【目的】探究黄土高原旱作农田粮草轮作系统长期保护性耕作对土壤碳含量、碳转化酶活性的影响，为旱作农田土壤固碳和农业可持续发展提供科学依据。【方法】基于甘肃庆阳草地农业生态系统国家野外科学观测研究站开展的长期保护性耕作试验（开始于2001年），分析传统耕作（T）、免耕（NT）、传统耕作+秸秆覆盖（TS）、免耕+秸秆覆盖（NTS）对玉米-冬小麦-饲用大豆粮草轮作系统玉米收获季不同土层（0—5、5—10、10—20 cm）土壤有机碳（SOC）、微生物量碳（MBC）含量、β-葡萄糖苷酶（βG）、纤维二糖水解酶（CBH）、β-木糖苷酶（βX）活性的影响。【结果】（1）保护性耕作措施可显著增加SOC、MBC含量，其中0—5 cm土层提升效果最显著。与传统耕作相比，秸秆覆盖使SOC和MBC含量分别升高19.1%和39.9%，免耕使SOC和MBC含量分别升高15.1%和34.3%。（2）保护性耕作措施显著提高了土壤碳转化酶活性，表现为βG>CBH>βX活性，对保护性耕作措施最敏感的酶是CBH。相比传统耕作，秸秆覆盖使0—5和5—20 cm土层βG、CBH、βX活性分别增加20.3%、37.6%、41.1%和-7.6%、99.9%、3.5%；免耕使0—5和5—20 cm土层βG、CBH、βX活性分别增加12.5%、31.0%、26.1%和-21.1%、22.1%、-12.1%。结构方程结果表明，土壤碳转化酶活性的变化主要受粮草轮作系统内土壤全氮含量的影响。（3）秸秆覆盖可直接影响土壤碳的积累，也可通过改变土壤全氮含量而间接影响土壤碳转化酶活性；免耕措施未显著影响土壤环境，导致土壤碳含量及碳转化酶活性无显著变化。【结论】黄土高原旱作农田粮草轮作系统中，土壤碳的积累主要受到秸秆覆盖的直接效应，而碳转化酶活性主要通过对系统内土壤全氮的间接作用而变化，其中，免耕+秸秆覆盖是提高土壤碳含量和酶活性的最有效措施。β-葡萄糖苷酶是参与土壤碳转化的主要酶。

研究在保护性耕作条件下不同的覆盖模式对农田土壤风蚀损失量的防治效果,并确定其最佳覆盖模式。结果表明:保护性耕作与传统耕作相比,地表粗糙度大,表层含水率高,不同的覆盖模式可以不同程度的减小土壤的风蚀损失量,损失量由大到小依次为:传统耕作>留茬5cm不覆盖>浅松秸秆覆盖>留茬5cm条带覆盖>压实秸秆覆盖>留茬5cm全覆盖,其中,留茬5cm不覆盖的风蚀量仅次于传统耕作,其风蚀量对比传统耕作降低了30.8%,可见,保护性耕作对减小土壤风蚀量的重要性,留茬5cm全覆盖的抗风蚀效果最佳。

以春玉米品种沈玉17为材料,设置保护性耕作(NT)、传统耕作+秸秆还田(TS)和传统耕作(CT)3种耕作方式,通过多年定位试验,研究黄土高原旱塬地保护性耕作农田土壤有机质及团聚体特性的变化。结果表明,NT与TS和CT相比能显著提高土壤有机质含量。干筛法分析结果表明,0~30 cm深度,NT处理粒径>0.25mm的大团聚体含量、平均重量直径(mean weight diameter,MWD)均显著高于TS和CT处理。湿筛法分析结果表明,水稳性团聚体MWD在0~10 cm深度为NT>TS>CT,处理间差异显著(P

在江苏省苏州市稻麦两熟高产农田进行了5年的田间定位试验,分析了保护性耕作对土壤不同层次总有机碳、活性有机碳含量的短期影响,计算了各处理的土壤碳库管理指数。结果表明:与常规耕作相比,少免耕、常规耕作+秸秆还田、少免耕+秸秆还田处理显著提高0~5、5~10 cm土层土壤总有机碳、活性有机碳含量及土壤碳库管理指数,常规耕作+秸秆还田处理还有利于提高10~20 cm土层土壤总有机碳、活性有机碳含量及土壤碳库管理指数,但保护性耕作对20~30 cm土层土壤碳库特性无显著影响。相关分析显示,短期内少免耕主要是通过增加土壤总有机碳含量提高土壤碳库管理指数,而常规耕作+秸秆还田、少免耕+秸秆还田主要是通过增加...

