保护性耕作对土壤养分及有机碳库的影响

以稻草覆盖免耕方式稻田冬种马铃薯(Solanum tuberosum L.)为例,研究了保护性耕作对土壤养分以及有机碳库的影响.结果表明:保护性耕作能显著增加表层土层的养分含量,土壤氮素含量比传统耕作增加0.81%～7.24%,磷素含量增加14.95%～19.21%,钾素含量增加0.57%～15.40%,且全氮、全磷、全钾含量与传统耕作之间均达到了极显著差异水平,除碱解氮含量与传统耕作之间差异不显著外,速效磷与速效钾含量与传统耕作之间达到了显著差异水平与极显著差异水平;保护性耕作能增加土壤总有机碳与活性有机碳含量,提高土壤碳库管理指数,0～10 cm土层土壤的碳库管理指数分别比传统耕作高出9.10%、13.95%,10～20 cm土层则比传统耕作略低.因此保护性耕作能使土壤朝着有利于土壤质量提高的方向发展.两个保护性耕作处理:免耕稻草覆盖(8 cm)、免耕覆盖稻草(8 cm)后盖黑色地膜之间差异不大.     

保护性耕作对土壤线虫c-p类群及功能团的影响

以辽宁彰武县保护性耕作示范推广基地土壤为研究对象,通过实地调查和取样分析,对比研究了传统犁耕和6 a保护性耕作(免耕秸秆覆盖)条件下的土壤线虫c-p(colonizer-persister)类群及功能团,为评价保护性耕作的土壤生态效应提供理论依据.研究发现,与犁耕相比,保护性耕作显著增加了土壤线虫各c-p类群及绝大多数功能团的多度,但显著减少了Ba4和Om5功能团多度.此外,保护性耕作还改变了土壤线虫生活史和功能团的结构特征:在大部分研究土层,c-p1和c-p2线虫的相对多度显著提高,而c-p3、e-p4以及c-p3-5类群显著降低;Ba1、Ba2、Ba3、Fu4和H5功能团的相对多度显著提高,而Ba4、H3和Om5的相对多度显著降低,Fu2、H2和Om4相对多度的变化较复杂,在表土层表现为显著抑制,在15～30cm土层则为促进作用.土壤线虫c-p类群和功能团的多度及结构特征可能适合作为评价保护性耕作对土壤质量影响的生物学指标.     

保护性耕作对土壤团聚体及微生物学特性的影响研究进展

土壤团聚体是土壤结构的基本单元,是评价土壤质量的重要指标之一。土壤微生物是形成土壤团聚体最活跃的生物因素。保护性耕作在中国已得到广泛应用,探析保护性耕作对土壤团聚体和土壤微生物学特性的影响,有助于农业生产的可持续发展。文章综述了不同保护性耕作方式下土壤团聚体和微生物学特性的研究进展,归纳总结了保护性耕作对土壤团聚体分布特征、稳定性、有机碳含量、酶活性和微生物多样性影响以及土壤团聚体与土壤微生物之间关系。结果表明:与传统翻耕相比,保护性耕作增加了表层土壤团聚体的平均重量直径(MWD)、几何平均重量直径(GMD)和水稳性团聚体含量,促进了土壤大团聚体的形成,提升了土壤团聚体稳定性;保护性耕作提高了表层土壤有机碳含量,有利于土壤有机碳的固定;保护性耕作能有效提高土壤酶活性,土壤酶活性在不同粒径团聚体内分布特征和活性高低存在差异;保护性耕作提高土壤微生物生物量和土壤微生物多样性,提高土壤真菌/细菌比值,使土壤微生物群落向以真菌为优势菌群的方向发展;土壤微生物含量和组成在不同粒径团聚体中存在差异,微团聚体中有更高的土壤细菌和真菌含量。针对目前研究现状,提出了因地制宜推广保护性耕作、适宜的轮耕制度、适量秸秆还田的可能性及未来的研究方向。     

中国南方农田养地制度的演变与发展

在田养地制度是耕作制度的重要组成部分．40多年来．我国南方农田生产力能免得到不断提高，是与农田养地制度的不断发展和完善分不开的．本文比较系统和全面地分析、总结了建国以来，我国南方农田土壤耕作制度、农田培肥制度的演变和发展．时指导南方耕作制度的进一步改革、促进南方农业的可持续发展具有重要意义．     

