耕作方式對華北寒旱區(qū)燕麥生長及土壤性狀影響的研究.pdf

1、華北寒旱區(qū)高寒干旱，生態(tài)脆弱，大風多塵，作為京、津及華北平原的生態(tài)屏障，其生態(tài)效益直接關系下風地區(qū)的環(huán)境質量，對保護京、津和華北地區(qū)的生態(tài)環(huán)境起著舉足輕重的作用。本試驗研究以農業(yè)部張北農業(yè)資源與生態(tài)環(huán)境野外科學觀測試驗站為依托，以坡梁地砂質栗鈣土和灘洼地壤質草甸栗鈣土為研究對象，于2010～2012年采用免耕、松耕和翻耕三種不同耕作方式對燕麥地上地下生長性狀、燕麥田土壤物理性狀、土壤微生物性狀、產量構成及生態(tài)效益等進行了研究。主要結論如

2、下:
　　1、耕作方式對燕麥地上部生長的影響
　　砂質栗鈣土農田實行免耕和松耕會顯著降低燕麥拔節(jié)期莖數(shù)28.97％和20.58％，但對最終成穗數(shù)并無顯著影響;免耕會導致燕麥拔節(jié)期后株高顯著低于松耕和翻耕，至收獲期僅為松耕和翻耕的93.78％和87.31％;免耕還造成燕麥各生育期葉面積指數(shù)(LAI)的顯著降低。免耕對作物群體生長造成顯著的抑制作用，最終造成作物減產;而實行松耕雖然莖數(shù)略有降低，但株高和葉面積指數(shù)受影響不大，對燕

3、麥群體生長不會造成顯著影響。壤質草甸栗鈣土農田實行免耕和松耕對燕麥莖數(shù)的影響要小于砂質栗鈣土農田;而燕麥株高的差異也小于砂質栗鈣土，收獲期免耕株高分別是松耕和翻耕的93.72％和89.59％;燕麥葉面積指數(shù)雖然各生育期免耕均低于松耕和翻耕，但差異均不顯著，松耕和翻耕互有高低。
　　2、耕作方式對燕麥根部生長的影響
　　長期免耕會導致燕麥耕層根重的顯著降低和根系質量的下降10％～20％。栗鈣土田免耕燕麥各生育時期均以免耕根重最

4、低，翻耕最高，松耕介于二者之間，免耕與翻耕差異顯著。草甸栗鈣土田，自拔節(jié)到抽穗期，免耕處理根重顯著低于翻耕。免耕處理根系主要分布層在0～20cm，其比根長明顯小于松耕與翻耕處理，導致燕麥根系的土壤表層化分布趨勢。在栗鈣土農田，免耕處理抽穗期0～10cm土層根系比重在83.22％～86.85％，較翻耕處理高出0.07～1.47個百分點，較松耕處理高出0.56～1.24個百分點。在草甸栗鈣土農田，拔節(jié)期免耕處理0～10cm土層根種比例在85

5、.68％～86.80％，高于翻耕處理1.89～2.52個百分點，高于松耕處理0.41～3.10個百分點。松耕和翻耕互有高低。
　　3、耕作方式對燕麥產量及其構成因素的影響
　　栗鈣土農田采用免耕雖然節(jié)省了土壤耕作成本，但燕麥生物產量和經(jīng)濟產量均顯著低于翻耕，3年中免耕經(jīng)濟產量僅為翻耕的45.6％～58.5％;松耕方式較翻耕具有減產的趨勢，但差異不顯著。在少擾動土壤的同時，還能得到接近翻耕的產量，是一種兼顧生態(tài)和經(jīng)濟效益的可選

6、保護性耕作措施。草甸栗鈣土農田免耕處理的燕麥生物產量、經(jīng)濟產量較翻耕均具有減產的趨勢，免耕經(jīng)濟產量為翻耕處理的62.4％～88.1％;而松耕與翻耕產量差異不顯著。在節(jié)省機械耕作、少擾動土壤的同時能得到近于翻耕的產量，松耕方式適宜在草甸栗鈣土農田應用，以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的翻耕作業(yè)。
　　4、耕作方式對燕麥田土壤水分的影響
　　栗鈣土田免耕處理在春季干旱與基礎水分較差的年份，播種期不具有土體儲水優(yōu)勢;而在降水相對較多年份，翻耕在播種到分

