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保护性耕作下不同区域农田黑土溶解性有机碳荧光特性分析

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中国生态农业学报(中英文) 2024年

作者：车延静谷思玉王紫颖白雪燕冯景翊张伟健李宇航东北农业大学资源与环境学院

土壤溶解性有机碳(DOC)组成、含量和周转速率直接影响微生物群落组成及活性，从而影响土壤有机碳的矿化过程。本文研究不同区域保护性耕作措施对土壤DOC荧光特性的影响，以揭示保护性耕作对黑土碳库稳定性的影响，为科学选择耕作方... 详细信息

土壤溶解性有机碳(DOC)组成、含量和周转速率直接影响微生物群落组成及活性，从而影响土壤有机碳的矿化过程。本文研究不同区域保护性耕作措施对土壤DOC荧光特性的影响，以揭示保护性耕作对黑土碳库稳定性的影响，为科学选择耕作方式提供理论依据。以黑龙江省克山(厚层黑土)和吉林省公主岭(薄层黑土)两区域耕作定位试验农田黑土为研究对象，设置免耕(NT)、免耕+秸秆还田(NR)、深松(ST)和深松+秸秆还田(SR) 4个保护性耕作处理，以传统翻耕(CT)、翻耕+秸秆还田(CR)为对照，共6个处理，采用荧光光谱法，分析不同耕作处理下厚层和薄层黑土区0～20 cm土层农田土壤DOC含量、组成及结构特征。结果表明: 厚层黑土区，土壤总有机碳(TOC)含量表现为SR>NR>CR>ST>NT>CT， DOC含量为SR>ST>NT>NR>CR>CT， SR处理土壤TOC和DOC含量均最高，与CR相比分别显著增加6.88%和25.61% (P性最低，受外源输入影响大，腐殖化系数最高， DOC结构更稳定; 薄层黑土区， NR处理自生源特性最低，微生物贡献率低，主要为外源秸秆输入， DOC结构稳定不易被微生物分解利用。综上，保护性耕作措施对厚层和薄层两区域农田黑土TOC和DOC均具有一定的提升作用，深松秸秆还田措施更有利于厚层黑土TOC与DOC的积累及碳库稳定，免耕秸秆还田更利于薄层黑土有机碳的提升与稳定。

关键词：农田黑土保护性耕作溶解性有机碳三维荧光光谱

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保护性耕作技术的农户增收效应与作用机制

中国农业资源与区划 2024年

作者：邓远远郭焱朱俊峰石河子大学经济与管理学院中国农业大学经济管理学院

[目的]探索保护性耕作技术采纳对农户收入的影响机制，评估保护性耕作技术的农户增收效应对促进保护性耕作高质量发展、推动中国农业发展方式转变具有十分重要的理论价值和现实意义。[方法]基于粮食种植户调研数据，采用工具变量法、分... 详细信息

[目的]探索保护性耕作技术采纳对农户收入的影响机制，评估保护性耕作技术的农户增收效应对促进保护性耕作高质量发展、推动中国农业发展方式转变具有十分重要的理论价值和现实意义。[方法]基于粮食种植户调研数据，采用工具变量法、分位数回归以及内生处理效应模型考察保护性耕作技术的农户增收效应及其作用机制。[结果]保护性耕作技术采纳对农户增收具有显著的促进作用，但这种增收效应在不同收入群体之间存在差异，其中低收入农户从保护性耕作技术采纳中的获益多于中、高收入农户。此外，保护性耕作技术采纳主要通过增加粮食产出来促进农户增收，尚不具有通过促进非农就业来提高农户收入的作用机制。[结论]健全保护性耕作农机作业服务对低收入农户的倾斜扶持，瞄准保护性耕作机具补贴和投入力度，完善适用于当地农业生产实际的保护性耕作技术路线。

关键词：保护性耕作技术采纳农户收入分位数回归中介效应配置效应生产效应

保护性耕作条件下小麦茎基腐病菌周年侵染循环规律

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中国植保导刊 2024年第2期44卷 27-34页

作者：王永芳董志平陈立涛王孟泉刘佳齐永志勾建军李秀芹崔彦河北省农林科学院谷子研究所/农业农村部特色杂粮遗传改良与利用重点实验室/河北省杂粮研究实验室/河北省杂粮研究重点实验室河北石家庄050035 河北省馆陶县农业农村局河北馆陶057750 河北省平乡县植保植检站河北平乡0054500 河北农业大学河北保定071001 河北省植保植检总站河北石家庄050035