不同耕作模式对双季稻田生态系统净碳汇效应及收益的影响

耕作措施是影响稻田生态系统净碳汇效应和经济收益的关键因素。为探明南方双季稻区不同耕作模式下稻田耕层土壤(0—20 cm)固碳速率和土壤碳密度、年碳汇平衡和经济收益的变化特征,开展紫云英(Astragalus sinicus L.)-双季稻大田定位试验,设双季水稻翻耕+秸秆还田(CT)、双季水稻旋耕+秸秆还田(RT)、双季水稻免耕+秸秆还田(NT)、双季水稻旋耕+秸秆不还田(RTO,对照)4种耕作处理,系统分析了不同耕作方式对稻田耕层土壤固碳速率和土壤碳密度、年碳汇平衡和经济收益的影响。研究结果表明,各处理稻田耕层土壤的固碳速率变化范围为2.98—3.43 t·hm~(-2)·a~(-1),耕层土壤碳密度为29.77—34.33 t·hm~(-2),其大小顺序均表现为CTRTNTRTO。不同耕作处理稻田生态系统作物的净碳固定变化范围为5.27—7.43 t·hm~(-2)·a~(-1),其大小顺序表现为CTRTNTRTO;CT和RT处理土壤的净碳汇量分别比NT处理增加40.26%和3.90%。不同处理稻田生态系统物质投入的碳成本为0.03—0.85 t·hm~(-2)·a~(-1),年经济收益为7.11—8.81×10~3 CNY·hm~(-2)·a~(-1),稻田生态系统经济效益大小顺序表现为CTRTNTRTO。总之,翻耕、旋耕结合秸秆还田处理均有利于提高双季稻田耕层土壤的固碳速率、碳汇效应和经济收益,是增加耕层土壤有机碳库贮量的有效措施。     

保护性耕作土壤线虫成熟度及区系分析

土壤线虫的生活史和功能多样性能够反映土壤健康质量和生态环境的演变,耕作措施的改变可能通过影响土壤环境进而影响土壤线虫的生活史和功能多样性,然而关于保护性耕作条件下土壤线虫成熟度及区系分析的研究,国内外尚鲜见报道。为了深入揭示土壤线虫对保护性耕作土壤生态环境变化的生物指示作用,以辽宁彰武县保护性耕作示范推广基地土壤为研究对象,通过实地调查和取样分析,对比研究了传统犁耕和6年保护性耕作（免耕秸秆覆盖）条件下的土壤线虫成熟度指数及区系分析。研究发现,与犁耕相比,保护性耕作显著降低了表层土壤自由生活线虫成熟指数MI、总成熟指数MMI、c-p值为2~5的自由生活线虫成熟指数MI2–5和总成熟指数MMI2–5,降低幅度分别为11%、9%、9%和10%,然而对植物寄生线虫成熟指数PPI以及PPI/MI比值的影响不明显。线虫区系分析结果表明,保护性耕作土壤线虫的富集指数EI和结构指数SI,比犁耕土壤分别显著降低56%和24%。保护性耕作造成的土壤pH降低和可能带来的土壤农药污染,可能是导致其上述影响的主要原因。简单相关分析和主成分分析结果证明,线虫成熟指数MI、MMI、MI2–5和MMI2–5以及结构指数SI与土壤pH关系密切。综上,土壤线虫生活史多样性和功能多样性对于揭示保护性耕作对土壤环境的影响具有良好的作用。     

保护性耕作对农田土壤有机碳库的影响

农田土壤有机碳库是陆地生态系统碳库的重要组成部分,对维持全球碳平衡具有重要意义。有机碳库的储量除了受气候和环境因素的影响外,还受农业耕作措施的影响。综述了保护性耕作对土壤有机碳库的影响,并从碳输入、碳分解和碳固持3个方面讨论了保护性耕作影响有机碳库的途径。大量实验结果表明,保护性耕作在表层土壤中能提高作物根系生物量1.0%~142.9%;增加土壤微生物的生物量2.2%~140%。免耕还显著降低土壤的呼吸强度,在0.9%~72.6%之间,从而减少碳的损失。免耕还提高了土壤团聚体数量,从而有利于有机碳在土壤中的固持。今后的研究应该在如下几方面加强：（1）加强区域性对比研究;（2）加强长期定位研究;（3）加强对固碳机理的研究;（4）建立模型加强对多种因子综合效应的研究。     