7、蘗期0～80cm土體較免耕儲水量提高7.6％～20.6％，免耕處理水分利用效率明顯小于翻耕與松耕處理，松耕與翻耕間差異不大。草甸栗鈣土田，各生育時期土壤儲水量以免耕最高，松耕次之，翻耕最低。免耕與松耕具有更為優(yōu)越的土壤水資源存量，與翻耕相比，燕麥生育期土體水分供應不是限制產量的主要因素。免耕燕麥田水分利用效率具有較翻耕田降低的趨勢，松耕水分利用效率也具有較翻耕降低的趨勢。
　　5、耕作方式對農田物理性狀的影響
　　砂質栗鈣土

8、田，免耕土壤容重自播種到抽穗期明顯高于翻耕與松耕處理，以播種期最為顯著。松耕較免耕表現(xiàn)明顯的容重減小趨勢，翻耕和松耕的土壤容重，從播種期到抽穗期呈逐漸升高的趨勢。壤質草甸栗鈣土田，各生育時期免耕處理0～20cm土壤容重均明顯高于翻耕與松耕。松耕的土壤容重稍高于翻耕。抽穗期到收獲期，各土層間差異不再明顯。栗鈣土田免耕處理各生育時期的土壤硬度均高于松耕和翻耕;松耕和翻耕間差異不大。草甸栗鈣土田，免耕處理各生育時期0～15cm土層的土壤硬度均

9、高于松耕和翻耕，松耕和翻耕間差異不大。
　　砂質栗鈣土和壤質草甸栗鈣土燕麥田耕層的土壤硬度，呈現(xiàn)與土壤容重、土壤水分的二次型回歸關系。模型分析表明，土壤硬度隨土壤容重呈指數(shù)型增大，隨土壤水分呈U型變化。華北寒旱區(qū)燕麥田耕層土壤容重較高時，提高土壤水分可以顯著降低硬度;土壤容重較低時，土壤水分對硬度影響不大。在低土壤水分條件下，土壤容重增大會大幅提高土壤硬度;高土壤水分條件下土壤容重增大也會提高土壤硬度，但增幅較小。
　　6、

10、耕作方式對土壤微生物的影響
　　3種耕作方式燕麥生育期內耕層的土壤微生物量碳基本呈單谷曲線，播種期最高，拔節(jié)或抽穗期降至谷底，收獲期再反彈升高。免耕條件下，燕麥田0～10cm土層各生育時期土壤微生物量碳均高于10～20cm土層;松耕和翻耕條件下則互有高低。3種耕作方式燕麥生育期內0～20cm耕層土壤活躍微生物量及土壤呼吸速率的變化趨勢基本一致，表明燕麥田耕層各生育時期土壤活躍微生物量及土壤呼吸速率的變化主要受外界環(huán)境因素的影響，免

11、耕、松耕、翻耕3種耕作方式對其影響不大。不同耕作方式下燕麥全生育期內0～10cm土層及10～20cm土層的土壤呼吸商，以拔節(jié)期或抽穗期為轉折點，呈前促后抑的變化趨勢。
　　7、不同耕作方式對農田土壤抗風蝕力的研究
　　模擬研究表明，連續(xù)吹蝕下的砂質栗鈣土與壤質草甸栗鈣土吹蝕量均呈“L”型下降特征，砂質栗鈣土抗風蝕能力顯著高于壤質草甸栗鈣土。非生物質的不可風蝕性砂礫與垡片覆被，可顯著增強土壤抗風蝕能力，隨其覆被度增加土壤吹蝕量

12、呈近線性地指數(shù)型下降特征，兩者間的覆被抗風蝕效果無統(tǒng)計學差異。模擬與實證研究表明，華北寒旱區(qū)免耕燕麥留茬農田，地表土壤吹蝕量較傳統(tǒng)翻耕田降低70.28％～88.42％。多年免耕的地表砂礫覆被對增強砂質栗鈣土農田的抗風蝕力起著重要作用;而留茬覆被的粗糙度效應對增強壤質草甸栗鈣土農田抗風蝕力更為重要。壤質草甸栗鈣土秋耕立垡農田，以垡片直接覆被與增加粗糙度的雙重效應，較傳統(tǒng)翻耕田地表土壤吹蝕量降低92.21％。
　　基于以上結論，華北寒