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基于Meta分析的不同耕作措施对黄土高原旱地麦田土壤有机碳的影响

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应用生态学报 2024年

作者：黄肖王龙兴徐添靖闫秋艳闫双堆董飞祁琛张敏敏山西农业大学资源环境学院山西农业大学小麦研究所

为在区域尺度上定量分析耕作措施对黄土高原麦田土壤有机碳的影响，并在此基础上分析各类因素对有机碳相对变化率的影响程度，基于2000—2023年国内外发表文献，以传统耕作翻耕秸秆不还田（CK）为对照，利用Meta分析研究免耕秸秆还田（... 详细信息

为在区域尺度上定量分析耕作措施对黄土高原麦田土壤有机碳的影响，并在此基础上分析各类因素对有机碳相对变化率的影响程度，基于2000—2023年国内外发表文献，以传统耕作翻耕秸秆不还田（CK）为对照，利用Meta分析研究免耕秸秆还田（NTS）、免耕秸秆不还田（NT）、传统耕作翻耕秸秆还田（TS）和深松耕作（SS）对麦田土壤有机碳的影响，并解析气候条件、土壤类型、耕作类型及土壤初始理化性质等因素的影响程度。结果表明：与CK相比，NT、NTS、SS、TS 4种耕作措施均对土壤0～20 cm有机碳含量有不同程度的正效应。综合来看，NTS处理提高耕层土壤有机碳的效果最好。当土壤类型为黄绵土、且在中温带、年均气温≤10 ℃、年均降雨量≤500 mm时，土壤有机碳的增幅最高；在土壤初始有机碳≥10 g·kg-1、碱解氮≥60 mg·kg-1、有效磷≥20 mg·kg-1和速效钾≥120 mg·kg-1时更有利于有机碳的固存，但是较高的全氮含量(≥1 g·kg-1)会降低土壤有机碳的累积。综上，相对于传统耕作，NTS处理对麦田耕层土壤有机碳的固存效果最好，可作为黄土高原地区麦田增碳沃土的适宜耕作措施。

关键词：耕作措施旱地麦田土壤有机碳气候因子土壤初始性质

夏闲期深翻覆盖对旱地麦田土壤水分及产量的影响

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应用生态学报 2014年第1期25卷 132-138页

作者：邓妍高志强孙敏赵维峰赵红梅李青山西农业大学农学院山西太谷030801

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．... 详细信息

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．

关键词：夏闲期深翻覆盖旱地麦田土壤水分产量

夏闲期耕作对黄土高原旱地麦田土壤水稳性团聚体稳定性的影响

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中国农业科学 2018年第13期51卷 2524-2534页

作者：李慧代新俊高志强山西农业大学农学院

【目的】研究不同夏闲期耕作方式对黄土高原旱地麦田土壤水稳性团聚体稳定性的影响,为改善旱地土壤结构、提高粮食产量提供依据。【方法】于2013—2017年在山西省闻喜县邱家岭村开展免耕—免耕—免耕—免耕(4a NT)、深翻—深翻—深翻—... 详细信息

【目的】研究不同夏闲期耕作方式对黄土高原旱地麦田土壤水稳性团聚体稳定性的影响,为改善旱地土壤结构、提高粮食产量提供依据。【方法】于2013—2017年在山西省闻喜县邱家岭村开展免耕—免耕—免耕—免耕(4a NT)、深翻—深翻—深翻—深松(3a PT-ST)、深松—深松—深松—深翻(3a ST-PT)和深松/深翻(4a ST/PT)轮耕4种耕作处理,测定了平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)、稳定率(WSAR)、破坏率(PAD)、分形维数(D)、峰凸系数(C)和偏倚系数(C)等水稳性团聚体稳定性指标。【结果】4年轮耕处理结果表明,深松/深翻轮耕能够有效提高土壤有机质含量和旱地麦田产量。深松/深翻轮耕0—50 cm土层>0.25 mm水稳性团聚体含量分别比连续免耕、深翻—深翻—深翻—深松和深松—深松—深松—深翻高40.4%—45.5%、61.8%—98.0%和39.4%—106.1%,且深松/深翻轮耕处理下的GMD、MWD、WSAR和C均显著高于其他耕作处理,而D、PAD和CE均显著低于其他耕作处理(P旱地土壤结构,提高产量。

