轮耕对小麦–玉米两熟农田耕层构造及作物产量与品质的影响

为了解不同轮耕模式对小麦-玉米两熟制耕层构造、作物产量和品质的影响,从2009年小麦季开始至2012年玉米生长季结束连续3个种植周期设置小麦季免耕、深松或翻耕＋玉米季免耕或深松的6种耕作模式组合,研究其对农田土壤孔隙度和水分含量、作物产量、以及籽粒蛋白质含量、油分含量和容重的影响。结果表明,与免耕相比,玉米季深松大幅度提高0~40 cm土壤的周年总孔隙度,小麦季深松或翻耕改善了土壤孔隙状况。小麦季耕作和玉米季耕作的交互效应是各层次土壤毛管孔隙度的决定因素,而玉米季耕作的独立效应是土壤各层次非毛管孔隙度的决定因素。小麦季深松和翻耕促进小麦生育后期对土壤水分的吸收,深松较翻耕和免耕处理的小麦产量显著升高。玉米季深松比免耕提高了玉米在灌浆阶段对水分的吸收,有利于提高玉米产量,同时对后茬小麦有积极作用。从全年产量与品质看,6种耕作模式组合中,全年两季深松效果最佳,其次是小麦季深松＋玉米季免耕,这两种轮耕模式均适合在华北平原推广应用。

清水县耕层土壤主要养分空间分布与变异研究

基于ArcGIS软件的应用模块和地统计学方法,根据2008年清水县测土配方施肥项目的采样数据和地力评价项目的图件资料,研究了清水县耕层土壤主要养分的空间变异特征以及在不同乡镇和土类中的平均含量,生成了主要土壤养分的空间分布图.结果表明:清水县土壤有机质含量变异属于中等变异;由西向东呈现增加趋势;草甸土和沼泽土有机质含量最高,黄绵土有机质含量最低;全氮含量变异属于强变异;有效磷含量变异属于中等变异,有效磷整体含量较低,暗色草甸土有效磷含量最高,棕壤中有效磷含量最低;速效钾含量变异属于弱等变异,研究区域内各乡镇土壤速效钾含量差异不大,棕壤中速效钾含量最高,沼泽土速效钾含量最低.

应用耕作指数评价耕作措施对双季稻田土壤质量的影响

【目的】采用耕作指数(TI)定量评价了耕作措施对双季稻田土壤质量的影响,旨在为选择合理的土壤耕作措施提供依据。【方法】试验始于2005年,在湖南省宁乡县设免耕(NT)、旋耕(RT)和翻耕(CT)3个处理,测定了2007、2008年水稻收获期0—20 cm土层有机质(SOM)、土壤容重(BD)、全氮(TN)及pH等理化性状指标,利用目的线性回归模型计算TI。【结果】有机质含量和土壤容重对双季稻田土壤质量影响显著,水稻产量与土壤有机质含量显著正相关(R2=0.45),与土壤容重显著负相关(R2=0.67);可通过测定有机质含量和土壤容重计算得到TI,TI=0.40 SOM'+0.60 BD',且与水稻产量呈显著正相关(R2=0.67),可作为选择耕作措施的依据。试验中3个耕作处理土壤质量均有不同程度的改善,TI变化表明试验期间NT处理初期土壤质量较差(TI=0.79),但其TI增加最快,免耕能有效地改善土壤质量。【结论】利用目的线性回归模型计算TI能够较准确的定量描述不同耕作措施下双季稻田土壤质量。免耕有利于土壤质量的改善。

