、NB、NF和NSF处理显著减少了硝态氮累积量,分别减少了44.6%、61.5%、69.2%和69.8%;而在200～300 cm土层,NS处理显著增加了硝态氮累积量,CT与NT处理无显著差异,NB、NF和NSF处理显著减少.土壤水分运动能显著影响硝态氮在土壤剖面的分布,NB、NF和NSF处理硝态氮主要分布在0～40 cm土层,NS主要分布在0～100 cm和200～300 cm土层,而NT和CT处理硝态氮在整个剖面大量分布,其中NS、NT和CT处理出现两个硝态氮累积峰.不同农田管理措施通过对水分的调控减少硝态氮淋溶,进而提高氮素利用效率,其中免耕基础上秸秆地膜覆盖能有效调控土壤水分运动和减少硝态氮淋溶累积,是旱塬区改善农田水肥状况,增加作物产量的可行措施.     

油气田土壤甲烷氧化菌实时荧光定量PCR检测技术的 建立与应用

【目的】建立快速检测甲烷氧化菌含量的SYBR GreenⅠ实时荧光定量PCR技术,用于油气微生物勘探。【方法】以含有甲烷氧化菌功能基因pmoA片段的重组质粒为标准品,优化实验条件,建立标准曲线,进行敏感性、重复性和特异性评价,并将该技术用于实际样品的检测。【结果】该技术标准曲线的相关系数R2为0.999 9,扩增效率为99.976%,检测范围为3.897×101-3.897×109 copies/μL,检出限约为40 copies/μL,重复性实验中CT值的变异系数优于3%,对12种非甲烷氧化菌均没有扩增,显示该技术具有很好的敏感性、重复性和特异性。利用该技术对气田、油田和非油气田土样进行了检测,发现气田具有明显的异常高值。【结论】为油气田的勘探建立了一种高效、特异、灵敏、准确的甲烷氧化菌荧光定量PCR检测技术,同时为其它指示菌检测技术的建立提供了参考。     

秸秆覆盖免耕土壤细菌和真菌生物量与活性的研究

土壤微生物生物量在土壤生态系统中具有非常重要的作用。大量的试验研究表明 ,土壤微生物生物量是植物营养元素的一个重要的源与库 ,生物量对土壤养分的调控作用 ,已经成为土壤培肥、耕作制度改革和作物栽培实践中的重要理论依据之一。自从Jenkinson提出了测定土壤微生物量的原理和概念以来 ,Jenkinson和 Powlson提出了测定微生物生物量的方法[16] ,Van De Werf和 Verstraete提出了土壤微生物生物量可以分为全微生物量和活动微生物量[10 ] ,Anderson和 Domsch提出了生物量与生物活性中细菌与真菌的比例为 2 2 /78% [8]。虽然生物量的研…     

集约经营对毛竹林土壤固氮细菌群落结构和丰度的影响

为揭示集约经营对毛竹林土壤固氮细菌群落特征的影响,采用变性梯度凝胶电泳(DGGE)和荧光定量PCR技术,分析集约经营0(CK)、10、15、20、25年毛竹林土壤固氮菌群落结构和丰度的变化规律,并探讨了影响土壤固氮菌群落的主要环境因素.结果表明： 毛竹林集约经营导致土壤pH下降而速效养分积累;集约经营初期(10年)和后期(25年)土壤固氮细菌的群落结构与对照相似,而中期的15年和20年则与对照差异较大.固氮菌多样性指数和丰度均呈现先减少后增加的趋势,经营15年时达到最小值;土壤固氮细菌表现出对集约经营干扰的抵抗和恢复反应.冗余分析表明,土壤速效钾、水解氮、硝态氮和铵态氮的含量与固氮菌群落结构的变化有较强的相关性,表明集约经营措施导致了土壤固氮细菌短期的变化,但长期而言,不会对土壤固氮细菌产生不良影响.     

保护性耕作对土壤微生物量及活性的影响

研究保护性耕作对土壤微生物特性的影响对于土壤管理具有重要意义。试验研究了保护性耕作对麦田土壤微生物量碳、活跃微生物量、土壤呼吸、呼吸商的影响。前3项采用的方法分别是:基质诱导呼吸法、呼吸曲线数学分析法和CO2释放量法。结果表明,保护性耕作土壤微生物量碳0～10cm土层大于10～20cm土层,而常规耕作两土层间无明显差异。秸秆还田在播种前、越冬期和起身期能显著提高土壤微生物量碳,而开花期和收获期则降低土壤微生物量碳。少耕还田10～20cm土层微生物具有较强的养分调控作用。保护性耕作利于0～10cm土层活跃微生物量的提高。秸秆还田和保护性耕作在耕作作业初期(越冬期和起身期)能增强土壤呼吸速率;在耕作作业后期(开花期和收获期)能显著降低土壤呼吸速率。免耕秸秆覆盖在10～20cm土层呼吸商较高,而常规耕作无秸秆还田在0～10cm土层呼吸商较高。土壤微生物量碳和呼吸商是衡量土壤微生物特性的重要指标。     

