耕作方式對(duì)華北寒旱區(qū)燕麥田雜草群落及土壤特性的影響.pdf

1、分布于我國(guó)華北寒旱區(qū)的冀西北壩上，氣候寒旱、晝夜溫差大，土壤瘠薄、風(fēng)蝕嚴(yán)重，作物生長(zhǎng)季短、產(chǎn)量低。面對(duì)干旱貧瘠、風(fēng)蝕退化的農(nóng)田土壤背景，于2013-2014年在河北農(nóng)業(yè)大學(xué)張北實(shí)驗(yàn)站，依托華北寒旱區(qū)定位11年的免耕、深松、翻耕田間試驗(yàn)基礎(chǔ)，通過(guò)輔助設(shè)置10年免耕、松耕后的翻耕處理，監(jiān)測(cè)了栗鈣土與草甸栗鈣土2種土壤類型，不同耕作方式下燕麥田土壤微生物量碳、活躍微生物量和土壤呼吸速率并深度分析三者之間的關(guān)系機(jī)制;不同耕作方式下燕麥田植物種類

2、、密度、多樣性指數(shù)及生物量;不同耕作方式下燕麥田的土壤緊實(shí)度、容重和水分變化及植物水分利用效率;以揭示耕作方式對(duì)燕麥田生物群落和土壤物理特性的影響特征，為區(qū)域農(nóng)田蓄墑保土、提高水養(yǎng)資源生產(chǎn)效率的耕作技術(shù)選擇與創(chuàng)新提供理論依據(jù)。主要研究結(jié)果如下:
　　1.2013和2014年栗鈣土和草甸栗鈣土燕麥田的土壤微生物量碳均為免耕處理0-10cm土層高于10-20cm土層，松耕和翻耕各測(cè)定時(shí)期上下土層間土壤微生物量碳互有高低，相差不大，免耕

3、后翻耕和松耕后翻耕與翻耕接近。2013年栗鈣土0-10cm和10-20cm土層微生物量碳抽穗期最低，分別為2.53和2.62mg/100g，成熟期最高，分別為44.54和19.40mg/100g。草甸栗鈣土0-10cm和10-20cm土層微生物量碳抽穗期最高，分別為28.89和26.19mg/100g，收后9月15日最低，分別為2.46和1.21mg100g。2014年栗鈣土0-10cm和10-20cm土層土壤微生物量碳6月25日為高峰

4、，峰值分別是36.83和20.62mg/100g，收后9月25日為低谷，谷值分別是6.79和5.10mg/100g。
　　2.免耕提高了燕麥田0-10cm土層土壤活躍微生物數(shù)量。2013和2014年結(jié)果均表明栗鈣土免耕條件下，燕麥田0-10cm土層各生育時(shí)期土壤活躍微生物量均高于10-20cm土層。草甸栗鈣土免耕和松耕0-10cm土層土壤活躍微生物數(shù)量有明顯優(yōu)勢(shì)，翻耕在10-20cm土層有較高活躍微生物含量。草甸栗鈣土在抽穗期為最

5、高，與燕麥快速發(fā)育階段相吻合。燕麥田耕層土壤活躍微生物受外界環(huán)境條件影響較大。
　　3.2013年栗鈣土和草甸栗鈣土燕麥田土壤呼吸均呈“U”型變化趨勢(shì)。栗鈣土免耕0-10cm土層在10月1日測(cè)定時(shí)土壤呼吸速率最大，為0.40mg/(kg·h)，翻耕在10月15日測(cè)定時(shí)土壤呼吸速率最大，為0.21 mg/(kg·h)。草甸栗鈣土免耕處理0-10cm土層土壤呼吸速率具有較其他耕作方式更高的趨勢(shì)，免耕處理苗期與拔節(jié)期土壤呼吸速率分別為0

