毛乌素沙地南缘不同耕作措施土壤质量评价及经济效益研究

毛乌素沙地南缘不同耕作措施土壤质量评价及经济效益研究

论文摘要

位试验基础上探究了不同耕作措施下土壤的水分、温度、容重、养分、土壤微生物、土壤酶活性的时空变化特征,并在此基础上(1)分析了不同耕作措施下的水分利用率;(2)应用逐步回归法建立了土壤养分与土壤酶和土壤微生物的最优回归模型;(3)采用因子分析法对不同措施下的土壤肥力质量进行评价,并且用玉米产量验证评价结果;(4)对不同耕作措施下的经济效益进行了分析。结果表明:(1)在0-25cm土层,5、6月份覆膜措施耕层土壤温度最高,7、8、9月份免耕和秸秆覆盖措施的温度高于覆膜和翻耕措施。(2)在0-40cm土层,覆膜、免耕和秸秆覆盖有明显的保水和调节水分平衡的特征,在整个玉米生育期内,土壤水量变化平稳,变幅分别在14.63%17.87%、9.81%19.67%和9.22%14.91%。传统翻耕变化急剧,变幅分别为10.69%36.95%。免耕、覆膜和秸秆覆盖措施的产量和生物量水分利用率高于传统翻耕,分别提高了13.1%、23.8%和4.4%,37.9%、33.9%和26.5%。(3)有机质含量,在0-20cm土层,免耕、秸秆覆盖、覆膜和翻耕收获后分别高于播种前18.83%、5.78%、12.53%和5.97%;在20-40cm土层,秸秆覆盖措施收获后略微低于播种前,其余各措施与之相反。土壤全氮的含量在土层0-20cm,免耕、秸秆覆盖、覆膜和翻耕措施播种前分别高于收获后16.86%、8.82%、36.60%和23.18%,在土层20-40cm分别为:61.14%、55.81%、22.02%和30.31%;全磷含量在土层0-20cm收获后高于播种前,免耕、秸秆覆盖、覆膜和翻耕分别为:27.08%、10.28%、10.31%和13.79%;土壤速效氮含量免耕、秸秆覆盖、覆膜和翻耕播种前较收获后分别降低了40.02%、33.11%、22.45%和30.58%;土壤速效磷含量在土层0-20cm,免耕、秸秆覆盖、覆膜和翻耕措施下播种前分别高于收获后:10.88%、14.77%、27.18%和42.00%;速效钾含量播种前收获后各措施变化不大。免耕和覆膜措施下N肥利用率分别比翻耕高1.38倍和1.67倍,秸秆覆盖N肥利用率与翻耕措施很接近,P肥利用率免耕是翻耕的1.41倍,覆膜和秸秆覆盖的利用率低于翻耕1.13倍和1.6倍。(4)不同的耕作措施下,0~20cm土层磷酸酶的活性SM和NT措施显著高于CT和FM措施;尿酶的活性SM措施最低;蔗糖酶的活性SM措施显著高于其他耕作措施;20~40㎝土层中,NT措施下磷酸酶、尿酶和蔗糖酶的活性较高;土层40~60cm土层中,各措施下各种酶的活性变化不大。剖面上过氧化氢酶活性随土层深度增加在SM措施下呈现逐渐递减,在NT措施下呈现先增大后减弱的趋势,在CT措施和FM措施下0~20cm和20~40cm土层之间活性几乎一致,40cm往下CT措施过氧化氢酶活性较0~40cm的活性有所增大;其余酶活性(磷酸酶、尿酶、蔗糖酶)随土层深度增加活性减弱,NT和SM措施下酶活性分层明显,CT和FM措施下的酶活性分层不明显。(5)不同耕作措施,0~20cm土层,SM和NT措施下各类菌的菌数显著高于CT和FM措施下的菌数,20~40cm土层各菌类耕作措施之间变化不明显,40~60cm土层几乎没有影响。随着土层深度的增加三大菌类均呈现逐层递减的趋势,其中SM和NT措施下层次间微生物的数量差异明显,CT和FM措施下层次间差异不明显。(6)土壤酶和菌类与土壤含水量呈正相关,与容重呈负相关;磷酸酶、尿酶和蔗糖酶与土壤有机质、全氮、全磷、硝态氮和速磷均有着显著的正相关性;土壤微生物主要与有机质有显著的相关性,与其他养分相关性不显著,过氧化氢酶与菌类总体上呈负相关;磷酸酶、尿酶和蔗糖酶与菌类呈正相关。(7)免耕措施拥有较强的潜在养分供给能力和较高的有机质含量;覆膜措施有机质含量和酶活性较高;翻耕措施有机质含量最低,不利于养地;秸秆覆盖措施潜在养分供给能力、有机质含量和酶活性总体上处于劣势。综合土壤肥力质量覆膜措施最好,秸秆覆盖最差,评价结果与产量结果一致。(8)覆膜、免耕和秸秆覆盖的产值平均增收率较传统翻耕措施分别高为17.53%、8.78%和0.34%。但随着人工成本的逐年增加,覆膜措施有逐渐被淘汰的趋势,免耕措施将逐渐成为当地人的首选耕作措施。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 文献综述
  • 1.1 研究的目的和意义
