Long-Term Impacts of Cover Crops, Chicken Litter, and Crop Rotations on Soil Health in No-Till Systems

Identification of management practices that can improve soil health is critical to improving the sustainability of soybean [Glycine max (L.) Merr.] production. The objective of this study was to examine the long-term effects of continuous soybean, corn-soybean, and soybean-cotton rotations with chicken litter and cover crops (hairy vetch, wheat, fallow) on soil health parameters, including nutrient accumulation and soil organic matter dynamics under a split plot design. The depth intervals of soil sampling were 0 - 15, 15 - 30, 30 - 60, and 60 - 90 cm. Chicken litter resulted in 62.1% and 32.8% higher water extractable organic soil N content than fallow and wheat, respectively, in the surface 0 - 15 cm of soil only. However, there was no significant difference in 1-day Solvita respiration, water extractable organic C, C/N ratio, health score, moisture, earthworm, organic matter, pH, or CEC of soil among fallow, hairy vetch, chicken litter, and wheat regardless of soil depth. Unexpectedly, annual application of chicken litter at 4.4 Mg ha−1 as an N source or growing a winter-season cover crop such as hairy vetch or wheat for continuous 16 years did not significantly increase soil organic matter or water extractable organic soil C. Annual application of chicken litter at 4.4 metric tons (Mg) ha–1 for 16 years increased soil nitrate-nitrogen (NO3−-N), phosphorus (P), potassium (K), calcium (Ca), magnesium (Mg), copper (Cu), and zinc (Zn) contents by 92%, 400%, 134%, 20%, 43%, 206%, and 430% in 0 - 15 cm depth compared with their initial soil values, respectively, extracted with Haney H3A-2 (2 g L–1 lithium citrate + 0.6 g L–1 citric acid + 0.4 g L–1 malic acid + 0.4 g L–1 oxalic acid) solution. The increases enhanced soil supply of these nutrients to following crops, but also increased the risks of losing them to the environment. Hairy vetch caused higher H3A extracted soil manganese (Mn) content than fallow and chicken litter in 0 - 60 cm. There was no significant difference in 1-day Solvita respiration, water extractable organic C and N, health score, moisture, organic matter, pH, CEC, or population of earthworm of soil among continuous soybean, corn-soybean, and soybean-cotton in any soil depth. Another major finding of this study was that continuous soybean exerted no adverse effect on soil health relative to the commonly used corn (Zea mays L.)-soybean and soybean-cotton (Gossypium hirsutum L.) rotations under no-tillage after 16 years. To mitigate the risks of nutrient runoff and leaching from long-term chicken litter application, we recommend reducing litter application rates and integrating cover crops into crop rotations to enhance nutrient cycling and reduce environmental impacts.

麦茬土壤残留氮对夏大豆根瘤、根系发育及产量的影响

【目的】研究黄淮海平原冬小麦-夏大豆轮作制度麦茬土壤残留氮对后茬大豆土壤硝态氮含量与分布的影响,明晰大豆季土壤硝态氮动态变化与根瘤、根系发育的相互关系,揭示麦茬残留氮和大豆季土壤氮动态变化对大豆产量的影响途径。【方法】根据黄淮海一年两熟区麦茬土壤残留氮水平,设置土壤硝态氮含量为5.25 mg·kg^(-1)(N_(5))、10.00 mg·kg^(-1)(N_(10))、20.00 mg·kg^(-1)(N_(20))、40.00 mg·kg^(-1)(N_(40))和60.00 mg·kg^(-1)(N_(60))共5个残留氮水平,于2021—2022年连续两年开展田间微区模拟试验。于大豆播前、六叶期、盛花期和鼓粒初期测定根层(0—40 cm)土壤硝态氮含量,六叶期和鼓粒初期分析大豆地上部和地下部生物量、根瘤干重以及根系构型指标,收获季全小区测产计算大豆产量。【结果】残留氮增加大豆季土壤硝态氮含量,且随降雨迅速下移,2021和2022年处理间根层土壤硝态氮含量差异分别延续至鼓粒初期和六叶期。2021年大豆六叶期各处理根层土壤硝态氮含量分别为23.44—24.42、24.98—28.07、16.99—28.21、23.81—45.34、33.37—53.78 mg·kg^(-1);2022年分别为7.63—7.84、8.02—8.86、8.32—8.71、9.43—10.01、15.40—17.92 mg·kg^(-1)。在大豆生育期内,六叶期的根层土壤硝态氮含量与大豆产量显著相关,土壤硝态氮含量17.83—40.33 mg·kg^(-1)时大豆产量随其升高而增加;7.63—17.83或40.33—53.78 mg·kg^(-1)时产量随其升高而降低;7.63或40.33 mg·kg^(-1)时产量最高。六叶期,根层土壤硝态氮含量增加提高地上部生物量、根系面积和根系宽度,但降低地下部生物量、根瘤干重、侧根数和根尖数。鼓粒初期,地上部生物量、根表面积、根系宽度和根尖数仍受六叶期根层土壤硝态氮含量的影响,随其升高而呈现先降低后升高再降低的变化趋势。受六叶期根层土壤硝态氮含量显著影响的根瘤和根系指标中,根瘤干重、根表面积、根系宽度和根尖数是影响大豆产量的主要因素。【结论】麦茬土壤残留氮在时间和空间上持续影响后茬大豆季土壤氮水平,并通过影响大豆关键生育时期(六叶期)的根层土壤硝态氮含量调节大豆根瘤和根系发育,进而影响其地上部生物量及产量。建议根据残留氮水平适量、适期施氮,控制麦茬大豆苗期根层硝态氮含量7.63或40.33 mg·kg^(-1),以提升氮肥利用效率、获得较高产量。

