基于耕作地块调查的土地整理规划设计——以太康县王盘村为例

研究目的:探究耕作地块调整及其规划设计,破解耕地细碎化,为高标准基本农田建设土地整理项目提供支撑。研究方法:实地调查法,文献综合法,总结归纳法,案例研究法。研究结果:(1)当前耕地破碎表现为自然破碎和权属破碎,即田块破碎和耕作地块破碎,"肥瘦搭配"承包分割是造成耕地破碎的主要原因;(2)耕作地块破碎会造成耕作效率低下、不利于农业机械应用、灌溉排水不便、田间管理困难等问题;(3)开展耕作地块调整过程中征求村民意见,是公众参与土地整理的有效途径;(4)总结归纳耕作地块调整的指导原则和程序,并以王盘村为例探究耕作地块调整的规划设计方案;(5)开展基于耕作地块调整的土地整理,可以增加耕地面积,降低耕地破碎化程度,优化耕地景观格局,提高耕地耕作效率。研究结论:开展基于耕作地块调整的土地整理是减少耕地破碎化,促进耕地集中连片、助推高标准基本农田建设的有效途径。

旱地保护性耕作地表径流和土壤水分平衡模型

在田间试验和对现有径流模型及土壤水分平衡模型改进的基础上,建立了适用于保护性耕作的地表径流和土壤水分平衡模型。该模型以日为步长,根据气象数据、土壤水分状况、作物生长发育及耕作管理措施,模拟不同耕作管理体系下地表径流和田间水分平衡的变化。针对保护性耕作的特点,主要对径流曲线数字(USDA-CurveNumber)法进行了改进,在PERFECT模型的基础上增加了坡度和降雨强度两因素的影响,从而使模型较全面地考虑了残茬覆盖、耕作、坡度及降雨强度等多种因素对径流的影响;采用简单实用的Priestley-Taylor公式计算潜在蒸散量,并考虑作物覆盖与残茬覆盖对土壤蒸发与作物蒸腾的影响。通过田间径流试验和根层有效贮水量测定数据的验证,证明了地表径流和土壤水分的模拟值与实测值比较接近。

耕作地表土块状况及其对近地表风场的影响

为深入理解非可蚀性土块吸收风能、降低侵蚀力的机制，利用野外风速资料，对半干旱区农田传统耕作模式下犁耕、耙耱及抹平等的地表土块大小、土壤表面粗糙度、近地表风速及空气动力学特征进行了研究。结果表明，犁耕后农田土块长、宽、高均在15cm以上，盖度为27．67％，耙耱、抹平后土块大小和盖度显著降低，抹平地表土块盖度仅为2．1396；土块的破碎导致土壤表面粗糙度降低，近地表风速增大；与犁耕地表比较，耙耱后土壤表面粗糙度降低34％～64％，抹平后降低幅度甚至在90％以上；耙耱抹平后地表以上0．5m高度内风速显著增大，空气动力学粗糙度由1．1cm降低至0．05cm，侵蚀力增强。因此认为，合理选择犁耕、耙耱和抹平的时间对农田风蚀防治有实际意义。

苋菜对耕作地重金属的吸收研究

根据前期研究可知苋菜具有吸收土壤重金属污染物的作用,为此选择8个不同苋菜品种为试验对象,以湖南省典型耕作地为试验土壤,研究苋菜对土壤重金属的吸收作用。结果表明:(1)苋菜对耕作地中的多种重金属均有一定吸收作用,从而使土壤中重金属含量下降,下降率大小依次为:锰(Mn)>镉(Cd)>砷(As)>铅(Pb)>汞(Hg)>铬(Cr);(2)连续2 a定期种植红圆叶苋菜后的土壤重金属含量<种植1 a红圆叶苋菜后的土壤重金属含量<未种植红圆叶苋菜土壤重金属含量,连续2 a种植红圆叶苋菜对耕作地重金属污染等级具有持续降低能力;(3)8个苋菜品种对Cd的富集系数均大于1,仅赣科大圆叶红苋菜品种对Mn的富集系数大于1,种植苋菜前后Mn在苋菜中和土壤中的含量变化差异不显著,筛选出综合吸收能力最优的品种为红圆叶苋菜。研究结果表明种植苋菜能显著降低耕作地中重金属含量,减轻重金属污染程度,起到修复土壤重金属污染的作用。

