免耕轮作对西北荒漠绿洲小麦、玉米产量和光合特性的影响

针对我国西北荒漠绿洲区传统精耕细作土地沙化和生产力水平低的农业生产现状,于2016—2018年在甘肃省武威市凉州区设小麦/玉米→小麦/玉米、小麦-冬油菜→玉米、小麦→玉米3种轮作模式,小麦免耕留茬和传统耕作两种耕作模式,研究了免耕轮作对作物光合特性、叶绿素含量和产量性状的影响。结果表明:不同耕作方式之间,小麦/玉米→小麦/玉米、小麦-冬油菜→玉米和小麦→玉米3种轮作模式在不同年份间变化不一致,总体表现为免耕条件下作物的光合速率、蒸腾速率、气孔导度、胞间CO_(2)浓度有所下降,但各处理间差异不显著,免耕并未显著影响3种轮作模式作物的光合特性;不同种植模式之间,小麦-冬油菜→玉米的光合速率较小麦/玉米→小麦/玉米和小麦→玉米增幅分别为-3.85%~4.91%和1.44%~2.31%,蒸腾速率、气孔导度、胞间CO_(2)浓度的增幅分别为-13.01%~4.20%、9.60%~29.36%、-0.48%~1.83%和17.10%~34.66%、-4.58%~7.07%、-5.11%~7.41%。随着种植年限的增长,免耕作物叶片叶绿素含量和小麦、玉米产量性状表现出一定的优势,2018年度,免耕处理小麦/玉米→小麦/玉米、小麦-冬油菜→玉米、小麦→玉米的作物叶片叶绿素含量分别较相应传统耕作处理增加了1.60%、3.14%、5.22%。在不同年度,免耕各处理小麦的小穗数、穗粒数、千粒重分别较传统耕作增加了1.52%~5.08%、0.44%~2.84%、1.88%~3.82%,传统耕作小麦/玉米处理间作玉米的穗位高、穗长、单株穗粒数及百粒重较其他处理的增幅为-1.80%~4.83%、-0.46%~4.55%、1.96%~11.10%和5.16%~7.32%。不同种植模式之间,小麦-冬油菜→玉米种植模式的光合速率、气孔导度、胞间CO_(2)浓度高于小麦/玉米→小麦/玉米和小麦→玉米处理,小麦/玉米表现出一定的产量优势。小麦-冬油菜→玉米轮作模式在免耕留茬条件下有助于增强作物地上光合物质生产能力,延缓叶片衰老,提高作物叶片水分利用效率。

麦茬免耕对不同麦玉轮作方式土壤有机碳含量的影响

为探讨耕作及轮作方式对小麦、玉米田土壤有机碳的影响,设小麦/玉米→小麦/玉米→小麦/玉米(T1)、小麦-冬油菜→玉米→小麦(T2)、小麦→玉米→小麦(T3)三种轮作模式,以及小麦免耕留茬(N)和传统耕作(C)两种耕作方式,研究6种模式下西北荒漠绿洲区小麦(W)、玉米(M)农田土壤呼吸、土壤有机碳及有机碳组分变化。结果表明,2016-2018年度,在小麦、玉米关键生育时期,免耕处理(NT1-W、NT1-M、NT2、NT3)的土壤呼吸速率分别较相应传统耕作处理减少了5.51%~37.08%、1.26%~6.44%、5.37%~68.63%和16.74%~71.92%,0~5cm土层有机碳含量分别增加了-4.23%~12.75%、13.27%~23.92%、6.78%~15.15%和-11.48%~23.74%。在2018年,5~20cm土层的微生物量碳含量表现为NT1-M>NT2>NT3>CT3>CT1-M>NT1-W>CT2>CT1-W;NT1-W、NT1-M、NT2、NT3处理的土壤水溶性有机碳含量分别较相应传统耕作处理降低了22.97%、9.14%、13.57%和6.55%。小麦间作玉米免耕处理提高土壤重组有机碳的效果最优,0~5cm和5~20cm土层的重组有机碳分别较CT2、CT3高出19.87%~34.60%、18.33%~30.38%和16.15%~31.33%、14.63%~33.89%。总之,免耕轮作使土壤呼吸速率、有机碳含量降低,改善了土壤有机碳组分,但不同轮作模式间有差异;本试验条件下,小麦/玉米→小麦/玉米和小麦-冬油菜→玉米更有利于土壤固碳,可以考虑作为重要轮作模式在研究区域进行推广和应用。

民勤绿洲区撂荒农耕地抗风蚀效果

通过风洞试验,在5个风速下对民勤绿洲区5种不同撂荒年限农耕地的土壤风蚀速率、0—20cm风沙流结构进行了模拟观测研究。结果表明:农耕地撂荒20年后土壤风蚀速率明显增加,撂荒30,40年土壤风蚀速率是其他处理的2.40～4.97倍。不同撂荒年限土壤风蚀速率均随风速的增大呈指数函数递增,但在撂荒30,40年条件下递增较快。风速为14m/s是民勤绿洲农田土壤风蚀加剧的转折点,当风速>14m/s时,农耕地撂荒20年后的土壤风蚀速率明显高于撂荒20年内。0—20cm内,农耕地撂荒20年内和撂荒20年后输沙率与高度分别呈负线性和负指数关系,农耕地撂荒20年内0—4cm输沙量和输沙量百分比(Q0—4/Q0—20)均低于撂荒30,40年。随着撂荒年限的延长,农田表层不可蚀性颗粒(粒径≥1mm的团聚体及粗砂砾)的含量明显降低,且土壤风蚀速率随不可蚀性颗粒含量的增加呈非线性降低趋势。因此,增强民勤荒漠绿洲区撂荒农耕地抗风蚀能力需适当减少撂荒年限。

甘肃河西地区保护性耕作对土壤风蚀的影响

【目的】深入揭示保护性耕作措施对甘肃河西地区农田土壤的防风蚀效应.【方法】通过大田实验,设置了8个处理:CT-W、NT-W-30 cm、CT-W(WR)、NT-W-30 cm(WR)、 CT-In-W、NT-In-W-30 cm、CT-In-C、NT-In-C,在来年返青之前采样进行风洞模拟试验.【结果】土壤风蚀量随风速增大而增大,且二者为幂函数关系.14 m/s是风蚀速率随风速急剧增加的转折点,风速在14 m/s以内,风蚀速率处于缓增区,当风速超过14 m/s风蚀速率加快.6 m/s风速条件下,保护性耕作较传统耕作防风蚀效果非常显著;随风速增大,NT-W(WR)、NT-In-W-30 cm较相应的传统耕作,风蚀效果降低明显.【结论】低于6 m/s风速,保护性耕作较传统耕作防风蚀效果更优,随风速增大,不同免耕处理的防风蚀效果变化不一,其中NT-W(WR)、NT-In-W-30 cm较相应的传统耕作,防风蚀效果较好.