引黄灌区灰钙土水浇地犁底层厚度对土壤紧实度及玉米生长的影响

针对甘肃引黄灌区灰钙土水浇地普遍存在的土壤耕层逐年变浅、犁底层逐渐变厚、有效土壤少的问题,在甘肃省农业科学院白银沿黄灌区农业试验站以未扰动的自然土壤为对照,设置0、5、10、15、20 cm共5个犁底层厚度,对比分析了各处理对玉米籽粒产量、生物产量、株高,以及土壤紧实度的影响。结果表明,犁底层厚度为0 cm时,玉米收获后籽粒产量和生物产量均最高,较未扰动的自然土壤显著增产15.92%、6.02%,株高增加4.36%;犁底层厚度为5 cm时,玉米株高增加2.17%。0~7.5 cm土层深度,各处理的土壤紧实度均高于未扰动的自然土壤,10.0~35.0 cm土层深度,各处理的土壤紧实度均低于未扰动的自然土壤。综上认为,犁底层厚度小于10 cm且紧实度在700 kPa左右时的土壤适宜玉米生长。

田间原位试验分析长期机械作业下稻麦轮作地块土壤入渗性能

田间原位不同深度入渗试验是表达土壤分层状态、展示土层物理分异以及定量土壤剖面水功能变化的关键。为了探究不同深度水稻土的入渗能力及保水作用,该研究以华东稻麦轮作区小农户长期机械化耕整模式下代表地块的土层分异为目标,设计田间原位不同深度入渗试验。在试验地块内开挖7个不同深度的入渗坑并在坑底进行入渗试验,然后渗透48 h分层测取土壤含水率,研究不同坑底深度(坑深)土壤的入渗能力和入渗后各土层含水率的变化。结果表明,不同深度入渗试验准确表达了不同坑深土壤的水分入渗及土层持水分异,同时也能清晰地鉴别出犁底层所在位置和厚度,犁底层始于15 cm深,且耕作层与犁底层分异明显,耕作层平均紧实度为1005.79 kPa,犁底层平均紧实度为1910.73 kPa;土壤剖面分析表明,耕作层土壤形态疏松,根系分布稠密,犁底层土壤容重大,孔隙度小,透水性差,心土层土壤铁锰斑点较多,结构性差;土壤入渗参数随坑深的增加而减少,其中0~15 cm坑深范围内平均的平均入渗速率和累计入渗量分别为>20~30 cm的17.04倍和18.06倍;通过对比初始含水率和渗透48 h后含水率,得到坑深在15 cm范围内的水分入渗深度均为距表土20cm,而大于15cm坑深的水分入渗深度均为坑深以下10cm;利用Horton、Kostiakov和Philip3个模型拟合不同坑深入渗,结果表明,Kostiakov模型的拟合参数与实际相符且R^(2)最高(0.98~0.99),均方根误差最小(0.01~0.77mm/min)。入渗参数与土壤容重、含水率、总孔隙度和田间持水量有极显著的相关性(P<0.01),与土壤紧实度相关性不显著(P>0.05)。该研究通过原位不同深度入渗试验,说明华东稻麦轮作区小农户生产模式下长期机械化耕作导致水稻土明显的分层和土壤水功能垂直分异,进而导致耕作层与耕作层以下土层表现出显著的入渗能力差异。研究可为稻麦轮作地区的机械耕作、灌溉等提供借鉴。

