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。

北镇市黑土地保护性耕作技术推广应用实践与思考

北镇市为辽宁省黑土地保护性耕作实施适宜区域。为稳步有序扩大保护性耕作面积、逐步提升作业质量,在结合北镇市地域特点和农业生产实际需求的基础上,在装备应用、基地建设、模式示范等方面进行技术指导,以期能够积极推进北镇市黑土地保护性耕作技术的提质扩面应用。

黄土高原春玉米氮肥生产力对不同耕作措施的响应:Meta分析

为明确黄土高原不同耕作措施(覆盖种植、秸秆还田、深松耕和免耕)对春玉米氮肥偏生产力(PFP_(N))的影响,探究不同耕作措施下驱动春玉米PFP_(N)变化的因素,本研究采用Meta分析、回归分析和随机森林相结合的方法,以传统耕作措施(裸地种植、无秸秆还田和犁耕)为对照,分析了春玉米PFP_(N)在不同耕作措施下的变化特征。结果表明:与传统耕作措施相比,覆盖、秸秆还田和深松耕分别使春玉米PFP_(N)提高38.8%、10.3%和8.4%,而免耕对春玉米PFP_(N)无显著影响。随机森林模型表明:在覆盖和秸秆还田措施下,年均降雨量和生育期降雨量是影响春玉米PFP_(N)的两个重要因素;在深松耕措施下,年均降雨量和持续时间是影响春玉米PFP_(N)的两个重要因素。亚组与回归分析表明:在年均降雨量≤400 mm、生育期降雨量≤300 mm或年均温度<7℃的区域,覆盖可以使春玉米PFP_(N)提高77.7%~99.5%,且覆盖措施对春玉米PFP_(N)的提高效果与年均降雨量、生育期降雨量和年均温度呈负相关;在年均降雨量400~500 mm或生育期降雨量300~400 mm的条件下,秸秆还田使春玉米PFP_(N)提高10.2%~16.3%;在年均降雨量400~500 mm,深松耕试验持续时间<3 a时,春玉米PFP_(N)可提高14.1%~14.6%。因此,依据区域和气候特征,采用适宜的耕作措施可以进一步提高春玉米PFP_(N),促进旱区作物可持续生产目标的实现。本研究可为提高黄土高原春玉米PFP_(N)以及制定区域可持续发展的农业生产策略提供参考。

不同农艺措施对土壤理化性质的影响

[目的]揭示不同农艺措施对土壤理化性质的影响,筛选适宜宁南山区的种植技术模式。[方法]通过设置G_(1)(翻耕不覆膜)、G_(2)(翻耕覆膜+保水剂)、G_(3)(翻耕覆膜)、G_(4)(深松不覆膜)、G_(5)(深松覆膜+保水剂)、G_(6)(深松覆膜)6个处理,研究不同耕作模式下不同保水措施对土壤结构、养分和水分的影响。[结果]不同技术模式对土壤理化性质有明显影响,与翻耕相比,深松处理提高了土壤有机质、全氮、速效磷、速效钾的含量,有利于大粒径团聚体的形成,提高了土壤田间持水量,降低了土壤容重,其中深松覆膜+保水剂处理的效果最佳;相关分析表明土壤大粒径团聚体百分含量与土壤各养分均呈正相关。[结论]在该地区土壤和气候条件下,深松覆膜+保水剂可作为理想的耕作技术模式。

