翻耕和植物残体覆盖对“黑土滩”型退化草地土壤氧化亚氮排放的影响

草地修复是推动草地生态系统恢复和实现可持续发展的关键。为了探究翻耕和植物残体覆盖对极度退化高寒草地土壤氧化亚氮(N_(2)O)排放的影响,以青藏高原东缘高寒草甸为研究对象,设置了移除草地地上和地下(0~20cm)全部植物以模拟“黑土滩”型退化草地(CK)、退化草地进行翻耕(PL)、退化草地进行植物残体覆盖(MR)、退化草地进行翻耕和植物残体覆盖(PL+MR)4种处理,并测定不同处理下的土壤基础理化指标、微生物生物量、胞外酶活性、硝化和反硝化酶活性、功能微生物基因丰度和28 d N_(2)O累积排放量。结果显示:翻耕较对照显著增加了土壤N_(2)O累积排放量,增加了44.2%,翻耕后进行植物残体覆盖显著抑制了N_(2)O排放,减少了29.1%。翻耕后,土壤pH、可溶性有机碳(DOC)和微生物生物量碳(MBC)含量、β-1,4-葡萄糖苷酶(BG)和β-1,4-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(NAG)活性、氨氧化古菌(AOA)和氨氧化细菌(AOB)amoA基因丰度显著增大,增幅分别为2.6%、209.5%、23.8%、180.4%、233.9%、74.6%和68.0%,土壤C/N、有机碳(SOC)和微生物生物量氮(MBN)含量显著降低,降幅分别为11.3%、13.6%和72.8%。翻耕后覆盖植物残体较翻耕显著降低了土壤DOC含量,抑制了BG、NAG、亮氨酸氨基肽酶(LAP)、酸性磷酸酶(AP)活性及AOA-amoA、AOB-amoA和nosZⅠ基因丰度,降幅分别为12.8%、49.1%、59.9%、31.6%、25.0%、46.5%、59.5%、23.1%,显著增加了MBN含量,增幅为29.1%。相关性分析表明,土壤N_(2)O累积排放量与pH、DOC含量、胞外酶活性、氮循环基因丰度(除nirS以外)均呈显著正相关,而与C/N、SOC和MBN含量显著负相关。AOA-amoA和AOB-amoA丰度是影响N_(2)O排放的关键因子。综上,翻耕会增加土壤胞外酶活性和amoA基因丰度,但会导致SOC分解消耗和N_(2)O增排,而植物残体覆盖能够有效缓解这些负面影响,是一种可行的改良措施。

休闲期深翻覆盖对旱地小麦土壤水分运行及产量与品质形成的影响

为充分利用休闲期自然降水，提高旱地麦田土壤的蓄水保墒能力，达到“伏雨春用”的目的，本研究在山西闻喜县旱地麦田将休闲期耕作与覆盖相结合，采用大田试验方法研究了前茬小麦收获后15d 或45d 进行深翻，而后立即采取渗水地膜或液态地膜覆盖对旱地小麦土壤水分、产量及其构成、品质形成的影响效果，试图探索旱地小麦蓄水保墒技术新途径。结果表明，前茬小麦收获后45 d 深翻较15 d 可显著提高麦收后65 d 至孕穗期100～300 cm 土壤蓄水量，可显著提高播前至孕穗期0～300 cm 总土壤蓄水量，且覆盖的蓄水效果可延续至开花期，以渗水地膜覆盖效果较好。前茬小麦收获后45 d 深翻覆盖较15 d 可显著提高穗数、产量、籽粒蛋白质及其组分含量、籽粒蛋白质产量，且以渗水地膜覆盖效果较好。此外，播前80～200 cm 土壤蓄水量与穗数、产量显著相关；播前和开花期120～300 cm 土壤蓄水量与籽粒蛋白质及其组分含量、籽粒蛋白质产量显著相关，播前80～280 cm 、开花期40～60 cm 、100 cm 、240～300 cm 土壤蓄水量与谷醇比显著相关。总之，休闲期等雨后深翻并采用渗水地膜覆盖有利于提高旱地小麦土壤蓄水量，达到伏雨春用的目的；有利于优化产量结构，提高产量；有利于提高籽粒蛋白质品质，实现优质。