2018—2022年利用我国小麦茎基腐病优势病原假禾谷镰刀菌,研究了保护性耕作条件下病菌周年侵染循环规律。利用室内分层接种技术,明确了小麦播种层及以上的病菌能侵染小麦胚芽、地中茎、根茎结合处、芽鞘或叶鞘,但不侵染根系,病菌在种子5... 详细信息

2018—2022年利用我国小麦茎基腐病优势病原假禾谷镰刀菌,研究了保护性耕作条件下病菌周年侵染循环规律。利用室内分层接种技术,明确了小麦播种层及以上的病菌能侵染小麦胚芽、地中茎、根茎结合处、芽鞘或叶鞘,但不侵染根系,病菌在种子5 cm以下不侵染小麦,为深翻有效压低菌源基数提供了依据。采用田间接种发现,苗期感病严重的可造成死苗,或分蘖减少;成株期茎秆枯死或白穗,分蘖更易发病,白穗呈零散分布,分散在小麦的不同高度。小麦收获后贴茬播种玉米,麦茬上携带的病菌能在玉米田生态环境中继续繁衍;玉米收获后,病菌随麦茬与玉米秸秆同时粉碎并旋耕,使病菌在田间得到扩散,进而再次侵染下茬小麦。据此揭示了黄淮海小麦秸秆还田、玉米(谷子等夏播作物)免耕播种等保护性耕作条件下小麦茎基腐病逐渐成为严重影响小麦产量的重要病害。同时,研究结果表明假禾谷镰刀菌是当地菌源,经逐年优选和积累成为了优势病原,提出了以生态调控为核心的茎基腐病绿色防控策略。

关键词：秸秆还田免耕播种保护性耕作小麦茎基腐病病菌侵染周年发生规律

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保护性耕作对陇中黄土高原旱作麦田土壤碳氮储量的影响

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甘肃农业大学学报 2024年

作者：杨娟娟李广袁建钰刘帅楠鲁文德邓鑫山甘肃农业大学林学院

【目的】为探讨不同耕作措施对旱作麦田土壤有机碳、全氮储量的影响机理；【方法】以陇中黄土高原雨养农业区春小麦为研究对象，布设传统耕作（CT），免耕（NT），传统耕作+秸秆覆盖（CTS），免耕+秸秆覆盖（NTS）共计四种耕作措施，分... 详细信息

【目的】为探讨不同耕作措施对旱作麦田土壤有机碳、全氮储量的影响机理；【方法】以陇中黄土高原雨养农业区春小麦为研究对象，布设传统耕作（CT），免耕（NT），传统耕作+秸秆覆盖（CTS），免耕+秸秆覆盖（NTS）共计四种耕作措施，分析了保护性耕作下春小麦土壤理化性质及碳氮储量的变化特征。【结果】相较于CT处理，NT、CTS和NTS处理增大0-10和10-20 cm土层土壤容重，且增加了土壤含水量，尤以NTS最为显著。此外，保护性耕作措施下的土壤有机碳、全氮含量均高于传统耕作，且各处理下的土壤有机碳、全氮含量随土层的加深整体呈下降趋势。不同处理下土壤有机碳和全氮密度变化差异显著（P＜0.05），呈现NTS＞CTS＞NT＞CT的趋势，此外，各处理下的土壤碳氮密度随土层的加深呈降低趋势。各处理下0-10 cm的土壤碳氮储量变化趋势一致，呈NTS＞CTS＞NT＞CT，较CT处理，2019年三种保护性耕作措施土壤碳储量具体增加了8.11%(NT)、8.24%(CTS)、13.98%(NTS)，氮储量具体增加了8.19%(NT)、10.19% (CTS)、19.11% (NTS)；2020年土壤碳储量具体增加了10.31%(NT)、10.36%(CTS)、15.80%(NTS)，氮储量具体增加了8.17%(NT)、9.98% (CTS)、18.59%(NTS)，NTS处理下碳氮储量最高，且年际间碳储量长幅最大。10-20 cm碳储量呈NTS＞NT＞CTS＞CT，NT处理碳储量高于CTS处理，NTS处理储量最高，CT最低。【结论】保护性耕作相较于传统耕作保持了土壤水分，显著增加了土壤养分含量，提高了土壤碳氮储量，尤以NTS处理最优，可作为研究区值得推广的耕作措施。该研究结果可为半干旱雨养农业区的粮食生产安全提供科学依据和技术支撑。

