冬季覆盖作物对水稻生长及稻田土壤养分状况的影响

为了筛选冬季适宜湖北地区稻田种植的覆盖作物,在湖北武汉开展了大田试验,研究了不同冬季覆盖作物对水稻产量、养分及土壤养分含量的影响。结果表明,冬季覆盖作物可以促进水稻增产6.95%~12.91%,冬季种植绿肥比油菜秸秆还田在一定程度上更利于提高水稻产量。冬季覆盖作物主要影响水稻的每穗粒数,可提高水稻的干物质量12.15%~18.22%,氮素积累量增加3.44%~13.66%,钾素积累量增加3.17%~11.12%,秸秆还田对于提高水稻钾素积累量效果明显。冬季覆盖作物可以增加水稻收获期根际土壤脲酶、磷酸酶和转化酶的活性,使水稻收获后土壤的碱解氮、有效磷和速效钾含量分别增加3.42%~7.92%、2.81%~21.77%和2.05%~8.55%,种植肥田油菜水稻收获后土壤中碱解氮和有效磷含量最高,秸秆还田土壤中速效钾含量最高。

覆盖作物对水质和作物产量的影响

大豆的覆盖作物为单一黑麦(CR-S),CR、萝卜和油菜混播(CR-M),玉米的覆盖作物为单一燕麦(燕麦-S),燕麦、萝卜和毛野豌豆混播(燕麦-M)。CR-S秋季生长量比CR-M的大或差不多,燕麦-S生长量明显低于燕麦-M或差不多。CR-S和CR-M土壤中硝态氮(NO_(3)-N)浓度均显著低于对照(NC),且CR-S小于CR-M。燕麦-S土壤中NO_(3)-N浓度也显著低于NC。覆盖作物对玉米产量无影响。建议爱荷华州覆盖作物以CR、燕麦-S或燕麦-M为主。

微生物呼吸对覆盖作物土壤健康状况响应研究

土壤健康研究对于评估土壤保护措施(在农场种植覆盖作物等)非常重要。土壤健康合作系统通过多年试验对土壤健康指标、得分和作物产量进行了大规模评估。本研究利用从2015—2019年收集的35个样地数据,确定1~4 a覆盖作物对12个土壤健康指标、3个土壤健康评估综合得分和2种作物(玉米和大豆)的影响。试验表明:土壤微生物呼吸(有机碳矿化)和土壤健康综合评价评分对覆盖作物反应敏感。并且初始观测值并不影响覆盖作物对土壤健康指标或得分的影响。无论最初的土壤健康指标如何,土壤呼吸可能是监测农场采用覆盖保护措施后1~4 a内短期土壤健康变化的有效指标。

覆盖作物种植要点及前景分析

本文分析了覆盖作物的种植意义、种植要点以及种植前景。覆盖作物在防止土壤侵蚀、保持土壤水分、改良土壤质量、提高主栽作物产量和品质,以及增加农田生态系统的物种多样性等方面发挥重要功能。覆盖作物的选择,需从提供氮素、改善土壤质量、控制杂草生长及保持土壤水分等方面的需求出发,实现覆盖作物所需达成的主要目标,还需根据当地的气候条件、土壤类型以及下一季主栽作物种类等因素,选择适宜的覆盖作物品种及种植方式。本研究旨在为覆盖作物的种植利用提供参考。

冬季覆盖作物秸秆还田对双季稻田根际土壤微生物群落功能多样性的影响

微生物群落功能多样性是土壤质量变化重要的指标,不同作物类型的秸秆还田措施对土壤微生物群落功能多样性具有明显的影响。以位于双季稻主产区不同冬季覆盖作物-双季稻种植模式大田定位试验田为研究对象,以冬闲-双季稻种植模式为对照(CK),应用Biolog-GN技术开展黑麦草-双季稻(Ry)、紫云英-双季稻(Mv)、油菜-双季稻(Ra)和马铃薯-双季稻(Po)种植模式条件下不同冬季覆盖作物秸秆还田后对双季稻田根际土壤微生物功能多样性影响的研究。研究结果表明,早稻和晚稻成熟期,与CK处理相比,冬季覆盖作物秸秆还田处理增加了稻田土壤碳源平均颜色变化率(AWCD),以Po处理AWCD均为最高,均显著高于Ry和CK处理。不同冬季覆盖作物秸秆还田处理土壤微生物代谢多样性指数表现出明显的差异,早稻成熟期,Po处理的Richness、Shannon和McIntosh指数均为最高,其次为Ry、Mv和Ra处理,CK处理最低;晚稻成熟期,各处理的Richness、Shannon和McIntosh指数大小顺序均表现为Po>Ra>Mv>Ry>CK。土壤微生物碳源利用的主成分分析结果表明,各冬季覆盖作物秸秆还田处理根际土壤微生物利用的主要碳源为氨基酸类和糖类物质,不同处理间碳源利用类型有差异。冬季覆盖作物秸秆还田措施有利于提高双季稻田根际土壤微生物对碳源的利用能力、物种丰富度和均匀度。