耕作地表空间点阵测量评价系统的建立与田间试验

耕作地表三维形貌是土壤灌溉、土壤含水量、土壤风蚀等研究的主要因素之一,其对田间农业机械作业质量与作业效率有着非常重要的影响。为此,根据激光测距技术中的相位法测量原理,在自行研制非接触式测量试验台的基础上创建了空间点阵测量评价系统,实现了空间地表三维形貌的测量。经过田间4种耕作地表的测量试验与数据分析,结果表明:系统可以成功提取耕作地表三维粗糙度及基准面,能够计算得到耕作土壤三维地表粗糙度参数Sa、Sq、Ssk、Sku,进而准确高效地获得田间耕作土壤地表的三维形貌,并实时显示测量数据、耕作土壤地表微观形貌曲线及三维形貌图,可为耕作土壤地表三维形貌的理论分析与评价提供有效的支持。

不同耕作地表土剥离再利用研究

本文根据不同耕作土类型及不同深度表土成分不同,采用耕地质量分等定级标准,对广西柳州(鹿寨)至南宁高速公路改扩建工程建设区耕作层土壤剥离利用进行分析研究。结果表明,不同类型土表土因取自区域不同导致地级标准不同,其中水田表土均可以供剥离利用。根据不同深度表土地级评价,表明水田在0~70cm均可以供剥离利用,甘蔗地在0~60cm可以供剥离利用,桉树地则在0~50cm可以供剥离利用,旱地进在0~10cm可供剥离利用,而果地无法供剥离利用。

保护性耕作地膜玉米种植试验研究

保护性耕作技术在蓄水保墒、减少径流、培肥地力、抑制扬尘、防止水土流失和土壤沙化等方面具有突出优势，地膜玉米覆盖栽培技术具有显著的增产效果。如何将二者的优势有机融合，在玉米种植中发挥综合效益，是保护性耕作技术推广过程中急需解决的问题。平凉市农机站通过保护性耕作、地膜覆盖与传统耕作不同模式对比试验，探索保护性耕作与先进旱作农业技术的结合点，为进一步推广保护性耕作奠定了基础。

我国保护性耕作的发展与政策建议

保护性耕作是一项可持续农业技术,以少免耕和作物残茬覆盖地表为主要特点,为我国农业生产带来了显著的经济、环境、社会效益;在我国农业生产转向大规模、高效率、智能化发展的背景下,推动保护性耕作的深化发展,有利于耕地保护、藏粮于地、藏粮于技等国家战略实施。本文从技术与机具研发、示范推广与能力建设、东北黑土区应用三方面,全面回顾了我国保护性耕作的发展历程;系统梳理了我国保护性耕作技术与机具的发展现状,涵盖代表性技术模式,地表秸秆及作物残茬处理、浅层土壤耕作、免少耕播种等关键机具;深入分析了适宜的模式与机具、法律和政策的支持、规模化种植大户的带动等影响我国保护性耕作发展的主要因素。研究建议,筹建国家级科技创新平台、整县推进高标准示范工程,加强政策引导、高质量实施国家级行动计划,持续开展保护性耕作技术宣传,以促进我国保护性耕作技术及应用的稳健发展。

典型黑土区不同保护性耕作方式对玉米生长发育及产量形成的影响

实施保护性耕作对保护东北黑土和保障国家粮食安全具有重要意义。为明确东北典型黑土区保护性耕作对玉米产量的影响及其关键因素,开展了连续3年大田定位试验,设常规垄作秸秆不还田(CK)、免耕秸秆全量粉碎覆盖(T1)、免耕留高茬全量秸秆覆盖(T2)、少耕秸秆全量条带覆盖(T3)共4个处理,分析了不同处理对土壤理化特性及玉米生长发育、产量及其构成因素的影响。结果表明,与CK相比,保护性耕作处理(T1、T2和T3)0~20 cm耕层土壤有机质含量呈增加趋势;保护性耕作显著提高了播种至出苗期耕层土壤含水量,T1、T2和T3处理分别提高7.8%~30.4%、9.0%~18.7%和17.3%~20.0%,但显著降低土壤温度,分别降低2.56~3.11℃、2.02~2.27℃、0.94~1.93℃;分别延迟玉米出苗时间5~7 d、4~6 d和2 d;T3处理3年平均出苗率较CK增加3.2%,T1和T2处理出苗率分别降低4.3%和4.7%;T1、T2和T3处理均降低了苗期株高整齐度和植株干物质积累,但T3处理降低幅度明显小于T1和T2处理,6叶期之后干物质积累降低幅度逐渐减小;T1和T2处理显著降低玉米产量,降幅分别为7.5%~15.6%和5.5%~12.9%,T3处理产量与CK差异不显著。结构方程模型(SEM)揭示,保护性耕作通过调节土壤含水量和温度,间接影响玉米出苗时间、出苗率、穗数和百粒重,进而影响产量,也可通过直接影响出苗质量和产量构成因素进而影响产量。在东北典型黑土区,少耕秸秆全量条带覆盖(T3)不仅有利于提高土壤有机质含量,而且还有利于平衡土壤水分和温度矛盾,缩短出苗时间、提高出苗质量、高产稳产,是该区域适宜的保护性耕作方式。