保护性耕作对土壤微生物群落及其介导的碳循环功能的影响

农田生态系统耕作方式显著影响土壤微生物群落结构和功能,进而影响土壤微生物介导的土壤碳循环过程.以免耕结合作物秸秆还田为核心的保护性耕作是提升土壤碳汇功能和肥力的重要措施,其中土壤微生物发挥了关键作用.尽管有较多关于保护性耕作下微生物群落结构与功能的研究,但由于土壤系统的复杂性、环境因素以及微生物群落评价方法的差异性,尚...     

保护性耕作对稻田土壤有机质的影响

研究使用常规犁耕-休闲(DTF),常规犁耕-小麦(DTW),保护耕作-休闲(CTF),保护耕作-小麦(CTW)4个处理,评价连续实验10a后保护性耕作对稻作区SOM的影响。结果表明:垄作、免耕和小麦种植的结合是稻作区一种较好的保护性耕作实践。它不仅显著增加SOM在土壤表层的聚集,而且它也通过改变SOM的组成和结构显著影响土壤胡敏酸的光谱和热解特性。相比其他处理,垄作免耕(稻麦)在0～10cm土层拥有最多的SOM含量,但随着土层厚度的增加,这一含量下降的也较为迅速。垄作免耕(稻麦)土壤胡敏酸在波长665nm处的光密度为0.122,465nm处为0.705,而常规平作(中稻)在这两个波长处却分别为0.062和0.321。垄作免耕土壤胡敏酸DTA曲线在360～365℃处放热峰的焓变值比常规平作低,1000～1050cm-1吸收峰常规平作也比垄作免耕强。垄作免耕土壤腐殖质的氧化稳定系数增高,表明长期垄作免耕土壤腐殖酸的缩合度增高,芳构化程度增强。通过保护性耕作和作物实践可以管理稻田土壤,维持充分的SOM积累,缓解土壤有机碳的丢失。     

Effects of conservation tillage on soil organic matter in paddy rice cultivation

In this study, the effect of conservation tillage on soil organic matter (SOM) in paddy rice cultivation after 10 yr was investigated. Four treatments, disk till-fallow (DTF), disk till-wheat (DTW), conservation till-fallow (CTF) and conservation till-wheat (CTW) were used. The results indicated that the combinative application of no-tillage, ridge culture and wheat cultivation was a sound conservation practice in paddy rice cultivation. It not only significantly increased the concentration of SOM in the topsoil, but also affected optical and pyrolysis characteristics of humic acids (HA) through changing the composition and structure of SOM. At 0–10 cm, the greatest SOM content was in CTW, but declined sharply with depth, while in DTF, DTW and CTF the SOM content was not as high at the surface as in CTW, but did not decline as fast as in CTW. The oxidation stabilization of SOM was generally greater in no-tillage and ridge culture than that in disk till. The HA optical density in CTW at wavelength 665 nm and 465 nm was 0.122 and 0.705, while in DTF was 0.062 and 0.321, respectively. E₄/E₆ ratio in CTW was higher than that in the other treatments. The enthalpy capacity of the exothermal peak (360–365°C) for the HA DTA curve in no-tillage and ridge culture was lower than that in disk till, while the HA absorption peaks in 1000–1050 cm^?1 presented the reverse trend. The oxidation stabilization coefficient of HA in no-tillage and ridge culture was higher than that in disk till, indicating that the polycondensation degree and aromatization of HA were stronger. These findings suggest that it may be possible to manipulate paddy soil through conservational tillage and crop practices, and thereby maintain adequate SOM concentrations, and mitigate soil organic carbon loss from soil to atmosphere.     