麦季不同施磷量对麦玉和麦豆轮作体系作物产量及磷效率的影响

[目的]为研究麦季不同施磷量对陕西关中地区不同轮作体系作物产量和磷肥效率的影响,明确实现不同轮作体系作物高产高效的适宜麦季磷肥施用量。[方法]以麦玉和麦豆2个轮作体系为研究对象,设置0,75,150,225,300 kg/hm^(2)5个施磷(P_(2)O_(5))水平,分析2021-2022年和2022-2023年轮作周年作物产量、磷肥利用效率、土壤有效磷及其与施磷量之间的关系。[结果]与不施磷处理(0 kg/hm^(2))相比,试验2年仅麦季施磷处理显著增加麦玉和麦豆轮作体系小麦、玉米、大豆和周年产量(p<0.05),且轮作周年产量和磷肥效率均达到较高水平。2个轮作体系的周年产量均在施磷150 kg/hm^(2)处理最高,麦玉轮作体系显著高于施磷75 kg/hm^(2)处理(p<0.05),但麦豆轮作与施磷75 kg/hm^(2)处理间差异不显著;麦玉和麦豆轮作体系获得最高小麦产量的土壤有效磷分别为20.07,16.15 mg/kg。2个轮作体系的磷肥农学效率、磷肥偏生产力、磷肥回收效率、磷效率指数(PEI)均随施磷量的增加而降低;施磷75 kg/hm^(2)麦玉和麦豆轮作体系的PEI分别为施磷150 kg/hm^(2)处理的1.24,2.02倍,麦豆的PEI降低更显著。综合考虑粮食安全、环境安全和肥料利用率,以95%的小麦最高产量为实际目标,对应的麦玉和麦豆轮作体系施磷量分别为115,95 kg/hm^(2),可实现磷肥回收效率及较低的磷盈余,保证麦玉和麦豆轮作体系周年产量分别达到最大产量的96.23%和95.43%;麦豆轮作体系具有较低的施磷量需求。[结论]对不同轮作体系应从作物丰产、肥料高效利用和基于零盈余的管理政策考虑,进行合理的磷肥施用,以在满足作物-土壤磷养分的协调供应、保证作物高产的同时,提高磷效率。

不同新型尿素对冬小麦-夏玉米轮作产量和氮素吸收利用及生产效益的影响

为探究不同新型尿素对华北平原冬小麦-夏玉米轮作体系的产量及氮素吸收利用的影响,以期为新型尿素在实际生产中应用提供理论依据。以普通尿素为对照,连续5年施用6种新型尿素,测算小麦-玉米轮作产量,分析新型尿素对产量构成的影响,同时测定植株与籽粒氮素吸收情况,核算新型尿素的氮肥农学效率、偏生产力及生产效益。结果表明:相对普通尿素连续施用新型尿素均能显著增加小麦-玉米轮作体系产量(P<0.05),增产范围为7.08%~11.77%,其中小麦季控失尿素增产9.02%,玉米季含锌尿素增产15.52%;小麦季新型尿素氮素吸收及利用无较大差异,而玉米季控失尿素分次施肥与含锌尿素的平均氮肥农学效率分别达到了9.49 kg/kg和10.63 kg/kg;从生产效益来看,控失尿素分次施用与含锌(锰)的净收益最高。本试验条件下,建议在华北平原冬小麦-夏玉米轮作体系中分次施用控失尿素或者施用含锌(锰)尿素。