6、.84和0.52 mg/(kg·h)，是翻耕處理的1.63和1.58倍。2014年栗鈣土0-10cm土層土壤呼吸免耕有明顯的優(yōu)勢(shì)，峰值出現(xiàn)在6月25日和7月25日，分別是0.39和0.57mg/(kg·h)，是同期松耕的1.63和1.37倍，是翻耕的13.49和1.74倍。草甸栗鈣土0-10cm土層不同耕作方式下土壤呼吸在6月15日為最高，免耕、松耕、翻耕分別為0.66、0.56和0.34mg/(kg·h)，分別是9月5日的5.15、6

7、.66和4.07倍。
　　4.2013年栗鈣土免耕、松耕和翻耕在燕麥生育前期0-10cm土層土壤呼吸商低于10-20cm土層。生育后期，各耕作方式下0-10cm土層呼吸商則高于10-20cm土層。草甸栗鈣土土壤呼吸商在燕麥生育期內(nèi)一直處于較平穩(wěn)的水平，而在燕麥?zhǔn)斋@后呼吸商表現(xiàn)大幅度增長(zhǎng)，標(biāo)志著土壤微生物進(jìn)入高活性期。0-10m土層翻耕土壤呼吸商高于免耕。2014年栗鈣土0-10cm土層翻耕保持著較高的呼吸商，在7月25日達(dá)到6.7

8、9，是免耕、松耕、免翻和松翻的3.03、1.83、4.76和3.44倍。草甸栗鈣土0-10cm土層不同耕作方式土壤呼吸商在燕麥生育期呈先抑后揚(yáng)的變化趨勢(shì)，生育前期的土壤呼吸商在整個(gè)測(cè)定時(shí)期為低谷期。翻耕可以提高上層土壤微生物活性。
　　5.土壤類型和耕作方式共同影響農(nóng)田雜草群落。栗鈣土松耕雜草密度高于其他耕作處理，最大達(dá)741.33株/m2，是同期免耕和翻耕的3.18和5.35倍。草甸栗鈣土苗期免耕雜草的高密度為此耕作方式下的雜草

9、群落演替打下了基礎(chǔ)。栗鈣土和草甸栗鈣土燕麥田優(yōu)勢(shì)雜草均為狗尾草，相對(duì)密度達(dá)50％以上。栗鈣土免耕田燕麥生物產(chǎn)量為957.08kg/hm2，僅為翻耕的69.84％，而雜草生物量是翻耕的1.88倍。草甸栗鈣土松耕處理下燕麥生物產(chǎn)量為1122.41 kg/hm2，分別為免耕和翻耕處理下燕麥生物產(chǎn)量的1.72和1.30倍，而雜草生物量為免耕和翻耕的50.63％和70.76％。長(zhǎng)期免耕容蓄多年生雜草，翻耕可以有效降低雜草密度，減輕多年生淺根性雜草

10、的危害，刺激深根性雜草的滋生。
　　6.栗鈣土和草甸栗鈣土各土層土壤緊實(shí)度免耕均顯著高于松耕和翻耕且土壤緊實(shí)度隨土層的加深而增加。栗鈣土燕麥田全生育期免耕0-20cm土層平均土壤緊實(shí)度達(dá)到27.70kg/cm2，分別為松耕和翻耕的2.51和4.24倍;草甸栗鈣土燕麥田全生育期免耕0-20cm平均土壤緊實(shí)度達(dá)到20.95 kg/cm2，分別為松耕和翻耕的2.09和4.16倍。表層土壤緊實(shí)度隨燕麥生育期的推進(jìn)變化幅度低于底層土。

11、>　　7.栗鈣土0-20cm土壤平均土壤容重各處理苗期均高于播期，與播種時(shí)機(jī)械行走，壓實(shí)土壤有關(guān)。免耕在各個(gè)測(cè)定時(shí)期土壤容重基本為最大。草甸栗鈣土0-20cm土壤容重整體水平低于栗鈣土，與較輕的土質(zhì)有關(guān)。翻耕降低了下層土壤容重，增加了上層土壤容重。0-5cm土層免耕和松耕收獲期土壤容重為1.07g/cm3和1.17g/cm3，較播期下降了7.91％和1.77％;翻耕收獲期容重為1.15 g/cm3，較播期容重提高了4.68％。