关键词：夏闲期耕作旱地麦田水稳性团聚体稳定性指标土壤结构

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旱地麦田覆盖深松技术研究初报

河南农业科学 2002年第8期31卷 6-7页

作者：朱建明周建方王云玲三门峡市农业技术推广站三门峡472000

研究结果表明 ,地膜、秸秆周年覆盖和垄间深松技术 (简称覆盖深松 )对旱地麦田有明显的蓄水保墒、增产作用。其中 ,水分生产率比对照提高 86 .9% ,每公顷穗数比对照多 13.5万 ,单株茎数提高 10 5 % ,增产6 6 .7%。

关键词：覆盖深松技术旱地麦田生长发育地温增产效应

绿肥播前施肥和翻压方式对旱地麦田土壤水肥性状的影响

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干旱地区农业研究 2014年第3期32卷 119-126页

作者：王峥梁颖姚鹏伟芦俊俊李婧黎志波鱼昌为曹群虎曹卫东高亚军西北农林科技大学资源环境学院陕西杨凌712100 陕西省长武县农业技术推广中心陕西长武713600 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所北京100081 农业部西北植物营养与农业环境重点实验室陕西杨凌712100

通过田间定位试验，研究种植并翻压绿肥3年以后渭北旱原不同施肥处理（不施肥、磷肥 P2O540 kg·hm^-2、豆科绿肥专用肥30kg·hm^-2）和夏季豆科绿肥翻压方式（提前翻压、提前覆盖、播前翻压和不种绿肥-即夏季休闲）对小麦播前和收获期... 详细信息

通过田间定位试验，研究种植并翻压绿肥3年以后渭北旱原不同施肥处理（不施肥、磷肥 P2O540 kg·hm^-2、豆科绿肥专用肥30kg·hm^-2）和夏季豆科绿肥翻压方式（提前翻压、提前覆盖、播前翻压和不种绿肥-即夏季休闲）对小麦播前和收获期麦田土壤性质的影响。试验结果表明：（1）施豆科专用肥处理和施磷肥处理的绿肥生物量和养分还田量有高于不施肥处理的趋势，其中提前翻压时施专用肥处理与不施肥处理的差异达显著水平。（2）小麦播前翻压绿肥由于有较高的绿肥生物量和养分还田量，从而显著提高了土壤有机质、活性有机质、全氮和速效钾含量，并增加土壤碳库管理指数（CPMI）。（3）夏闲期种植绿肥显著提高了土壤剖面硝态氮的含量，并在160 cm左右的土层有明显的累积峰；绿肥提前翻压处理的土壤硝态氮含量有高于提前覆盖处理的趋势。（4）绿肥翻压方式各处理160 cm以上土层水分含量没有显著差异，与夏季休闲相比，翻压绿肥时160～200 cm土层水分含量有降低的趋势，但只有绿肥提前覆盖土壤0～200 cm储水量显著低于休闲。

关键词：豆科绿肥翻压方式豆科绿肥施肥土壤性质土壤水分旱地麦田

夏闲期复播绿肥对旱地麦田土壤团聚体碳氮含量的影响

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水土保持学报 2023年第4期37卷 304-312页

作者：祁琛吴林甲闫秋艳闫双堆董飞李峰程永钢黄肖山西农业大学资源环境学院山西太谷030801 山西农业大学小麦研究所山西临汾041000 山西省土壤环境与养分资源重点实验室太原030031

为探究不同绿肥品种翻压条件下晋南旱地麦田土壤团聚体稳定性以及有机碳(SOC)和全氮(TN)在不同粒径团聚体的分布特征,深入了解不同种类绿肥的增碳保氮机制。已连续3年(2018—2021年)不同绿肥品种(对照休闲、大豆、绿豆、油葵、玉米)翻... 详细信息