黄淮海北部农田犁底层现状及其特征

【目的】研究黄淮海北部地区犁底层分布现状及特征。【方法】采用布点取样方法,根据黄淮海北部区土壤质地分布图结合第二次土壤普查点位选取山东陵县、河北吴桥县共108个点位,于2014年冬小麦拔节期进行剖面取样调查,测定0—45 cm不同层次土壤水分含量、土壤容重及穿透阻力。【结果】(1)黄淮海北部地区耕层平均厚度在14.74 cm,约有76%的被调研点存在明显的犁底层,犁底层主要分布在15—30 cm;(2)黄淮海北部区农田剖面各层次土壤容重及穿透阻力存在显著差异,犁底层容重最大,平均容重在1.54 g·cm^(-3)左右,显著大于耕层和心土层,在冬小麦拔节期犁底层穿透阻力为1 371.00—4 256.00 k Pa,显著大于耕层及心土层穿透阻力;(3)冬小麦整个生育期犁底层穿透阻力均大于2 000 k Pa,阻碍了小麦根系的深扎,造成小麦根系分布浅层化,这在冬小麦生长缺水的地区,易造成作物水分胁迫,同时不利于根系吸收深层养分;(4)土壤穿透阻力土壤与含水量及容重之间有着极显著相关关系,土壤穿透阻力有随着容重的增加而增加的趋势,二者之间回归方程为:y=3 854.09x+3 891.99(y为穿透阻力,x为土壤容重,r=0.84);当容重低于1.4 g·cm^(-3)时,土壤穿透阻力均低于2 000 k Pa,穿透阻力不会对作物根系生长产生障碍,而当土壤容重在1.4 g·cm^(-3)以上时,穿透阻力对作物的影响同时取决于土壤含水量,穿透阻力随着土壤水分的增加而降低,对应线性回归方程为:y=-75.93 x+3 153.83(y为穿透阻力,x为土壤质量含水量,r=0.82)。【结论】在现行以旋耕为主的传统耕作模式下,黄淮海北部地区农田犁底层是普遍存在的,不利于作物根系生长及作物对土壤养分的充分利用,需要适度打破犁底层,构建合理耕层结构。

耕深对土壤物理性质及小麦-玉米产量的影响

为了解不同犁底层破除程度对黄淮海平原农田土壤蓄水保墒、穿透阻力动态变化及作物产量的影响,在山东德州试验基地以冬小麦-夏玉米轮作农田为研究对象,设置4个犁底层厚度处理,分别为犁底层不破除(RT15)、犁底层破除1/3(DL20)、犁底层破除2/3(DL25)和犁底层完全破除(DL40)。结果表明:1)完全或者部分破除犁底层均能够显著降低10~30 cm土层容重和穿透阻力,各处理降低幅度具体表现为DL40>DL25>DL20>RT15。2)DL20、DL25和DL40处理有利于增加降水或灌溉后水分入渗,冬小麦苗期20~70 cm土壤平均含水率分别较RT15处理提高5.3%、15.9%和23.6%,且冬小麦季耗水量分别较RT15处理提高4.9%、10.2%和11.6%;DL20、DL25和DL40处理夏玉米苗期20~70 cm土壤平均含水率分别较RT15处理提高7.7%、14.2%和15.8%,但夏玉米季耗水量分别较RT15处理降低5.8%、7.6%和10.5%。3)冬小麦季0~15和>15~30 cm土层穿透阻力均表现为双峰型,且2土层受冻融作用影响各处理在越冬期达到穿透阻力峰值1 489.2~2 128.1和1 925.4~4 423.7 kPa;30~45 cm土层各处理穿透阻力变化规律在两季作物生长后期差异较大,冬小麦生长后期表现为DL40>DL25>DL20>RT155,而夏玉米后期表现为DL40<DL25<DL20<RT15。4)相对完全打破犁底层,部分打破犁底层更有利于提高水分利用效率,显著增加作物产量,DL25处理冬小麦和夏玉米产量分别较DL40处理增加4.2%和2.4%。综合考虑,DL25是目前相对较好的犁底层改良方式,此时犁底层厚度适当,既可节省农机能耗,又可兼有透水、增产效能。