中层黑土不同耕作方式下玉米和大豆产量及经济效益分析

为探索免耕与常规耕作下玉米和大豆的产量和经济效益，2001年秋开始在吉林省德惠市中层黑土上进行免耕、秋翻和垄作耕作方式下的不同轮作试验。试验结果表明：免耕玉米和大豆的田间作业次数比垄作、秋翻的作业次数分别减少3～6次。不同耕作方式对玉米产量的影响直到2006年才逐渐显现出来，垄作玉米年均产量最高，为10136kg·hm^-2，比产量最低的免耕玉米连作高12．3％，但几种耕作方式间玉米和大豆年均产量均无显著差异。按农业生产成本排序，玉米为秋翻〉免耕〉垄作，大豆为秋翻〉垄作〉免耕。按经济效益排序，玉米为垄作轮作〉免耕轮作〉秋翻轮作〉免耕连作〉秋翻连作，大豆为免耕轮作〉垄作轮作〉秋翻轮作。除玉米连作外，免耕不会降低作物产量，其中免耕玉米-大豆轮作可获得与常规耕作相当的玉米产量和较高的大豆产量。从生产成本和经济效益来看，免耕处理在人工和农机上的生产费用比其他处理少，且免耕轮作的经济效益明显大于秋翻，但长期效果如何还有待于进一步的试验和观测。

豆麦轮作区麦秸长期还田对作物产量及土壤化学性质的影响

麦秆还田对作物产量影响以及秸秆还田如何施肥是农业生产者极为关注的问题,为了明确豆麦轮作麦秆长期还田对作物产量及对土壤化学性质的影响,该文依托黑河市长期定位实验站,采用裂区试验方法,主处理为秸秆还田与不还田处理,副处理为低、中、高不同施肥水平,试验于1980年开始,轮作模式先后为麦-豆-麦和麦-豆轮作模式,通过连续38 a(1980-2018年)调查,探明麦豆轮作条件下麦秸还田及不同施肥水平对作物产量影响。结果得出:麦秸还田后种植大豆、小麦,多年产量与不还田比差异不显著(P>0.05);连续施肥效果,大豆中肥区比低肥区增产7.42%~10.81%,达到差异显著水平,小麦高肥区比低肥区增产14.52%~19.33%,差异极显著(P <0.01);麦秸还田大豆增产效果,还田前期(1~6季)大豆平均产量比不还田增产5.91%,后期(7~16季)平均增产7.52%,麦秸还田小麦增产效果,还田前期(1~5季)和后期(6~16季)平均增产0.31%、0.22%,后期增产频率高;麦秆隔年还田显著增加速效钾含量,施肥可以有效增加土壤碳、氮、磷含量,但长期高肥易导致土壤酸化。

麦豆长期轮作下秸秆还田对土壤碳氮组分及作物产量的影响

通过在陕西杨凌开展的田间长期定位试验,研究冬小麦-夏大豆长期轮作模式下秸秆还田量(不还田、半量还田、全量还田)对土壤碳氮养分及麦豆产量的影响。结果表明:土壤全氮、矿物质氮、硝态氮、微生物量氮含量随着秸秆还田量的增加而增加,与不还田相比,半量还田处理0~40 cm土壤全氮、矿物质氮、硝态氮、微生物量氮含量比不还田处理平均增加10.51%、11.58%、15.71%、35.68%,全量还田处理比不还田处理平均增加19.61%、21.84%、26.50%、40.77%。秸秆半量还田、全量还田处理土壤有机碳含量比不还田处理分别增加4.10%、14.58%,水溶性有机碳含量分别增加2.01%、6.68%,微生物量碳含量分别增加6.71%、7.67%。土壤全氮、硝态氮、矿物质氮含量表现为9—12月份较高,3—5月份较低,微生物量碳、氮变化趋势与之相反。0~20 cm土壤中碳、氮各组分含量均高于20~40 cm土层。秸秆还田处理增产显著,与不还田处理相比,半量还田处理大豆、小麦产量分别增加3.63%、5.44%,全量还田处理分别增产19.69%、10.38%。长期麦豆轮作下秸秆全量还田措施是提高作物产量、改善土壤质量的有效途径。

