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黑土区坡耕地水土保持耕作措施对土壤理化性状的影响

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农业机械学报 2024年第1期55卷 282-293页

作者：张忠学尹致皓余佩哲齐智娟魏永霞李骜东北农业大学水利与土木工程学院哈尔滨150030 东北农业大学农业农村部农业水资源高效利用重点实验室哈尔滨150030

为探寻黑土区坡耕地不同水土保持耕作措施对土壤理化性状的影响机理,开展了田间小区试验。设置横坡耕作(TP)、垄向区田(RF)、深松(SF)、横坡耕作+垄向区田(TP-R)、横坡耕作+深松(TP-S)、垄向区田+深松(RF-S)3种水土保持耕作措施及3种组... 详细信息

为探寻黑土区坡耕地不同水土保持耕作措施对土壤理化性状的影响机理,开展了田间小区试验。设置横坡耕作(TP)、垄向区田(RF)、深松(SF)、横坡耕作+垄向区田(TP-R)、横坡耕作+深松(TP-S)、垄向区田+深松(RF-S)3种水土保持耕作措施及3种组合耕作措施,并以常规顺坡耕作(CK)为对照,分析了土壤孔隙度、土壤机械组成、水稳性土壤团聚体稳定性、土壤养分含量等指标,并采用TOPSIS模型对不同水土保持耕作措施进行了综合评价,筛选了土壤稳定性强且蓄水保肥效果良好的水土保持耕作措施。结果表明:在玉米的全生育期内,深松、垄向区田、横坡耕作均能提高土壤体积含水率。TP-S处理体积含水率最大,0~40 cm土层平均体积含水率较CK处理增加29.47%;RF-S处理平均孔隙度最大,TP-S处理次之,平均孔隙度较CK处理分别增大10.68%、9.25%;TP-S处理能够显著提高土壤稳定性,其中平均质量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)和大团聚体含量(R0.25)较CK处理分别增加12.30%、19.57%、13.97%;TP-S处理能够改善土壤机械组成,TP-S处理粗砂粒、粉粒、黏粒含量较CK处理增加15.40%、26.89%、1.90%,细砂粒含量较CK处理降低31.56%;TP-S处理IN(无机态氮)、AP(有效磷)、AK(速效钾)含量最高,较CK处理IN、AP、AK含量分别增加42.81%~55.32%、39.69%~40.68%、20.41%~25.45%。由TOPSIS模型综合评价结果可知,TP-S处理贴合度最高,土壤结构更稳定,且蓄水保肥效果更好,为适宜该地区的水土保持耕作措施。

关键词：黑土区坡耕地耕作措施土壤结构蓄水保肥 TOPSIS模型

耕作措施对宿根甘蔗产量、碳排放及经济效益的影响

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中国生态农业学报(中英文) 2024年第9期32卷 1481-1491页

作者：周文灵陈迪文吴启华方界群敖俊华广东省科学院南繁种业研究所/广东省现代农业产业技术研发中心(资源环境与农产品安全)

以宿根甘蔗生产体系为研究对象,探讨不同耕作措施对甘蔗产量、碳排放和经济效益的影响,为指导甘蔗绿色低碳高效生产提供科学依据。2021—2023年在粤西蔗区进行了连续两年宿根甘蔗生产试验,设置4种耕作措施:CK (不施肥对照)、FP (常规施... 详细信息

以宿根甘蔗生产体系为研究对象,探讨不同耕作措施对甘蔗产量、碳排放和经济效益的影响,为指导甘蔗绿色低碳高效生产提供科学依据。2021—2023年在粤西蔗区进行了连续两年宿根甘蔗生产试验,设置4种耕作措施:CK (不施肥对照)、FP (常规施肥)、DF (水肥一体化)、DF+S (水肥一体化+蔗叶覆盖还田),分析不同耕作措施下土壤理化性质、甘蔗产量、肥料偏生产力、碳排放量及经济效益等指标。结果表明:与基础土壤相比, FP处理的土壤氮磷钾有效养分出现一定程度的盈余。DF+S处理的土壤有机质、速效钾和交换性镁含量较DF处理分别增加16.1%、16.1%和28.8%,表明蔗叶覆盖还田能一定程度培肥地力。与FP相比, DF和DF+S处理的甘蔗产量(两年平均)分别显著提高15.2%和27.8%,氮肥、磷肥和钾肥偏生产力分别显著提高107.6%和130.3%、41.6%和57.1%、145.7%和172.5%,氮肥、磷肥和钾肥利用率分别显著提高92.6%和127.7%、30.1%和48.3%、85.3%和119.6%,碳排放量分别减少22.3%和75.6%,碳足迹分别显著降低32.8%和80.9%,净收益分别增加4.3倍和9.8倍。与DF相比, DF+S处理的甘蔗产量和经济效益分别增加10.9%和103.2%,而碳排放和碳足迹分别显著降低68.6%和71.7%,净生态系统经济效益得到进一步提升。综上,水肥一体化较常规施肥管理既能减少肥料施用量,还能提高肥料利用率和产量、增加收益、降低碳排放,是一种绿色低碳高效的栽培措施。另外,水肥一体化结合蔗叶覆盖还田的增产增效减排效果显著,净生态系统效益增强,在有条件的蔗区可作为宿根甘蔗减排增效的一种重要耕作管理措施。

