保护性耕作对黑河流域农田土壤水分利用的影响

为了探讨保护性耕作节水、 增产潜力及其在黑河流域的适应性,设计20 cm留茬(NS20)、 20 cm留茬压倒(NPS20)、 40 cm留茬(NS40)、 40 cm留茬压倒(NPS40)和传统耕作(CT)5个处理,研究了保护性耕作对黑河流域农田土壤含水量、 产量和水分利用效率(WUE)的影响.结果表明:相对传统耕作,保护性耕作增加了土壤贮水量:在2003年和2004年休闲期结束后,NPS40、 NS40、 NS20和NPS20表层0~30 cm土壤贮水量较CT分别增加30.22%、 27.29%、 20.92%、 13.64%和48.32%、 38.90%、 29.85%、 23.28%;2004、 2005两年播种期0~5 cm土壤含水量NPS40、 NS40、 NPS20和NS20较CT分别增加37.29%、 37.10%、 21.49%、 41.90%和33.99%、 40.17%、 8.90%、 38.44%;播种到拔节期留茬高度越大,土壤贮水量越多,在相同高度的留茬处理中,干旱年份压倒处理保水效果较好,降雨相对较多的年份立茬处理保水效果较好;拔节后各层土壤贮水量之间差异减小.保护性耕作增加作物产量和水分利用效率,尤其是NPS20,2004年和2005年产量和WUE较传统耕作分别增加53.08%、 5.85%和52.04%、 7.30%.     

免耕和秸秆还田对小麦生长期内土壤酶活性的影响

利用中国科学院封丘农业生态实验站保护性耕作定位试验平台,研究全翻耕、常规耕作、免耕、全翻耕+秸秆还田、常规耕作+秸秆还田和免耕+秸秆还田6种耕作方式对小麦生长期内土壤酶活性的影响。结果表明:(1)在小麦整个生育期,土壤碱性磷酸酶、转化酶、脲酶活性表现为免耕处理大于常耕处理,翻耕处理小于常耕处理,有秸秆处理大于无秸秆处理,3种酶活性以免耕+秸秆还田处理为最高,翻耕处理最低。(2)在小麦成熟期,土壤脱氢酶活性表现为免耕处理小于常耕处理,其他生育期土壤脱氢酶活性表现为免耕处理大于常耕处理,有秸秆处理大于无秸秆处理。(3)在小麦不同生育期,各处理土壤酶活性表现出不同的规律性:碱性磷酸酶活性在苗期较低,至孕穗期达到峰值,至成熟期又有所降低;转化酶活性呈现在拔节期大幅升高而后降低的变化趋势;脲酶活性分别在苗期和孕穗期较高;脱氢酶活性在整个生育期一直增加,成熟期达到峰值。(4)4种土壤酶活性之间相关性均达显著水平,聚类分析表明,按照土壤总体酶活性水平可将6个处理划分为3组,酶活性水平最高的为免耕+秸秆还田处理,免耕结合秸秆还田能较好地提升土壤酶活性。     

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。     

稻草还田方式对双季稻田耕层土壤有机碳积累的影响

选择南方典型双季稻田,研究不同的稻草还田方式对土壤不同层次有机碳的积累、表土碳密度、C/N比值及水稻产量的影响。结果表明,不同的稻草还田和耕作处理对水稻产量无显著影响;不同稻草还田处理的土壤有机碳和C/N均随土层加深而减小;3个稻草还田处理0-5 cm土层土壤有机碳质量分数显著高于不还田对照,其中,以高桩免耕处理最高,比无草翻耕处理提高13.8%（P〈0.01）;5-10 cm土层表现为高桩翻耕处理显著高于其他处理,增加幅度为1.39-1.66 g kg-1;10-15 cm为翻耕处理（包括稻草不还田和还田）显著高于各免耕处理;稻草翻耕处理（0-15 cm）的耕层有机碳密度显著高于其他处理。因此,南方双季稻田采取稻草翻耕还田方式有利于增加土壤有机碳汇。     

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。     

Simulating soil organic matter with CQESTR (v. 2.0): Model description and validation against long-term experiments across North America