耕层重构对连作棉田土壤理化性状及棉花生长发育的影响

针对黄河流域连作棉田常年旋耕导致犁底层变厚变硬,土壤蓄水保墒能力下降,养分在表层富集,病害加重等问题,探讨土壤耕层重构技术在黄河流域棉区生产上的可行性。试验于2014和2015年在河北省农林科学院棉花研究所威县试验站进行,在连作棉花20年的土壤条件下采用随机区组试验,设置了T1(0~15 cm与15~30 cm土壤互换)、T2(0~20 cm与20~40 cm土壤互换,同时松动40~55 cm土壤)、T3(0~20 cm与20~40 cm土壤互换,同时松动40~70 cm土壤)、CK(旋耕15 cm)4个处理,调查土壤理化性状、棉花生育性状、田间杂草与病衰指数等指标。结果表明,在20~40 cm土层T2处理容重两年较CK分别降低0.13 g cm–3与0.15 g cm–3;20~40 cm土层全氮、速效磷、速效钾含量T2与T3显著高于T1与CK;灌水(雨)后深层土壤蓄水量增加,播种后40~60 cm与60~80 cm土层蓄水量T2较CK 2014年增加3.5 mm、5.5 mm,2015年增加6.7 mm、3.4 mm,在蕾期干旱时0~20 cm与20~40 cm土层蓄水量T2较CK 2014年高6.6 mm、8.7 mm,2015年高4.2 mm、9.2 mm。耕层重构后棉花根系量显著增加,地上部干物质积累表现出开花期前低、开花期后高的趋势;耕层重构处理单株铃数、单铃重、皮棉产量较对照显著提高,T2皮棉产量两年较CK分别增加6.1%、10.2%。耕层重构对灭除田间杂草具有明显效果,T2处理病衰指数两年分别降低41.7与31.9个百分点。适宜的土壤耕层重构方式(T2)是解决连作棉田问题、提高棉花产量的有效措施。

基于耕作指数评价耕作措施对东北风沙土耕层土壤质量的影响

为准确评价构建风沙土合理耕层的土壤质量特征,采用聚类分析方法建立了东北风沙土耕层质量诊断最小数据集(MDS),利用最小数据集的耕作指数(TI-MDS)定量评价了耕作措施对东北风沙土农田耕层土壤质量的影响,旨在为科学选择风沙土区耕作措施提供依据。试验始于2017年,在黑龙江省杜尔伯特蒙古族自治县第一粮种场,设化肥、秸秆还田和有机肥3种施肥模式,常规、旋耕、翻耕、深翻和超深翻5种耕作方式,共15个处理。测定了玉米收获期0~20 cm耕层土壤pH值、有机质、碱解氮、有效磷、速效钾、全氮、全磷、全钾、阳离子交换量(CEC)、团聚体平均重量直径(MWD)、容重、硬度、含水量、田间持水量、孔隙度和渗透速率16项评价指标。结果表明,全量耕作指数(TI-TDS)与TI-MDS的相关系数r为0.928,Nash有效系数Ef为0.761,偏差系数Er为0.079,TI-MDS取值范围为0.26~0.85,与玉米产量呈显著正相关(r=0.767),故TI-MDS可作为定量评价土壤质量的指标。施有机肥处理土壤耕作指数达到Ⅱ级水平;秸秆还田耕作指数达到Ⅲ级水平;施化肥耕作指数达到Ⅲ级水平,这表明风沙土区施用有机肥是构建合理耕层有效培肥方式,秸秆还田对合理耕层构建效果不明显。翻耕施用有机肥耕作指数最大,为0.85,达到I级;深翻+秸秆还田和超深翻+化肥措施土壤质量严重下降,降为Ⅳ级。在风沙土区应用翻耕+有机肥措施是构建合理耕层的有效措施。

紫色土坡耕地耕层蓄水保土及耕性特征研究

通过对重庆合川和云南楚雄紫色土坡耕地野外调查和土壤物理力学性质分析,对比研究了紫色土坡耕地耕层土壤的蓄水、稳定性及耕性特征。结果表明：（1）紫色土坡耕地耕层土壤入渗速率随土层深度而降低,0—20,20—40,40—60cm耕层土壤稳定入渗率分别为5.80-9.58,2.81-4.35,0.98-1.96 mm/min;而相应深度土壤最大有效库容分别介于49.93-66.26,46.04-59.05,37.42-43.55mm范围,0—20cm土壤兴利库容高产耕层大于低产耕层;（2）不同类型紫色土坡耕地耕层土壤稳定性差异明显,土壤团聚体结构均以〉5,5-3,3-0.5mm 3个粒级为主,且〉0.25 mm水稳性大团聚体含量随耕层深度显著降低;0—20cm耕层土壤稳定性指数依次为烟草高产耕层（2.96）〉玉米高产耕层（2.55）〉烟草低产耕层（2.45）〉玉米低产耕层（2.38）;20—40,40—60cm土层的玉米和烟草稳定性指数分别较0—20cm耕层降低0.44,0.64和0.66,0.71;（3）不同坡耕地耕层土壤抗剪强度和贯入阻力差异显著（p〈0.05）,土壤抗剪强度依次为玉米低产耕层（36kPa）〉玉米高产耕层（29kPa）〉烟草低产耕层（25kPa）〉烟草高产耕层（21kPa）,峰值出现在20—40cm;高产耕层的土壤贯入阻力在0.3-1.9 MPa,低产耕层则在0.5-2.5MPa变化,其峰值出现在40—50cm。紫色土坡耕地高产耕层具有稳定入渗率高、有效库容大、土壤持水性能较强、土壤结构稳定性高、表层土壤抗剪强度和贯入阻力较低的特征。