关键词：甘蔗耕作措施产量碳排放经济效益

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黄土高原春玉米氮肥生产力对不同耕作措施的响应:Meta分析

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中国生态农业学报（中英文） 2024年第5期32卷 755-765页

作者：陈亚飞王辉牛彪殷俐娜王仕稳邓西平西北农林科技大学资源环境学院杨凌712100 西北农林科技大学水土保持科学与工程学院/中国科学院水利部水土保持研究所黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室杨凌712100

为明确黄土高原不同耕作措施(覆盖种植、秸秆还田、深松耕和免耕)对春玉米氮肥偏生产力(PFP_(N))的影响,探究不同耕作措施下驱动春玉米PFP_(N)变化的因素,本研究采用Meta分析、回归分析和随机森林相结合的方法,以传统耕作措施(裸地种植... 详细信息

为明确黄土高原不同耕作措施(覆盖种植、秸秆还田、深松耕和免耕)对春玉米氮肥偏生产力(PFP_(N))的影响,探究不同耕作措施下驱动春玉米PFP_(N)变化的因素,本研究采用Meta分析、回归分析和随机森林相结合的方法,以传统耕作措施(裸地种植、无秸秆还田和犁耕)为对照,分析了春玉米PFP_(N)在不同耕作措施下的变化特征。结果表明:与传统耕作措施相比,覆盖、秸秆还田和深松耕分别使春玉米PFP_(N)提高38.8%、10.3%和8.4%,而免耕对春玉米PFP_(N)无显著影响。随机森林模型表明:在覆盖和秸秆还田措施下,年均降雨量和生育期降雨量是影响春玉米PFP_(N)的两个重要因素;在深松耕措施下,年均降雨量和持续时间是影响春玉米PFP_(N)的两个重要因素。亚组与回归分析表明:在年均降雨量≤400 mm、生育期降雨量≤300 mm或年均温度措施对春玉米PFP_(N)的提高效果与年均降雨量、生育期降雨量和年均温度呈负相关;在年均降雨量400~500 mm或生育期降雨量300~400 mm的条件下,秸秆还田使春玉米PFP_(N)提高10.2%~16.3%;在年均降雨量400~500 mm,深松耕试验持续时间耕作措施可以进一步提高春玉米PFP_(N),促进旱区作物可持续生产目标的实现。本研究可为提高黄土高原春玉米PFP_(N)以及制定区域可持续发展的农业生产策略提供参考。

关键词：氮肥生产力耕作措施黄土高原春玉米 Meta分析

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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

耕作措施和施氮量对小麦籽粒产量、籽粒蛋白质含量和氮素利用率的影响

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中国农学通报 2024年第14期40卷 1-12页

作者：李文倩韩明明张海军吕连杰李晓宇淄博市农业科学研究院山东淄博255000 淄博数字农业农村研究院山东淄博255000

为明确黄淮海地区小麦产量、品质和氮素利用率协同提高的最优耕作和氮肥组合模式,于2018—2020年设置2 a大田定位试验,试验采用裂区设计,主区为耕作方式,分别为旋耕(R)、深耕(P)和深松(B);裂区为施氮量,分别为135 kg/hm^(2)(N135)、180 ... 详细信息

