国产日韩欧美一区二区三区三州_亚洲少妇熟女av_久久久久亚洲av国产精品_波多野结衣网站一区二区_亚洲欧美色片在线91_国产亚洲精品精品国产优播av_日本一区二区三区波多野结衣 _久久国产av不卡

?

不同耕作方式對旱地黃壤理化性質(zhì)及玉米產(chǎn)量的影響

2019-11-07 07:04何騰兵曾慶慶林署云韋小了李坦東王立國
貴州農(nóng)業(yè)科學(xué) 2019年10期
關(guān)鍵詞:耕作深層表層

滕 浪, 何騰兵,2*, 曾慶慶, 林署云, 韋小了, 張 佩, 李坦東, 王立國

(1.貴州大學(xué) 農(nóng)學(xué)院, 貴州 貴陽 550025; 2.貴州大學(xué) 新農(nóng)村發(fā)展研究院, 貴州 貴陽 550025; 3.貴州省山地農(nóng)業(yè)機(jī)械研究所, 貴州 貴陽 550025)

土壤耕作過程中,耕作器械直接作用于土壤,改變了土壤結(jié)構(gòu),為作物生長需要的水、肥、氣、熱提供了一個(gè)良好的生長環(huán)境,成為維持農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要手段[1]。長期以來,旱地作物耕作方式單一,使土壤耕層變淺、土壤容重變大、土壤有機(jī)質(zhì)在表層富集,作物因無法更好地吸收營養(yǎng)而減產(chǎn)。因此,以減少土壤擾動(dòng)和增加秸稈還田的保護(hù)性耕作,具有保土、增肥、節(jié)水、增產(chǎn)和增效的作用,成為目前減肥增效的研究熱點(diǎn)[2-4]。基于玉米生產(chǎn)因土壤水分與土壤肥力利用效率差而導(dǎo)致的減產(chǎn)問題[5],不少學(xué)者研究的保護(hù)性耕作措施對提高玉米產(chǎn)量已初見成效[6-7]。貴州西部地區(qū)因海拔較高,地勢陡峭坡度較大,玉米是當(dāng)?shù)氐闹饕Z食作物,該區(qū)域是黃壤與石灰土分布交措地區(qū),耕地以具有粘性較大的黃壤為主[8-9],長期單一的耕作方式使土壤板結(jié),土壤肥力下降。而貴州開展保護(hù)性耕作的研究鮮有報(bào)道[10-11],適宜貴州西部地區(qū)的保護(hù)性耕作技術(shù)尚不成熟。因此,以黔西縣長期種植玉米的旱地黃壤為例,采用原位定點(diǎn)采樣,研究不同耕作方式對土壤理化性質(zhì)及玉米產(chǎn)量的影響,為貴州西部地區(qū)提升土壤肥力及實(shí)施保護(hù)性耕作提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1研究區(qū)概況

研究區(qū)位于黔西縣林泉鎮(zhèn)東南部,試驗(yàn)地塊長期栽種玉米,冬閑旱地,面積0.43 hm2,長75 m,寬60 m,地塊間高差6 m,呈西南高東北低,土壤類型為砂頁巖風(fēng)化形成的黃壤。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2017年3月至2018年3月進(jìn)行。玉米種植設(shè)傳統(tǒng)耕作、免耕、松耕3個(gè)處理,每處理3次重復(fù),隨機(jī)區(qū)組排列,每個(gè)小區(qū)面積420 m2,每小區(qū)之間設(shè)0.5 m的人行橫道,地塊四周設(shè)0.5 m保護(hù)行。土壤耕作措施技術(shù)流程:1) 傳統(tǒng)耕作:播前除草→翻耕(鏵式犁)→旋耕(旋耕機(jī))→耙平→播種(玉米播種機(jī))和施肥→苗期除草、補(bǔ)苗→田間管理→收獲(收獲機(jī))→秸稈還田→11月翻耕過冬;2) 免耕:播前除草→播種(玉米播種機(jī))和施肥→苗期除草、補(bǔ)苗→田間管理→收獲(收獲機(jī))→秸稈還田; 3) 松耕:播前除草→深松土壤(松耕機(jī),三鏵深松犁)→淺旋耕(旋耕機(jī))→耙平→播種(玉米播種機(jī))和施肥→苗期除草、補(bǔ)苗→田間管理→收獲(收獲機(jī))→秸稈還田→11月翻耕過冬,3個(gè)耕作處理小區(qū)的施肥、作物品種及其他管理措施均相同,種植規(guī)格為行距70 cm,株距25 cm。