为探究不同绿肥品种翻压条件下晋南旱地麦田土壤团聚体稳定性以及有机碳(SOC)和全氮(TN)在不同粒径团聚体的分布特征,深入了解不同种类绿肥的增碳保氮机制。已连续3年(2018—2021年)不同绿肥品种(对照休闲、大豆、绿豆、油葵、玉米)翻压还田后冬小麦收获期0-10,10-20,20-30 cm土壤为研究对象,采用湿筛法进行土壤粒径分级,并分析粗大团聚体(>2 mm)、细大团聚体(0.25~2 mm)、微团聚体(0.053~0.25 mm)和粉黏粒组分(0.25 mm团聚体含量;MWD,平均重量直径;GMD,几何平均直径),并测定各粒径团聚体SOC和TN及其对土壤总有机碳和总氮的贡献率。结果表明:不同绿肥处理下旱地麦田土壤团聚体质量占比均以细大团聚体0.25~2 mm为主(占22.77%~39.71%)。复播绿肥显著增加0-30 cm土层>2 mm粒径团聚体质量占比,以大豆绿肥增加最明显,0.25~2,0.053~0.25 mm粒径团聚体质量占比降低,对2 mm大团聚体对0-10 cm土层土壤有机碳和全氮的贡献率最高;复播绿肥提升土壤碳氮比(平均21.39),较对照休闲(平均13.71)提高7.68,其中玉米提升效果最佳,大豆次之。综合土壤增碳固氮效果,连续3年翻压大豆绿肥可有效提高旱地麦田土壤团聚体稳定性,提升土壤肥力。

关键词：旱地麦田绿肥品种土壤团聚体有机碳全氮

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晋南丘陵旱地麦田土壤水分特征及其运行规律

作物学报 2004年第7期30卷 644-650页

作者：苗果园高志强尹钧周乃键 W A Adams 山西农业大学山西太谷030801 英国威尔士大学

研究了晋南黄土高原半干旱地区旱地麦田常年土壤水分有关的物理特性及不同土层毛管水含量、田间持水量、田间含水量、有效水以及不同水势下的土壤含水量等基本特征 ,并采用等值线图析法分析了丰水年 (6 0 0mm降水 )、少水年 (4 0 0mm)... 详细信息

研究了晋南黄土高原半干旱地区旱地麦田常年土壤水分有关的物理特性及不同土层毛管水含量、田间持水量、田间含水量、有效水以及不同水势下的土壤含水量等基本特征 ,并采用等值线图析法分析了丰水年 (6 0 0mm降水 )、少水年 (4 0 0mm)、平水年 (5 0 0mm)旱地麦田土壤水分利用的空间结构、时间结构以及利用量的动态差异 ,得到十分直观的结果。

关键词：旱地麦田不同年型土壤水分特性水分时空变化

夏闲期轮耕对旱地麦田土壤理化性状及有机碳组分的影响

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夏闲期轮耕对旱地麦田土壤理化性状及有机碳组分的影响

作者：张勉山西农业大学

学位级别：硕士

为明确“三提前”蓄水保墒技术配套的最佳轮耕模式,为黄土高原旱作区小麦优质高产栽培措施提供重要理论依据,本文于2015-2016年在大田试验条件下,研究休闲期不同轮耕模式对土壤物理性质、速效养分、有机碳组分和微生物量的影响。主要结... 详细信息