旱地麦田蓄水保墒耕作措施的研究

在半湿润偏旱雨养农业区的3年试验表明,旱地小麦产量高低与土壤底墒的多少有关,在有限降水的条件下,提高土壤底墒是旱地小麦增产的重要环节。深耕休闲能破除犁底层、加厚耕层,并改善其物理性状,提高雨季水分下渗速率,使麦播期2m土体有效水含量较普耕增加13.8～48.9mm;如果在不同耕法基础上再进行秸秆覆盖,播前有效水含量(仅0～60cm)较不盖者平均增加19.1mm。据估算,播种时每增加10mm有效水,可提高小麦产量8.2～11.8kg/亩。研究表明,深耕休闲及秸秆覆盖是旱地麦田蓄水保墒和挖掘降水潜力的重要节水措施。休闲地深耕可隔年进行一次。

黄土高原南部3种农田土壤剖面坚实度的变化规律

为了揭示黄土高原南部地区不同质地类型土壤剖面坚实度的变化及其与土壤含水率的定量关系,以黄墡土、土娄土、裸露在地表的粘化层耕作剖面为研究对象,定位观测其0~45 cm土壤坚实度与含水率的变化。结果表明,黄墡土、土娄土、裸露在地表粘化层耕作剖面的犁底层平均坚实度均大于耕层,犁底层平均坚实度较耕层分别高194.8%,87.3%,10.4%;剖面土壤质地越粘其平均坚实度越大;土壤坚实度与含水率呈负相关关系;土壤坚实度变化速率为0时,以上3种土壤剖面临界含水率分别为0.1712,0.1757,0.1835;质地不同的土壤剖面坚实度时空变化特征有差异,其中黄墡土剖面0~20 cm土层土壤坚实度为350~500 kPa,受土壤含水率变化的影响较小;20~30 cm土层土壤的坚实度为500~1400 kPa,不易受外界环境影响;30 cm以下土层土壤坚实度为700~1600 kPa,受土壤含水率变化影响较大。土娄土剖面0~40 cm土层土壤坚实度为600~1200 kPa,受含水率变化影响较大;40 cm以下土层土壤坚实度稳定在1 800 kPa左右。粘化层剖面0~15 cm土层土壤坚实度在2000 kPa左右,受环境影响较大,15 cm以下土层土壤坚实度稳定在1800 kPa,受含水率变化影响较小。

陕西省农田土壤物理障碍评价

为了探明陕西省农田土壤物理障碍状况,2013年在全省选取了228个调查点,对1100多块地的农田土壤紧实度进行了调查,从土层厚度、土壤容重和紧实度几方面评价了农田土壤物理障碍状况。结果表明:(1)陕西省农田土壤耕层厚度平均为17.3 cm,其中陕北地区耕层较薄,平均为14.4 cm;全省犁底层平均厚度接近20 cm,其中陕北、关中和陕南犁底层厚度平均为14.5、18.1 cm和20.1 cm。(2)全省耕层土壤容重平均为1.25 g·cm-3,其中陕北耕层土壤容重平均为1.35 g·cm-3,容重偏大;全省犁底层土壤容重平均为1.49 g·cm-3,陕北、关中和陕南地区犁底层容重都明显偏大,影响作物根系生长。(3)陕西省农田耕层土壤紧实度平均为781 k Pa,犁底层紧实度平均为2901 k Pa。全省耕层土壤紧实度尚合适,但犁底层土壤紧实度过大,形成明显的障碍层。

模拟犁底层对春玉米物质积累及转运与分配的影响

采用PVC管栽的方法,研究了模拟犁底层和深松处理对春玉米物质积累、转运与分配的影响。结果表明:采用Richards方程可较好地模拟(拟合度r=0.9987~0.9991)玉米出苗后不同天数干物质积累量动态,犁底层处理下玉米最大生长速率以及活跃生长持续期均低于深松处理,表明犁底层限制了玉米的发育进程,同时,也影响了地上干物质积累及其在器官中的分配。犁底层处理成熟期干物质在各器官的分配量显著低于深松处理,但茎的物质分配比例显著高于深松,说明犁底层的存在降低了茎器官向籽粒的转移量和转移率,并最终导致玉米的单株籽粒产量下降。因此,采取深松处理,打破犁底层是当前条件下东北春玉米实现再高产的重要措施。