土壤碳循环在全球气候变暖上具有重要的作用,也越来越受到人们的关注。保护性耕作具有减少土壤侵蚀、提高秸秆利用效率和增加土壤有机质等特点,对土壤碳汇效应具有重要的影响。国内外在保护性耕作上对土壤碳循环等方面取得了丰硕的成果。随着保护性耕作碳循环方面研究的深入,人们对保护性耕作的农田碳效应及其机制的认识也越来越深入。本文对国内外保护性耕作对农田碳效应的影响进行了比较客观详尽的阐述,并再此基础上提出了未来本领域的研究重点,以期对中国开展相关的研究提供借鉴。

为了探讨保护性耕作节水、增产潜力及其在黑河流域的适应性,设计20 cm留茬(NS20)、20 cm留茬压倒(NPS20)、40 cm留茬(NS40)、40 cm留茬压倒(NPS40)和传统耕作(CT)5个处理,研究了保护性耕作对黑河流域农田土壤含水量、产量和水分利用效率(WUE)的影响。结果表明:相对传统耕作,保护性耕作增加了土壤贮水量:在2003年和2004年休闲期结束后,NPS40、NS40、NS20和NPS20表层0～30 cm土壤贮水量较CT分别增加30.22%、27.29%、20.92%、13.64%和48.32%、38.90%、29.85%、23.28%;2004、2005两年播种...

为了解氮肥不同施用量对春麦豌豆间作、春麦单作、豌豆单作土壤特性的影响，探讨春麦豌豆间作、春麦单作、豌豆单作的最佳氮肥施用量，设置春麦豌豆间作(SI)、春麦单作(SS)、豌豆单作(PS)3种种植方式以及0(N0),90(N1),180(N2),270 kg/hm~2(N3)4个施氮量，于播后85 d测定土壤蔗糖酶、β-葡萄糖苷酶、脲酶、谷氨酰胺酶、磷酸酶5个酶的活性和土壤全氮、碱解氮、全磷、有效磷、有机碳5种土壤养分含量。结果表明，施氮(N2、N3)提高了PS土壤蔗糖酶活性(65.51%,57.88%),N2水平达到最大值，4个氮水平下，SI种植模式的蔗糖酶活性比PS显著提高31.25%～94.07%;N3处理显著提高了β-葡萄糖苷酶活性(17.81%);施氮提高了SS、SI土壤脲酶活性，且在N2水平达到最高，相同施氮水平下SI>SS>PS; N2显著提高SS、SI、PS土壤谷氨酰胺酶活性(分别提高26.95%,67.05%,55.03%);SS、SI、PS土壤磷酸酶均在N2水平达到最高，且SI显著高于SS和PS(分别提高128.35%,337.21%);施氮能提高土壤碱解氮、全磷、有效磷含量，其中碱解氮与有效磷在N2水平达到最高。土壤蔗糖酶与脲酶、磷酸酶活性均极显著相关，与有效磷含量显著相关；土壤脲酶活性与磷酸酶活性、碱解氮含量极显著正相关，与全氮、有效磷含量显著正相关；土壤磷酸酶活性与全氮、有效磷含量极显著正相关，与碱解氮显著正相关；土壤全氮含量与碱解氮极显著正相关；氮处理与种植模式对土壤脲酶、谷氨酰胺酶活性和磷酸酶存在极显著交互作用，对土壤全磷、有效磷含量存在显著交互作用。综上，180 kg/hm~2为最佳施氮量，同等施氮量水平下间作优于单作。