麦/玉/豆轮作制度下不同施肥措施对大豆产量的影响

在麦/玉/豆轮作制度下,通过在不同年份改变施肥量,研究前茬作物的肥料残效和不同施肥措施对大豆产量和农艺性状的影响。结果表明:麦/玉/豆轮作与大豆连作相比具有显著的增产效果。各处理平均株高较连作处理增加25.6%,单株荚数增加90.2%,单株粒数增加158.2%,茎粗增加10.5%。不同施肥水平间产量差异极显著。同样在轮作制度下,年际间调整化肥施用量,可以获得较好的作物产量。

大豆玉米持续轮作免耕对土壤养分及作物产量的影响

为了解决免耕减产、秸秆焚烧污染环境、种植结构不合理等问题,试验通过设置免耕和传统垄作田间对比试验,研究了2013—2016年连续4年大豆玉米轮作免耕对土壤养分及作物产量的影响,研究结果可为免耕技术推广及黑龙江省农业持续发展提供理论参考和技术保障。试验结果表明:大豆玉米持续轮作免耕条件下0～7.5、7.5～15、15～22.5、22.5～30 cm土壤养分指标全氮、全磷、全钾、碱解氮、速效磷、速效钾、有机质含量均高于垄作处理,且耕作对全氮、全磷、碱解氮、速效磷、速效钾、有机质含量影响显著;耕作对土壤容重影响显著,免耕处理各层土壤容重高于垄作处理,免耕处理15～22.5 cm与22.5～30 cm土层之间容重差异不显著,而垄作处理各层土壤容重差异显著;与垄作相比,2013年和2015年免耕大豆增产率分别为16.37%和25.33%,2014年和2016年免耕玉米产量增产率分别为0.88%和9.50%。大豆玉米轮作免耕较垄作平均节约成本640元/hm^2,平均增收2220元/hm^2。

玉豆轮作下黑土区轮耕模式对土壤坚实度及玉米产量的影响

土壤轮耕有利于改善土壤理化性质、提高土壤结构稳定性、促进增产增收。为探寻适宜东北黑土区玉豆轮作田长期生产轮耕模式,于黑龙江省哈尔滨市香坊区设置4种轮耕模式:翻耕/深松/翻耕(PSP)、旋耕/深松/旋耕(RSR)、免耕/深松/免耕(NSN)、免耕覆秸/深松/免耕覆秸(SSS)(均在秸秆全量还田条件下处理)。分析不同轮耕模式对土壤坚实度、玉米各时期长势及产量的影响。结果表明,①SSS轮耕模式可有效改善土壤结构,0~80 cm土层土壤坚实度低于其他处理13.4%~22.3%,且各土层之间变化较为平缓。②SSS轮耕处理下,玉米在中、后期生长最优,株高显著高于其他处理7.1%~11.3%,茎粗显著高于PSP、RSR处理10.3%、11.6%。③SSS轮耕处理显著提高作物产量,平均产量高达11033.45 kg·hm^(-2)。综上,从黑土资源长期保护角度考虑,SSS轮耕模式为适宜黑土区玉米/大豆轮作田最佳轮耕模式,可为东北黑土垄作区蓄水保墒耕作技术体系构建提供理论依据。

农作物秸秆炭化后养分变化及还田效应

旨在明确不同农作物秸秆炭化和焚烧后氮、磷、钾养分含量变化,秸秆直接还田和炭化还田下对旱作区玉米和水旱轮作区水稻产量及土壤理化性状的影响,本研究选取水稻、油菜、小麦、玉米秸秆,测定炭化和焚烧后氮、磷、钾含量和损失率变化及秸秆直接还田和炭化还田的旱作区玉米和水旱轮作区水稻产量及土壤理化性状变化。结果表明,作物秸秆炭化和焚烧后氮、磷、钾含量均不同程度提高,水稻和油菜秸秆炭化处理较焚烧处理氮含量显著提高5.79%和30.06%,4种作物秸秆焚烧处理较炭化处理均显著提高磷、钾含量。炭化处理较焚烧处理有效降低氮和磷养分的损失率。不同轮作制下秸秆炭化还田较秸秆还田均能提高作物产量和土壤理化性状。秸秆炭化还田较秸秆还田能提高旱作区玉米产量和水旱轮作区水稻产量,通过改善土壤理化性状来培肥土壤,且水旱轮作区施用效果优于旱作区。