土壤一维垂直入渗控制界面的试验研究

基于不同土壤结构条件下的大田土壤水分入渗试验,通过分析对比结构良好表层土壤（容重在1.2~1.4 g/cm3之间）与特别疏松的表层土壤（容重在1.0~1.2 g/cm3之间）入渗率过程的特性和差异,揭示了土壤稳定入渗控制界面下移的现象。在对土壤的干容重与稳定入渗率之间的关系进行分析的基础上,确定了不同表层土壤结构条件下的入渗控制界面的位置。研究结果表明,结构良好的土壤的入渗控制界面在表层,特别疏松的土壤的入渗控制界面则在犁底层;入渗控制界面在表层的入渗属于无压入渗,入渗控制界面在犁底层的入渗属于非饱和土壤的有压入渗。

春季深松对内蒙古西部农田土壤结构及玉米产量的影响

试验在春季条带深旋耕30era、春季深松30era和常规表层旋耕15cm等不同深松方式下。测定土壤容重、田间持水量、土壤含水量以及玉米农艺性状和产量等各指标，通过分析阐明春季深松对农田土壤结构的影响。试验结果表明：30cm春季条带深旋耕和30cm春季深松能有效的打破犁底层，扩大耕层深度。显著降低了土壤紧实度和15～35cm土层土壤客重；增加了土壤田间持水量及土壤含水量：深松能提高玉米株高、单株根干重、单株地上干物质重和叶面积指数，加快生育进程；在收获时，30em条带深旋耕、30em春季深松的倒折率（0和1．2％）均低于常规旋耕处理（3-3％）；深松有效增加玉米单产，30era春季条带深旋耕和30cm春季深松处理较常规旋耕分别增产22．10％和25．93％。

基于气压劈裂法的气动深松模拟试验

气动深松是向耕地犁底层中注入高压气体,使犁底层土壤内部形成裂隙从而打破犁底层,实现土壤深松。为此,基于气压劈裂法进行了气动深松模拟试验,选取喷气压力和深松深度作为试验因素,以土壤坚实度降低率和土面抬升量作为评价指标,研究土壤在高压气体作用下产生的深松作业效果。试验结果表明:喷气压力的增加可以提高土面抬升量和土壤坚实度降低率,且对降低土壤坚实度的作用效果更为明显;深松深度与气动深松效果密切相关,土壤坚实度降低率和土面抬升量随着深松深度的增大而减小。研究表明:气动深松可以高效地打破犁底层,达到较好的土壤深松效果。

犁底层容重对微咸水膜下滴灌土壤水盐运移分布的影响

犁底层对土壤水盐运移分布有重要影响。为探究犁底层容重对微咸水膜下滴灌土壤水盐运移分布的影响,利用HYDRUS-2D软件构建不同犁底层容重情景,对剖面土壤水盐变化、统计特征值及排水排盐情况进行分析。结果表明,犁底层容重越大,其饱和含水量越低,耕作层及犁底层保水能力越强,滴头下方土壤水矿化度越小,2滴头中间土壤水矿化度越大,且累积排水排盐量越大(p<0.05)。犁底层对湿润锋垂直推进距离的影响表现为先抑制后促进,而水平方向一直为促进。灌水结束时,犁底层容重越大,耕作层土壤水矿化度均值越大,而底土层则越低;灌后重分布48 h,犁底层容重越大,耕作层和犁底层土壤相对饱和度越大(p<0.05);各层位土壤水矿化度变异系数较灌水结束时均降低,但犁底层容重越大,降低幅度越小。