Soil carbon (C) models are important tools for examining complex interactions between climate, crop and soil management practices, and to evaluate the long-term effects of management practices on C-storage potential in soils. CQESTR is a process-based carbon balance model that relates crop residue additions and crop and soil management to soil organic matter (SOM) accretion or loss. This model was developed for national use in U.S and calibrated initially in the Pacific Northwest. Our objectives were: (i) to revise the model, making it more applicable for wider geographic areas including potential international application, by modifying the thermal effect and incorporating soil texture and drainage effects, and (ii) to recalibrate and validate it for an extended range of soil properties and climate conditions. The current version of CQESTR (v. 2.0) is presented with the algorithms necessary to simulate SOM at field scale. Input data for SOM calculation include crop rotation, aboveground and belowground biomass additions, tillage, weather, and the nitrogen content of crop residues and any organic amendments. The model was validated with long-term data from across North America. Regression analysis of 306 pairs of predicted and measured SOM data under diverse climate, soil texture and drainage classes, and agronomic practices at 13 agricultural sites having a range of SOM (7.3–57.9 g SOM kg⁻¹), resulted in a linear relationship with an r² of 0.95 (P < 0.0001) and a 95% confidence interval of 4.3 g SOM kg⁻¹. Using the same data the version 1.0 of CQESTR had an r² of 0.71 with a 95% confidence interval of 5.5 g SOM kg⁻¹. The model can be used as a tool to predict and evaluate SOM changes from various management practices and offers the potential to estimate C accretion required for C credits.     

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.     

重庆市中低产田深度开发模式研究

对重庆市中低产田土深度开发模式进行了研究，结果表明，重庆市中低产田综合开发利用有5大结构类型，22种模式。水稻产量以稻-稻 鱼模式最高，平均产量10275 kg/hm2，比冬水田-稻模式增产23.87%; 其次是稻-稻 鱼 笋和稻-稻-菜模式。经济收入以草莓 葡萄 菜模式最佳，产值99405元/hm2，盈利72300元/hm2，分别是冬水田-稻模式的8.3倍和9.6倍。稻田实行深度开发利用的光能利用率比常规种植模式提高了17.3%～94.5%。由此表明, 中低产田深度开发具有良好的经济效益和生态效益。     

不同耕作方式下土壤氮素矿化和硝化特征研究

为探讨长期定位试验田不同耕作方式下土壤氮素矿化和硝化特征,采用室内恒温通气培养法,保持土壤田间持水量在65％条件下,测定不同耕作方式下表层土壤（0～20cm）在不同温度下的NH4^＋和NO3^-含量,并计算氮素矿化量和硝化率。结果表明,随着温度的升高,土壤氮素矿化和硝化作用均增强,几种耕作方式下土壤氮素矿化和硝化作用均表现为35℃〉30℃〉25℃。保护性耕作与水旱轮作和常规平作之间的矿化量存在显著的差异,垄作免耕〉厢作免耕〉水旱轮作〉常规平作。土壤氮素最终硝化率达到了60％～80％,表现为常规平作最高,水旱轮作次之,厢作免耕最低。矿化率与土壤有机质、碱解氮和速效磷对数均成显著正相关,相关系数分别为r^2=0．99,r^2=0．97,r^2=0．96,pH是影响硝化作用的重要因素,硝化率与土壤pH成显著正相关,r^2=0．991。     

Participatory Development of No-tillage Systems without Herbicides for Family Farming: The Experience of the Center-South Region of Paraná

It is currently estimated that 40 million hectares worldwide are cultivated through no-tillage systems (Derpsh, 1998). Small family farms account for less than 50,000ha, half of them located in South America's Southern Cone (Wall, 1998). Many hypotheses have been offered to explain why so few small farmers have adapted to this method. The most simplistic ones relate this limited adoption to small farmers' traditionalism and to their rejection of innovation. Others point to the low technological development of animal-drawn equipment needed for this technology or the low educational level of family farmers.Results of work done in the Center-South of Paraná, Southern Brazil, by AS-PTA¹ in partnership with the region's Forum of Family Farmers Organizations, challenge these hypotheses and draw attention to the need for new approaches and processes of research and extension if the goal is to disseminate and implement appropriate no-tillage systems among family farmers. One requisite is to lower production costs of this method through elimination of herbicides and using green manure and cover crops that shift the crop-weed balance in favor of crops.