旱地小麦休闲期深翻覆盖对土壤水分及其利用效率的影响

为充分利用休闲期降水, 提高旱地麦田土壤蓄水保墒能力, 达到＂伏雨春用＂的目的, 本文将耕作蓄水技术与覆盖保水技术相结合, 采用大田试验研究了从前茬小麦收获后15 d或45 d进行深翻及深翻后采取渗水地膜、液态地膜覆盖对旱地小麦土壤水分及水分利用效率的影响。结果表明： 前茬小麦收获后45 d深翻较15 d深翻可显著提高小麦收获后65 d（休闲期）至316 d（孕穗期）土壤蓄水量、播前120~300 cm各土层土壤蓄水量和小麦水分利用效率。休闲期深翻覆盖可显著提高65 d（休闲期）至316 d（孕穗期）土壤蓄水量及播前0~ 300 cm各土层土壤蓄水量, 显著提高小麦水分利用效率, 且均以渗水地膜覆盖效果最好。此外, 前茬小麦收获后45 d深翻较15 d深翻可显著减小播种至拔节期60~300 cm, 拔节至开花期0~60 cm、120~240 cm, 开花至成熟期180~300 cm土壤水分减少率, 且深翻后采用渗水地膜覆盖对拔节至开花期土壤水分减少率调控效应较大。 总之, 旱地小麦休闲期等雨后深翻有利于提高土壤蓄水量与水分利用效率, 深翻后覆盖有较大的调控效应, 且采用渗水地膜覆盖效果更好。因此, 休闲期等雨后（约7月底或8月初）深翻并立即采用渗水地膜覆盖的技术是旱地麦田休闲期蓄水保墒的新途径, 且此技术可为旱地小麦高产、稳产、高效提供保障。

旱作农业区土壤水分保蓄状态及其能量特征

在渭北旱地农田设置覆盖、耕翻等不同保蓄土壤水分处理,测不同层次土壤水分保蓄状况.结果表明:土壤含水量耕翻覆盖地>覆盖地>耕翻地>裸露休闲地.耕作层水分保蓄差异最为明显,但是在土层深度40～50 cm处,耕翻过土壤含水量稍大于覆盖过土壤.同一土层土壤水分能量变化规律是土壤水势耕翻覆盖地>覆盖地>耕翻地>裸露休闲地,而同一土层土壤温度变化规律恰好与土壤水势相反,证明在影响土壤水势因素中,土壤水分的正效应>土壤温度;土壤温度日变幅明显是裸露休闲地和耕翻地大于覆盖地.

稻草还田对土壤氮素矿化及烟叶品质的影响

探索调控土壤供氮的措施,是降低上部烟叶烟碱含量,提高我国烟叶整体质量的关键问题。以云南水旱轮作植烟土壤为研究对象,通过大田原位培养试验,研究了稻草覆盖还田和稻草翻埋还田对土壤氮素矿化及烟叶品质的影响。结果表明,稻草还田提高了土壤供氮能力,稻草还田方式不同对土壤氮素矿化的影响有所差异。在烤烟旺长期,稻草覆盖还田明显增加了土壤氮素矿化量;采收期,稻草翻埋还田处理的土壤氮素矿化量增加显著。在烟株整个生育期,稻草覆盖还田和稻草翻埋还田处理的土壤累积矿化量分别达到139 kg/hm2和129 kg/hm2,比对照处理分别增加了20.4%和12.2%。由此说明,稻草覆盖还田对土壤氮素矿化的促进作用更显著。尽管稻草还田促进了土壤氮素矿化,增加了土壤供氮量,但两种稻草还田方式均显著降低了上部烟叶总氮和烟碱浓度,提高了其总糖和还原糖浓度,改善了上部烟叶品质。其中,两种还田方式的影响差异不大,总氮含量和烟碱浓度约降低18%和17%,总糖和还原糖浓度约增加23%和19%。稻草还田对中部烟叶品质的影响不显著。