冬季覆盖作物对南方稻田水稻生理生化及生长特性的影响

2004～2009年以冬闲-双季稻为对照,对黑麦草-双季稻、紫云英-双季稻、油菜-双季稻和马铃薯-双季稻4种不同冬季覆盖作物稻田水稻植株的生理生化和生长特性进行了研究。结果表明:4种稻田冬季覆盖作物处理均能提高双季稻植株叶片的叶绿素含量和超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性,而丙二醛(MDA)含量除早稻的苗期和分蘖期外,其他生育时期均低于对照;各处理早稻有效穗分别比对照增加18.08万穗·hm-2、21.25万穗·hm-2、12.75万穗·hm-2和17.26万穗·hm-2,结实率分别增加4.98%、8.50%、13.62%和6.99%,千粒重分别增加0.24g、0.10g、0.14g和0.43g,产量分别增加324.44kg·hm-2、381.17kg·hm-2、91.04kg·hm-2和303.46kg·hm-2;各处理晚稻有效穗分别比对照增加9.81万穗·hm-2、11.48万穗·hm-2、5.06万穗·hm-2和14.91万穗·hm-2,结实率分别增加6.29%、8.81%、15.11%和8.50%,千粒重分别增加0.93g、0.88g、0.10g和0.90g,产量分别增加302.28kg·hm-2、316.03kg·hm-2、110.13kg·hm-2和468.17kg·hm-2。该研究显示,在南方双季稻田种植冬季覆盖作物可增强水稻叶片的抗氧化酶活性,促进其生长发育,从而改善水稻的产量及其构成因素,有利于水稻产量的增加。

双季稻区冬季覆盖作物残茬还田对稻田甲烷和氧化亚氮排放的影响

研究冬季不同覆盖作物还田后稻田的甲烷(CH4)和氧化亚氮(N2O)排放特征,对合理利用冬闲稻田,发展冬季覆盖作物,以及科学评价不同种植模式具有重要意义。本研究采用静态箱-气相色谱法,对冬季不同覆盖作物处理(免耕直播黑麦草-双季稻、免耕直播紫云英-双季稻、翻耕移栽油菜-双季稻、翻耕稻草覆盖马铃薯-双季稻和冬闲-双季稻)的稻田进行监测,以分析不同覆盖作物残茬还田对稻田CH4和N2O排放的影响。结果表明,冬季覆盖作物还田后,各处理早、晚稻田CH4排放量均明显高于冬闲-双季稻(对照)。早稻田CH4排放量最高的为翻耕稻草覆盖马铃薯-双季稻和免耕直播黑麦草-双季稻,分别达20.713gm-2和16.068gm-2;晚稻田CH4排放量最高的为翻耕稻草覆盖马铃薯-双季稻和翻耕移栽油菜-双季稻,分别为60.421gm-2和48.666gm-2。各处理早、晚稻田N2O总排放量均显著高于冬闲-双季稻,免耕直播黑麦草-双季稻、免耕直播紫云英-双季稻、翻耕移栽油菜-双季稻和翻耕稻草覆盖马铃薯-双季稻处理的早稻田N2O总排放量分别比对照增加265.00%、320.00%、275.00%和65.00%,晚稻田分别比对照增加157.89%、113.16%、134.21%和42.11%。稻田CH4和N2O综合温室效应总和表现为翻耕稻草覆盖马铃薯-双季稻>翻耕移栽油菜-双季稻>免耕直播黑麦草-双季稻>免耕直播紫云英-双季稻>冬闲-双季稻,冬季覆盖作物还田明显提高稻田CH4和N2O排放。

