实施16年保护性耕作下黑土土壤结构功能变化特征

通过东北典型黑土区旱作平地连续16 a保护性耕作田间长期定位试验,研究保护性耕作实施后对土壤结构功能的影响,分析土壤结构功能的生育期动态特征及其与土壤有机碳的相关关系,探究作物产量变化的原因。以玉米-大豆轮作黑土农田为研究对象,设置4个耕作处理:秸秆覆盖免耕(No-tillage with straw returning,NT)和少耕(Reduced-tillage,RT)保护性耕作;平翻(Moldboard-tillage,MT)和旋耕(Rotary-tillage,Rot)传统耕作,探讨大豆幼苗期(Seeding-stage,SS)、开花期(Flowing-stage,FlS)、鼓粒期(Filling-stage,FiS)和成熟期(Maturing-stage,MS)耕层0~20 cm土壤容重、孔隙度、水分状况以及水稳性团聚体含量对耕作方式的响应。在大豆收获后取样测定不同耕作处理土壤有机碳的垂直分布和地表土壤水分入渗速率。结果表明:1)NT改善并稳定土壤结构。NT可以保持容重在生育期内的相对稳定;NT可以有效克服机械压实作用;表层土壤NT水稳性大团聚体(>0.25 mm)含量最多,平均重量直径(Mean Weight Diameter,MWD)高于其他耕作处理。2)NT提高土壤持水蓄水能力。NT增加表层0~5 cm土壤田间持水量;NT改善地表土壤水分入渗,整体初始入渗速率为其他处理的1.26~1.63倍,非种植带处稳定入渗速率为其他处理的2.24~6.63倍。3)NT显著增加土壤表层0~5 cm有机碳的积累,NT分别比MT、RT和Rot处理高32.59%、30.28%和25.79%。4)NT不会导致作物减产。长期连续保护性耕作尤其是秸秆覆盖免耕在改善土壤的结构功能,并显著增加表层土壤有机碳积累的同时,维持土地生产力,有效克服保护性耕作短期不良效应,提升黑土质量的作用明显。

连续14年黑土坡耕地秸秆覆盖免耕水土保持效应

为探究长期秸秆覆盖免耕对黑土坡耕地土壤结构的影响以及水土保持效应,通过秸秆覆盖免耕(NT)和传统顺坡耕作(CT)2组长期定位田间试验,对土壤结构、土壤保水能力、保土效应作对比分析。结果表明:NT与CT相应性状比较,土壤容重没有显著增加(P>0.05),在0—20 cm土层,虽总孔隙度和非毛管孔隙度低,但增加了土壤毛管孔隙度和水稳性大团聚体(WR_(0.25))含量,WR_(0.25)含量和平均重量直径(MWD)差异均达到显著水平(P<0.05);分别提高了垄台土壤初始入渗和稳定入渗速率28.8%,24.7%;0—10 cm土层,饱和含水量和田间持水量差异均达到显著水平(P<0.05);减少了产流次数、径流量和土壤流失量分别为11次,86.6%和98.9%,有效地遏制了水土流失。研究结果表明,长期连续秸秆覆盖免耕是一项有利于土壤结构稳定和遏制土壤侵蚀的黑土地保护措施。