几种物理方式控制空心莲子草种群生长的效应研究

在田间小区内扦插空心莲子草(Alternanthera philoxeroides)地上茎段,当小区内的空心莲子草盖度达100%时,应用翻耕、刈割、覆盖3种物理方式处理空心莲子草,比较3种控制方法对其种群生长的影响效果。结果表明,3种物理处理方法均不能完全彻底控制空心莲子草种群的再建立,翻耕后空心莲子草再生苗数极显著增加(P<0.01),经过60d,再生苗的盖度恢复到100%;刈割后空心莲子草再生苗数没有显著差异(P>0.05),经过30d,再生苗的盖度恢复到100%;覆盖后空心莲子草再生苗数极显著降低(P<0.01),经过50d,再生苗的盖度恢复到100%。3种处理方式相比,覆盖处理在一定时期内对空心莲子草种群生长具有较好的抑制作用,覆盖处理能极显著降低空心莲子草再生苗数、地上部分干重、根的数量、根干重、地下茎干重(P<0.01)。将来应进一步研究覆盖处理最佳方式,为通过覆盖处理来控制空心莲子草蔓延提供基础。

不同耕作制度下棉田杂草滋生情况调查研究

采用随机调查的方法,对不同耕作制度下棉田杂草的种类和数量进行调查研究,从中发现,不同的耕作制度对杂草种类和数量的消长有很大的影响。免耕不覆秸秆、免耕覆秸秆、翻耕覆膜及翻耕不覆膜四种处理下,以免耕不覆秸秆条件下杂草的种类和数量最多,由此调查还可知道在免耕条件下覆盖秸秆也是控制棉田杂草滋生的一种有效措施。

秸秆与地膜覆盖春玉米和春小麦耕层土壤碳氮动态

采用田间试验研究了秸秆和地膜覆盖处理春玉米和春小麦生育期耕层土壤有机碳、全氮和硝态氮的动态变化。结果表明:秸秆覆盖处理明显提高了春玉米和春小麦生育期土壤有机碳含量,而地膜覆盖处理土壤有机碳含量呈下降趋势;灌溉同时降低了春小麦地膜覆盖处理土壤有机碳的降低幅度和秸秆覆盖处理土壤有机碳的增加幅度;秸秆和地膜覆盖处理土壤全氮与硝态氮含量在春玉米和春小麦生育期的动态变化都呈"增加-降低-增加"的趋势,但土壤全氮变化幅度较小,处理间差异不显著,而硝态氮变化剧烈,处理间差异达显著或极显著水平;灌溉对不同覆盖处理春小麦生育期土壤全氮含量影响较小,但灌溉显著降低了不同覆盖处理春小麦拔节期土壤硝态氮的增加幅度。

窄幅深耕犁翻土覆盖性能的初探

通过“埋块试验”探讨了犁体宽深比和耕深对翻土覆盖性能的影响,证明了窄幅深耕犁的翻土覆盖性能能满足农艺要求。发现犁的宽深比还影响土垡在行驶方向上的位移距离,用窄幅深耕犁时土垡在行驶方向上的位移距离明显小于普通铧式犁,这很可能是窄幅深耕犁比阻降低的主要因素之一。