于試驗(yàn)前后對每個(gè)小區(qū)相同位置進(jìn)行土壤取樣。每小區(qū)按照均等長度選取3個(gè)點(diǎn),在選取的點(diǎn)周圍取0~20 cm土層的環(huán)刀樣,每個(gè)點(diǎn)取0~20 cm(表層土壤)、20~40 cm(深層土壤)的土壤約2 kg帶回實(shí)驗(yàn)室分析測試。用卡尺選取試驗(yàn)區(qū)中心點(diǎn),在距中心點(diǎn)15 m和25 m處用土壤堅(jiān)實(shí)度測定儀測量0~10 cm、10~20 cm、20~30 cm、30~40 cm處的土壤堅(jiān)實(shí)度。

1.3測定指標(biāo)及方法

土壤容重、孔隙度、毛管持水量、非毛管孔隙及土壤養(yǎng)分均采用土壤農(nóng)化常規(guī)分析方法測定[12]。土壤容重用環(huán)刀法,土壤總孔度=(1-容重/密度),毛管持水量(田間持水量)用環(huán)刀吸水法,非毛管孔度=總孔隙度-毛管持水量,土壤pH用電位法(1∶2.5土水質(zhì)量比法),土壤有機(jī)質(zhì)用油浴加熱重鉻酸鉀氧化法,土壤全氮用開氏法,土壤堿解氮用堿解擴(kuò)散法,土壤速效磷用氟化銨浸提-鉬銻抗比色法,土壤有效鉀用乙酸銨浸提-火焰光度計(jì)法測定。

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel與SPSS進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2結(jié)果與分析

2.1土壤pH和有機(jī)質(zhì)含量

由表1可知,試驗(yàn)區(qū)耕地土壤pH呈酸性,pH表層土壤(0~20 cm)<深層土壤(20~40 cm);傳統(tǒng)耕作表層土壤pH比試驗(yàn)前下降0.05,免耕深層土壤下降0.01,松耕深層土壤下降0.04,不同耕作方式間土壤pH無差異,因此短期耕作方式轉(zhuǎn)換不會(huì)影響土壤的pH值。土壤有機(jī)質(zhì)含量均以表層土壤>深層土壤,表層土壤有機(jī)質(zhì)含量為松耕>免耕>傳統(tǒng)耕作,較試驗(yàn)前分別降低4.74 g/kg、0.62 g/kg和4.36 g/kg;深層土壤有機(jī)質(zhì)含量傳統(tǒng)耕作和松耕均升高,表現(xiàn)為松耕>傳統(tǒng)耕作,上升幅度分別為3.18 g/kg和1.35 g/kg,免耕深層耕作土壤有機(jī)質(zhì)下降1.06 g/kg。

表1不同耕作方式土壤的pH值和有機(jī)質(zhì)含量

注:不同小寫字母代表同土層處理間P<0.05水平下差異顯著,下同。

Note: Different lowercase letters in the same column indicate significant difference at 5% levels. The same below.

2.2土壤養(yǎng)分含量

由表2可知,試驗(yàn)區(qū)土壤全氮、堿解氮、速效磷和有效鉀含量均為表層土壤>深層土壤。試驗(yàn)前后各耕作方式間表層土壤和深層土壤的全氮含量相差不顯著;說明短期更換旱地耕作方式不會(huì)影響土壤的全氮含量。表層土壤堿解氮含量為松耕>免耕>傳統(tǒng)耕作,堿解氮含量相差不大;深層土壤松耕和免耕的堿解氮顯著高于傳統(tǒng)耕作,以松耕的含量最高,且高于試驗(yàn)前,說明,松耕可使表層土壤堿解氮向深層土壤轉(zhuǎn)移,防止土壤堿解氮流失。各耕作方式表層土壤的速效磷含量均下降,降幅以傳統(tǒng)耕作的較高,差異顯著;深層土壤速效磷含量除免耕外,含量均上升,升高幅度為松耕>傳統(tǒng)耕作,說明傳統(tǒng)耕作與松耕使深層土壤速效磷含量升高,可以保護(hù)速效磷的流失。表層土壤的有效鉀含量各耕作方式均下降;深層土壤有效鉀含量除免耕略有下降外,傳統(tǒng)耕作與松耕均上升,上升幅度為松耕>傳統(tǒng)耕作,說明松耕與傳統(tǒng)耕作均可使表層土壤養(yǎng)分向深層轉(zhuǎn)移,防止有效鉀的流失。