不同施肥水平对长期麦豆轮作体系土壤氮素及产量的影响

探索施肥对长期轮作下土壤氮素变化及产量的影响,对优化氮素管理具有重要作用。通过优化施肥方案,对关中地区冬小麦-夏大豆长期轮作模式下作物产量及土壤全氮、硝态氮、铵态氮、微生物生物量氮含量动态变化进行定位研究。结果表明:土壤全氮、硝态氮、铵态氮含量秋冬季较高,春夏季较低,微生物生物量氮变化趋势与之相反。土壤中氮素各组分含量均表现为表层土高于下层土,土壤全氮、硝态氮、铵态氮平均含量及铵态氮层化比、土壤硝态氮与铵态氮比值随着化肥施用量的增加而增加,硝态氮层化比随施肥量的增加而减少。与不施肥相比,优化施肥促进微生物生物量氮含量的提升,而常规施肥导致微生物生物量氮含量下降。试验连续运行9a后,施肥导致土壤pH和水分含量下降,对小麦、大豆产量有显著影响,与不施肥处理相比,小麦、大豆平均增产50.20%、45.29%。麦豆长期轮作种植模式下优化施肥在基本保证作物产量的同时,降低土壤中全氮、硝态氮、铵态氮含量,增加微生物生物量氮含量,减少化肥施用量。

作物轮作系统土壤淋溶液对大豆、玉米和小麦种子发芽的影响

用滤纸法测试了不同轮作系统中土壤淋溶液对玉米、大豆和小麦种子发芽及芽生长的影响。结果表明,从种子发芽开始不同作物种子对重迎茬有不同的反应。在供试茬口中,大豆种子在大豆-小麦-玉米(SWC)轮作区土壤淋溶液中发芽率和芽长势均最高,分别为90%和56.7%,在大豆连作12a(S…SS)区却最低;玉米-大豆-玉米(CSC)和大豆-小麦-玉米(SWC)轮作区土壤淋溶液中利于玉米种子发芽和芽生长;玉米-大豆-玉米(CSC)轮作区,或在大豆-小麦-玉米(SWC)茬口土壤淋溶液利于小麦种子发芽,而小麦种子在小麦-大豆-小麦(WSW)和大豆-小麦-大豆(SWS)类似的重迎茬土壤林溶液中发芽不好。图9,参14。

秸秆还田对小麦-玉米产量及上下茬水分利用效率的影响

通过3a定位试验，采用实地测产、水分平衡等方法，研究了秸秆还田对冬小麦和夏玉米产量与产量性状，以及土壤储水量、作物耗水量和水分利用效率的影响。结果表明：秸秆还田可降低小麦单位面积穗数、穗粒数以及玉米单位面积穗数，增加小麦千粒重以及玉米穗粒数和千粒重；秸秆还田处理的小麦-玉米周年产量较秸秆不还田处理增加1.1%，其中，小麦季减产3.3%，玉米季增产4.8%；秸秆还田处理的小麦季和玉米季各时期0~200 cm土体储水量均跃秸秆不还田处理，其中，小麦收获期至玉米播种期土壤储水量增加明显，增幅为4.6%；秸秆还田处理有利于减少小麦季和玉米季的作物耗水量，提高周年水分利用效率，但不利于小麦季作物水分利用率的提高。

河西荒漠灌区不同耕作方式对作物产量的影响

在河西荒漠灌区比较了小麦、玉米、大豆3种作物在连作、轮作、间作方式下的产量,结果表明,小麦产量以小麦与玉米轮作最高,为6 839.3 kg/hm2,较连作增产23.6%;玉米产量以小麦与玉米间作(小倒茬)最高,为12 915.0 kg/hm2,较连作增产50.8%;蚕豆产量以玉米与蚕豆间作(连作)最高,为3 654.0 kg/hm2,增产率达50.2%。