黑土区坡耕地水力侵蚀及其防治技术研究进展

[目的]东北黑土区坡耕地水力侵蚀危害严重,直接影响区域粮食安全与生态安全;水力侵蚀防治技术在治理土壤侵蚀过程中发挥了重要作用,总结提炼相关研究进展可有效提高黑土区坡耕地水力侵蚀防治效果。[方法]本文通过系统梳理文献资料,对黑土区坡耕地水力侵蚀及其防治技术研究进展进行归纳总结。[结果]分析了东北黑土区坡耕地水力侵蚀现状、影响因素;综述了垄作、秸秆还田、地埂植物带、植物篱、梯田、少耕免耕、侵蚀沟治理等水力侵蚀防治关键技术;列举了水力侵蚀防治典型案例;指出了目前存在的主要问题;明确了未来研究中应加强水力侵蚀防治技术机理研究,建立水力侵蚀防控综合技术体系,构建径流调控-防蚀固土模式等研究展望。[结论]东北黑土区坡耕地水力侵蚀危害严重,其发生发展受多种自然因素及人为活动的共同影响,目前水力侵蚀防治关键技术在机理研究与实践应用中均取得了一定成果,可为深化东北黑土区水力侵蚀过程及推广水力侵蚀防治技术提供科学依据。

耕作措施与秸秆还田对麦田土壤腐殖质、铁氧化物及小麦产量的影响研究

探究耕作措施与秸秆还田对土壤腐殖质、铁氧化物及小麦产量的影响。试验在保护性耕作长期定位试验地进行,采用裂区设计。主区设免耕、深松两种耕作措施,副区设秸秆全量还田、秸秆不还田两种水平。共设计免耕秸秆还田(NTs)、免耕秸秆不还田(NT0)、深松秸秆还田(STs)和深松秸秆不还田(ST0)4种处理。采用冬小麦(济麦22)—夏玉米(郑单958)一年两熟种植制度。结果表明,深松秸秆还田增加了土壤有机质的含量、小麦穗数及千粒质量,提高了腐殖质富里酸的含量及小麦产量,减少了游离态铁氧化物的含量,增强了对土壤有机碳的固定。

耕作模式对红壤坡耕地典型作物不同生育期土壤入渗特性的影响

以南方红壤区典型作物玉米为试验作物,设置顺坡垄作(Downslope ridge tillage,DT)、横坡垄作(Cross-slope ridge tillage,RT)、传统耕作(Conventional tillage,CT)、覆膜耕作(Plastic mulching tillage,PM)4种耕作模式试验小区,利用环刀法测定土壤入渗速率和累积入渗量,探析了耕作模式对红壤坡耕地作物不同生育期土壤入渗特性的影响,同时还对5种典型入渗模型在红壤坡耕地上的适宜性进行了评价。结果表明:(1)作物不同生育期土壤入渗速率和累积入渗量曲线差异明显,RT、PM的土壤入渗过程变化相对较大,而CT、DT的土壤入渗过程变化相对较小;(2)总体来看,RT、PM初始入渗率较大,且入渗速率变化较大,而DT、CT初始入渗率较小,入渗速率变幅也较小,饱和导水率总体表现为CT>RT>PM>DT;(3)不同耕作模式下的土壤初始入渗率与土壤容重呈负相关,与土壤有机质呈正相关,而稳定入渗率和饱和导水率则与土壤全氮含量呈正相关;(4)5种入渗模型均可较好地对不同耕作模式的红壤坡耕地土壤入渗过程进行拟合,其中Horton模型的拟合效果总体最优。研究结果可为红壤坡耕地降雨径流调控和坡耕地水土流失防治提供理论依据。

长期不同耕作方式对冬小麦地土壤养分变化的影响

通过7年定位试验,采用免耕、深耕与传统耕作3种耕作方式种植冬小麦,研究不同耕作方式对冬小麦种植地块土壤养分的影响。结果表明:免耕、深耕可以提高土壤中有机质、氮、磷、钾等的含量,且主要表现在表层土壤(0~10 cm)中。免耕和深耕耕作方式下,0~10 cm土层土壤中有机质质量浓度分别为12.60 g/kg和13.60 g/kg;土壤中全氮质量浓度较传统耕作方式提高了32.1%和41.1%;土壤中硝态氮主要存在于20~40 cm土层中,深耕耕作方式下硝态氮质量浓度最高,为20.8 mg/kg;速效磷、速效钾在表层(0~10 cm)土层中质量浓度最高,免耕方式下的相对较高。