不同施肥水平对耕层土壤盐分迁移和分布的影响

通过室内盆栽模拟试验，对不同施肥水平下菜地土壤盐分在耕层微域尺度的迁移、分布规律进行研究。试验结果表明：（1）施肥浇水平衡3d后，上层土壤的电导率（EC）明显低于下层土壤，浇水将盐分淋洗到下层土壤中；试验50d后，绝大部分处理0—2cm土层的EC均明显高于其他层次的EC（P〈0．01），土壤盐分呈表聚现象。（2）随着施肥水平的提高，各土层的EC均明显上升，其中0～2cm土层的EC上升幅度最大，施肥增加了土壤中的盐分离子含量。（3）试验50d后，绝大部分处理种植菜薹时的EC低于不种菜薹时的EC（P〈0．01或0．05），种3株菜薹时5-10cm土层的EC低于种1株菜薹时5—10cm土层的EC（P〈0．01或0．05），其他层次的EC差异不显著；绝大部分处理0～2cm近根区土壤EC高于远根区（P〈0．01或0．05）。本试验条件下，种植菜薹且施肥量≤0．15g·kg^-1时不仅不会造成表层土壤过多盐分的累积，而且一定程度上还可以防止土壤盐分过多的向下迁移。

条带深松清垄秸秆混埋联合作业机的设计与试验

东北三省是全国最大的玉米主产区,玉米种植面积达1.53×107hm2,每年可收集的玉米秸秆量超过1.1×1 011kg。但是,东北玉米秸秆的总利用率不到5 0%,大部分秸秆被废弃或燃烧掉,在浪费大量农业资源的同时更造成了严重的环境污染。秸秆还田能够有效增加土壤有机质含量,改善土壤结构,也可以解决中国因秸秆过剩而产生的堆集、焚烧造成的环境污染问题。根据合理耕层构建中深耕改土、间隔耕作、秸秆还田农业技术要求,设计了一种一次作业可完成防堵深松、清垄、混埋及镇压等多功能秸秆混埋还田联合作业机。通过对关键部件防堵深松装置、清垄装置和混埋装置等结构优化设计和运动分析,确定了各关键部件的结构形式和参数,以及各部件的配置关系和整机性能参数。田间试验表明:该机在前进速度为5km/h时,秸秆覆盖量为1.0kg/m2;秸秆混埋深度为15.43cm时,混埋率为95.06%,碎土率为96.02%。该机作业性能达到了设计要求,为东北平原构建合理耕层配套机具的设计、改进和评价提供科学依据与方法。

大豆对耕层土壤微形态的影响

本文采用土壤切片法研究了大豆对耕层土壤微形态的影响。结果表明,大豆茬土的土壤颗粒排列疏松,透光性好,具有多级圆形或椭圆形的复合团聚体,垒结形成彼此连通的树枝状和网状的多形态、多级孔隙。团聚体内部孔隙较多,大豆根系分解后形成的孔隙稳定性和连续性好;薄片中清晰地观察到根系分泌物和脱落物直接胶结土壤颗粒,形成稳定的土壤团聚体以及絮状、胶膜态和浸染态等多种形态腐殖质与土壤颗粒相互融合的情形,说明了大豆根系对土壤微结构具有良好的的改善作用,这为宏观土壤物理分析的结果提供了直接的证据。