豆麦轮作下连续施肥和麦秸还田对大豆产量及土壤物理性质的影响

为明确豆麦轮作条件下连续施肥和麦秆还田对土壤物理性质及大豆产量的影响,在黑龙江北部地区暗棕壤上开展不施肥、麦秆还田(麦秆逢麦季还田,还田量3000 kg/hm^(2))、施肥、施肥与麦秆还田长期定位试验。试验自2002—2018年共实施麦秸还田8次,种植大豆9茬。结果表明,连续施肥还田区大豆平均产量最高,表现为施肥还田>施肥>还田>对照,还田与不还田比,在施肥条件下平均增产4.99%,增减产变化幅度为-22.8%~39.3%;在不施肥条件下平均增产19.65%,增产幅度在3.2%~33.5%,麦秸还田在低生产力(不施肥)下的增产效果好于高生产力(施肥)下的效果;施肥在麦秸还田条件下比不施肥平均增产23.63%,增产幅度在1.1%~60.5%;在不还田条件下平均增产40.88%,增产幅度在8.2%~87.7%;长期施肥和麦秸还田有增加土壤有效孔隙趋势,对于增强耕层土壤持水能力有一定效果。

弱光性对玉米间作下春大豆表型及产量性状影响的研究

发掘耐荫大豆种质资源及指导耐荫性大豆品种(系)育种研究,设置自然荫蔽弱光条件下玉米与大豆间作试验,对宁夏灌区15份春大豆品种(系)进行耐荫性筛选研究,分析大豆表型及产量性状。结果表明,不同春大豆品种(系)的单株有效分枝数、单株分枝数的变异系数较大,分别为47.1%、35.4%;主茎节数、节间长度、荚粒数的变异系数较小,分别为10.0%、8.5%、8.0%。相关分析表明,大豆单株产量与株高、单株有效荚数、单株粒数呈极显著正相关,与荚粒数呈显著正相关,与百粒重、结荚初期(R3-R4)茎叶鲜重呈负相关,说明株高在适宜范围内,大豆产量随着单株有效荚数、单株粒数、荚粒数的增加而增加,但是大豆籽粒变小、百粒重下降,结荚初期(R3-R4)茎叶茂盛也会影响大豆产量。PCA分析表明,大豆品种(系)的多样性表现明显,前4个主成分累计贡献率达83.6%。聚类分析表明,15份春大豆品种(系)可以聚为4大类群。第Ⅰ类群和第Ⅱ类群的Ⅱ-Ⅰ亚群的4个品种(系),虽然植株偏高,但是单株粒数较多、单株产量较高,生产上可以通过肥水管控、化控等技术措施,控制大豆植株旺长,保证较多的单株有效荚数、单株粒数,增加百粒重,提高单株产量;第Ⅲ类群和第Ⅳ类群结荚初期茎叶鲜重较高,为153.0~191.6 g,建议该类群大豆品种(系)与青贮玉米间作,收获青贮饲料,增加蛋白质含量,提升青贮饲料品质。建议通过“株高因子、荚粒因子、分枝因子、茎叶鲜重因子”特征值选择适合间作套种的春大豆品种(系),增加大豆产量;不能直接在生产上应用的优异性状种质,可以作为亲本材料进行间接利用,以培育出适宜玉米-大豆间作的中间材料或新品种(系)。针对不同类群大豆品种(系)特点,通过肥水管控、化控及不同种植方式等措施来提高大豆产量。

深松深度对鲁西南土壤耕层理化性状和作物产量的影响

鲁西南地区长期单一旋耕的耕作方式,造成土壤耕层变浅、土壤紧实、地力下降、土壤养分不均衡等,严重制约作物生长和产量提高。本研究旨在探索深松耕作对冬小麦-夏玉米轮作系统土壤蓄水能力、紧实度、养分以及作物产量等的影响,以期为鲁西南地区土壤耕作方式的优化选择提供理论依据。2015—2017年在山东省济宁市嘉祥县进行田间试验,设置旋耕、秋深松30 cm+旋耕、秋深松35 cm+旋耕、秋深松40 cm+旋耕4个耕作处理,研究深松深度对土壤水分、紧实度、土壤养分等理化性状和作物产量的影响。结果表明:深松耕作对土壤含水量、紧实度、养分、作物产量均有影响。与旋耕相比,深松增加0~40 cm土层土壤中水分含量,降低40~60 cm土层水分含量,降低土壤紧实度,且深松深度越大,土壤紧实度越小。深松改变氮、磷在土壤剖面中的分布,增加土壤速效钾含量。深松耕作对冬小麦和夏玉米均有增产效果,且深松深度越大,作物产量越高。在本试验条件下,鲁西南地区深松40 cm最佳。