为明确“三提前”蓄水保墒技术配套的最佳轮耕模式,为黄土高原旱作区小麦优质高产栽培措施提供重要理论依据,本文于2015-2016年在大田试验条件下,研究休闲期不同轮耕模式对土壤物理性质、速效养分、有机碳组分和微生物量的影响。主要结果如下:(1)休闲期轮耕可改善播前、越冬期、返青期和收获期耕层土壤容重,随生育进程推进总体呈增加趋势,连续3年免耕增加了土壤容重,达1.31～1.53 g/cm3,播前深翻和深松耕作方式土壤容重显著低于免耕,越冬、返青和收获期采用深松/深翻/深松模式使土壤容重降低,达1.19～1.26 g/cm3,土质比较疏松,空隙较多,透气性良好。休闲期轮耕可增加土壤孔隙度,达42.1%～59.4%,有利于蓄水保墒,播前以深松/深松/深松和深松/深翻/深松轮耕模式效果较好,越冬、返青和收获期以深松/深翻/深松模式效果较好。休闲期轮耕对不同粒径土壤微团聚体影响存在差异,其中免耕/免耕/免耕模式促进播前和收获后0.01-0.005 mm粒径微团聚体形成,所占百分比为9.3%～16.3%,深松/深翻/深松模式促进0.25-0.05 mm粒径微团聚形成,所占百分比为31.5%～51.5%。(2)休闲期轮耕增加了播前旱地麦田2 m 土层土壤硝态氮积累量,达1.7～33.0 kg/hm2,但收获后旱地麦田1m以下土壤硝态氮积累量有明显下降,越冬—开花期耕层土壤硝态氮积累量逐渐降低,播前、收获期和各生育时期采用深松/深翻/深松模式硝态氮积累量相对较高,达0.8～33.0 kg/hm2。播前和收获期3 m 土层铵态氮积累量随土层深度增加逐渐降低,但下降幅度不同,深层趋于平缓,各生育时期耕层铵态氮积累量从越冬—成熟期逐渐上升,由于休闲期轮耕改善土壤结构,使土壤铵态氮在耕层积累,生育中后期积累较多,且播前、收获期和各生育时期均以深松/深翻/深松模式铵态氮积累量相对较高,达2.3～26.5 kg/hm2。休闲期轮耕可提高0～-40 cm 土层速效磷和速效钾含量,耕层含量较高,均以深松/深翻/深松模式效果最好,且较其他耕作模式分别提高2.8%～159.8%和4.0%～139.0%,为小麦生长发育提高充足磷素和钾素。(3)休闲期轮耕有利于提高播种前和收获后耕层TOC及各个碳组分含量,收获后较播前均有一定程度增加,与其他轮耕模式相比,2年免耕后深翻模式提高TOC、ROC、WSOC、POC 和 LFOC 含量,分别提高 4.0%～61.4%、11.3%～107.6%、1.4%～536.5%、2.6%～294.5%和8.8%～410.6%,而深翻与其他耕作方式相互配合提高播前土壤重组有机碳含量,采用免耕/免耕/深翻、深翻/深翻/免耕、深松/深翻/深松模式有利于增加收获后土壤HFOC含量。(4)休闲期轮耕有利于提高各生育时期耕层SMBC、SMBN和SMBP含量,均以采用深松/深翻/深松模式效果较好,较其他耕作模式分别提高11.1%～143.1%、1.1%～233.5%和0.7%～396.4%,SMBC呈现从越冬—成熟期逐渐上升趋势,在返青、拔节、孕穗、开花和成熟期表现突出,SMBN呈现从越冬—拔节期逐渐降低,孕穗—成熟期逐渐升高趋势,生育中后期与其他轮耕模式差异明显,SMBP呈现从越冬—开花期逐渐上升,成熟期出现不同程度的降低趋势,施肥较不施肥在拔节期和成熟期差异显著。(5)相关性分析表明,土壤孔隙度与速效养分及微生物量呈极显著正相关,相关系数达0.63～0.85,<0.001 mm粒径微团聚体与土壤速效养分及微生物量呈显著或极显著负相关,相关系数达0.46～0.72;土壤孔隙度与HFOC呈显著正相关,相关系数达0.43,0.05-0.01mm粒径微团聚体与TOC、WSOC、POC、HFOC呈显著或极显著正相关,相关系数达0.47～0.59,而<0.001 mm粒径微团聚体与TOC、POC、HFOC呈显著或极显著负相关,相关系数达0.48～0.61。总之,休闲期轮耕改良了土壤构造,降低土壤容重,增加土壤孔隙度,促进微团聚体形成;有利于提高土壤硝态氮、铵态氮、速效磷和速效钾养分,且均以深松/深翻/深松模式效果较好;休闲期轮耕同时可提高土壤总有机碳及碳组分含量,其中采用免耕/免耕/深翻模式对提高TOC、ROC、WSOC、POC和LFOC效果较好,深翻与其他耕作方式配合有利于提高土壤HFOC含量;休闲期轮耕也有利于提高土壤微生物生物量碳、氮、磷含量,其中以深松/深翻/深松模式效果较好。