2.3土壤容重及孔隙度

由表3可知,不同耕作方式試驗(yàn)前后土壤容重變化差異不大,其中傳統(tǒng)耕作土壤容重增加0.05 g/cm3,免耕與松耕土壤容重均降低0.05 g/cm3,可知免耕與松耕可以使土壤質(zhì)地變得疏松,防止土壤板結(jié)。試驗(yàn)前后土壤總孔隙度差異較大,傳統(tǒng)耕作土壤總孔隙度降低3.66%,免耕與松耕土壤總孔隙分別上升3.03%和3.30%,說明傳統(tǒng)耕作可使土壤總孔隙降低,免耕與松耕可使土壤孔隙度增加,使得土壤質(zhì)地變得越來越疏松。試驗(yàn)后土壤毛管持水量均有所上升,上升幅度為免耕(44.59%)>松耕(11.92%)>傳統(tǒng)耕作(11.00%),可知,免耕與松耕更加容易使土壤毛管孔隙中保持水分,使得土壤水分不易流失。試驗(yàn)后土壤非毛管孔度均下降,傳統(tǒng)耕作降低26.10%、免耕降低56.47%,松耕降低7.35%,說明免耕使土壤大孔隙減小,土壤通氣能力減弱,松耕使得土壤大孔隙增加,透氣性能良好。

表2不同耕作方式間土壤的養(yǎng)分含量

表3不同耕作方式土壤的容重、孔隙度及毛管持水量

2.4不同土層的堅(jiān)實(shí)度

由表4可知,土層0~10 cm與10~20 cm免耕與傳統(tǒng)耕作、松耕間土壤堅(jiān)實(shí)度存在顯著差異,表現(xiàn)為免耕>松耕>傳統(tǒng)耕作;20~30 cm與30~40 cm免耕試驗(yàn)區(qū)由于土壤堅(jiān)實(shí)度過大,儀器無法探測到該深度土壤堅(jiān)實(shí)度。傳統(tǒng)耕作方式10~20 cm土層和20~30 cm土壤堅(jiān)實(shí)度分別升高157.50%、462.91%,免耕0~20 cm土壤堅(jiān)實(shí)度升高105.74%,松耕0~40 cm每層土壤堅(jiān)實(shí)度分別升高258.00%、82.39%和45.93%。說明,松耕可以使土壤耕作層加深,使得土壤變得疏松,改善土壤板結(jié)。

表4不同耕作方式不同土層的土壤堅(jiān)實(shí)度

Table 4 Soil firmness in different soil layers under different tillage methods

耕作方式Farming methods土壤深度/cm Depth of soil0~1010~2020~3030~40傳統(tǒng)耕作 Traditional tillage31.41 b80.88 b455.28 a-免耕 No-till167.54 a344.67 a--松耕 Loose tillage43.69 b156.41 b285.87 b417.18

注:表中“-”為土壤太硬,儀器無法進(jìn)行該深度數(shù)據(jù)測試。

Note: The “-” in the table indicated that the soil was too hard for the instrument to test the depth data.

2.5土壤水分含量

由圖1可知,玉米地土壤含水量壟溝>壟上,3種耕作方式下壟上土壤含水量為免耕(3.96%)>松耕(1.21%)>傳統(tǒng)耕作(0.96%),壟溝為松耕(8.53%)>免耕(7.95%)>傳統(tǒng)耕作(7.74%),即壟上土壤水分易向壟溝流動(dòng),以松耕壟上土壤水分轉(zhuǎn)移量最大,能夠防止玉米旱地土壤水分流失。

圖1不同耕作方式土壤的含水量

2.6玉米產(chǎn)量

從圖2可知,不同耕作方式下玉米產(chǎn)量為松耕>傳統(tǒng)耕作>免耕,其中,松耕是傳統(tǒng)耕作的1.01倍,是免耕的1.08倍,可知松耕能夠使玉米更好的吸收土壤中的養(yǎng)分,保障玉米更好地生長,提高玉米產(chǎn)量。

圖2不同耕作方式玉米的產(chǎn)量

3結(jié)論與討論

3.1不同耕作方式土壤的化學(xué)性質(zhì)