水稻土种植苗木后水耕表层发生学性状的变化

分别从浙江省绍兴市柯桥区和杭州市萧山区选择了9组水田与苗木地成对对比土壤和48个具不同苗木种植时间的系列土壤样点,研究了种植苗木后水稻土水耕表层发生学性状的变化。结果表明,水稻土种植苗木后,除土壤水分状况发生改变外,水耕条件下形成的水耕表层特征也发生了明显的变化。其中,犁底层消失、犁底层与耕作层的容重比变小及土壤结构体表面锈纹锈斑下降可在种植苗木后较短时间内发生;而土壤无定形氧化铁含量下降及氧化铁活化度的下降是1个连续变化的过程;最后水耕表层的特征完全消失。

机械深松营造“土壤水库”工程技术在兰州地区的推广研究

旱作区耕地的“犁底层”已成为农业耕作的一大障碍。介绍了机械深松营造“土壤水库”工程技术及推广研究中采用的方法和主要技术措施;综述了在兰州地区推广应用情况及对比试验结果;并分析探讨机械深松营造“土壤水库”工程技术的增产机理。经过分析认为,该技术是旱作区农业增效农民增收的有效途径,推广前景十分广阔。

耕层厚度对冬小麦农艺性状及产量的影响

黄淮海平原由于连年旋耕导致犁底层加厚上移、耕层变浅、耕层生产能力下降,针对该问题,本试验于山东省德州市黄河涯村设置耕层厚度15 cm(RT15)、耕层厚度20 cm(DL20)、耕层厚度25 cm(DL25)、耕层厚度40 cm(DL40)4个处理,研究大田条件下耕层厚度对冬小麦农艺性状及产量的影响。结果表明:适当破除犁底层增加耕层厚度,小麦基本苗、单位面积穗数、株高、净光合速率、产量均随耕层厚度的增加而呈增加趋势;DL25处理各指标达到最大,其小麦产量较DL40、DL20、RT15分别提高16.3%、10.1%、22.5%;但将耕层厚度增加到40 cm,即完全破除犁底层后,并不利于产量等指标的进一步提升,甚至有小幅降低。因此,在目前黄淮海平原农田耕作方式、耕层结构条件下,耕层变浅、犁底层加厚上移阻碍小麦生长,将犁底层破除10cm、使耕层厚度增至25 cm,更有利于小麦产量的提高。

黄淮海北部农田犁底层不同破除程度对夏玉米农艺性状及产量的影响

黄淮海平原由于连年旋耕导致犁底层加厚上移、耕层变浅、耕层生产能力下降,针对此问题,本试验于山东德州黄河涯村设置犁底层不破除(RT15)、犁底层破除1/3(DL20)、犁底层破除2/3(DL25)、犁底层完全破除(DL40)4个犁底层破除程度处理,研究大田条件下犁底层不同破除程度对夏玉米农艺性状及产量的影响。结果表明:部分破除犁底层后,夏玉米的株高、叶面积、净光合速率、地上/地下干物质重、产量均随犁底层破除程度的增加而呈增加趋势,DL25处理各指标达到最大;DL25处理的玉米产量分别较DL40、DL20、RT15处理高4.6%、6.1%和17.3%;但完全破除犁底层,并不利于作物产量等指标的进一步提升,甚至有小幅降低。因此,在目前黄淮海平原农田耕作方式、耕层结构条件下,犁底层的存在阻碍玉米的生长,将耕层深度增加到25 cm、适度打破而保留部分犁底层(5 cm)更有利于玉米产量的提高。