  • 1.2 研究现状概述
  • 1.2.1 保护性耕作的概念
  • 1.2.2 国外研究进展
  • 1.2.3 国内研究进展
  • 1.3 研究内容和方法
  • 1.3.1 研究内容
  • 1.3.2 研究方法及技术路线
  • 第二章 不同耕作措施土壤物理属性动态变化
  • 2.1 不同耕作措施土壤温度变化
  • 2.1.1 不同耕作措施耕层日平均温度变化特征
  • 2.1.2 不同耕作措施土壤温度剖面变化特征
  • 2.2 不同耕作措施土壤水分变化
  • 2.2.1 生长期内月平均水分变化特征
  • 2.2.2 不同耕作措施土壤剖面水分变化特征
  • 2.3 不同耕作措施水分利用率
  • 2.4 不同耕作措施土壤容重变化
  • 2.5 小结
  • 第三章 不同耕作措施土壤养分属性动态变化
  • 3.1 不同耕作措施土壤养分播前变化
  • 3.1.1 不同耕作措施播前耕层养分随时间的变化
  • 3.1.2 不同耕作措施播前养分剖面变化
  • 3.2 不同耕作措施土壤养分收获后变化
  • 3.2.1 不同耕作措施收获后耕层养分随时间的变化
  • 3.2.2 不同耕作措施收获后养分剖面变化
  • 3.3 不同耕作措施土壤养分播前与收获后比较
  • 3.3.1 不同耕作措施土壤有机质含量播前与收获后比较
  • 3.3.2 不同耕作措施土壤全氮含量播前与收获后比较
  • 3.3.3 不同耕作措施土壤全磷含量播前与收获后比较
  • 3.3.4 不同耕作措施土壤速效氮含量播种前与收获后比较
  • 3.3.5 不同耕作措施土壤速效磷含量播前与收获后比较
  • 3.3.6 不同耕作措施土壤速钾含量播前与收获后比较
  • 3.4 N、P 肥利用率
  • 3.5 小结
  • 第四章 不同耕作措施土壤酶和微生物区系的特征
  • 4.1 土壤酶活性特征
  • 4.1.1 不同耕作措施下相同土层土壤酶活性特征
  • 4.1.2 不同耕作措施下土壤剖面中酶活性特征
  • 4.2 土壤微生物区系特征
  • 4.2.1 不同耕作措施下微生物区系的组成及数量特征
  • 4.2.2 不同耕作措施下土壤剖面中微生物数量组成及特征?
  • 4.3 不同耕作措施对土壤养分的影响
  • 4.3.1 不同耕作措施下相同土层养分的差异
  • 4.3.2 相同耕作措施下土层之间养分的变化
  • 4.4 影响土壤酶活性和微生物区系的因素分析
  • 4.4.1 土壤容重、水分与土壤酶活性和微生物区系相关分析
  • 4.4.2 土壤酶活性、土壤微生物数量与土壤养分的相关分析
  • 4.4.3 土壤酶活性与土壤微生物区系相关分析
  • 4.5 小结
  • 第五章 不同耕作措施土壤肥力质量评价
  • 5.1 土壤肥力评价方法
  • 5.2 应用因子分子法对不同耕作措施土壤肥力质量进行评价
  • 5.2.1 评价指标体系的建立
  • 5.2.2 不同耕作措施下土壤肥力质量评价指标的测定
  • 5.2.3 不同耕作措施土壤肥力质量评价
  • 5.2.4 土壤肥力质量评价结果的检验
  • 5.3 小结
  • 第六章 不同耕作措施经济效益分析
  • 6.1 不同耕作体系的投入分析
  • 6.2 不同耕作体系产出分析
  • 6.3 不同耕作措施下效益分析
  • 6.4 小结
  • 第七章 结论与展望
  • 7.1 不同耕作措施下土壤的物理属性动态变化
  • 7.1.1 不同耕作措施下土壤温度变化
  • 7.1.2 不同耕作措施下土壤水分变化及水分利用率
  • 7.1.3 不同耕作措施下土壤容重变化
  • 7.2 不同耕作措施土壤养分属性动态变化
  • 7.2.1 不同耕作措施土壤养分播种前变化
  • 7.2.2 不同耕作措施土壤养分收获后变化
  • 7.2.3 不同耕作措施土壤养分播前收获后比较
  • 7.2.4 不同耕作措施土壤养分利用率
  • 7.3 不同耕作措施土壤酶和微生物区系的特征
  • 7.3.1 不同耕作措施下土壤酶活性特征
  • 7.3.2 不同耕作措施下土壤微生物区系特征
  • 7.3.3 影响土壤酶活性和微生物区系的因素分析
  • 7.4 不同耕作措施土壤肥力质量评价
  • 7.5 不同耕作措施经济效益分析
  • 7.6 展望
  • 参考文献
  • 致谢
  • 作者简介
  • 相关论文文献

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