甜菜对耕层土壤物理性状的影响

本研究以大豆、玉米和小麦为对照，探讨了甜菜对耕层土壤物理性状的影响。结果表明，种植甜菜与种植大豆和玉米比，耕层土壤地温变化动态相似，在作物生育期间，甜菜耕层的地温不仅不低于对照，而且还略高于对照；甜菜生育期间，在根系的伸展挤压动力下，有助于水稳性团聚体的形成。甜菜茬耕层土壤的水稳性团聚体总量较高，各粒级团聚体的稳定性也较高；种植甜菜对降低土壤容重、提高土壤总孔隙度和保持疏松的土壤结构有良好作用，甜菜茬土壤总孔隙度（０～４０ｅｍ）分别比大豆和小麦高１．８％～２．０％和４．３％～５．０％。

耕层构造的土壤结构质量-径级数字图像分析

为了探讨以土壤结构体为单元的耕层构造定量方法,该文利用犁耕生成的土壤结构体2D图像计算其质量-径级分布。分别以30°、45°、60°及90°拍摄获取土壤结构体的数字图像,计算土壤结构体各径级区间的几何指标,拟合质量-径级分布模型。结果表明土壤结构体的棱角性和形状指数随径级增大而增加,但矩形度随之减小;以60°拍摄所得的土壤结构体质量-投影面积关系的拟合精度最高,各粒径区间R2均不低于0.89;数字图像筛分与手工测量所得的土壤结构体质量-径级分布无显著差异(P>0.05),表明数字图像筛分是从2D投影面信息获取土壤结构体质量-径级分布的准确方法;相对于Weibull和Rosin-Rammler模型,用Gaudin-Schuhmann模型拟合获得的土壤结构体质量-径级分布效果较优,用该模型拟合数字图像筛分所得的土壤结构体质量-径级分布,R2为0.98;相对于干筛法,数字图像筛分方法的划分的径级区间更精细,所得的模型拟合精度更高。

耕地土壤养分价格的含义与测算方法及其应用之探讨

在分析我国耕地锐减深层次原因的基础上，提出建立一个具有抑制占用耕地和促进耕地总量 动态平衡的经济补偿制度的设想，围绕这一设想，提出了耕地土壤养分价格的概念及其测算方法，并建 议由所占用的耕地（熟地）和可能开垦为耕地的土地（生地）的上壤养分价格之差值作为耕地培肥补偿费 的参考价格。

大豆肥田机制的研究 Ⅳ大豆对耕层土壤微形态的动态影响

本研究采取培养液法和偏光显微镜法研究了大豆对耕层土壤形态的动态影响。结果表明 ,1、以大豆根系代谢培养液处理干筛 1- 2mm团聚体 ,可使其 14%成为水稳性团聚体 ,达到 1%的显著水平。 2、耕层土壤的团聚体品质及其垒结状况的改善是随着大豆生育进程逐渐形成的 ;尢以大豆苗期和开花期的两个代谢高峰为耕层土壤团聚体品质的改善提供的胶结物质最多 ;随着大豆的生长发育 ,其根系的穿插 ,挤压作用为耕层土壤复合性团聚体的形成提供了动力。

耕层土壤含水量消长规律的分析

利用濉溪县耕层土壤含水量和同期观测的降水量、蒸发量资料，研究表明：耕层土壤含水量的消长与基期土壤含水量、期间降水量和蒸发量呈多元直线相关关系，其中耕层土壤含水量增加量主要取决于基期土壤含水量和降水量；土壤含水量减少量主要取决于蒸发量和基期土壤含水量。耕层土壤相对含水量在50％～65％，需降水或补充灌溉22．9～49．3mm的水量。降水效力与基期土壤含水量、降水量呈多元指数曲线关系，蒸发效力与基期土壤舍水量呈指数曲线关系。耕层土壤舍水量的消退呈“快-缓慢-滞缓”的变化过程。使耕层相对含水量达到80％以上的一次降水（过程）过后，连续11．2～47．1d无降水，耕层相对含水量尚可维持在60％以上。