黑龙江省保护性耕作技术实施效果统计分析

为跟踪东北黑土地保护性耕作行动计划实施状况,促进保护性耕作技术规范应用,对黑龙江省机械化保护性耕作技术实施情况进行抽样评估具有重要意义。为此,采用五点取样法实测调查抽样县(区)实施保护性耕作地块的保护性耕作方式、动土情况及秸秆覆盖率,调查并对比分析保护性耕作地块与相邻的非保护性耕作地块玉米株高、杂草及病虫发生情况。结果表明:黑龙江省采用免耕播种和少耕播种方式实施保护性耕作技术,在玉米生长中后期动土率低于50%的实施保护性耕作技术地块占总调研地块的75%,秸秆覆盖率大于30%的实施保护性耕作地块比例占60%;实施免耕或少耕等保护性耕作技术地块的玉米株高、杂草及病虫发生机率与相邻非保护性耕作地块差异不大,整体效果较好,尤其在遭受大风和强降雨灾害地区,实施保护性耕作技术种植的玉米抗倒伏优势明显;实施保护性耕作技术可以减少机械生产作业环节,降低农业生产成本,有效保护黑土资源,在黑龙江省具有较好的推广前景。

乡村振兴背景下栽培与耕作学教学改革与探索

栽培与耕作学是涉农专业的核心课程之一,在乡村振兴背景下,其对农业人才的培养具有重要作用。该文以贵州师范学院为例,对栽培与耕作学课程的历史沿革进行介绍,对课程教学现状以及存在的问题进行探讨分析,从课程思政、课程内容、教学评价和教学方法等方面提出一些建议,以期为高质量课程的建设提供参考。

新农科背景下“BOPPPS+在线资源”模式在耕作学中的改革与实践

随着国家实施乡村振兴战略,加快推进农业转型升级和农业现代化的建设,对高等农业院校农业人才培养和教育教学提出更高的要求。为有效提高农学专业课程的教学效果,培养适合社会需求的素质高、技能精、实践强、有担当且敢于迎接挑战并坚持创新的新农科人才。该文以农学专业核心课程耕作学教学为对象,设计并实践“BOPPPS+在线资源”的混合式教学模式,该模式将学科文化和学科发展与思政教育结合、理论知识与生产实践结合、线下与线上教育资源结合。该模式能够优化创新学习策略,构建新农科背景下课上“活跃”课下“忙碌”的混合式教学新模式,有效提高耕作学的教学质量,为培养高素质应用型新农科人才提供重要的参考依据。

微咸水灌溉下粉垄耕作土壤水盐运移特性

【目的】明确微咸水灌溉条件下粉垄耕作土壤水分入渗规律及水盐运移特征。【方法】基于室内土箱试验,分析3种微咸水矿化度(0g/L(S1)、3g/L(S2)和5g/L(S3))和2种耕作(粉垄耕作(FL)和传统翻耕(FG))条件下的土壤水分入渗特征和水盐运移规律。【结果】水分平均入渗速率和垂直湿润锋推进速率随着微咸水矿化度的升高呈先增大后减小的变化趋势,水平湿润锋运移速度随着微咸水矿化度的升高而持续增加。FL处理下的土壤水分入渗速率、湿润锋推进速率相比FG处理有明显提升。Kostiakov模型可较好地拟合2种耕作措施下的土壤累积入渗量与入渗时间之间的关系(R^(2)>0.99)。灌溉后20 d,FL处理下的土壤含水率均小于相同微咸水矿化度下的FG处理;同一耕作措施下,土壤含水率随着微咸水矿化度的升高而增加。【结论】微咸水灌溉与粉垄耕作对土壤水分入渗、土壤湿润锋运移和土壤水盐再分布具有改善作用。与灌溉前相比,灌溉后20 d,FL处理下的土壤平均脱盐率为42.95%~55.98%,而FG处理下的土壤平均脱盐率为32.34%~43.29%。随着矿化度的增加,FL处理下的平均土壤电导率相比FG处理分别下降22.38%、18.54%和15.68%。