南方红壤坡地不同耕作措施的水土保持效应

为解决南方红壤地区坡耕地水土流失问题,采用野外标准径流小区试验方法对南方红壤坡地常见的顺坡间作、横坡间作、果园清耕3种不同耕作方式下5a时间水土保持蓄水保土效应进行了研究。结果表明,与对照小区相比,各试验小区减流率优劣次序为:横坡间作小区(75.33%)>顺坡间作小区(59.56%)>果园清耕小区(21.73%),减沙效应优劣次序为横坡间作(80.57%)>顺坡间作(65.11%)>果园清耕(38.08%),且4-9月的径流量占到全年径流量的85%以上,流失泥沙量占全年流失泥沙量的90%以上。因此,套种作物增加果园覆盖是防治果园水土流失的有效措施,且横坡间作优于顺坡间作。

耕作方式对东北春玉米农田土壤水热特征的影响

针对东北春玉米农田春季低温冷害和季节性干旱发生频率高的问题,于2009年-2010年设置3种耕作处理,即传统垄作(LL)、平作播种中耕起垄(PL)和全生育期平作(PP),研究大田条件下耕作方式对土壤水分、土壤温度和玉米产量的影响。2a试验结果表明,耕作方式对0～40cm土层储水量有显著影响,其中PL和PP处理播种时的初始储水量比LL处理高8.7和6.0mm,而苗期则分别高4.1和3.4mm;玉米生育中后期PL和LL处理储水量则呈高于PP处理的趋势。3种耕作方式下土壤温度的差异以苗期为主,即5cm土层的平均温度PL和PP处理显著低于LL处理,但最低温度则以PL和PP处理显著高于LL处理,分别高1.6和1.2℃。总体来看,PL处理不仅可提高玉米苗期土壤的最低温度和耕层土壤储水量,而且可增加中后期土壤积蓄雨水量,促进作物生长发育,因而籽粒产量比LL和PP处理分别高7.6%和6.4%。

农牧交错带不同农田耕作模式土壤水分特征对比研究

通过在农牧交错带———内蒙古自治区太仆寺旗的野外实验研究,在作物(油菜)发育期间,观测了免耕、深松、传统翻耕、翻耕覆盖、浅耕与垄作处理等8种耕作模式的土壤水分特征;在秋收后的农田休闲期,观测了秸秆还田翻耕、深松耕作、传统翻耕、免耕低茬(茬高10cm)和免耕高茬(茬高4 5cm)等5种耕作模式的土壤水分特征。实验结果表明:在实验区,采用不同耕作模式,对田块土壤水分含量有着直接影响。在作物发育期间,垄作处理蓄水保墒能力相对较强,免耕、浅耕蓄水保墒能力相对较差,翻耕覆盖、深松耕作、传统翻耕蓄水保墒能力相对居中;秋收后,免耕高茬蓄水保墒效果最好,深松耕作、传统翻耕蓄水保墒能力居中,秸秆还田翻耕、免耕低茬蓄水保墒效果较差。本文所得结论对农牧交错带旱作农田有效保蓄土壤水分。

“大横坡+小顺坡”耕作模式对氮及径流流失的影响

以重庆市忠县水土保持试验站为研究平台,对小区尺度下"大横坡+小顺坡"耕作模式对氮及径流流失的影响进行研究,结果表明:与全顺坡模式比较,6m顺坡+2m横坡模式,5m顺坡+3m横坡模式和4m顺坡+4m横坡模式径流量分别减少了41.74%,45.84%和59.63%;在总氮流失上,在降雨历时为6.62～16.32h,3种"大横坡+小顺坡"耕作模式之间无显著差异,当降雨历时小于5.12h时,4m顺坡+4m横坡模式与其他3种模式差异性显著,以4m顺坡+4m横坡模式保持总氮效果最好,其中当降雨历时为2.51h和3.22h时,4种耕作模式之间彼此均存在显著差异;径流中氮的流失以可溶性氮为主,可溶性氮占总氮的比例受降雨强度和降雨历时的共同制约;"大横坡+小顺坡"耕作模式总氮以及可溶性氮单位面积流失总量显著小于全顺坡耕作模式.

