科研产出
粉垄耕作对甘蔗光合生理特性及产量品质的影响
《热带作物学报 》 2021 北大核心 CSCD
摘要：为了探明粉垄耕作下甘蔗光合生理特性与甘蔗高质高产的相关性,阐明粉垄条件下甘蔗光合生理特性的响应,以‘桂糖42号’为供试品种,设常规耕作（CK）和粉垄耕作（粉垄）共2个处理,采用田间随机区组设计,每个处理设3次重复。结果表明:甘蔗伸长期,粉垄甘蔗的叶绿素含量、苹果酸脱氢酶（NADP-MDH）活性、磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶（PEPC）活性、核酮糖1,5-二磷酸羧化酶（RuBPC）活性分别比常规耕作甘蔗提高5.4%、18.6%、23.5%和30.9%,差异均达显著。此外,粉垄甘蔗的净光合速率（Pn）、气孔导度（Cond）、蒸腾速率（Tr）在伸长期和成熟期也显著大于对照。粉垄耕作下甘蔗单茎重、茎长、茎径、有效茎与理论产量等农艺性状均达到显著差异,单茎重提高32.7%,茎长增加13.1%,茎径增加17.6%,有效茎数量提高5.3%,理论产量增加20741 kg/hm2;纯度、锤度、蔗汁糖分和甘蔗糖分等工艺品质也均达显著差异,分别提高5.2%、9.0%、14.5%和13.4%。粉垄耕作能提高甘蔗伸长期光合作用相关的酶活性、叶绿素含量和净光合速率等生理指标,提高了光合作用,促进甘蔗生长,提高甘蔗产量与品质。
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粉垄耕作与氮肥减施对木薯地土壤温室气体排放及土壤酶活性的影响
《南方农业学报 》 2021 北大核心 CSCD
摘要：【目的】研究粉垄耕作与氮肥减施对木薯地土壤温室气体排放及土壤酶活性的影响,明确粉垄栽培木薯的增产及碳减排效应,为木薯种植业的可持续发展提供技术支撑。【方法】以木薯品种华南205为试验材料,利用粉垄耕作和常规耕作2种方式进行整地,分别设4个不同施氮量水平（100%N、50%N、25%N和0N）,分2次追肥,于第1次追肥后至木薯收获期采集土壤温室气体及土壤样品,研究耕作方式及施氮量对土壤脲酶、过氧化氢酶活性及土壤温室气体排放量、净增温潜势（GWP）、温室气体强度（GHGI）和固碳量的影响。【结果】在木薯整个生育期中,2种耕作方式下,100%N处理的土壤脲酶活性较高,25%N处理的土壤过氧化氢酶活性较高,且粉垄耕作的酶活性整体上高于常规耕作。土壤温室气体累积排放量、GWP、GHGI和土壤固碳量均受耕作方式和施氮量的双重影响。减氮处理有利于降低土壤N2O、CH4和CO2的累积排放量及GWP和GHGI,0N处理的土壤温室气体排放量均最低;常规耕作100%N处理的土壤GWP和GHGI分别为1170.4 kg/ha和0.069 kg/kg,均显著高于各减氮处理（P<0.05,下同）;粉垄耕作100%N处理的GWP和GHGI分别为367.6 kg/ha和0.014 kg/kg,与各减氮处理差异不显著（P>0.05）。相同施氮量处理下,粉垄耕作的土壤固碳量均显著高于常规耕作,其中100%N处理的土壤固碳量最高,为1.95 kg/（ha·a）。【结论】粉垄耕作可通过优化土壤理化性质,提高土壤固氮效率,改善土壤固碳能力。在相同的试验条件下,粉垄耕作100N%处理的碳减排效果最明显。
关键词： 粉垄耕作 木薯 减量施肥 土壤酶活性 净增温潜势 温室气体强度