夏闲季不同耕作措施对旱地麦田土壤养分含量和酶活性的影响

为明确夏闲季不同耕作措施对旱地麦田土壤理化特性和酶活性的影响,基于2018年开始设置在黄土高原与黄淮海平原交汇处典型旱作区洛宁县小界乡的夏闲季定位耕作管理大区试验,2020—2022年研究了传统翻耕(CT)、一次深翻(DT)、免耕覆盖(NTM)、深松覆盖(STM)和深松垄沟覆盖(SRFM)5种夏闲季耕作措施对旱地麦田土壤三相比、养分含量和酶活性的影响。结果表明,优化夏闲季耕作措施可改善旱地麦田土壤三相比,提高土壤养分含量和酶活性,总体以SRFM效果最好。与CT相比,STM和SRFM的三相比R值显著降低4.7%~28.2%和10.9%~33.7%,DT、STM和SRFM在0~40 cm土层土壤全氮含量分别提高2.8%~11.2%、11.7%~21.4%和15.6%~30.6%,有效磷含量分别提高6.9%~39.5%、7.4%~68.8%和13.6%~80.3%,速效钾含量分别提高5.2%~19.7%、9.6%~25.8%和13.8%~35.0%;土壤蔗糖酶活性分别提高7.8%~21.5%、17.1%~75.9%和27.9%~99.1%,脲酶活性分别提高7.6%~97.0%、12.8%~165.5%和23.5%~194.9%,过氧化氢酶活性分别提高5.5%~15.2%、16.3%~26.7%和20.8%~50.3%,增幅多达到显著水平且表现为SRFM>STM>DT,NTM可显著提高0~10 cm土层但降低20~40 cm土层土壤养分含量和酶活性。综合来看,夏闲季深松垄沟并结合秸秆覆盖的措施可改善土壤三相比,提高土壤养分含量和酶活性,是利于提高旱地麦田土壤质量的耕作措施。

耕作方式对冬小麦种子发芽特性及贮藏物质转运的影响

为了研究不同耕作方式对成熟种子的萌发和种子贮藏物质转运特性的影响,文章以百农矮抗58(AK58)和百农4199(BN4199)为试验材料,利用标准发芽试验法对旋耕(CK)、深松(S0)和深耕(S1)后收获的小麦籽粒进行种子发芽、幼苗生长和贮藏物质转运研究.研究结果表明,与CK相比,S0和S1促进了AK58种子活力指数、根数和根系活力的增加;对BN4199的根芽比、根冠比和根系活力有促进作用.AK58的含蛋白质量在旋耕条件下最大,含淀粉量在深松下最高;BN4199的千粒质量为深松高于旋耕,但含蛋白质和淀粉量差异不明显.耕作方式对种子千粒质量、蛋白质和淀粉含量影响较为显著.旋耕有利于种子贮藏物质转化效率的增加,深松有利于提高AK58种子的贮藏物质转运量和BN4199的贮藏物质转运率和呼吸消耗.品种基因型对种子的发芽率和发芽指数有决定作用,种子贮藏物质指标和呼吸消耗与根数和根系活力更为相关.

耕作方式和药剂处理对小麦产量和赤霉病发生的影响

研究旨在明确不同耕作措施和药剂处理对小麦产量以及赤霉病防控效果的影响。2019-2022年,设置2种耕作方式(深旋+秸秆旋埋和免耕+秸秆覆盖)、3种药剂(对照、化学药剂和生防制剂)以及5个小麦品种,研究不同耕作和秸秆利用方式下,小麦赤霉病发生情况、药剂防治效果以及基因型差异。结果表明,2022年赤霉病发生较2020年重,主要与花后的降雨量有关;免耕+秸秆覆盖处理的产量较深旋+秸秆旋埋处理高11.76%~58.82%,主因是穗数较高,免耕+秸秆覆盖的土壤禾谷镰刀菌含量和病籽率明显低于旋耕处理,但病穗率和子囊壳数量显著高于深旋+秸秆旋埋处理;在赤霉病发生较轻年份,生防制剂防控效果最佳,其次是化学药剂处理,但在赤霉病发生偏重年份,化学药剂的防治效果略优于生防制剂;‘绵麦902’产量高但易感染赤霉病,‘川麦618’产量较高且赤霉病抗性好。总体来看,免耕秸秆覆盖产量高,选用抗性品种和合理运用药剂能够有效抑制小麦赤霉病的发生。