东北地区盐碱土及耕作改良研究进展

概述了东北地区盐碱土形成的宏观机制和过程,并分析了盐碱土的危害及各种耕作的必要性。根据盐碱土的形成过程分析得出,在微观治理上,耕作是改良东北地区盐碱土理化性质的基础,也是化学改良和植物改良的基础,为盐碱土耕作及综合治理提供理论依据和指导。

土壤有机碳固定研究进展

农田土壤的固碳潜力有助于评估农田土壤作为大气二氧化碳的"源"或"汇"的功能,进而正确评价农田土壤对全球气候变暖的影响。土壤有机碳固定和损失的研究是目前国际上前沿研究领域之一,然而土壤有机碳的动态变化还存在许多不确定性,这就为测定农田土壤的固碳潜力带来了困难。本文围绕土壤有机固碳的基本问题,总结了农田土壤有机碳固定及其影响因素的国内外研究进展。

基于土槽试验台的旋转耕作部件试验装置设计

为满足旋转耕作部件多样化的试验要求和提高试验装置的互换性、通用性与测量精度,基于土槽试验台设计了旋转耕作部件试验装置。介绍了试验装置中试验台的结构设计和测试系统的组成,重点阐述了桥式应变测试系统的工作原理。分析了刀辊作业过程以及刀辊负荷,确定了试验指标,编制了用于应变测试信号采集和数据分析的MATLAB程序,并进行了验证试验。试验结果表明:应变测试系统测量精确,线性系数近似为1;试验装置能够有效的反映旋转耕作部件的周期性负荷特性,满足旋转耕作部件试验要求。

坡耕地耕作管理措施对降雨入渗的影响

利用人工模拟降雨装置对坡耕地不同耕作管理措施强化降水入渗规律进行了研究。结果表明,不同耕作管理措施强化降水入渗速率效用不同,在相同入渗时间情况下,强化降水入渗速率等高耕作>人工掏挖>人工锄耕>直线坡,在中小雨强和较短降雨历时情况下,这种情况表现更为显著。在对黄土高原超渗产流理论和坡面水量平衡方程分析的基础上,得出了不同耕作管理措施强化降水入渗速率与入渗时间的函数关系式。

三种水土保持措施下红壤坡地径流产沙特性

为了给红壤区选取、布设水土保持措施提供有效依据,基于连续两年试验区降雨资料,分析不同水土保持措施与对照处理径流小区的减流减沙效益,研究降雨与径流产沙的相关性。结果表明:有效侵蚀性降雨发生在春夏两季的比例较大,4—5月降雨量占全年降雨总量比例达38.7%~43.2%;相对于对照小区,植被措施及工程措施的年均减流率均大于90%,减沙率大于99%,耕作措施减流率及减沙率分别为79.6%和93.4%;按照侵蚀强度分级标准,对照小区两年均为剧烈侵蚀,植被措施、工程措施小区为微度侵蚀,而耕作措施分别达到极强度侵蚀和轻度侵蚀,从减流减沙效果而言,植被措施及工程措施较耕作措施的效果更显著;相关性分析结果表明,不同处理下的径流量与降雨量相关性最密切,对照小区与植被措施小区的侵蚀量与径流量呈极显著的相关性。

基于M-DEM的黄土人工锄耕坡面水系分维特征研究

该文旨在微观尺度上对地表微地形水系形成过程及其几何分形特征进行研究与分析,为研究坡面流水侵蚀过程及其防治提供科学依据。通过构建90mm/h雨强、15°坡度下不同水蚀阶段(雨前—溅蚀—片蚀—细沟侵蚀)黄土人工锄耕坡面微地形数字高程模型,设置不同集水面积阈值提取微地形水系,并基于格网法计算相应的水系分维值。结果表明:(1)分形理论用于研究微地形水系及其形成过程具有可行性;(2)降雨前、溅蚀、片蚀和细沟侵蚀阶段的最适集水面积阈值分别为15,20,25,30cm2,对应的最佳分维值分别为1.067,1.088,1.068,1.079;(3)人工锄耕坡面在各侵蚀阶段均处于侵蚀发育的幼年期。该研究不仅为微观层面研究黄土耕作坡面水系分维提供方法指导,也可为进一步揭示土壤侵蚀机理提供数据支持。