耕种方式对稻田甲烷排放的影响

通过田间试验研究了稻田2种土壤耕作强度(深翻耕和浅旋耕)和3种水稻栽培方式(直播、抛秧和插秧)下的CH4排放规律,以探讨稻田土壤耕作强度和水稻栽培方式对CH4排放的影响。结果表明,各水稻栽培方式下,深翻耕和浅旋耕稻田CH4排放季节变化趋势一致。土壤耕作强度对稻田CH4季节排放总量的影响受水稻栽培方式的制约:抛秧方式下,浅旋耕与深翻耕处理相比,稻田CH4排放量减少31.37%(P0.05);而直播和插秧方式下,2者CH4季节排放总量相当。水稻栽培方式显著影响稻田CH4排放季节变化规律:直播稻田CH4排放大致呈现"双峰型"模式,且水稻生育前期CH4排放水平较低;而移栽稻田(抛秧和插秧)CH4排放大致呈现"三峰型"模式,且水稻生育前期CH4排放水平较高。与深翻耕抛秧相比,深翻耕直播和深翻耕插秧稻田CH4排放分别减少23.31%和42.51%;而浅旋耕方式下,3种水稻栽培处理CH4季节排放总量相当。降低土壤耕作强度,以浅旋耕代替深翻耕,可以减少耕作对土壤的扰动,在一定程度上减少稻田CH4排放。与水稻移栽相比,水稻直播能够显著降低水稻生育前期CH4排放,具有一定的CH4减排潜力,但仍需加强中后期田间水分管理。     

亚热带稻田土壤有效磷饱和容量及氮磷淋失

随着施肥量的增加和农业土壤磷的不断积累,农田磷有明显向土壤深层淋失的现象.前人研究表明我国亚热带区在高强度农业生产和大量施用化肥的作用下,已成为农业面源污染和环境富营养化最为严重的地区.本文拟以中国亚热带区典型代表性稻田为研究对象,通过典型区域耕作土壤调查、室内模拟测定、原状土柱试验和田间定位观测等方法相结合,评估亚热带耕作土壤磷素淋失环境风险.研究表明:1)稻田土壤有效磷饱和容量区域差异较大;2)长沙红壤稻田土壤有效磷饱和容量(47.6 mg/kg)显著高于湘阴湖积物稻田(39.2 mg/kg);3)施用牛粪可显著提高稻田土壤pH值,更够防止稻田土壤酸化和控制污染稻田土壤重金属的活性.     

稻田土壤种子库研究进展

土壤种子库是指存在于土壤表面和土壤中全部存活种子的总和。稻田土壤种子库是地上杂草产生的根本来源。我国是一个水稻种植大国,目前关于稻田土壤种子库的研究还不够全面和深入。研究稻田土壤种子库对于防治稻田草害具有重要指导意义,同时也是种子库研究领域的一个重要补充。取样方法和取样时间是研究土壤种子库的关键所在。而萌发法是最常见的判定方法。关于稻田土壤种子库大小的结论相差很大,从103~105 m-2不等。稻田土壤种子库中的杂草主要有19科55种,一般的稻田可检出10科或20种左右。种子的垂直分布格局主要受耕作强度的影响。70%~80%甚至更多的杂草种子分布在0~10 cm。稻田土壤种子库由于萌发、捕食、衰老和种子散布等原因具有季节动态。轮作制度、耕作方式、不同施肥处理以及除草方式等对稻田土壤种子库有重要影响。连续多年的田间管理会使种子库的大小、分布和物种组成产生年际变化。目前,需要加强长期定位研究,扩大研究区域和研究内容,重点研究杂草种子的休眠萌发机制和种子命运研究,为杂草治理提供更准确的信息。     

