不同耕作措施对农田土壤理化性质和作物产量的影响

摘要

渭北旱塬地处陕西关中平原以北、陕北丘陵沟壑以南，该地区属暖温带易旱区，蒸发量约为1832mm，降水量约为536mm，且主要集中在7-9月份。耕作措施对该地区土壤影响巨大，在干旱半干旱地区通过耕作措施是蓄水保墒的重要途径，不同的耕作措施对土壤产生的扰动不同，从而对土壤的性质也会产生不同的影响。长期的单一耕作会对土壤产生不利的影响，而保护性耕作，尤其是与秸秆还田相结合的耕作措施受到了更高的重视。鉴此，以渭北旱塬黑垆土8年(2007-2015)定位试验为研究对象，在冬小麦-春玉米轮作和春玉米连作两种种植模式和3种施肥（平衡施肥、低肥、常规施肥）措施下，研究了轮耕如免耕/深松(NS)、深松/翻耕(SC)、翻耕/免耕(CN)和连年单一耕作如免耕(NN）、深松(SS)、翻耕(CC)对土壤理化性质及作物产量的影响，为黄土高原黑垆土地区的合理耕作和耕层构建提供理论和技术支撑。研究结果如下:　　(1)不同耕作措施对土壤物理性质的影响　　从不同层次上来看，在0-10cm土层，与翻耕(NN)、免耕(CC)处理相比，轮耕处理土壤容重差异不显著，容重的降低主要表现在10cm以下土层;6种耕作处理的土壤容重均随着土层的加深呈增大的趋势。不同施肥处理间容重差异不显著。　　从0-50cm土层来看，在麦玉轮作种植方式下，与传统翻耕(CC)相比，免耕/深松(NS)处理的容重降低了4.7％～7.3％，翻耕/免耕(CN)的降低了2.0％～6.7％，深松/翻耕(SC)的降低了2.7％～4.6％，深松(SS)的降低了3.4％～7.2％;在玉米连作种植方式下，与传统翻耕(CC)相比，免耕/深松(NS)处理的容重降低了0.7％～4.0％，翻耕/免耕(CN)的降低了2.7％～4.6％，深松/翻耕(SC)的降低了0.7％，深松(SS)的降低了1.3％～3.9％。轮耕能够降低土壤容重，起到改善土壤结构的作用。其中免耕/深松(NS)、翻耕/免耕(CN)要优于深松/翻耕(SC);深松(SS)处理也有利于降低土壤容重。　　不同耕作处理对土壤紧实度的影响与对土壤容重的影响表现出相同的变化趋势，且二者之间存在极显著的正相关关系。　　(2)不同耕作措施和施肥对土壤养分的影响　　从不同土层来看，与翻耕(CC)处理相比，3种轮耕处理、免耕(NN)、深松(SS)的养分含量在0-10cm土层增加较明显，而10cm以下土层增加的规律不明显。　　从0-50cm土层来看，3种施肥间比较发现，土壤养分整体表现为平衡施肥高于低肥、常规施肥。在平衡施肥条件下，麦玉轮作种植方式下的翻耕/免耕(CN)处理的全氮、碱解氮含量最高，较翻耕(CC)处理高1.3％～8.0％，免耕/深松(NS)处理的全磷、速效磷含量最高，较翻耕(CC)处理高8.9％～9.2％，免耕(NN）处理的全钾、速效钾含量最高，较翻耕(CC)处理高5.0％～16.6％。在平衡施肥条件下，玉米连作种植方式下的翻耕/免耕(CN)处理的全氮、碱解氮含量最高，较翻耕(CC)处理高9.1％～24.0％，免耕/深松(NS)处理的全磷、速效磷含量最高，较翻耕(CC)处理高8.9％～54.6％，免耕(NN)处理的全钾含量最高，较翻耕(CC)处理高7.5％，翻耕/免耕(CN)处理的速效钾含量最高，较翻耕(CC)处理高38.2％。　　综合分析2种种植模式下的土壤养分，与翻耕(CC)处理相比，3种轮耕措施均能有效改善土壤养分含量，其中以与免耕相结合的轮耕，即翻耕/免耕(CN)、免耕/深松(NS)轮耕的效果较好。　　(3)不同耕作措施对土壤碳储量的影响　　与传统翻耕(CC)相比，进行合理的轮耕均有利于增加0-35cm土层中有机碳的储量。在麦玉轮作种植方式下，免耕/深松(NS)、深松/翻耕(SC)、翻耕/免耕(CN)分别较深松(SS)、翻耕(CC)处理的有机碳储量增加5.9％～12.2％、3.1％～9.3％、12.2％～18.8％，且以翻耕/免耕(CN)处理增幅最大;在玉米连作种植方式下，免耕/深松(NS)、深松/翻耕(SC)、翻耕/免耕(CN)处理的有机碳储量均高于单一耕作处理，与翻耕(CC)处理相比，三者分别较翻耕(CC)增加10.8％、3.5％、10.4％，且以免耕/深松(NS)处理增幅最大。　　耕作措施不仅影响有机碳的储量，还影响到有机碳的构成。两种种植模式下，与免耕进行轮耕的耕作措施更有利于总有机碳含量、颗粒有机碳含量、易氧化有机碳含量的增加，并且均高于传统翻耕(CC)。长期的单一耕作模式（深松、翻耕）不利于土壤中有机碳的固定和累积，且土壤有机碳储量的增加主要受颗粒有机碳含量、易氧化有机碳含量的制约。　　土壤有机碳的储量受种植模式的影响。相同耕作间比较发现，玉米连作田比麦玉轮作田更有利于碳储量的保存。与免耕相结合的轮耕措施，即翻耕/免耕(CN)、免耕/深松(NS)轮耕相对于其它耕作模式具有更好的土壤有机碳扣留效果。　　(4)不同耕作措施对作物产量的影响　　在麦玉轮作种植方式下，8年的冬小麦产量表现为轮耕高于单一耕作，翻耕(CC)产量最低，其中免耕/深松(NS)、翻耕/免耕(CN)分别比翻耕(CC)的冬小麦产量高15.4％、19.4％，差异达到显著水平。6种耕作措施之间玉米产量表现为NS＞CN＞SC＞SS＞NN＞CC，处理间差异不显著。在玉米连作种植方式下:8年的春玉米产量表现为轮耕高于单一耕作，其中翻耕/免耕(CN)处理的春玉米产量比翻耕(CC)处理高29.7％(差异显著)。轮耕更有利于提高作物产量，其中以带有免耕的轮耕措施，即翻耕/免耕(CN)、免耕/深松(NS)效果较好。　　综合来看，在不同种植模式下，轮耕均可以降低土壤容重，改善土壤的物理性质，能够提高土壤养分含量，可以有效的提高碳储量，并且有利于提高作物产量，其中翻耕/免耕(CN)、免耕/深松(NS)效果更好，是适宜该地区积极推广的耕作措施。