为明确黄淮海地区小麦产量、品质和氮素利用率协同提高的最优耕作和氮肥组合模式,于2018—2020年设置2 a大田定位试验,试验采用裂区设计,主区为耕作方式,分别为旋耕(R)、深耕(P)和深松(B);裂区为施氮量,分别为135 kg/hm^(2)(N135)、180 kg/hm^(2)(N180)、225 kg/hm^(2)(N225)、270 kg/hm^(2)(N270)。结果表明:耕作措施、施氮量及其互作对小麦籽粒产量、籽粒蛋白质含量和氮素利用率均有显著影响。深松较传统旋耕或深耕处理,小麦开花期、成熟期氮素积累量分别增加1.2%~18.9%、5.2%~16.3%,花前氮素转运量、花后氮素积累量分别增加0.8%~70.4%、5.7%~21.9%,植株氮素生产力、氮素利用率分别增加3.2%~21.1%、3.7%~40.7%,最终实现小麦籽粒产量、籽粒蛋白质含量和籽粒蛋白质产量分别提高3.7%~40.7%、3.6%~8.9%和3.0%~49.9%。在一定范围内,增加氮肥施用量可以促进小麦籽粒蛋白质含量的提高,但同时降低了氮素利用率。综合效应看,深松配合270 kg/hm^(2)施氮量可同时实现最高籽粒产量、籽粒蛋白质含量和籽粒蛋白质产量,且氮素利用率高于相同施氮量的旋耕、深耕处理。因此,就本试验区域而言,首选深松耕作方式并配合270 kg/hm^(2)施氮量可实现小麦产量和品质协同提高,同时维持较优的氮素利用率。

关键词：耕作措施施氮量籽粒产量籽粒蛋白质含量氮素利用率

耕作措施对玉米生长期黄壤坡耕地径流及可溶性有机碳流失的影响

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水土保持学报 2022年第5期36卷 75-81,89页

作者：安龙龙郑子成王永东李廷轩杨李娇四川农业大学资源学院成都611130

为探明黄壤坡耕地不同耕作措施下径流及可溶性有机碳(dissolved organic carbon, DOC)迁移途径与流失特征。以顺坡垄作、平作和横坡垄作措施下玉米种植坡耕地为研究对象,采用野外径流小区监测与室内分析相结合的方式,探讨自然降雨条件... 详细信息

为探明黄壤坡耕地不同耕作措施下径流及可溶性有机碳(dissolved organic carbon, DOC)迁移途径与流失特征。以顺坡垄作、平作和横坡垄作措施下玉米种植坡耕地为研究对象,采用野外径流小区监测与室内分析相结合的方式,探讨自然降雨条件下坡耕地地表径流、壤中流及其DOC流失特征。结果表明:(1)种植玉米坡耕地径流量及DOC通量均受雨量等级影响显著,随雨量等级增大而增大,且玉米成熟期流失量均最大。(2)地表径流、0-20 cm壤中流和20-40 cm壤中流分别占总径流量的78.98%,9.05%,11.97%,DOC流失通量分别占总通量的74.90%,11.97%,13.13%。(3)横坡垄作DOC流失量显著小于顺坡垄作,横坡垄作径流量分别是平作的0.93倍,是顺坡垄作的0.86倍;横坡垄作DOC通量是平作的0.85倍,是顺坡垄作的0.79倍。雨量等级增加将显著加剧玉米种植坡耕地径流及DOC流失,研究区玉米成熟期径流及DOC流失最为严重,地表径流是坡面径流及DOC流失的主要途径,横坡垄作措施可以有效减少坡面径流及DOC流失。

关键词：可溶性有机碳耕作措施玉米生长期地表径流壤中流

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耕作措施对旱农区农田土壤质量与碳排放的影响

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中国土壤与肥料 2022年第1期 122-130页

作者：沈吉成赵彩霞刘瑞娟叶发慧李亚鑫李玲玲陈文杰省部共建干旱生境作物学国家重点实验室(甘肃农业大学) 甘肃兰州730070 中国科学院高原生物适应与进化重点实验室中国科学院西北高原生物研究所中国科学院种子创新研究院青海西宁810008 青海省作物分子育种重点实验室青海西宁810008

依托2001年布设在陇中旱农区的田间定位试验,于2018年研究了传统耕作(T)、免耕(NT)、传统耕作+秸秆还田(TS)和免耕+秸秆覆盖(NTS)对麦豆轮作体系下豌豆田土壤碳排放、土壤质量的影响。研究结果表明:1)NTS处理可以提高黄绵土土壤质量。NT... 详细信息