Effects of Alternative Cotton Agriculture on Avian and Arthropod Populations

Abstract:  Among the major agricultural crops in the southeastern United States, cotton ( Gossypium hirsutum L.) generally provides the least suitable habitat for most early successional songbirds. Newer cropping approaches, such as use of conservation tillage and stripcover cropping, offer hope for improving the ecological value of cotton fields. We examined the effects of clover stripcover cropping with conservation tillage versus conventionally grown cotton with either conventional or conservation tillage on avian and arthropod species composition and field use in east-central Georgia. Stripcover fields had higher bird densities and biomass and higher relative abundance of arthropods than both conservation tillage and conventional fields. During migration and breeding periods, total bird densities on stripcover fields were 2–6 times and 7–20 times greater than on conservation and conventional fields, respectively. Abundance and biomass for epigeal arthropods were also greatest on stripcover fields during much of the breeding season. Although the clover treatment attracted the highest avian and arthropod densities, conservation fields still provided more wildlife and agronomic benefits than conventional management. Our findings suggest that both conservation tillage and stripcropping systems will improve conditions for birds in cotton, with stripcropped fields providing superior habitat. The reduction of inputs possible with the clover system could allow farmers to lower costs associated with conventional cotton production by $282–317/ha. This reduction of input, coupled with similar or possibly increased yield over conventional systems makes stripcover cropping not only a good choice for reducing negative impacts on wildlife and surrounding ecosystems, but also an economically desirable one.     

轮耕对双季稻田土壤全氮、有效磷、速效钾质量分数及水稻产量的影响

针对南方稻田连续免耕存在的主要问题,选择双季稻区连续7年免耕稻田,设置免耕-免耕（NT-NT）、翻耕-翻耕（CT-CT）、翻耕-免耕（CT-NT）、旋耕-旋耕（RT-RT）和旋耕-免耕（RT-NT）5个耕作处理,以连续免耕（NT-NT）作为对照,研究了不同轮耕技术对双季稻田土壤全氮、有效磷、速效钾质量分数和水稻产量的影响。结果表明：长期连续免耕稻田土壤全氮、有效磷均呈现表层（0～5 cm）富集的现象;CT-CT、RT-RT处理较对照趋向于提高5～20 cm土壤全氮、有效磷质量分数。与CT-CT、RT-RT相比,CT-NT和RT-NT均有利于提高表层0～5 cm土壤全氮、速效钾质量分数,降低5～20 cm土壤全氮、有效磷质量分数。各处理早稻的有效穗均显著高于对照,分别比对照增加10.4×10^4、16.82×10^4、32.04×10^4和28.34×104 hm-2;产量分别比对照提高17.85%、21.58%、3.0%和19.38%。各处理晚稻的有效穗均显著高于对照,分别比对照增加43.46×10^4、9.12×10^4、17.13×10^4和27.34×104 hm-2;产量分别比对照增加9.98%、8.25%、4.69%和7.68%。CT-NT处理有利于增加早稻和晚稻的产量。     

耕地土壤碳固存的措施与潜力

土壤CO2排放与土壤退化、土壤有机质(SOC)含量减少和土壤质量下降密切相关。耕地具有较大的碳固存潜力。通过采用最佳管理措施(BMPs)和进行土壤修复来提高土壤质量，能增加SOC含量和提高土壤生产力，并能部分起到减缓温室效应的作用。文章从土壤固碳的机制入手，系统总结了在耕作土壤碳固存方面的研究。从土壤侵蚀控制、退化土壤修复、保护性耕作、残落物管理，改善农作物制度等方面，论述了耕地的固碳潜力，并提出了一系列实现碳固存的措施。最后估算出耕地土壤总的固碳潜力为0．73～0．87Pg/a。研究表明,在替代性能源开发之前，耕地碳固存是一项切实可行的措施。     

江苏省沿江高沙土地区种植业可持续发展的技术途径研究

根据多年的生产实践经验和定位试验结果，提出了江苏省沿江高沙土地区多熟种植制、合理轮耕制、用养结合的培肥制和高产高效的栽培制相结合的种植业可持续发展的一体化技术体系，研究结果对我国中低产土壤地区种植业的持续发展具有重要意义。     