【目的】研究不同夏闲期耕作方式对黄土高原旱地麦田土壤水稳性团聚体稳定性的影响,为改善旱地土壤结构、提高粮食产量提供依据。【方法】于2013—2017年在山西省闻喜县邱家岭村开展免耕—免耕—免耕—免耕(4a NT)、深翻—深翻—深翻—深松(3a PT-ST)、深松—深松—深松—深翻(3a ST-PT)和深松/深翻(4a ST/PT)轮耕4种耕作处理,测定了平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)、稳定率(WSAR)、破坏率(PAD)、分形维数(D)、峰凸系数(C_E)和偏倚系数(C_S)等水稳性团聚体稳定性指标。【结果】4年轮耕处理结果表明,深松/深翻轮耕能够有效提高土壤有机质含量和旱地麦田产量。深松/深翻轮耕0—50 cm土层>0.25 mm水稳性团聚体含量分别比连续免耕、深翻—深翻—深翻—深松和深松—深松—深松—深翻高40.4%—45.5%、61.8%—98.0%和39.4%—106.1%,且深松/深翻轮耕处理下的GMD、MWD、WSAR和C_S均显著高于其他耕作处理,而D、PAD和CE均显著低于其他耕作处理(P<0.05)。各参数之间的相关分析结果显示,WSAR、MWD、GMD和C_S之间相互呈极显著正相关,且均与PAD、D和CE呈极显著负相关(P

以7年不同耕作的定位试验为研究对象,研究了深松、旋耕、免耕等保护性耕作对关中塿土小麦-玉米轮作条件下土壤结构体分布以及结构体中有机碳和全氮含量、储量的影响。结果表明,与传统耕作相比,深松、旋耕、免耕以及秸秆还田+传统耕作均提高了>5 mm粒级结构体的含量。随着土壤结构体粒径的增大,结构体有机碳含量逐渐减小,有机碳含量在5 mm结构体中平均含量为9.57 g/kg。在>0.25 mm的各粒级结构体中,全氮含量也随着结构体粒径的增加而减小。深松和旋耕处理较免耕和传统耕作更有利于结构体中有机碳、氮含量的增加;深松和旋耕比较,深松更有利于<2...

【目的】保护性耕作是提高土壤有机碳(SOC)含量、促进土壤团聚体形成的重要措施。论文旨在揭示保护性耕作对土壤表层(0—10 cm)有机碳含量及储量的影响,探讨不同级别团聚体的固碳特征,为阐明土壤固碳机理和筛选黄土坡耕地区农田土壤增碳耕作措施提供理论依据。【方法】长期试验位于黄土高原坡耕地区,开始于1999年,共设4个处理:少耕(RT)、免耕覆盖(NT)、深松覆盖(SM)和传统翻耕(CT)。利用15年长期试验的作物产量和0—10 cm土层土壤有机碳数据分析农田碳投入和土壤固碳量;通过湿筛法筛分>2、1—2、0.25—1、0.053—0.25和

【目的】针对黄土高原丘陵地多、地形复杂、有机质含量低、采样困难以及因采煤活动引起大面积土地损毁等问题，在土地复垦与综合整治过程中，为快速定量监测与评估复垦农田土壤质量提供一种新的方法。【方法】以山西省襄垣县复垦农田土壤为研究对象，选取由北向南土地损毁中间条带状区域采集样品１５２个，进行室内土壤农化分析、光谱测定，运用Ｐａｒ Ｌｅｓ ３．１软件对光谱曲线进行多元散射校正（ｍｕＬｔｉＰｉｃａｔｉｏｎ ｓｃａｔｔｅｒ ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ，ｍｓｃ）、基线偏移（ｂａｓｅＬｉｎｅ ｏｆｆｓｅｔ ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ，ｂｏｃ）和ｓａｖｉｔｚｋｙ－ＧｏＬａｙ ｆｉＬｔｅｒ平滑去噪预处理。对土壤原始光谱反射率．．．