关键词：保护性耕作秸秆覆盖土壤理化性质土壤碳氮储量

黑土区保护性耕作土壤有机碳动态的模型模拟研究

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中国农业科学 2024年第10期57卷 1943-1960页

作者：王文俊梁爱珍张延陈学文黄丹丹中国科学院东北地理与农业生态研究所/黑土区农业生态重点实验室中国科学院大学

【目的】保护性耕作是恢复和提高土壤肥力的重要措施，土壤有机碳在保持土壤肥力、维持作物生长与保护土壤环境方面具有非常重要的作用。然而，目前国内仍然缺少研究长期耕作的监测平台，因此采用模型的方法有助于研究长期保护性耕作下... 详细信息

【目的】保护性耕作是恢复和提高土壤肥力的重要措施，土壤有机碳在保持土壤肥力、维持作物生长与保护土壤环境方面具有非常重要的作用。然而，目前国内仍然缺少研究长期耕作的监测平台，因此采用模型的方法有助于研究长期保护性耕作下土壤有机碳的动态。【方法】依托东北黑土地保护性耕作长期定位试验地，选取免耕（NT）、秋翻（MP）、垄作（RT）3种处理下的土壤为研究对象，优化过程模型（RothC、AMG模型）与统计模型（MLPNN模型）的结构与参数，对比模拟长期保护性耕作下土壤有机碳储量的动态变化，评估不同模型对保护性耕作土壤有机碳动态模拟与预测的效果，并揭示东北黑土有机碳对保护性耕作的长期响应及其影响因素。【结果】优化有机碳在模型中各碳库的分配系数后，RothC与AMG模型模拟误差显著降低。保护性耕作实施的前11年（2001—2012）,RothC与AMG过程模型对土壤有机碳的动态变化模拟效果没有显著差异，说明过程模型复杂的结构对持续时间相对较短的试验模拟效果没有显著影响，统计模型MLPNN的模拟结果与过程模型相似，验证了统计模型在田块与样地等小空间尺度内的应用效果。未来100年RothC与AMG模型预测的MP处理土壤有机碳变化趋势相同，但RothC模型预测结果得出，NT与RT处理土壤有机碳表现出先增长后达到平衡的趋势，但AMG模型模拟的结果却是有机碳一直处于增长趋势，这可能与土壤碳饱和效应与耕作处理的影响有关。RothC与AMG模型对碳投入都具有很高的灵敏度，但对气候因素与土壤因素变化的响应却存在差异。【结论】模型模拟长期保护性耕作土壤有机碳动态时需要因地制宜选择合适的预测模型。在预测保护性耕作土壤有机碳的短期变化时可以采用结构较为简单的AMG过程模型；在进行长期预测时，可以采用结构较为复杂的RothC模型。在特定条件下，统计模型MLPNN在田块与样地等小空间尺度上对土壤有机碳的模拟与过程模型具有相近的效果。

关键词：土壤有机碳保护性耕作模型模拟黑土过程模型统计模型东北

典型黑土区不同保护性耕作方式对玉米生长发育及产量形成的影响

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中国生态农业学报（中英文） 2024年第1期32卷 71-82页

作者：李瑞平谢瑞芝罗洋隋鹏祥郑洪兵明博王浩刘武仁郑金玉李少昆吉林省农业科学院农业资源与环境研究所/农业农村部东北作物生理生态与耕作重点实验室长春130033 中国农业科学院作物科学研究所/农业农村部作物生理生态重点实验室北京100081 内蒙古农业大学农学院呼和浩特010019

实施保护性耕作对保护东北黑土和保障国家粮食安全具有重要意义。为明确东北典型黑土区保护性耕作对玉米产量的影响及其关键因素,开展了连续3年大田定位试验,设常规垄作秸秆不还田(CK)、免耕秸秆全量粉碎覆盖(T1)、免耕留高茬全量秸秆覆... 详细信息