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粉垄耕作对黏性红壤团聚体稳定性的影响评估
《土壤通报 》 2020 北大核心 CSCD
摘要：粉垄耕作是一种新型土壤横向切割、垂直深旋耕技术。为系统评估粉垄耕作对黏性红壤耕层土壤团聚体形成及结构性碳稳定性的影响,本研究在粉垄耕作发源地亚热带南方典型水旱红壤区,开展粉垄耕作对稻田、旱地蔗地耕层土壤结构影响的定位试验,分析粉垄耕作对不同类型农田土壤团聚体含量、团聚体有机碳、团聚体有机碳贡献率的影响。结果表明:粉垄耕作促进了农田黏性红壤机械性微团聚体形成,增加了更多的水田耕层土壤机械性微团聚体含量,降低了农田耕层土壤机械性大团聚体含量;粉垄耕作提高了黏性红壤旱地土壤水稳性团聚体稳定性和抗侵蚀能力,增加了水田耕层土壤团聚体破坏率。粉垄深旋耕了降低旱地耕层土壤水稳性中小、微团聚体含量,有利于旱地水稳性大团聚体含量提高24.3%,但粉垄深旋耕不利于水田耕层土壤水稳性大团聚体的形成。粉垄深旋耕能有效提高旱地耕层土壤总有机碳含量,不利于水田耕层土壤总有机碳的积累。粉垄深旋耕分别降低和增加了更多的水田耕层土壤机械性大团聚体和微团聚体有机碳贡献率。粉垄深旋耕提高了旱地耕层土壤水稳性大团聚体和微团聚体有机碳贡献率,但不利于水田土壤水稳性大团聚体有机碳的积累,其含量降低了32.6%,中小、微团聚体有机碳贡献率成倍增加。此外,粉垄深旋耕降低了耕层土壤团聚体含量及有机碳贡献率、团聚体稳定性的相关性,而水田耕层土壤中各指标的相关系数高于旱地耕层土壤。可见,粉垄深旋耕改变黏性红壤农田土壤结构,利于土壤机械性微团聚体形成和土壤结构性碳稳定,但对水田土壤团聚体形成具有负效应,不利于稻田土壤大团聚体形成。研究结果有助于土壤结构耕性不良逆境的调控,有利于改善土壤疏松状态,促进黏性红壤团聚体的形成和结构性碳的稳定性,为粉垄耕作在农业中的应用提供理论支撑。
关键词： 粉垄耕作 耕层土壤 土壤团聚体 团聚体有机碳贡献率 水旱农田
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粉垄耕作改良盐碱地效果及机理
《土壤 》 2020 北大核心 CSCD
摘要：在重度盐碱地上,采用粉垄专用机械2 a内耕作3次,并以拖拉机旋耕为对照,比较了两种耕作方式0~20、20~40、40~60 cm土层土壤容重、含盐量以及作物产量,探讨了粉垄耕作改良盐碱地的效果及其机理.结果表明:粉垄耕作3次,0~20 cm土壤容重由试验前的1.27 g/cm~3降至1.06 g/cm~3,降幅达16.54%;而对照土壤容重降至1.12 g/cm~3,降幅为11.81%,粉垄耕作比对照降低29.1%.第1次耕作后,粉垄耕作土壤0~20、20~40和40~60 cm土层全盐量分别为8.6、5.7和4.4 g/kg,对照分别为9.2、4.9和4.2 g/kg,粉垄耕作较对照的变化幅度分别为–6.52%、16.32%和4.54%,第3次耕作种植夏玉米,粉垄耕作玉米产量(鲜重)为12 150 kg/hm~2,比对照(7 020 kg/hm~2)增产73.0%.试验结束时,0~20、20~40、40~60 cm土壤全盐含量粉垄耕作分别为4.3、7.2和4.9 g/kg,比对照(分别为8.9、4.7和4.3 g/kg)分别下降51.68%、增加53.19%和增加13.95%.上述结果表明,粉垄耕作可以使土壤盐分向下迁移而下层盐分不易上移,保证上层土壤盐分相对较低,从而有利于作物的正常发育和生长.