麦-豆周年不同施氮组合对复播大豆土壤肥力及周年产量的影响

为了揭示周年施氮对复播大豆土壤有机质、养分和酶活性的后效及叠加效应的影响,并从中筛选出提高冬小麦-夏大豆轮作体系农田土壤肥力和周年产量的施氮组合。以冬小麦-夏大豆为研究对象,于2017~2019年采用裂区试验,前茬麦季设置4个施氮水平:0 kg·hm^(-2)(N_(0))、104 kg·hm^(-2)(N_(1))、173 kg·hm^(-2)(N_(2))、242 kg·hm^(-2)(N_(3));复播大豆设置3个施氮水平:0 kg·hm^(-2)(S_(0))、69 kg·hm^(-2)(S_(1))、138 kg·hm^(-2)(S_(2)),探究周年不同施氮组合对复播大豆土壤有机质、养分含量、土壤酶活性和周年产量变化规律的影响。结果表明:在大豆不施氮条件下,麦季施氮越多对大豆季土壤有机质、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾含量以及土壤蔗糖酶和夏大豆产量的促进作用越明显。在麦季不施氮条件下,大豆季施氮越多越有利于增加土壤有机质、全氮含量以及土壤过氧化氢酶、脲酶活性和夏大豆产量,而土壤碱解氮、有效磷、速效钾含量和土壤蔗糖酶活性均随豆茬施氮量的增加呈先升后降的趋势,基本在豆茬N0S1施氮处理达到最大。在麦季各施氮基础上,与豆季S2施氮各组合处理基本能显著提高土壤全氮含量,而与豆季S1施氮的各组合处理基本有利于提高土壤有机质、碱解氮、有效磷、速效钾含量以及土壤酶活性和产量,且与豆季S0各组合处理基本呈显著差异。相关性分析表明,复播大豆产量与土壤有机质、全氮、碱解氮、速效钾及蔗糖酶活性均呈极显著正相关,与土壤脲酶呈显著正相关。因此,对于冬小麦-夏大豆轮作体系的施氮,要周年统筹安排,前茬麦季施氮量大,后茬相对要小,否则即使具有固氮能力的大豆也需要施一定的氮肥。在本试验条件下,麦季施氮水平为173 kg·hm^(-2)时,大豆季再施69 kg·hm^(-2)的周年氮肥组合,不仅有利于提高夏大豆土壤养分含量和酶活性,而且夏大豆产量和周年产量增产效果最佳。

麦-豆轮作体系周年施氮量对夏大豆氮素利用效率和产量的影响

【目的】探明伊犁河谷麦?豆轮作体系下施氮对夏大豆氮素利用及产量的影响,筛选出夏大豆高产的周年施氮组合。【方法】于2016—2018年在新疆伊宁县进行小麦?大豆轮作田间试验。前茬冬小麦设4个施氮水平,分别为0、104、173、242 kg/hm^2,即WN0、WN1、WN2、WN3处理;在小麦各处理基础上,再设夏大豆3个施氮水平,分别为0、69、138 kg/hm^2,即SN0、SN1、SN2处理。从大豆出苗后20天起,每10天取一次植株样,测定不同部位的氮素含量和生物量,收获期测产量及其构成,计算夏大豆的氮素利用效率。【结果】前茬麦季及大豆当季施氮量均显著影响夏大豆干物质及植株氮素积累量。在麦季施氮0~173 kg/hm^2范围内,夏大豆当季施氮有利于增加植株干物质积累量及各器官氮素积累量,且小麦季施氮水平越低,夏大豆当季施氮对干物质积累及植株氮素积累的作用越显著。在麦季施氮量为173 kg/hm^2时,夏大豆季施氮可增加产量,且以SN1处理产量最高;而当小麦季施氮量为104和242 kg/hm^2时,夏大豆季SN1和SN2处理产量之间没有显著差异。在前茬小麦季施氮的基础上,夏大豆当季氮肥吸收利用率、农学利用率及偏生产力均随当季施氮量的增加而降低。【结论】在伊犁河谷冬小麦?夏大豆轮作体系下,前茬麦季施氮173 kg/hm^2基础上,夏大豆当季施氮69 kg/hm^2可获得较为理想的夏大豆产量和氮素利用效率。