Soil bacterial community characteristics of rice-rice-rape crop rotation北大核心CSCD

To investigate the characteristic changes in soil bacterial community under rice-rice-rape rotation in southern China, soil samples from a 30-year crop rotation and continuous cropping system were collected. Clone library and gene sequence analysis were adopted. The PCR amplification was carried out using universal primers of the 16S rDNA gene. The amplified fragments were then used to construct a clone library. The subclones were sequenced and analyzed. The experimental analysis showed that, in July 2015, and October and April 2016, the Shannon Wiener index and richness index of bacteria from the rotation treatment soils were higher than those of the continuous cropping treatment soil. The soil bacterial diversity of the rotation treatment was higher than that of the continuous cropping treatment. The results of BLAST analysis in the GenBank showed that Proteobacteria accounted 55% of total bacteria in the rotation treatment soil, whereas it accounted for 45% of total bacteria in continuous cropping treatment soil. Gemmatimonadetes accounted for 13% of the total bacteria in rotation treatment and 10% in the continuous cropping treatment. The proportion of Acidobacteria, Firmicutes, and Planctomycetes in rotation soil was less than those in the continuous cropping soil. Proteobacteria and Gemmatimonadetes were the dominant flora in soil. The changes in the predominant bacteria affected the diversity of soil bacteria in rotation and continuous cropping. The sequence analysis showed that the dominant bacteria in the soil were Alphaproteobacteria, Betaproteobacteria, and Gammaproteobacteria, which higher than those in the rice-rice continuous cropping treatment. The sequences similar to Chloroflexi were observed in the rice-rice-rape rotation soils, but not in the continuous cropping soils. The results showed that the soil microbial population is conducted by agricultural tillage, and rice-rice-rape rotation increased the soil bacterial abundance compared with that of the rice-rice continuous treatment. © 2018 Science Press. All rights reserved.     

利用农业土壤固定有机碳——缓解全球变暖与提高土壤生产力

大气CO     

保护性耕作对土壤有机碳、氮储量的影响

以辽宁彰武县保护性耕作示范推广基地土壤为研究对象,通过实地调查和取样分析,对比研究了传统犁耕和6年免耕秸秆覆盖条件下的土壤有机碳、氮储量,为广泛评价保护性耕作的土壤碳、氮截获功能和合理选择农业耕作方式提供科学依据。研究结果表明,与犁耕相比,免耕覆盖不同程度地提高了0-5cm和5～15cm土层的有机碳、氮储量,对15cm以下土层没有影响,从而增加了0～100em土体总的有机碳、氮储量,证明了免耕覆盖的土壤碳、氮截获功能,年均截获率分别为1．37Mg·hm-2和0．84Mg·hm-2有机碳、氮在犁耕土壤0～30cm剖面的垂直分布较为均匀,免耕覆盖后则发生明显的分层,产生表聚现象。     

保护性耕作对土壤有机碳、氮储量的影响

以辽宁彰武县保护性耕作示范推广基地土壤为研究对象,通过实地调查和取样分析,对比研究了传统犁耕和6年免耕秸秆覆盖条件下的土壤有机碳、氮储量,为广泛评价保护性耕作的土壤碳、氮截获功能和合理选择农业耕作方式提供科学依据。研究结果表明,与犁耕相比,免耕覆盖不同程度地提高了0～5cm和5～15cm土层的有机碳、氮储量,对15cm以下土层没有影响,从而增加了0～100cm土体总的有机碳、氮储量,证明了免耕覆盖的土壤碳、氮截获功能,年均截获率分别为1.37Mg·hm-2和0.84Mg·hm-2。有机碳、氮在犁耕土壤0～30cm剖面的垂直分布较为均匀,免耕覆盖后则发生明显的分层,产生表聚现象。     

免耕生态系统中土壤动物对土壤养分影响的研究

对紫色水稻土自然免耕生态系统中土壤动物群落结构的变化及其对土壤养分的影响进行了调查研究。结果表明．水稻土免耕耕作制度有利于土壤动物的生长繁殖．并能改善土壤化学性质。土壤动物平均密度是垄作免耕＞垄作常耕＞平作免耕＞平作常耕。免耕土壤中有效氮、有效磷、有效钾和有机质含量均分别高于常耕土壤。