关键词：旱地麦田休闲期轮耕土壤理化性状有机碳组分土壤微生物量

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覆盖方式对旱地麦田细菌群落时空变化的影响

覆盖方式对旱地麦田细菌群落时空变化的影响

作者：张姚甘肃农业大学

学位级别：硕士

覆盖栽培被广泛应用于西北旱地农业生产,地膜覆盖有效解决了限制旱地农业生产的“旱寒”问题,但地膜残留和过度消耗地力问题也不容忽视。传统的全地面秸秆覆盖技术在该区应用过程中出现土壤温度降幅过大,甚至减产的风险。而采用秸秆覆... 详细信息

覆盖栽培被广泛应用于西北旱地农业生产,地膜覆盖有效解决了限制旱地农业生产的“旱寒”问题,但地膜残留和过度消耗地力问题也不容忽视。传统的全地面秸秆覆盖技术在该区应用过程中出现土壤温度降幅过大,甚至减产的风险。而采用秸秆覆盖带和种植带相间排列的覆盖方式（秸秆带状覆盖）,有效协调了土壤降温和保墒的矛盾。但关于秸秆带状覆盖和地膜覆盖对旱地麦田细菌群落时空动态变化的影响尚缺乏全面系统的研究。因此,于2020～2021年在西北半干旱雨养农业区开展田间试验,设秸秆带状覆盖（SSM）、地膜覆盖（PFM）和露地无覆盖对照（CK）三个处理,以旱地冬小麦关键生育时期0～10 cm和10～20 cm土层土壤为试验材料。研究不同覆盖方式条件下,土壤理化性质、胞外酶活性、细菌群落多样性和结构的关系,同时分析覆盖方式和生育时期在不同土层的网络共生关系,旨在为旱地麦田微环境对覆盖方式的响应特性提供科学参考依据。主要研究结果如下:（1）覆盖明显影响旱地麦田土壤水分、温度、团聚体结构、p H值及成熟期养分积累量等理化性质,SSM的改善能力优于PFM。SSM对各土层各生育时期土壤有降温保墒作用,对各土层微团聚体(R)粒径的增幅相近,显著提高成熟期土壤有机质（29.0%）和速效磷（88.5%）积累量（P0.05）。（2）覆盖较CK提高10～20 cm土层碱性磷酸酶（AKP）活性3.2～23.4%,降低蔗糖酶（SC）活性0.8～24.0%,对脲酶（UE）活性影响较小,处理间变幅均以PFM>SSM。（3）覆盖较CK平均提高0～10 cm土层孕穗～灌浆期芽单胞菌门0.5个百分点,降低拟杆菌门1.1个百分点,处理间以SSM增幅最大、PFM降幅最大。覆盖对变形菌门影响差异大,SSM较CK平均提高变形菌门0.9个百分点,PFM降低2.9个百分点。（4）细菌群落Alpha和Beta多样性在土层、生育时期及覆盖方式间均有不同程度的差异。Beta多样性表明,生育时期对细菌群落结构影响最大,土层次之,覆盖方式最小。具体来看,生育时期以灌浆～成熟期细菌群落结构差异最大,土层以10～20 cm土层差异最大。（5）冗余分析表明,土壤水分是驱动各土层细菌群落的主要环境因子。相关分析表明,土壤水分、温度、团聚体及p H主要影响土壤过氧化氢酶（CAT）、SC和AKP活性,大团聚体(R)对土壤微酶活性和土壤养分影响最大。（6）网络共生关系表明,SSM较CK提高细菌网络结构复杂度,PFM降低了网络结构复杂度,但提高了物种间的协作性;Longimicrobiaceae属是SSM各土层共有的关键属,交替红色杆菌（Altererythrobacter）属是PFM各土层共有的关键属。0～10和10～20 cm土层分别以孕穗期和灌浆期网络结构复杂度最大,BIrii41属是上述时期共有的关键属。秸秆带状覆盖在改善土壤物理性质同时,提高土壤养分积累量,有助于提高农田土壤微生物群落结构稳定性,是一项有利于旱地农田土壤生态安全的种植方式。

关键词：旱地麦田覆盖方式时空效应细菌群落土壤功能性指标网络共生关系