犁底层对土壤剖面盐分淋洗的影响及优化洗盐模拟

干旱区淡水滴灌洗盐对微地形适应性强,具有较好的应用潜力。但长期耕作过程中形成的犁底层对水盐有明显的阻滞作用,为探讨犁底层对盐分淋洗效果的影响及其调控,采用HYDRUS-2D建立典型干旱绿洲区棉田二维滴灌水盐运移模型,开展数值试验模拟不同犁底层改良情景下的土壤水盐运移特性。考虑间隔破坏犁底层、打薄犁底层及生物耕作等部分破坏犁底层方案,分析对盐分淋洗的优化效果。结果表明,利用水盐运移模型能较好地刻画犁底层的阻水滞盐效应,通过部分破环犁底层可改善其控盐保熵能力,提高洗盐效率;盐分淋洗效果整体表现为:膜间<宽行<窄行,窄行因处于滴头正下方,洗盐效果最优,膜间则受蒸发作用的影响,出现一定程度的返盐;间隔滴灌4次总灌水量为3600 m^(3)/hm2时,所有犁底层改良方案的土壤水矿化度均满足棉田出苗对土壤水矿化度适宜值(17.92 mg/cm^(3))的要求,犁底层破坏宽度为60 cm的改良方案效果最优,耕作层和犁底层的脱盐率分别达到80%与65%,较未改良犁底层的对照方案脱盐率分别提升8%与12%,剖面储水量较未破坏犁底层的对照组增加644.80 cm^(2),控盐保墒效果显著。因此,干旱区滴灌洗盐,结合适度破坏改良犁底层,能够发挥出更好的控盐保熵效用,可开展进一步的田间验证推广研究。

农机专业合作组织面临的主要问题及解决途径

在农机专业合作社快速发展的背后,存在不容忽视的问题,制约着农村新型经营主体的发展。从管理运作普遍不规范、合作社整体实力不强、服务领域趋于单一等方面分析了当前农机专业合作组织存在的主要问题,从推进规范化管理、打造示范典型、规范土地流转等4个方面提出推进土地规模化经营、壮大农机专业合作组织的对策。

短期深旋松对黄淮海沙姜黑土耕层结构及小麦生长的影响

针对黄淮海平原由于连年旋耕所导致的犁底层加厚上移、耕层变浅的问题,引入一种全新的耕作技术——深旋松耕,以改良耕层障碍因素,提高冬小麦产量.设置深松20 cm(SS20)、深旋松30 cm(DVR30)两个处理,以深松20 cm为对照,研究深旋松耕作对土壤物理特性及小麦开花期光合特性的影响.结果表明:DVR30处理能够充分破除犁底层,DVR30处理10~20和20~30 cm土层容重分别较SS20处理降低了9.5%和11.2%,DVR30处理20~30 cm穿透阻力较SS20处理降低了42.3%.DVR30能够增强水分入渗能力,提高土壤深层贮水量.随着深度的增加,DVR30处理土壤含水量显著增加,30~40和40~50 cm土层含水量分别较SS20处理提高16.9%和10.6%,且差异达到显著水平,0~50 cm土壤贮水量提高3.3%.DVR30处理创造了良好的耕层环境,促进了小麦开花期光合能力的提高,与SS20处理相比,DVR30处理小麦开花期叶片相对叶绿素含量(SPAD)及净光合速率分别提高1.3%和15.5%,小麦地上部、地下部干物质累积量亦有显著增加,同时DVR30处理通过提高小麦有效穗数,提高了产量,实际增产12.4%.综上,短期深旋松耕作能够充分破除犁底层、深松活土,为构建合理耕层结构、充分挖掘耕层潜力提供了一种新的技术手段.

模拟犁底层条件下春玉米叶片形态发育及衰老表征

通过模拟犁底层和模拟打破犁底层处理进行试验,研究犁底层对春玉米叶片形态发育及衰老表征,明确犁地层对东北春玉米生产易引发早衰的机理。结果表明,模拟犁底层处理的第8片到第11片叶玉米叶片长度以及第13片叶到第20片叶叶片宽度均小于模拟打破犁底层处理,达到极显著水平;从5片叶全展开到小喇叭口期,模拟犁底层处理比模拟打破犁底层处理晚发育9 d;模拟犁底层处理缩短了中部叶片的持绿时间6 d;模拟犁底层处理相对模拟打破犁底层处理降低了开花期绿叶面积及开花后相对绿叶面积,生产上采用农业机械深松打破犁底层可延缓后期叶片衰老进程。