覆盖作物的生态效应

评述了农田生态系统中主要覆盖作物在减少土壤损失、降低表土迳流、增加土壤养分、减少NO-3 淋溶、减轻水质污染及病虫草防除中的作用与效应 。

前茬冬季覆盖作物对稻田土壤的生物特征影响

通过对我国南方稻区不同冬季覆盖作物前茬对稻田主要微生物类群数量和主要土壤化学性状的变化进行研究,结果表明:冬季紫云英和黑麦草覆盖在翌年水稻田翻耕前土壤好气细菌、真菌、放线菌数量均比冬闲田高,其中好气性细菌数量差异最显著,分别是冬闲田的94.29%和25.71%;在水稻整个生长过程土壤细菌、真菌和放线菌均呈现移栽后前期迅速增加,然后随着水稻的生长发育逐渐下降,到早稻成熟期有渐渐回升,晚稻收获时又迅速下降的趋势,并且不同时期微生物数量冬季紫云英和黑麦草区均比冬闲田要高。土壤微生物活度在水稻生长过程呈增加的趋势,前茬冬季覆盖作物区明显高于冬闲田。另外土壤微生物活度与土壤有机碳含量存在显著的相关性(r2=0.887,P<0.05)。冬季种植覆盖作物对稻田土壤微生物有很强的改善作用,促进了土壤养分利用。

双季稻区冬季覆盖作物残茬还田对水稻生物学特性和产量的影响

研究冬季不同覆盖作物还田后水稻生物学特性和产量经济性状的变化,对合理利用冬闲稻田,发展冬季覆盖作物,以及科学评价不同种植模式具有重要意义。本研究采用田间小区试验方法,研究冬季不同覆盖作物处理(免耕直播黑麦草-双季稻、免耕直播紫云英-双季稻、免耕直播油菜-双季稻、免耕稻草覆盖马铃薯-双季稻和冬闲-双季稻)残茬还田对水稻生物学特性和产量经济性状的影响。结果表明:冬季覆盖作物残茬还田后,早、晚稻分蘖期至成熟期,各处理植株根系、茎、叶干质量均高于对照,但与对照均无显著差异;早稻齐穗期和成熟期,免耕直播紫云英-双季稻处理穗干质量均显著高于对照和其它处理;晚稻齐穗期和成熟期,免耕稻草覆盖马铃薯-双季稻处理穗干质量显著高于对照和其它处理。早稻有效穗分别比对照增加31.45,37.30,15.25,28.60万/hm2,结实率分别增加4.83%、12.29%、11.35%和8.39%,千粒质量分别增加0.87,0.31,0.54,0.93 g,产量分别增加420.70,424.72,282.76,317.25 kg/hm2;晚稻有效穗分别比对照增加30.20,33.55,13.45,36.90万/hm2,结实率分别增加2.38%、5.03%、1.56%和6.05%,千粒质量分别增加0.63,0.72,0.38,0.78 g,产量分别增加248.28,427.60,179.32,455.18 kg/hm2。在双季稻田种植冬季覆盖作物,采用冬季覆盖作物残茬还田可促进水稻生长发育和干物质积累,改善水稻产量构成因素,有利于水稻产量的增加。

覆盖作物对土壤物理特性及旋耕作业的影响分析

覆盖作物可改善土壤持水能力,但是对土壤硬度的影响与土壤含水率有关。对覆盖作物进行耕前割倒作业可解决旋耕作业时在旋耕刀辊上产生的缠绕问题。大量作物残茬置于土壤表层会影响后续作物的播种质量和出芽率,所以对于干物质量大的覆盖作物不宜直接采用旋耕作业。

冬季覆盖作物残茬还田对双季稻田土壤有机碳和碳库管理指数的影响

研究冬季不同覆盖作物残茬还田后稻田土壤总有机碳、活性有机碳含量和碳库管理指数的变化,对合理利用冬闲稻田,发展冬季覆盖作物,以及科学评价不同种植模式具有重要意义。本研究以不同冬季覆盖作物–双季稻定位试验为研究对象,采用田间小区试验方法,分析了黑麦草–双季稻(T1)、紫云英–双季稻(T2)和油菜–双季稻(T3)3种种植模式不同冬季覆盖作物残茬还田后对土壤耕层(0～20 cm)总有机碳、活性有机碳含量的影响,并计算了各处理的碳库活度、碳库活度指数、碳库指数和碳库管理指数。结果表明,与冬闲–双季稻(对照)相比,T1、T2和T3处理的冬季覆盖作物残茬还田均提高了稻田土壤总有机碳和活性有机碳含量,其大小顺序均表现为T2>T1>T3>CK。其中,各处理稻田土壤总有机碳含量均显著高于对照,早稻收获时T1、T2和T3处理土壤总有机碳含量两年平均分别比对照增加6.73%、10.53%和4.79%,晚稻收获时两年平均分别增加4.16%、6.20%和2.37%;T1和T2处理土壤活性有机碳含量均显著高于对照,早稻收获时两年平均分别比对照增加10.52%和21.52%,晚稻收获时两年平均分别增加11.99%和15.59%。冬季覆盖作物残茬还田提高了土壤碳库活度、碳库活度指数、碳库指数和土壤碳库管理指数,其大小顺序均表现为T2>T1>T3。总的来说,各处理中以紫云英残茬还田的效果为最好,黑麦草和油菜残茬还田的效果次之。