关键词： 粉垄耕作 超深耕作 重度盐碱地 物理改良 增产效果
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粉垄耕作对红壤理化性质及红薯产量的影响
《土壤 》 2020 北大核心 CSCD
摘要：为改善红壤板结状况,缓解红壤区季节性干旱对作物的胁迫,本研究在江西省选择发育于第四纪红黏土的典型红壤设置传统旋耕15 cm(RT)和粉垄耕作20 cm(FL20)、30 cm(FL30)、40 cm(FL40)等4种耕作处理,通过监测土壤耕层厚度、容重、水分、养分的变化及红薯产量,以期揭示粉垄耕作对红壤理化性质和红薯产量的影响。结果表明:与RT处理相比,FL30和FL40处理显著增加了耕层厚度,降低了土壤容重,提高了土壤饱和导水率;粉垄耕作显著提高了降雨后土壤水分下渗速度、下渗量、下渗深度以及耕层土壤储水量,并导致干旱期土壤含水量的增幅大于湿润期。粉垄耕作导致土壤氮、磷等养分下移,形成"上减下增"的分布格局,与RT处理(23.10 t/hm2)相比,粉垄耕作20～40 cm(FL20、FL30和FL40)处理还提高了鲜薯产量89%～117%。因此,粉垄耕作显著改善了旱地红壤物理性质,改变了土壤养分在耕层中的分布,并有效调蓄了土壤水分合理分配,产能提升效果显著。
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粉垄耕作对甘蔗根系生长及氮素吸收利用的调控作用
《南方农业学报 》 2020 北大核心 CSCD
摘要：[目的]探究粉垄耕作对甘蔗根系生长和氮素吸收利用的调控作用,为粉垄耕作技术在甘蔗生产中的推广应用提供理论依据.[方法]以甘蔗品种福农41为试验材料,以传统耕作为对照,研究粉垄耕作对甘蔗根系生物量和氮含量的影响;采用转录组测序(RNA-seq)和实时荧光定量PCR(qRT-PCR)分析粉垄耕作对甘蔗根系中氮素吸收利用相关基因表达水平的调控作用.[结果]与传统耕作相比,粉垄耕作条件下甘蔗根系鲜重、干重、氮含量分别显著增加48.7%、46.8%和50.0%(P<0.05).RNA-seq分析结果表明,2种耕作方式的甘蔗根系存在14020个差异表达基因,其中12565个基因在粉垄耕作甘蔗根系中上调表达、1455个基因在粉垄耕作甘蔗根系中下调表达.进一步筛选到45个氮吸收利用相关的差异表达基因,包括硝酸盐转运蛋白基因、硝酸还原酶基因、亚硝酸还原酶基因、谷氨酰胺合成酶基因、谷氨酸合酶基因等,其中有44个氮吸收利用相关基因在粉垄耕作根系中上调表达.qRT-PCR分析结果显示,3个有代表性的差异表达基因TRINITY_DN194141_c0_g1、TRINITY_DN252586_c0_g1和TRINITY_DN241177_c0_g1在2种耕作方式甘蔗根系中的表达差异趋势与RNA-seq分析结果一致.[结论]粉垄耕作可能通过上调甘蔗根系中氮素吸收利用相关基因表达水平来增加甘蔗根系对氮的吸收利用能力,而增加甘蔗根系中氮含量并促进根系生长;此外,由于粉垄耕作的甘蔗根系更发达,可能通过增加根系与土壤接触的总面积,进而促进甘蔗根系对土壤中氮素的吸收利用.
关键词： 甘蔗 粉垄耕作 根系生长 转录组测序技术 氮素吸收利用 基因表达
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绿肥粉垄耦合对稻田耕层土壤团粒结构特征的影响
《南方农业学报 》 2020 北大核心 CSCD
摘要：[目的]研究稻田生态系统耕层优化对双季稻田耕层土壤团粒结构特征的影响,为探明和评估绿肥粉垄耦合土壤物理结构特征及稻田土壤逆境调控提供理论依据.[方法]2017—2018年在广西农业科学院试验田(南宁)开展为期4个稻季的定位试验,早稻采用粉垄耕作(F)和常规耕作(C)2种方式,以不施肥(N)为对照,设置常规施用化肥(N0)、同等肥力条件下单倍绿肥配施化肥(N1)和双倍绿肥配施化肥(N2),共设8个处理(CN、CN0、CN1、CN2、FN、FN0、FN1、FN2),晚稻实行常规施用化肥免耕.采用粒度分析仪测定0~15、15~30和30~45 cm耕层黏粒、粉粒、砂粒的土壤粒径含量;采用湿筛法测定0~15 cm层土壤水稳性团聚体含量,计算土壤水稳性团聚体凝聚力的关键指标,即平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD);采用电子显微镜扫描团聚体超微观形态结构;采用土壤紧实度仪测定不同耕层土壤紧实度.[结果]FN1处理提高了0~15和30~45 cm土壤黏粒含量,其中早稻分别增加0.75%和2.10%,晚稻分别增加0.67%和0.09%;FN2提高了除晚稻30~45 cm以外的其他耕层土壤粉粒含量.绿肥粉垄耦合能提高稻田土壤团聚体的凝聚效果.同一季稻田粉垄耕作土壤MWD和GWD均低于常规耕作,其中早稻和晚稻粉垄耕作土壤MWD较常规耕作分别降低0.19~0.96和0.47~0.72 mm,GMD较常规耕作分别降低0.36~1.52和0.79~1.15 mm.绿肥用量的增加有效提高了土壤MWD和GMD,其中FN1和FN2早稻处理下分别提高0.75和1.06 mm,晚稻分别提高0.21和0.31 mm.FN1处理提高土壤持水性和通气性,有效促进了土壤团聚体的形成.粉垄耕作下土壤微观结构呈孔隙多而偏小,空洞少而偏大的特征.晚稻FN1处理的土壤微团聚体和大团聚体含量最高,分别占8.60%和29.09%,免耕晚稻的土壤微团聚体和大团聚体含量较粉垄早稻有所提升,FN1处理增加了3.88%和1.34%,FN2处理增加了12.04%和9.01%.粉垄耕作下早、晚稻不同土层土壤紧实度均低于常规耕作,免耕晚稻的土壤紧实度高于免耕早稻.与常规耕作相比,FN1早稻土壤紧实度从土层自上而下分别降低8.90、22.73和55.15 kPa,晚稻分别降低1.20、28.84和53.93 kPa,FN2早稻分别降低5.80、25.37和66.00 kPa,晚稻分别降低6.80、36.97和50.33 kPa.[结论]绿肥还田对粉垄耕作稻田土壤微形态结构特征产生重要影响,绿肥粉垄耦合有助于集约化水稻抗逆栽培、实现减肥增效.