实施保护性耕作对保护东北黑土和保障国家粮食安全具有重要意义。为明确东北典型黑土区保护性耕作对玉米产量的影响及其关键因素,开展了连续3年大田定位试验,设常规垄作秸秆不还田(CK)、免耕秸秆全量粉碎覆盖(T1)、免耕留高茬全量秸秆覆盖(T2)、少耕秸秆全量条带覆盖(T3)共4个处理,分析了不同处理对土壤理化特性及玉米生长发育、产量及其构成因素的影响。结果表明,与CK相比,保护性耕作处理(T1、T2和T3)0~20 cm耕层土壤有机质含量呈增加趋势;保护性耕作显著提高了播种至出苗期耕层土壤含水量,T1、T2和T3处理分别提高7.8%~30.4%、9.0%~18.7%和17.3%~20.0%,但显著降低土壤温度,分别降低2.56~3.11℃、2.02~2.27℃、0.94~1.93℃;分别延迟玉米出苗时间5~7 d、4~6 d和2 d;T3处理3年平均出苗率较CK增加3.2%,T1和T2处理出苗率分别降低4.3%和4.7%;T1、T2和T3处理均降低了苗期株高整齐度和植株干物质积累,但T3处理降低幅度明显小于T1和T2处理,6叶期之后干物质积累降低幅度逐渐减小;T1和T2处理显著降低玉米产量,降幅分别为7.5%~15.6%和5.5%~12.9%,T3处理产量与CK差异不显著。结构方程模型(SEM)揭示,保护性耕作通过调节土壤含水量和温度,间接影响玉米出苗时间、出苗率、穗数和百粒重,进而影响产量,也可通过直接影响出苗质量和产量构成因素进而影响产量。在东北典型黑土区,少耕秸秆全量条带覆盖(T3)不仅有利于提高土壤有机质含量,而且还有利于平衡土壤水分和温度矛盾,缩短出苗时间、提高出苗质量、高产稳产,是该区域适宜的保护性耕作方式。

关键词：东北黑土区保护性耕作玉米产量土壤理化性质

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长期保护性耕作下土壤团聚体全氮与氮功能微生物关系研究

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土壤学报 2024年

作者：王威雁沈鹏飞张侯平莫非温晓霞廖允成山西农业大学黄土高原特色作物优质高效生产省部共建协同创新中心西北农林科技大学农学院

长期不同的耕作措施能够显著改变农田土壤团聚体分布、微生物丰度以及全氮储量，但其之间是否存在相关性尚不清楚。依托连续10年（2009—2020）旱地长期耕作试验为平台，比较传统耕作（翻耕+秸秆还田，PT）和保护性耕作（深松耕+秸秆还... 详细信息

长期不同的耕作措施能够显著改变农田土壤团聚体分布、微生物丰度以及全氮储量，但其之间是否存在相关性尚不清楚。依托连续10年（2009—2020）旱地长期耕作试验为平台，比较传统耕作（翻耕+秸秆还田，PT）和保护性耕作（深松耕+秸秆还田，CPT；免耕+秸秆还田，ZT）下土壤团聚体氮含量的变化及其与功能基因（amoA-AOA、amoA-AOB、nirS、nirK、nosZⅠ和nosZⅡ）丰度之间的关系。结果表明，长期保护性耕作（CPT和ZT）处理显著增加了机械稳定性和水稳定性宏团聚体（>2 mm）和大团聚体（0.25～2 mm）的质量百分比，降低了微团聚体（耕作相比，长期CPT和ZT处理0～20 cm土层的全氮含量分别提高了53.4%和49.9%，宏团聚体全氮贡献率分别提高了16.2%和21.8%，但土壤氮矿化速率、硝化潜势和反硝化潜势显著降低。通过q-PCR定量发现CPT和ZT显著提高了细菌、真菌以及氮功能基因（除氨氧化细菌（amoA-AOB外））丰度；在各粒级团聚体内部，大团聚体内部真菌、nirS、nosZⅠ的丰度显著高于微团聚体和宏团聚体，而nosZⅡ基因丰度则表现出相反趋势。Mantel分析结果表明，团聚体尺寸、土壤质地、矿质氮素含量、蔗糖酶活性、脲酶活性等因素是调控团聚体内部氮功能微生物丰度的关键因子。相关性分析表明，团聚体土壤全氮含量与微生物生物量氮、可溶性有机氮、细菌、真菌、amoA-AOB和nosZⅡ基因丰度呈现显著正相关关系，而与nirS和nirK型反硝化基因丰度呈现显著负相关关系。综上，长期保护性耕作不仅有利于改善旱作农田土壤团聚体组分，增加全氮在土壤团聚体中的储存，还调控了细菌、真菌和氮功能微生物在团聚体内部的丰度，从而改善了旱作农田土壤氮循环的趋势，有助于提升旱作农田土壤肥力。