目录

论文说明

声明

摘要

第一章 文献综述

1．1 研究的目的和意义

1．2 保护性耕作的概念

1．3 保护性耕作的发展概况

1．3．1 国外保护性耕作的发展概况

1．3．2 国内保护性耕作的发展概况

1．4 不同耕作措施对土壤理化性质及作物生长状况的影响

1．4．1 传统翻耕对土壤理化性质及作物生长状况的影响

1．4．2 免耕对土壤理化性质及作物生长状况的影响

1．4．3 深松对土壤理化性质及作物生长状况的影响

1．4．4 轮耕对土壤理化性质及作物生长状况的影响

1．5 不同耕作措施对农田土壤碳储量的影响

第二章 材料与方法

2．1 试验地概况

2．2 试验设计

2．2．1 耕作处理

2．2．2 施肥处理

2．3 试验内容

2．3．1 不同耕作措施对土壤物理性质的影响

2．3．2 不同耕作与施肥对土壤养分的影响

2．3．3 不同耕作措施对土壤碳储量的影响

2．3．4 不同耕作措施对作物产量的影响

2．4 技术路线图

2．5 测定项目和方法

2．6 数据处理与统计分析

第三章 不同耕作措施对土壤物理性质的影响

3．1 不同耕作措施对麦玉轮作田物理性质的影响

3．1．1 不同耕作措施对土壤紧实度的影响

3．1．2 不同耕作措施对土壤容重的影响

3．2 不同耕作措施对春玉米连作田土壤物理性质的影响

3．2．1 不同耕作措施对土壤紧实度的影响

3．2．2 不同耕作措施对土壤容重的影响

3．3 轮作与连作田0-50cm土层的容重

3．4 土壤容重与土壤紧实度的关系

3．4．1 麦玉轮作田不同耕作措施下紧实度与容重的关系

3．4．2 玉米连作田不同耕作措施下紧实度与容重的关系

3．5 讨论

3．6 小结

第四章 不同耕作与施肥对土壤养分的影响

4．1 麦玉轮作田耕作措施与施肥对土壤养分的影响

4．1．1 不同耕作与施肥对土壤氮素的影响

4．1．2 不同耕作与施肥对土壤磷素的影响

4．1．3 不同耕作与施肥对土壤钾素的影响

4．2 春玉米连作田耕作措施与施肥对土壤养分的影响

4．2．1 不同耕作与施肥对土壤氮素的影响

4．2．2 不同耕作与施肥对土壤磷素的影响

4．2．3 不同耕作与施肥对土壤钾素的影响

4．3 讨论

4．4 小结

第五章 不同耕作措施对土壤碳储量的影响

5．1 麦玉轮作田不同耕作措施对土壤碳含量的影响

5．1．1 不同耕作措施对土壤总有机碳含量的影响

5．1．2 不同耕作措施对土壤颗粒有机碳含量的影响

5．1．3 不同耕作措施对土壤易氧化有机碳含量的影响

5．1．4 不同耕作措施对土壤有机碳储量的影响

5．2 春玉米连作田不同耕作措施对土壤碳含量的影响

5．2．1 不同耕作措施对土壤总有机碳含量的影响

5．2．2 不同耕作措施对土壤颗粒有机碳含量的影响

5．2．3 不同耕作措施对土壤易氧化有机碳含量的影响

5．2．4 不同耕作措施对土壤有机碳储量的影响

5．3 麦玉轮作田与春玉米连作田碳储量比较

5．4 总有机碳与颗粒碳、易氧化有机碳的关系

5．5 讨论

5．6 小结

第六章 不同耕作措施对作物产量的影响

6．1 麦玉轮作田不同耕作措施对作物产量的影响

6．2 春玉米连作田不同耕作措施对作物产量的影响

6．3 讨论

6．4 小结

第七章 主要结论与展望

7．1 不同耕作措施对土壤物理性质的影响

7．2 不同耕作与施肥对土壤养分的影响

7．3 不同耕作措施对土壤碳储量的影响

7．4 不同耕作措施对作物产量的影响

7．5 展望

参考文献

致谢

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