双季稻区冬种覆盖作物对土壤微生物量的影响

利用氯仿熏蒸浸提法研究了南方双季稻区4种冬季覆盖作物对土壤微生物量碳、氮周年动态的影响。结果表明:冬季种植紫云英(Astragalus sinicus L.)、黑麦草(Lolium multiflroum Lam.)和马铃薯(Solanum tuberosum L.)土壤微生物量碳含量分别为:248.8mg·kg-1、256.7mg·kg-1和238.9mg·kg-1均显著高于冬闲田的218.3mg·kg-1(P<0.05),增幅为9.43%～17.59%;冬季种植油菜(Brassica campestris L.)土壤微生物量碳比冬闲田提高了0.63%,没有显著性差异。4种覆盖作物土壤微生物量氮含量分别为:紫云英,100.3mg·kg-1、黑麦草,153.8mg·kg-1、马铃薯,99.9mg·kg-1和油菜,86.2mg·kg-1,均显著高于冬闲田,73.5mg·kg-1(P<0.05)。对比冬闲田,各个覆盖作物均显著提高土壤有机质含量(P<0.05)。说明种植冬季覆盖作物可以提高土壤有机质含量和有效养分含量,促进了土壤微生物的活动,有利于保持土壤肥力。

覆盖作物与耕作法对土壤性质的影响

冬季种植覆盖作物结合免耕法构成的保护性耕作法,在冬春季土壤休闲时期可提高土壤含水率,抑制土壤风蚀,回收土壤残留氮素;在夏季作物栽培时期仍可提高土壤的含水率,抑制土壤有机质下降,提高土壤生物活性,改善土壤团粒结构,起到土壤保护作用。

冬季覆盖作物对南方稻田水稻生物学特性及产量性状的影响

采用田间小区试验方法,以冬闲-双季稻为对照,研究了我国南方双季稻区种植黑麦草、紫云英、油菜和马铃薯4种冬季覆盖作物对水稻生物学特性及产量经济性状的影响。结果表明:种植冬季覆盖作物均能促进水稻生长发育,改善水稻的产量构成因素,提高水稻产量。早稻的有效穗分别比对照增加45.68万/hm2、59.20万/hm2、11.68万/hm2和16.02万/hm2,每穗实粒数分别增加6.46粒/穗、9.75粒/穗、1.7粒/穗和4.04粒/穗,千粒重分别增加0.24g、0.12g、0.16g和0.43g,早稻产量分别增加409.70kg/hm2、536.44kg/hm2、97.97kg/hm2和298.48kg/hm2;晚稻的经济性状和产量变化趋势与早稻基本一致。

农田冬季覆盖作物对土壤有机碳含量和主作物产量的影响

从冬闲覆盖作物对土壤有机碳的固定及覆盖作物对主作物产量的影响等方面对国内外有关覆盖作物环境改良机理的最新研究结果进行了总结分析。认为,长期轮作覆盖作物可以增加土壤有机碳,提高微生物的活性,而且对主作物的产量提高有不同程度的促进作用。

冬季覆盖作物对潮褐土土壤肥力和微生物学性状的影响

冬季覆盖作物能够提高农田土壤肥力和改善生态环境,通过研究其种植后对华北平原农田土壤理化和微生物学性质的影响,可为该地区推广种植冬季覆盖作物提供数据支持。以冬闲地为对照(CK),选取毛叶苕子(Vicia villosa,Vr)、二月兰(Orychophragmus violaceus,Ov)和冬油菜(Brassica campestris,Bc)3种覆盖作物,通过盆栽试验研究了种植冬季覆盖作物对华北平原典型潮褐土土壤理化性质、微生物生物量和酶活性的影响。结果表明:3种冬季覆盖作物处理生物量由小到大依次为Vr、Bc和Ov。与CK相比,3种冬季覆盖作物均能显著提高土壤含水量,有效磷含量,土壤微生物生物量碳、氮和磷含量(P<0.05),且不同程度提高土壤碱性磷酸酶、蔗糖酶和脲酶活性。其中,Ov处理土壤有效磷含量提高幅度最大,为33.3%(P<0.05);Bc处理土壤含水量显著提高16.7%,土壤容重显著降低16.8%,土壤微生物生物量碳、微生物生物量氮、微生物生物量磷含量及碱性磷酸酶、蔗糖酶和脲酶活性分别提高30.5%、32.3%、85.4%、11.4%、17.7%和21.7%(P<0.05)。综合覆盖作物生物量及覆盖作物对华北平原潮褐土土壤理化性质、微生物生物量含量和酶活性的影响,以冬油菜作为华北平原冬季覆盖作物效果为最佳,二月兰和毛叶苕子次之。

