利用最小水分限制范围评价东北黑土区免耕和垄作的土壤水分稳定性

为明确耕作方式对黑土土壤水分稳定性的作用,提高黑土区雨养农业对气候变化的适应性,该研究基于黑土区长期免耕定位试验,利用最小水分限制范围(Least Limiting Water Range,LLWR)评价免耕(NT)和垄作(CT)管理下土壤含水率有效性及其变异特征。结果表明:1)在0~5、>5~10、>10~20和>20~40 cm 4个土层中,NT处理显著降低了>5~10 cm的LLWR,其他3个土层LLWR差异均不显著;2)在平水年(2014)、枯水年(2015)和丰水年(2016),NT管理下作物生育期内0~40 cm平均土壤含水率正常率分别为48%、72%和85%,年间变异系数为0.23;CT的土壤含水率正常率分别为56%、20%和51%,年间变异系数为0.38;3)在丰水年,NT与CT的平均有效储水量差值最小,NT比CT高8.95mm;在枯水年相差最大,NT的平均有效储水量比CT高13.99mm。因此,NT管理下土壤水分更稳定地分布在LLWR内,在极端降雨年份(枯水年和丰水年)优势尤其明显。

基于最小限制水分范围评价不同耕作方式对土壤有机碳的影响

以2009年吉林省德惠市中层黑土上进行了8a的田间定位试验小区土壤为研究对象,对免耕和秋翻两种耕作方式及玉米-大豆轮作和玉米连作两种种植方式下耕层有机碳进行分析,分别采用加权平均和分层两种方法计算最小限制水分范围(LLWR),用其评价不同耕作方式对土壤有机碳的影响。结果表明,免耕在玉米-大豆轮作和玉米连作下0—5 cm土壤有机碳含量分别比秋翻增加了15.2%和11.5%(P<0.05)。采用加权平均法计算的LLWR值为0.148—0.166 cm3/cm3,不同耕作方式下玉米-大豆轮作的LLWR高于玉米连作且在两种种植方式下均表现出免耕小于秋翻的特点;利用分层法计算得到的LLWR值介于0.130—0.173 cm3/cm3之间,玉米-大豆轮作和玉米连作下免耕0—5 cm LLWR均显著小于秋翻,而5—30 cm LLWR数值免耕大于秋翻(P>0.05);玉米-大豆轮作下0—30 cm各层LLWR均高于玉米连作。由于LLWR可以评价不同耕作方式对土壤有机碳的影响,因此采用加权平均法计算的LLWR可以客观的反映不同耕作处理尤其是种植方式对土壤有机碳的影响;而采用分层法计算的LLWR则更清晰的刻画了土壤表层与亚表层固碳能力的差异。

利用最小限制水分范围评价短期免耕对黑土有机碳矿化的影响

【目的】探索免耕、秋翻和垄作通过土壤物理特性对农田耕层黑土有机碳的影响。【方法】以2001年秋开始在吉林省德惠市中层黑土上进行了7年的田间定位试验小区土壤为研究对象,对免耕、秋翻和垄作3种耕作处理下耕层土壤有机碳含量进行分析。利用不同耕作方式下最小限制水分范围为评价指标来比较不同耕作处理对土壤有机碳矿化的影响。【结果】与秋翻相比,免耕显著增加了0—5cm土层有机碳含量,但5—30cm土层有机碳含量显著小于秋翻。免耕处理土壤有机碳分层率大于其它两种耕作方式。各年份免耕和秋翻处理下最小限制水分范围在0.129—0.170之间,随着耕作年限的增加,最小限制水分范围有减小的趋势,并表现出免耕小于秋翻的规律性。【结论】随着耕作年限的增加,覆盖于地表的秸秆在土壤有机碳表层累积过程中已经发挥了明显作用,与秋翻和垄作相比,免耕处理下土壤有机碳的分层率最大;最小限制水分范围可以用来评价免耕对土壤有机碳的影响,通过最小限制水分范围说明免耕对土壤有机碳的固定作用开始显现。

基于最小限制水分范围评价不同耕作方式对土壤密度的影响

利用最小限制水分范围(LLWR)来评价不同耕作方式(免耕和秋翻)对土壤密度的影响。结果表明,免耕(NT)较秋翻(MP)显著增加了5 cm^20 cm的土壤密度,计算LLWR的上限值和下限值分别由田间持水量和土壤硬度决定,NT和MP处理的LLWR值在0.155 cm3·cm-3~0.174 cm3·cm-3之间且表现出前者小于后者的规律性。LLWR与土壤密度呈极显著负相关,可以用来评价耕作方式对土壤密度的影响。