耕作方式对长期免耕农田土壤微生物生物量碳的影响

以华北冬小麦-夏玉米两熟区长期免耕土壤为研究对象,研究不同耕作方式(免耕、翻耕和旋耕)对长期免耕土壤微生物生物量碳(SMBC)的影响,为制定合理的轮耕制度提供依据。试验结果表明:长期免耕土壤进行耕作处理后SMBC的时空分布和稳定性产生显著变化。不同耕作处理SMBC含量在0～5 cm和5～10 cm土层变化明显,小麦起身期含量最低,收获期最高;深层SMBC变化不明显。免耕处理SMBC随土壤层次明显降低,且各土壤层次SMBC差异达显著(P<0.05)水平;翻耕、旋耕处理0～5 cm和5～10 cm土层间SMBC无明显差异,其他层次间差异显著(P<0.05)。从生育期平均值看,0～5 cm土层免耕处理SMBC含量较高,翻耕和旋耕处理则分别比免耕降低6.7%、6.1%;与免耕相比,5～10 cm土层SMBC翻耕、旋耕处理分别增加30.2%和20.7%(P<0.01),10～20 cm土层SMBC翻耕、旋耕处理比免耕增加48.1%(P<0.01)和10.5%(P<0.05)。在冬小麦生育期内,0～20 cm土层SMBC稳定性表现为翻耕>旋耕>免耕,20～30 cm土层SMBC稳定性表现为免耕>翻耕>旋耕。

利于小麦—玉米轮作田土壤理化性状和作物产量的耕作方式研究

【目的】干旱缺水是陕西渭北旱塬粮食生产的主要矛盾。该区长期采用单一土壤耕作方法,造成土壤质地紧实,蓄水纳墒和提供营养的能力变差,直接影响粮食作物产量的提高。本文通过多年不同轮耕方式定位试验研究,旨在探讨免耕/深松、深松/翻耕和翻耕/免耕3种土壤轮耕模式对旱地冬小麦—春玉米轮作田土壤理化性状和作物产量的影响。【方法】以平衡施肥(每公顷基施N 150 kg、P2O5120 kg和K2O 90 kg)为主处理,免耕、深松和翻耕3种耕作方式组成免耕/深松、深松/翻耕和翻耕/免耕3种土壤轮耕模式为副处理,以连年免耕、连年深松和连年翻耕为对照,进行为期连续4年(2007~2011年)的土壤轮耕结合平衡施肥定位试验,详细探讨了不同土壤处理模式对土壤的理化性状和作物产量的影响。【结果】在四年试验中,免耕/深松、深松/翻耕和翻耕/免耕模式下的0—40cm土壤容重较连年免耕分别降低4.50%、6.45%和3.57%,深松/翻耕较连年深松无差异,而较连年翻耕降低1.78%。深松/翻耕较对照组0—40 cm土壤有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮和速效钾分别增加0.27%~15.60%、3.14%~8.61%、3.76%~24.32%、15.62%~25.17%、10.90%~14.43%、8.61%~15.53%,翻耕/免耕较连年翻耕仅有机质、全氮、碱解氮和速效钾含量提高。各处理的0—40 cm土壤】0.25 mm水稳性团聚体含量依次为连免】免/深】连深】深/翻】翻/免】连翻,连免显著高于(P【0.05)其他处理1.1~2.5倍。冬小麦和春玉米籽粒产量有3年表现为深松/翻耕】免耕/深松】翻耕/免耕,2009年在免耕/深松轮耕模式下春玉米产量显著高于深松/翻耕模式。其余免耕/深松较连年免耕增产12.05%(P【0.05),深松/翻耕较连年免耕增产18.15%(P【0.05)、较连年深松增产4.55%(P【0.05),较连年翻耕增产11.22%(P【0.05),比免耕/深松和翻耕/免耕分别增产5.44%(P【0.05)和14.57%(P【0.05);而翻耕/免耕则在各方面的效应下降,增产效果降低,较连年翻耕减产2.92%(P【0.05)。总之,以免耕/深松和深松/翻耕轮耕模式可创造良好的土壤耕层结构,增加水稳性团聚体,降低耕层及耕层以下土壤容重,提高土壤养分,促进作物生长发育。其中以深松/翻耕轮耕模式的效果较为明显,增产效果更突出。【结论】在渭北旱塬干旱少雨的生态环境下,深松/翻耕土壤耕作模式可以显著改善土壤的理化性状,提高土壤水性团聚体,降低土壤容重,释放土壤养分,从而提高作物产量,是陕西省渭北旱塬及类似地区冬小麦、春玉米一年一熟制作物轮作模式最佳的土壤轮耕模式,其次是免耕/深松轮耕模式。

基于非线性规划农业机器系统优化模型及应用

针对现有农业机器系统优化方法及模型存在问题,研究典型地区作物种植结构、轮作、轮耕制度及农业机械化生产特点,确定农业机械化生产工艺过程,初选农业机器型号,设计农事阶段图;设置四维下标决策变量,选择作物适时性损失,以机器系统总成本最小为目标函数,建立规模化生产,农业机器系统优化非线性规划模型;应用该模型对1 000 hm2基准规模单作玉米、大豆轮作条件下农业机器系统优化研究。采用LINGO(V14)软件计算结果显示优化系统与现实机器系统相比,农业机器配备量减少26.21%,农业机器总投资降低20.79%,年费用降低22.57%,单位功率服务规模提高40.74%,有效降低农业机械化生产成本,提高农业生产经济效益。为农业生产单位科学合理选用和配置农业机器提供理论依据。