干旱区长期膜下滴灌农田耕层土壤盐分变化

新疆地处干旱地区,水资源短缺,膜下滴灌作为有效的节水灌溉技术在新疆农业生产中广泛使用。但新疆同时是盐碱化普遍发生的地区,采用滴灌技术后,传统灌溉的灌溉洗盐过程随之消失,且该地区灌溉水矿化度较高,对土壤盐分有一定的补充作用,因此滴灌技术虽然节水增产效果明显,但长期滴灌可能导致土壤盐分积累,降低土壤质量。通过监测一个长期膜下滴灌、面积约为224 km2的农场15a农田土壤盐分含量,对长期膜下滴灌土壤盐分含量的变化进行研究,研究结果可为膜下滴灌土壤盐分管理提供科学依据。以位于新疆北部玛纳斯河流域的新疆生产建设兵团第八师147团农田为研究对象,通过收集该团场自1996年至2010年记录的农田耕层盐分和养分指标的分析数据,利用统计学知识及地理信息系统技术,对不同滴灌年限下土壤耕层盐分变异特征及土壤耕层盐分与其他土壤指标的相关性进行研究。研究表明:(1)在滴灌的第一个3年周期内,土壤耕层盐分平均含量从3.13 g kg-1降低至3.00 g kg-1,降幅达4.2%,但经12年滴灌年限,土壤耕层盐分从3.13 g kg-1升高至4.81 g kg-1,升高了53.7%;(2)在五个监测周期(15 a)内,土壤盐分含量明显上升,研究区土壤耕层盐分含量集中分布在4~10 g kg-1,土壤耕层多为中度盐化土和重度盐化土;(3)长期膜下滴灌导致土壤耕层盐分发生重新分配,全团范围内农田盐分含量分布接近正态分布。本研究条件下,长期膜下滴灌会造成土壤耕层盐分积累,滴灌水携带的盐分对土壤盐分有一定的补充作用;采用2~3年进行一次大水洗盐以及培肥土壤、提高土壤有机质含量对防止滴灌土壤积盐具有重要作用。

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。

夏闲期深翻覆盖对旱地麦田土壤水分及产量的影响

于2009--2011年在山西省闻喜县邱家岭村连续两年进行田间试验，在夏闲期前茬小麦收获后15、45d深翻，并立即采用地膜将地表全覆盖（以不覆盖为对照），研究全年0～300cm土层土壤水分运行规律、小麦产量形成及水分利用效率的变化规律．结果表明：夏闲期深翻后覆盖可显著提高播种前100～180cm土壤蓄水量、夏闲期土壤蓄水效率及越冬至孕穗期土壤蓄水量，前茬小麦收获后45d深翻较15d更有利于提高土壤蓄水量和水分利用效率，提高穗数和产量，且丰水年效果更好．总之，夏闲期等雨后深翻、覆盖有利于纳雨蓄墒，达到增产、高效的目的．

休闲期深翻覆盖对旱地小麦水氮利用效率和产量的影响

采用大田试验研究了旱地小麦休闲期不同时间深翻、不同材料覆盖对植株氮素吸收和转运分配、水分和氮利用效率的影响。结果表明:前茬小麦收获后45d深翻覆盖较15d提高了拔节期、孕穗期、成熟期植株含氮率,提高了各生育时期植株氮积累量和各生育阶段氮吸收速率,提高了花前氮素转移量、转移率,提高了液态地膜覆盖和不覆盖条件下花前氮素转运对籽粒氮的贡献率,提高了籽粒氮积累量及其所占的比例,降低了叶片、茎秆、颖壳+穗轴中氮积累量所占的比例,且均以采用渗水地膜覆盖效果较好;前茬小麦收获后45d深翻覆盖较15d增加了产量和水分利用效率,提高了氮素吸收效率、氮素生产效率。总之,休闲期等雨后深翻覆盖有利于植株氮素吸收、积累,有利于花前植株中贮存氮素向籽粒的转移,促进籽粒中氮素积累,降低其他器官中的氮素,最终提高产量、水分利用效率、氮素吸收效率及氮素生产效率,且以渗水地膜覆盖效果较好。

秸秆还田:技术模式、成本收益与补贴政策优化

目前东北地区秸秆还田技术的普及率不高,这与技术模式的适宜性分析不够、补贴政策激励不足有关。本文基于农户和典型案例调查数据,以东北地区玉米秸秆还田技术为研究对象,分析了覆盖还田、深翻还田和碎混还田三种技术模式在该地区不同区域的适宜性,并从农户和农机作业者两个角度对不同技术模式的成本收益进行分析。通过梳理东北三省已有秸秆还田补贴政策,发现该地区的补贴政策主要存在补贴标准不合理、补贴对象与技术采纳主体脱离和不明确、缺乏对基层主管部门相关工作的补贴等问题。基于此,提出了分阶段合理分配补贴资金、对农户和农机作业者采取差异化补贴、加强基层工作补贴等政策建议方案。