耕作方式對(duì)華北寒旱區(qū)燕麥生長(zhǎng)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(fēng)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(guān)系下風(fēng)地區(qū)的環(huán)境質(zhì)量，對(duì)保護(hù)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(yàn)研究以農(nóng)業(yè)部張北農(nóng)業(yè)資源與生態(tài)環(huán)境野外科學(xué)觀測(cè)試驗(yàn)站為依托，以坡梁地砂質(zhì)栗鈣土和灘洼地壤質(zhì)草甸栗鈣土為研究對(duì)象，于2010～2012年采用免耕、松耕和翻耕三種不同耕作方式對(duì)燕麥地上地下生長(zhǎng)性狀、燕麥田土壤物理性狀、土壤微生物性狀、產(chǎn)量構(gòu)成及生態(tài)效益等進(jìn)行了研究。主要結(jié)論如

2、下:
　　1、耕作方式對(duì)燕麥地上部生長(zhǎng)的影響
　　砂質(zhì)栗鈣土農(nóng)田實(shí)行免耕和松耕會(huì)顯著降低燕麥拔節(jié)期莖數(shù)28.97％和20.58％，但對(duì)最終成穗數(shù)并無(wú)顯著影響;免耕會(huì)導(dǎo)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(duì)作物群體生長(zhǎng)造成顯著的抑制作用，最終造成作物減產(chǎn);而實(shí)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(duì)燕

3、麥群體生長(zhǎng)不會(huì)造成顯著影響。壤質(zhì)草甸栗鈣土農(nóng)田實(shí)行免耕和松耕對(duì)燕麥莖數(shù)的影響要小于砂質(zhì)栗鈣土農(nóng)田;而燕麥株高的差異也小于砂質(zhì)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(duì)燕麥根部生長(zhǎng)的影響
　　長(zhǎng)期免耕會(huì)導(dǎo)致燕麥耕層根重的顯著降低和根系質(zhì)量的下降10％～20％。栗鈣土田免耕燕麥各生育時(shí)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(zhǎng)明顯小于松耕與翻耕處理，導(dǎo)致燕麥根系的土壤表層化分布趨勢(shì)。在栗鈣土農(nóng)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(gè)百分點(diǎn)，較松耕處理高出0.56～1.24個(gè)百分點(diǎn)。在草甸栗鈣土農(nóng)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(gè)百分點(diǎn)，高于松耕處理0.41～3.10個(gè)百分點(diǎn)。松耕和翻耕互有高低。
　　3、耕作方式對(duì)燕麥產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響
　　栗鈣土農(nóng)田采用免耕雖然節(jié)省了土壤耕作成本，但燕麥生物產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量均顯著低于翻耕，3年中免耕經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量?jī)H為翻耕的45.6％～58.5％;松耕方式較翻耕具有減產(chǎn)的趨勢(shì)，但差異不顯著。在少擾動(dòng)土壤的同時(shí)，還能得到接近翻耕的產(chǎn)量，是一種兼顧生態(tài)和經(jīng)濟(jì)效益的可選

6、保護(hù)性耕作措施。草甸栗鈣土農(nóng)田免耕處理的燕麥生物產(chǎn)量、經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量較翻耕均具有減產(chǎn)的趨勢(shì)，免耕經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量為翻耕處理的62.4％～88.1％;而松耕與翻耕產(chǎn)量差異不顯著。在節(jié)省機(jī)械耕作、少擾動(dòng)土壤的同時(shí)能得到近于翻耕的產(chǎn)量，松耕方式適宜在草甸栗鈣土農(nóng)田應(yīng)用，以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的翻耕作業(yè)。
　　4、耕作方式對(duì)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(chǔ)水分較差的年份，播種期不具有土體儲(chǔ)水優(yōu)勢(shì);而在降水相對(duì)較多年份，翻耕在播種到分

7、蘗期0～80cm土體較免耕儲(chǔ)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(shí)期土壤儲(chǔ)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(yīng)不是限制產(chǎn)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(shì)，松耕水分利用效率也具有較翻耕降低的趨勢(shì)。
　　5、耕作方式對(duì)農(nóng)田物理性狀的影響
　　砂質(zhì)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(shì)，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(shì)。壤質(zhì)草甸栗鈣土田，各生育時(shí)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(shí)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(shí)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(zhì)栗鈣土和壤質(zhì)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(guān)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(shí)，提高土壤水分可以顯著降低硬度;土壤容重較低時(shí)，土壤水分對(duì)硬度影響不大。在低土壤水分條件下，土壤容重增大會(huì)大幅提高土壤硬度;高土壤水分條件下土壤容重增大也會(huì)提高土壤硬度，但增幅較小。
　　6、

10、耕作方式對(duì)土壤微生物的影響
　　3種耕作方式燕麥生育期內(nèi)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(shí)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(nèi)0～20cm耕層土壤活躍微生物量及土壤呼吸速率的變化趨勢(shì)基本一致，表明燕麥田耕層各生育時(shí)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(duì)其影響不大。不同耕作方式下燕麥全生育期內(nèi)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(zhuǎn)折點(diǎn)，呈前促后抑的變化趨勢(shì)。
　　7、不同耕作方式對(duì)農(nóng)田土壤抗風(fēng)蝕力的研究
　　模擬研究表明，連續(xù)吹蝕下的砂質(zhì)栗鈣土與壤質(zhì)草甸栗鈣土吹蝕量均呈“L”型下降特征，砂質(zhì)栗鈣土抗風(fēng)蝕能力顯著高于壤質(zhì)草甸栗鈣土。非生物質(zhì)的不可風(fēng)蝕性砂礫與垡片覆被，可顯著增強(qiáng)土壤抗風(fēng)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(fēng)蝕效果無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。模擬與實(shí)證研究表明，華北寒旱區(qū)免耕燕麥留茬農(nóng)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(duì)增強(qiáng)砂質(zhì)栗鈣土農(nóng)田的抗風(fēng)蝕力起著重要作用;而留茬覆被的粗糙度效應(yīng)對(duì)增強(qiáng)壤質(zhì)草甸栗鈣土農(nóng)田抗風(fēng)蝕力更為重要。壤質(zhì)草甸栗鈣土秋耕立垡農(nóng)田，以垡片直接覆被與增加粗糙度的雙重效應(yīng)，較傳統(tǒng)翻耕田地表土壤吹蝕量降低92.21％。
　　基于以上結(jié)論，華北寒