耕作措施与有机肥施用对旱地麦田土壤重金属污染特征的影响

农田土壤重金属污染是当前突出的环境污染问题之一。为揭示不同耕作措施与长期施用有机肥对土壤重金属积累的影响及其生态效应,本研究以始于2007年的旱地小麦长期定位耕作与施肥试验为基础,分析了深翻+化肥(T)、深翻+鸡粪+化肥(TM)、免耕+化肥(NT)、免耕+鸡粪+化肥(NTM)4种处理对旱地小麦0~20 cm土壤pH、电导率(EC)、有机质和全氮含量以及Pb、Cd、As、Hg、Cr、Cu、Zn和Ni等重金属含量的影响,并通过地累积指数法和潜在生态风险指数法对土壤重金属污染状况及生态风险进行评价。结果表明:与T处理相比,TM、NT和NTM处理土壤pH显著降低1.10%~2.56%,电导率提高6.19%~57.08%;NTM处理下土壤有机质含量较T处理显著提高33.22%。施鸡粪显著影响土壤重金属含量,其中TM和NTM处理土壤总Hg含量较T处理分别显著提高123.60%和150.56%,有效态Cu、Zn和Cd含量分别显著增加16.89%~23.48%、219.04%~520.99%和2.90%~20.29%。耕作方式同样显著影响各土壤重金属含量,NTM处理下总Hg、总Zn、有效Cu、有效Zn、有效Cd含量较TM处理分别显著提高12.06%、8.11%、5.64%、94.65%和16.90%,总Pb、有效Pb和总Cr含量分别显著降低63.74%、70.00%和3.14%。4个处理Hg的潜在生态风险指数最高,表现为T(32.36)<NT(41.45)<TM(72.36)<NTM(81.09),其他重金属为轻微级别;综合潜在生态风险污染指数表现为T(79.05)<NT(82.33)<TM(115.27)<NTM(120.00),为轻度风险级别。综上,长期免耕和鸡粪施用能够显著降低土壤pH,增加电导率及全氮和有机质含量,并提高Cu、Zn和Cd的有效性;其中,鸡粪处理中Hg的潜在生态风险指数为中等-强级别,其他重金属为轻微级别,综合潜在生态风险污染指数为轻度风险级别,因此在农业生产过程中应加强有机肥的安全施用技术。

夏闲期耕作下旱地土壤有机碳库与温度和含水量季节变化及关系研究

为明确夏闲期耕作下土壤有机碳(SOC)库与温度和含水量的季节变化及其相互关系,设置夏闲期免耕、翻耕和深松3种耕作处理,分析了黄土高原旱地麦田SOC和易氧化有机碳(POxC)含量的季节变化、土壤含水量和温度的季节变化、以及碳库与温度和含水量变化的关系。结果表明,在冬小麦生育期内,随着生育进程的推进,翻耕和深松处理0~5和5~10 cm土层SOC含量呈先升高后降低的变化趋势,而POxC含量呈“降低—升高—再降低”的变化趋势;土壤质量含水量变化均呈“增加—降低—再增加”的变化趋势,而土壤温度呈先降低后升高的变化趋势。回归分析发现,5~10 cm土层土壤质量含水量与SOC含量呈线性关系(P<0.05),与POxC含量呈二次多项式关系(P<0.05),尤其与免耕和深松处理相比,翻耕处理拟合效果更佳。此外,0~5和5~10 cm土层土壤温度变化与SOC含量无显著相关性,而日最高温度、日平均温度和日最低温度与POxC含量呈显著负相关。综上所述,不同夏闲期耕作下旱地麦田0~10 cm土层POxC含量季节变化与土壤质量含水量和温度变化密切相关,而SOC含量变化对土壤温度变化的敏感性较弱。本研究结果为旱地麦田碳库管理提供了理论依据。