采用不同耕作方式可以改善土壤肥力,尤其松耕改善土壤養(yǎng)分最為明顯,這與前人研究結(jié)果一致[10,13-14]。松耕由于耕作土層較深,使得表層腐化土壤與深層土壤發(fā)生交換,表層土壤有機(jī)質(zhì)下降4.74 g/kg,深層土壤有機(jī)質(zhì)含量顯著增加3.18 g/kg,與張?jiān)瀑F[3]、潘雅文[15]等研究結(jié)果一致,可能是松耕地上生物量增多,耕作時(shí)生物質(zhì)埋在深層土壤中,導(dǎo)致有機(jī)質(zhì)含量增加;免耕試驗(yàn)區(qū)有機(jī)質(zhì)含量均下降,這可能是免耕0~40 cm土壤結(jié)構(gòu)基本基本無變化,導(dǎo)致表層生物量無法向下轉(zhuǎn)移,使土壤中有機(jī)質(zhì)含量略有下降,與黃界潁[16]的研究結(jié)果一致,也有可能是滿足作物生長需要的碳源,土壤中有機(jī)質(zhì)發(fā)生礦化,在土壤微生物的作用下,使土壤中有機(jī)質(zhì)含量下降;試驗(yàn)區(qū)中傳統(tǒng)耕作下表層土壤有機(jī)質(zhì)顯著下降4.36 g/kg,深層土壤有機(jī)質(zhì)增加1.35 g/kg,這可能是傳統(tǒng)耕作深度在0~30 cm內(nèi),導(dǎo)致表層生物質(zhì)較多的土壤填埋在底層中,土壤耕作層有機(jī)含量變化較大,與何騰兵[10]的研究結(jié)果一致。因此,要保護(hù)深層土壤有機(jī)質(zhì)含量,使土壤碳含量不易流失,可以加深土壤耕層深度,使表層生物質(zhì)能填埋在深層土壤中,在微生物的作用下分解,使土壤中有機(jī)質(zhì)含量增加,為植物生長提供碳源。

不同耕作試驗(yàn)區(qū)土壤全氮含量以免耕變化幅度最大,與崔思遠(yuǎn)等[17]、VARVEL G E等[18]研究免耕方式下對稻麥土壤中全氮含量變化規(guī)律研究一致,是因?yàn)槊飧雇寥烙袡C(jī)質(zhì)下降,土壤碳氮比降低,導(dǎo)致土壤全氮流失。HUANG M等[19]研究發(fā)現(xiàn),免耕過程中表層土壤全氮含量增加,可能是由于免耕未擾動(dòng)土壤,主根生長受到抑制,側(cè)根生長加強(qiáng),使根系向水平方向延伸,土壤中表層土壤養(yǎng)分被根系吸收利用,導(dǎo)致表層土壤養(yǎng)分含量略有下降,而深層土壤養(yǎng)分向表層土壤遷移,導(dǎo)致深層土壤全氮含量降低。松耕與傳統(tǒng)耕作土壤全氮含量隨著土層的加深逐漸降低,與胡春勝利等[20]不同耕作方式下秸稈還田研究結(jié)果一致,松耕使表層土壤全氮含量下降趨勢大于深層土壤,可能是由于耕作過程中表層土壤與深層土壤發(fā)生置換,致使土壤中全氮含量降低。

速效養(yǎng)分是是決定作物生長農(nóng)田穩(wěn)定輸出和生態(tài)平衡的關(guān)鍵因素[21]。研究表明,不同耕作方式下土壤堿解氮、速效磷有效鉀含量均是隨著土層深度的增加而逐漸減少,與何騰兵等[10,22]的研究結(jié)果一致。3種耕作方式表層土壤速效養(yǎng)分均呈降低趨勢,與楊艷[23-24]等研究結(jié)果一致,可能是玉米側(cè)根較為發(fā)達(dá),且主要分布在表層土壤中,因吸收表層土壤的養(yǎng)分而導(dǎo)致速效養(yǎng)分降低。傳統(tǒng)耕作與松耕表層土壤中速效養(yǎng)分降低,可能是耕作原因使土壤養(yǎng)分向下遷移,與深層土壤養(yǎng)分有所上升相對應(yīng);3種耕作方式中松耕對土壤堿解氮、速效磷、有效鉀含量影響最大,與何潤兵[25]的研究結(jié)果一致,原因是松耕過程中土壤結(jié)構(gòu)嚴(yán)重改變,使土壤水分與通氣性增加,導(dǎo)致土壤中養(yǎng)分活化率增加,進(jìn)而導(dǎo)致速效養(yǎng)分含量增加,也可能是因?yàn)樗筛^程中易使深層土壤與表層土壤發(fā)生交換,使得表層土壤養(yǎng)分降低,深層土壤養(yǎng)分增加。免耕不同深度土壤的堿解氮、速效磷、有效鉀含量均呈降低趨勢,與張仁陟[26-27]等的研究結(jié)果不一致,可能是由于試驗(yàn)時(shí)間較短,土壤中N、P、K不能活化增加土壤中速效養(yǎng)分的含量,同樣也可能是由于玉米根系吸收養(yǎng)分導(dǎo)致速效養(yǎng)分降低。傳統(tǒng)耕作方式下深層土壤堿解氮流失19.15%,速效磷增長22.46%,有效鉀增長13.58%,傳統(tǒng)耕作方式下速效養(yǎng)分變化無明顯規(guī)律,影響因素較難確定??傊?種不同的耕作方式下,松耕能使表層土壤速效養(yǎng)分向深層土壤移動(dòng),有助于增長土壤肥力。