土壤耕层重构对烤烟农艺性状和根际土壤微生物多样性的影响

【目的】探讨耕层重构后烤烟生长及根际土壤微生物多样性。【方法】以植烟土壤为研究对象,探讨常规旋耕(对照,T_(1))、0~20 cm与>20~40 cm土层置换(T_(2))和0~15 cm耕层与>15~30 cm土层置换(T_(3))对根际土壤微生物多样性和烤烟生长的影响。【结果】与T_(1)相比,耕层重构处理(T_(2)和T_(3))能显著提高烤烟株高、最大叶面积及烟叶产量(P<0.05),T_(2)烟叶产量较T_(1)增加了14.31%;耕层重构提高了植烟土壤细菌的丰富度和多样性,降低了真菌的丰富度和多样性,曲霉属(Aspergillus)、浮霉菌门(Planctomycetes)和酸杆菌门(Acidobacteria)等有益微生物相对丰度显著增加(P<0.05)。【结论】综合分析耕层重构根际土壤微生物的多样性与烤烟生长的关系,适宜的土壤耕层重构方式(T_(2))是改善烟田土壤微生态环境、提高烟叶产质量的有效措施。

秸秆还田对耕层土壤理化性质及冬小麦-夏玉米产量的影响

[目的]探讨不同秸秆还田模式对胶东半岛小麦-玉米周年产量与耕层理化性状的影响,为该区域土壤培肥及小麦-玉米均衡增产提供科学依据。[方法]试验设置4个处理,分别为小麦和玉米秸秆均不还田(CK)、小麦秸秆还田玉米秸秆不还田(W1M0)、小麦秸秆不还田玉米秸秆还田(W0M1)、小麦和玉米秸秆均还田(W1M1)。结果秸秆还田处理尤其是W1M1处理显著提高0~20 cm土层土壤有机碳与活性有机碳含量,增幅达14.22%与33.25%;显著提高土壤全氮、速效氮、速效磷与速效钾含量。与CK相比,W1M0处理通过提高穗粒数显著提高夏玉米籽粒产量;W0M1则对冬小麦的增产效应更为显著,其主要原因是单位面积粒数的提高;各秸秆还田处理均提高冬小麦-夏玉米周年产量,以W1M1处理最优,增产幅度达18.51%。[结论]在胶东半岛地区,双季秸秆还田模式能够协同提高耕层土壤质量与冬小麦-夏玉米周年产量。

水稻水田旱整与常规水整栽培技术比较研究

为研究水田旱整栽培技术的优缺点,以99-25为试验材料,分析水田旱整和常规水整2种栽培方式下植株的形态特征、土壤的理化性状和水稻产量及其构成因素等。结果表明:与常规水整相比,水田旱整能明显提高水稻植株的生物量,降低土壤含水量、氯离子含量、速效钾含量和pH值等,从而改善土壤理化性状,提高下茬作物的播种质量。但是,水田旱整栽培方式下的水稻产量却有所降低,但减产不显著。

土壤耕层重构与灌水对棉田水分含量及棉花产量性状的影响

为探明土壤耕层重构与灌水对棉花生育性状及产量的影响,采用随机区组设计,于2015和2016年在河北省农林科学院棉花研究所威县试验站设置5个处理,分别是CK(旋耕),常量底墒水(675m^3/hm^2);T1,旋耕,高量底墒水(1 200m^3/hm^2);T2,土壤耕层重构,高量底墒水;T3,土壤耕层重构,高量底墒水,花铃期超量灌水(1 800m^3/hm^2)模拟涝灾;T4,土壤耕层重构,高量底墒水,中后期不灌水;2016年降雨量偏大,各处理只灌底墒水。调查测定不同生育时期不同耕层土壤水分含量、棉花生育性状和产量性状。结果表明:T1在干旱年份(2015年)能提高籽棉产量,在多雨年份(2016年)增产效果不明显。耕层重构提高棉田土壤20cm以下土层蓄水保墒与缓冲调节能力,在暴雨(模拟)条件下不致形成涝灾,在干旱条件下深层土壤水分上移供棉花生长需求。T2棉花苗期与蕾期生长慢,花铃期生长快,具有明显的后发优势,干旱年份(2015年)与多雨年份(2016年)分别较对照籽棉产量增加27.0%与8.7%,T4处理2年较对照分别增产14.6%与10.1%;T3与T2处理2年产量差异均不显著,表现出较强的耐涝能力。土壤耕层重构是棉田节水增产的有效耕作措施,具有抗旱耐涝作用,可有效提高棉花产量。