三峡库区小流域旱坡地氮磷流失特征研究

为探讨三峡库区小流域旱坡地氮磷流失特征,采用标准径流小区对重庆市涪陵区珍溪镇王家沟小流域常规耕作方式(顺坡耕作)以及水土保持耕作方式(常规顺坡耕作+PAM土壤调节剂、免耕+顺坡种植+稻草覆盖、常规顺坡耕作+植物篱、免耕+横坡垄作、常规横坡耕作)下土壤氮素和磷素的流失量及形态特征进行分析。结果表明:(1)就旱坡地土壤氮素的流失特征而言,径流中氮素的流失量相对较小,最大值仅为53.63mg/m2;而泥沙中所携带的氮素流失量相对较大,其最大值达131.25mg/m2;整个观测期内,氮素的流失主要以颗粒态为主,颗粒态氮的流失量占总氮流失量的53.0%～62.0%。(2)就旱坡地土壤磷素的流失特征而言,各处理径流中磷素的总体规律基本表现为:常规顺坡耕作>常规横坡耕作>免耕+顺坡种植+稻草覆盖>常规顺坡耕作+PAM土壤调节剂>免耕+横坡垄作>常规顺坡耕作+植物篱;泥沙中所携带的磷素流失量相对于径流中的磷素流失量而言较大,最大值为58.14mg/m2;整个观测期内,颗粒态总磷流失量为水溶态总磷流失量的1.75～2.15倍,流失方式同样以颗粒态为主。总体而言,水土保持耕作方式下的氮磷流失量均小于常规耕作处理,能有效减少径流及泥沙中各形态氮磷的流失。

耕作措施对坡耕地红壤地表径流氮磷流失的影响

云南山地面积约占全省土地总面积的94%,特殊的地形特征,极易引发坡面土壤侵蚀和养分流失,严重影响了农业可持续生产。采取有效的农艺措施来减少坡耕地土壤养分流失是十分有必要的。为此,通过4年定位试验对顺坡(2组处理)、横坡(2组处理)2种耕作方向的复合农艺措施处理进行研究。结果表明:云南坡地红壤的径流时间主要集中在6-9月,且产流雨量占年降雨量的65.62%~75.82%。产流雨量与年降雨量呈现一致趋势。径流量和产流雨量呈线性关系(RNVF^2 =0.5977,ROVF^2 =0.4151,ROHF^2 =0.3782,ROHFR^2 =0.3355),其相关性大小顺序为顺坡处理>横坡处理,不施肥处理>施肥处理,覆膜处理>揭膜处理(P<0.01)。大雨(25~49.9 mm)和暴雨(≥50 mm)造成了年度大部分径流和养分的流失。横坡垄作组处理产生地表径流(177.13±28.87)^(182.28±33.75)mm,径流中总氮流失量(7.66±2.51)^(7.85±1.92)kg/hm^2,总磷流失量为(0.91±0.26)^(1.09±0.27)kg/hm^2,与顺坡垄作OVF(常规处理)相比径流和养分极显著减少了49.57%~52.13%,33.16%~53.88%(P<0.01)。不同耕作措施下,复合耕作模式(优化施肥+横坡垄作+旺长期揭膜)拦截径流和养分流失的效果最好。RDA分析结果发现,与降雨量相比较,径流量是影响氮磷养分变化的主要环境因子(P<0.01)。径流量与氮养分(NH 4^+-N除外)流失量的相关性高于与磷的相关性,表明氮比磷更容易随径流流失。顺坡处理NVF和OVF与环境因子径流量和氮磷养分流失量TN、TDN、NO 3^--N、NH 4^+-N、TP、TDP呈正相关,横坡处理OHF和OHFR与其呈负相关。