保护性耕作对农田土壤水分和冬小麦产量的影响

保护性耕作是提高土壤蓄水保墒能力并增加作物产量的重要农艺措施之一.基于河南省长期定位试验2011-2016年数据,分析不同耕作措施(传统耕作、免耕和深松处理)对土壤水分、作物产量和水分利用效率的影响.结果表明: 2011-2016年免耕和深松耕作处理下冬小麦拔节期平均相对保墒率分别为7.3%和-0.68%,且免耕较传统耕作显著提高了冬小麦拔节期0～60 cm土壤贮水量.与传统耕作相比,免耕提高了冬小麦拔节期、扬花期、灌浆期和成熟期0～100 cm土壤平均含水量,而深松耕作并未明显提高冬小麦拔节期土壤平均含水量.此外,免耕较传统耕作能够显著提高冬小麦产量和水分利用效率,尤其在较干旱年份其增产效果更优.因此,免耕的蓄水保墒及增产效果在较干旱年份明显优于深松耕作.     

保护性耕作对麦药轮作土壤酶活性和微生物数量的影响

以传统耕作(T)为对照,研究了免耕(NT)和免耕+秸秆覆盖(NTS)保护性耕作对麦药轮作后土壤脲酶、碱性磷酸酶、蔗糖酶和过氧化氢酶活性与细菌、真菌和放线菌数量的影响。试验结果表明:麦药轮作后,从T、NT至NTS,0-5cm、5-10cm和10-30cm同层土壤各种酶活性均逐渐增强,以NTS处理效果最好。表层土壤水解酶活性变化最明显,NTS较T菘蓝土壤表层脲酶、碱性磷酸酶和蔗糖酶活性分别提高38.53%、39.65%和110.00%,小麦土壤分别提高28.10%、19.71%和75.00%,均对蔗糖酶活性影响最大;过氧化氢酶均为深层土壤变化最明显,菘蓝和小麦土壤分别提高9.09%和18.91%。麦药轮作后菘蓝T、NT至NTS同层土壤各种微生物数量和总数逐渐升高,NTS处理效果最好,而小麦土壤表层和中层微生物数量逐渐增加,NTS处理效果最好,但深层土壤细菌、真菌数量和微生物总数呈T低,NT升高,NTS又降低的趋势,土壤放线菌数量则逐渐升高。菘蓝0-5cm土壤细菌、真菌、放线菌数量和微生物总数NTS较T分别提高22.81%、55.56%、67.14%和22.81%,小麦土壤分别提高62.84%、92.86%、14.29%和66.67%。麦药轮作后菘蓝不同耕作处理土壤细菌数量和微生物总数较小麦土壤减少了10倍左右。     

渭北旱塬保护性耕作对冬小麦-春玉米轮作田蓄水保墒效果和产量的影响

通过2007—2010年田间定位试验,研究了平衡施肥、常规施肥和无肥(或低肥)条件下,免耕、深松和翻耕处理对渭北旱塬冬小麦-春玉米轮作田土壤贮水量、作物产量、水分利用效率(WUE)和纯收益的影响.结果表明:休闲期免耕处理蓄水保墒效果最好,深松次之,翻耕最差;轮作田生育期内免耕和深松处理0~200 cm平均土壤贮水量分别较翻耕提高6.7%和1.9%;各施肥条件下作物产量、WUE和纯收益均以深松处理最高,且以平衡施肥深松处理表现最好,2007—2008年冬小麦、2009年春玉米、2009—2010年冬小麦产量分别为6909、9689、5589 kg.hm-2,WUE分别为18.5、25.2、23.0 kg.hm-2.mm-1,纯收益分别为5034、5045、7098元.hm-2.因此,平衡施肥与深松组合处理的蓄水保墒和增产增收效果最好,是渭北旱塬冬小麦-春玉米轮作田较适合的施肥耕作模式.     

光合细菌对小麦生长和光合功能的影响

【目的】探明光合细菌对小麦生长、产量及光合功能的影响。【方法】以尧麦16为材料,在不同生长时期施用光合细菌,研究光合细菌对小麦生长、产量及光合功能的影响。【结果】光合细菌培养液的不同成分可提高小麦旗叶SPAD值、光合速率及干物质积累。拔节期施用后,混合菌液对叶片SPAD含量促进作用最大,较不施用对照提高33.6%,小麦干物质积累较对照增加25.7%,单株籽粒重量增效为14.3%。单菌株实验处理中沼泽红假单胞菌促进作用最强,干物质积累和单株籽粒重量较培养基稀释液对照增效均为13.1%。不同施用时期的结果表明沼泽红假单胞菌对灌浆期和拔节期小麦促进效应最强,其中静息细胞可延长叶片功能期,使光合产物持续增加;无细胞培养液通过促进小麦营养生长,进而提高小麦产量。【结论】光合细菌可促进小麦生长,有效提高小麦生育过程中相关光合功能;施用时期应为小麦拔节期和灌浆期;光合细菌对小麦生长和产量促进作用是静息细胞和代谢活性物质综合作用的结果。