南方冬季覆盖作物的碳蓄积及其对水稻产量的影响

冬季覆盖作物为在冬闲季节以减少土壤裸露、增加生物产量、抑制硝态氮淋溶等为目的而种植的作物。南方水稻种植区地处热带、亚热带湿润地区有利于冬闲覆盖作物生产。冬季覆盖作物在增加生物产量的同时,可以增加稻田生态系统碳蓄积效应。本研究在南方水稻种植区选择冬闲季覆盖作物黑麦草、紫云英、油菜,以冬闲田为照进行生产比较试验,考察不同覆盖作物碳蓄积能力及对后茬作物产量的影响。结果表明,黑麦草地上部碳蓄积为4044.9kg·hm-2,地下部碳蓄积为1533.7kg·hm-2,紫云英地上部、地下部碳蓄积分别为1799.6kg·hm-2,1023.8kg·hm-2,油菜的分别为1023.8kg·hm-2,339.0kg·hm-2;黑麦草的碳蓄积量显著高于紫云英和油菜,各覆盖作物处理碳蓄积量均显著高于冬闲田。黑麦草地下根系表现强大的碳蓄积能力,可以提高土壤碳汇效应。不同覆盖作物-双季稻稻田生态系统,冬季覆盖作物残茬短期内对主作物的产量因素均没有显著的影响。

覆盖作物及耕作方法对土壤丝状真菌生物量的影响

以日本国立大学法人茨城大学农学部田间科学教育研究中心附属农场为研究对象,在不同季节（2004年5月、10月和2005年5月、10月）对农田采取旋耕、梨耕和免耕处理,并在每一耕作处理区分别种植黑麦（Secale cereale L.）、毛野豌豆（Vicia villosa Roth）和杂草（休闲处理对照区）,来研究覆盖作物及耕作方法对土壤中真菌生物量的影响效果。结果表明,在免耕处理区,覆盖黑麦、毛野豌豆和杂草的土壤表层（0-10cm）中,其真菌的生物量均分别高于相应覆盖物的深层土壤（10-30cm）中真菌的生物量,并且覆盖黑麦的土壤表层中真菌的生物量比覆盖毛野豌豆的高很多,在2004年5月和10月测得的土壤表层中,覆盖黑麦的真菌生物量分别是覆盖毛野豌豆的1.2和1.8倍,在2005年5月和10月,分别是1.6和1.2倍。对旋耕和梨耕处理区,在不同深度的土层和覆盖物的条件下,真菌生物量均没有明显变化。从上述结果,不同的耕作方式和覆盖不同的作物都会影响土壤中真菌的生物量,并且,免耕和覆盖黑麦相结合,对土壤表层中的真菌生物量影响最为显著。另外,在不同的土壤层之间,表层中的真菌生物量要高于深层土壤。

北京冬春覆盖作物对农田土壤风蚀扬尘的影响

为了确定北京主要越冬作物对农田土壤风蚀及扬尘排放的影响,通过野外观测的方法,对比研究了春季玉米根留茬地、金银花地、越冬油菜地的近地表风速、风蚀量及颗粒物排放量的差异。结果表明:(1)冬春季地表绿色覆盖能够显著降低农田近地表风速(P<0.05),金银花地的平均风速比玉米根留茬地低15.86%;(2)油菜地的月平均输沙量比玉米根留茬地低67.06%;(3)金银花地与玉米根留茬地相比,TSP和PM10浓度降低35.18%和35.42%,差异显著(P<0.05),冬油菜地的PM2.5浓度比玉米根留茬地低11.63%,差异显著(P<0.05)。因此,可以通过推广冬春覆盖作物来减少北京或华北地区的农田土壤风蚀扬尘,提高土地生产力。