3.2不同耕作方式土壤的物理性質(zhì)

已有研究表明,合理的耕作措施可以改善土壤結(jié)構(gòu)和土壤容重、孔隙以及毛管孔隙,從而保障土壤的透氣性及保水率,減少水土侵蝕[7,28-29]。研究結(jié)果表明,試驗(yàn)前后土壤容重及總孔隙發(fā)生了顯著差異,傳統(tǒng)耕作方式下土壤容重上升了0.05 g/cm3,總孔隙下降3.66%,與鄭洪兵等[30]長期定位研究傳統(tǒng)耕作方式對土壤容重的變化趨勢一致,可能是因?yàn)殚L期耕作方式單一,導(dǎo)致土壤硬度有增加的趨勢,使得土壤總孔隙占比下降;免耕方式下土壤容重降低0.05 g/cm3,總孔隙增加3.03%,與雷金銀[31]的研究結(jié)果一致,與馮躍華等[32]研究結(jié)果不一致,可能是由于土層未松動(dòng),玉米主根無法垂直延伸,進(jìn)而側(cè)根較發(fā)達(dá),向水平方向生長,從而導(dǎo)致表層土壤疏松,增加了表層土壤孔隙占比;也有學(xué)者認(rèn)為,長期免耕會(huì)導(dǎo)致土壤板結(jié)而影響作物生長[33-34]。松耕土壤容重降低0.05 g/cm3,土壤總孔隙增加3.30%,與張麗娜等[34]研究結(jié)果一致,可能是由于松耕過程中,土壤基本結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變,使得表層土壤變得疏松,導(dǎo)致土壤容重降低,總孔隙增加;也有可能是松耕條件下玉米根系發(fā)達(dá),導(dǎo)致土壤容重降低,孔隙增加。

保護(hù)性耕作作為一項(xiàng)節(jié)水增效的重要措施,能夠減少水土流失,提高土壤蓄水能力[35],緩解我國水資源匱乏和提高農(nóng)作物水分利用效率的重要途徑[36-37]。不同耕作方式之間毛管持水量與非毛管持孔度有顯著差異,3種耕作方式中毛管持水量均呈上升趨勢,且免耕>松耕>傳統(tǒng)耕作,與張國盛等[38-39]研究結(jié)果一致,可能是免耕方式下,僅作物生長根系及根系分泌物對土壤結(jié)構(gòu)造成影響,致使土壤非毛管孔隙較小,導(dǎo)致土壤水分不易流失,因而保水能力較好,使得免耕條件下毛管持水量較大;傳統(tǒng)耕作與松耕條件下,容易使土壤結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,造成非毛管孔隙增大,增強(qiáng)土壤透氣性,但是不易保護(hù)土壤水分流失,與前人的研究結(jié)果基本一致[40-41]??傊筛c免耕能夠使表層土壤變得疏松,增加孔隙度及田間持水量,是改善旱地土壤結(jié)構(gòu)與含水量的有效措施。

猜你喜歡
耕作深層表層
半潛式平臺表層卡套管處理與認(rèn)識
水體表層沉積物對磷的吸收及釋放研究進(jìn)展
考慮各向異性滲流的重力壩深層抗滑穩(wěn)定分析
SAM系統(tǒng)對TDCS數(shù)據(jù)的優(yōu)化處理與深層應(yīng)用
寧夏保護(hù)性耕作的必要性及技術(shù)模式探討
保護(hù)性耕作是玉米高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的重要途徑
草地耕作技術(shù)在澳大利亞的應(yīng)用
對“醫(yī)患失去信任”的深層憂慮
西洞庭湖區(qū)免耕耕作模式及其配套技術(shù)
電視節(jié)目低俗化的深層反思
盘锦市| 凤山县| 章丘市| 忻城县| 保靖县| 胶南市| 昔阳县| 水富县| 兴宁市| 黑龙江省| 焉耆| 宿迁市| 壶关县| 江陵县| 保德县| 塔河县| 武穴市| 丁青县| 奎屯市| 怀柔区| 连江县| 繁昌县| 古丈县| 仁寿县| 曲松县| 云龙县| 珠海市| 武穴市| 辽宁省| 花莲市| 美姑县| 辰溪县| 葫芦岛市| 工布江达县| 县级市| 蒙阴县| 澳门| 湖南省| 肇庆市| 柏乡县| 绥化市|