【目的】探究绿肥还田对旱作麦田土壤有机碳组分和碳转化酶活性的影响，为土壤质量提升及“碳中和”目标的实现提供数据支撑。【方法】在甘肃陇东旱塬典型黑垆土上开展毛苕子（Vicia villosa Roth）-冬小麦（Triticum aestivum L.）和饲用油菜（Brassica napus L.）-冬小麦5年轮作系统绿肥还田试验，分析毛苕子、饲用油菜覆盖和翻压还田后冬小麦不同生育时期4个土层（0—5、5—10、10—20、20—25 cm）土壤有机碳（SOC）、易氧化有机碳（EOC）、微生物量碳（MBC）含量和β-1,4-葡萄糖苷酶（βG）、纤维二糖水解酶（CBH）、β-木糖苷酶（βX）、几何平均酶（GMEA）活性的变化特征。【结果】绿肥还田方式对土壤有机碳组分含量及CBH和βX活性有显著影响。与覆盖还田相比，毛苕子和饲用油菜翻压还田能够使0—25 cm土层土壤SOC、EOC和MBC含量提高12.9%、12.1%、53.8%,βG和CBH活性提高了3.2%、10.2%，且对20—25 cm土层的影响最显著。冬小麦不同生育时期的土壤活性有机碳含量及土壤酶活性有显著差异，其中土壤EOC和MBC含量分别在冬小麦成熟期和返青期达到最高，βG、CBH、βX和GMEA活性在冬小麦孕穗期达到最高。βG在不同覆盖方式下变化最显著，活性最高，是绿肥还田后参与土壤碳转化过程的主要酶。不同土层土壤碳组分含量和碳转化酶活性存在显著差异，均随着土层深度的增加而降低。绿肥类型也显著影响土壤碳组分及酶活性，其中饲用油菜还田土壤SOC、MBC含量和βG、CBH、βX、GMEA活性是毛苕子还田的1.08、1.21、1.15、1.23、1.19、1.18倍。结构方程模型表明，绿肥还田方式通过调控其累积分解速率影响SOC的积累，通过影响土壤pH、SOC的累积及绿肥累积分解速率影响GMEA活性。土壤有机碳累积受绿肥还田量影响的效应大于还田方式，而碳转化酶活性反之。【结论】黄土高原夏闲期种植饲用油菜并翻压还田能提高0—25 cm土层中有机碳组分含量和碳转化酶活性，是黄土高原夏闲期资源高效利用的有效措施。

采用动态气室法分别对云南省通海县山地蔬菜地、长期连作蔬菜地及不同种植模式下的露地蔬菜地20 cm耕层土壤CO2含量进行田间直接测定,分析了不同保护性耕作措施及种植模式对土壤CO2含量的影响,同时分析了保护性耕作措施对蔬菜产量的影响。结果表明,以秸秆还田及有机物质增施为代表的保护性耕作措施能显著提高土壤CO2含量;秸秆覆盖和免耕相结合既有利于土壤呼吸产生CO2,又有利于蔬菜产量、产值提高,但免耕、深耕土壤CO2产生量无显著差异;增施有机物质总体上有利于蔬菜产量、产值提高,增施不同有机物质对蔬菜生产的影响顺序为烟杆>家禽、家畜粪便>废弃蔬菜叶>稻草,其中稻草对蔬菜具有较大的负面影响;土壤CO2含量...

【目的】研究传统耕作转为保护性耕作后土壤热水解碳(HWC)和酸解碳(AHC)的分布和积累特征。【方法】2001年在河北栾城设置翻耕+玉米秸秆不还田(CK)、翻耕+玉米秸秆粉碎还田(CT)、旋耕+玉米秸秆粉碎还田(RT)和免耕玉米秸秆直立还田(NT)4个处理。2007年小麦收获后,采集0—5 cm、5—10 cm、10—20 cm和20—30 cm土层样品,测定热水解有机碳(HWC,80℃水浴下提取24 h)和酸解有机碳(AHC,6 mol.L-1HCl,105℃下提取4 h)的浓度,分析两种活性碳的层化比率值(SR),并基于等效质量碳库储量计算方法,比较了不同耕作处理对土壤活性碳分布和储量的影...

为进一步明确保护性耕作对土壤有机碳固持(Carbon sequestration)的影响,系统分析2000—2018年农田生态系统中,保护性耕作对土壤有机碳稳定化(Stabilization)影响的相关研究文献。结果表明,保护性耕作并不直接影响土壤有机碳本身的稳定性(Stability),而是通过改变土壤物理化学性质及有机碳分子结构(Molecular structure)促进土壤有机碳稳定化,增加土壤固碳。未来研究重点应在阐明保护性耕作条件下外源有机碳的投入(主要源于作物秸秆)与土壤有机碳变化的关系,保护性耕作条件下土壤理化性质对土壤有机碳矿化的影响以及保护性耕作对土壤有机碳分子结构及其对有机碳稳定的影响。