依托2001年布设在陇中旱农区的田间定位试验,于2018年研究了传统耕作(T)、免耕(NT)、传统耕作+秸秆还田(TS)和免耕+秸秆覆盖(NTS)对麦豆轮作体系下豌豆田土壤碳排放、土壤质量的影响。研究结果表明:1)NTS处理可以提高黄绵土土壤质量。NTS处理下土壤物理、化学和生物学质量均最高;2)NT、NTS可以减少黄绵土土壤碳排放量,增强土壤碳汇功能。各处理下土壤碳排放量表现为T>TS>NTS>NT。较T处理,NTS、NT处理下碳排放量分别减少21.58%、22.96%;不同处理下土壤碳排放效率(CEE)表现为NTS>NT>TS>T,NTS、NT和TS处理下土壤CEE较T处理分别提高了91.43%、34.29%和28.57%;T处理下豌豆田生态系统碳平衡(NEP)最低,NTS处理下最高;且较T处理,NTS处理下NEP显著提高114.18%,NTS处理下豌豆田表现为碳汇。因此,在陇中旱农区采取免耕秸秆覆盖的保护性耕作措施,既可以提高土壤质量,也可以减少土壤碳排放,增强农田土壤碳汇功能,是有利于陇中旱农区农田生产力水平持续提高的适宜耕作措施。

关键词：旱农区土壤质量土壤碳排放与碳平衡耕作措施秸秆还田

不同耕作措施下温度升高对旱作春小麦农田土壤N_(2)O排放的影响

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干旱地区农业研究 2022年第4期40卷 177-184页

作者：刘兴宇李广袁建钰徐万恒赵萍甘肃农业大学信息科学技术学院甘肃兰州730070 甘肃农业大学林学院甘肃兰州730070

为探究不同耕作措施下温度升高对旱作春小麦农田土壤N_(2)O排放的影响效应,基于APSIM模型,结合甘肃省定西旱作春小麦试验区定点连续监测的N_(2)O排放通量等数据,检验该模型模拟不同耕作措施下N_(2)O排放的适宜性,并对不同耕作措施下日... 详细信息

为探究不同耕作措施下温度升高对旱作春小麦农田土壤N_(2)O排放的影响效应,基于APSIM模型,结合甘肃省定西旱作春小麦试验区定点连续监测的N_(2)O排放通量等数据,检验该模型模拟不同耕作措施下N_(2)O排放的适宜性,并对不同耕作措施下日最高、最低温在02℃范围内耦合变化时旱作春小麦农田土壤N_(2)O排放进行模拟。结果表明:APSIM模型对不同处理下N_(2)O排放的模拟结果与实测结果较为一致,归一化均方根差(NRMSE)最大值为0.17,决定系数(R^(2))最小值为0.80,相关性均达到显著水平(P耕作措施下旱作麦田N_(2)O排放;在试验设计范围内,日最高温不变、日最低温升高会增加N_(2)O排放,增排效果表现为传统耕作(T)>免耕(NT)>传统耕作+秸秆覆盖(TS)>免耕+秸秆覆盖(NTS),日最低温每升高0.5℃,最大增排幅度为2.41%;日最低温不变、日最高温升高会减少N_(2)O排放,减排效果表现为T>TS>NT>NTS,日最高温每升高0.5℃,最大减排幅度为1.68%。日最低温升高带来的增排效应大于日最高温升高带来的减排效应。

关键词： APSIM模型春小麦 N_(2)O 温度升高耕作措施

不同耕作措施土壤结构特征及其影响因素的研究进展

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玉米科学 2022年第4期30卷 83-89页

作者：隋鹏祥罗洋李瑞平郑洪兵郑金玉王浩刘武仁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

综述不同耕作措施下土壤团聚体稳定性和孔隙结构特征的研究进展,归纳总结影响土壤结构稳定性的主要因素。结果表明,与传统翻耕相比,免耕、深松及其秸秆覆盖还田增加表层土壤大团聚体含量及稳定性,提高大孔隙数量和孔隙度。轮耕系统对土... 详细信息

综述不同耕作措施下土壤团聚体稳定性和孔隙结构特征的研究进展,归纳总结影响土壤结构稳定性的主要因素。结果表明,与传统翻耕相比,免耕、深松及其秸秆覆盖还田增加表层土壤大团聚体含量及稳定性,提高大孔隙数量和孔隙度。轮耕系统对土壤结构的影响在不同气候区域和土壤类型间差异较大。土壤结构稳定性与铁铝氧化物形态变化、有机质含量、蚯蚓数量、微生物和线虫丰度及多样性、根系构型及其分泌物、干湿交替及冻融交替次数等因素相关。针对目前研究现状,提出建立长期保护性耕作和轮耕体系监测系统,从铁铝氧化物形态变化、土壤微食物网结构和功能、根系驱动等研究方向进一步解析旱地耕作对土壤结构的影响机制。

关键词：玉米耕作措施土壤团聚体土壤孔隙结构土壤微生态环境根系