关键词：保护性耕作团聚体全氮氮功能微生物旱作农田

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我国保护性耕作的发展与政策建议

中国工程科学 2024年第2期26卷 103-112页

作者：卢彩云罗锡文李洪文臧英区颖刚中国农业大学工学院北京100083 华南农业大学工程学院广州510642 华南农业大学南方农业机械与装备关键技术教育部重点实验室广州510642

保护性耕作是一项可持续农业技术,以少免耕和作物残茬覆盖地表为主要特点,为我国农业生产带来了显著的经济、环境、社会效益;在我国农业生产转向大规模、高效率、智能化发展的背景下,推动保护性耕作的深化发展,有利于耕地保护、藏粮于... 详细信息

保护性耕作是一项可持续农业技术,以少免耕和作物残茬覆盖地表为主要特点,为我国农业生产带来了显著的经济、环境、社会效益;在我国农业生产转向大规模、高效率、智能化发展的背景下,推动保护性耕作的深化发展,有利于耕地保护、藏粮于地、藏粮于技等国家战略实施。本文从技术与机具研发、示范推广与能力建设、东北黑土区应用三方面,全面回顾了我国保护性耕作的发展历程;系统梳理了我国保护性耕作技术与机具的发展现状,涵盖代表性技术模式,地表秸秆及作物残茬处理、浅层土壤耕作、免少耕播种等关键机具;深入分析了适宜的模式与机具、法律和政策的支持、规模化种植大户的带动等影响我国保护性耕作发展的主要因素。研究建议,筹建国家级科技创新平台、整县推进高标准示范工程,加强政策引导、高质量实施国家级行动计划,持续开展保护性耕作技术宣传,以促进我国保护性耕作技术及应用的稳健发展。

关键词：保护性耕作机具技术模式耕地保护可持续农业

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中国保护性耕作碳补偿率的时空分异及其演变趋势

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中国生态农业学报(中英文) 2024年

作者：朱玉琴郭海红青岛农业大学经济管理学院

深入研究保护性耕作净碳效应，可为推进农业绿色低碳转型提供重要依据。本研究以2000—2021年中国30个省(自治区、直辖市，不包括香港、澳门、台湾和西藏，下同)的保护性耕作碳补偿率为研究对象，借助Dagum基尼系数及其分解方法， ... 详细信息

深入研究保护性耕作净碳效应，可为推进农业绿色低碳转型提供重要依据。本研究以2000—2021年中国30个省(自治区、直辖市，不包括香港、澳门、台湾和西藏，下同)的保护性耕作碳补偿率为研究对象，借助Dagum基尼系数及其分解方法，揭示粮食主产区、主销区和产销平衡区在保护性耕作碳补偿率上的地区差异及其成因，并通过空间马尔科夫链和动态收敛模型探讨其动态演变趋势。研究发现: 1)尽管中国及各区域在保护性耕作碳补偿率上展现出显著空间差异性，但这些差异正逐渐缩小，而超变密度差异成为中国保护性耕作碳补偿率差异的主要来源。2)中国保护性耕作碳补偿率表现出较强“俱乐部趋同”特征，省份间存在空间依赖性。3)保护性耕作碳补偿率不具有绝对α收敛态势。动态空间绝对β收敛和条件β收敛表明，区域差异与区域禀赋条件并不完全相关，区域保护性耕作呈非均衡态势。鉴于此，本研究建议强化技术联合应用，充分发挥其技术创新溢出效应，同时制定区域均衡化策略，进而推动中国保护性耕作碳补偿率区域协调发展。

关键词：保护性耕作碳补偿率时空分异动态收敛空间马尔科夫链