关键词： 绿肥还田 粉垄耕作 稻田土壤 土壤团聚体 微观结构
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不同耕作和覆盖方式对广西地区甘蔗地土壤水热状况的影响
《西南农业学报 》 2019 北大核心 CSCD
摘要：[目的]研究不同耕作和覆盖方式对甘蔗种植地土壤水热状况的影响,探究适宜的耕作管理方式,为广西地区甘蔗种植和农业发展提供理论依据.[方法]在广西农业科学院里建科学研究基地典型甘蔗种植区内,设置粉垄耕作+无秸秆覆盖处理(TO)、免耕+无秸秆覆盖处理(NTO)、粉垄耕作+秸秆覆盖处理(TS)和免耕+秸秆覆盖处理(NTS)等4个处理,原位监测其5、20和40 cm土层土壤温度和土壤含水量,分析其在不同时期内的土壤水热状况的变化及原因.[结果]秸秆覆盖处理(TS和NTS)相比于无覆盖处理(TO和NTO)显著降低了土壤温度(P <0.05,下同)且土温日变幅变幅较小,保持了土壤温度的稳定.粉垄耕作相比于免耕更有利于土壤热能的传导,升温迅速,在气温降低后具有增温效应.粉垄耕作和秸秆覆盖均能明显改善土壤水分状况,TO处理在试验期土壤含水量比试验开始前提高31.3%,差异显著.整个研究期内5~ 40 cm土层的土壤含水量,同一耕作处理下,TS比TO、NTS比NTO分别高出15.4%和5.7%;同一覆盖处理下,TS比NTS、TO比NTO分别高出11.3%和2.0%,差异均显著.同时,经粉垄耕作后下层土壤水分可供给上层.[结论]粉垄耕作和秸秆覆盖均能有效调节土壤温度,提高土壤含水量,粉垄耕作+秸秆覆盖的耕作管理方式可作为广西地区甘蔗种植的参考.
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耕作方式对岩溶区甘蔗地土壤优先流特征的影响
《土壤 》 2019 北大核心 CSCD
摘要：岩溶区特殊的岩性地质条件,使土壤优先流现象广泛发生.以广西岩溶区内的典型农地甘蔗地作为研究对象,利用野外染色示踪技术和图像解析方法,分别对传统耕作(CT)和粉垄耕作(SRT)方式下的田间土壤优先流特征进行分析,揭示耕作方式对岩溶区甘蔗地土壤优先流的发生及其空间发展变化的影响.结果表明:①在相同外部供水条件下,传统耕作甘蔗地优先流运动分化程度相对较高,多呈指状形式,且平均湿润锋下渗深度为43.19 cm,显著大于粉垄耕作(P<0.05),而粉垄耕作甘蔗地优先流以横向运动形式为主,表现为团块状湿润锋形式;②粉垄耕作甘蔗地土壤优先流发生时间显著滞后于传统耕作(P<0.05),是其1.67倍;③随土壤深度的增加,两种耕作方式下的甘蔗地土壤优先流发育程度总体呈现先增加后降低的变化趋势,但粉垄耕作甘蔗地优先流比(70.72%)和长度指数(527.12%)均显著小于传统耕作甘蔗地(P<0.05),且在土壤空间中对应的染色形态变异系数(1.19)是传统耕作的1.38倍,优先流发育程度显著低于传统耕作甘蔗地.粉垄耕作与传统耕作方式相比,在一定程度上降低了田间土壤优先流现象,改善了田间土层中的水肥状况.
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粉垄改造利用盐碱地效果初探（英文）
《Agricultural Science & Technology 》 2017
摘要：为探索粉垄改造利用盐碱地的效果,利用自主发明的粉垄耕作机械和粉垄技术,于2015~2016年分别在新疆和陕西等地进行了粉垄改造利用盐碱地试验,结果显示:在新疆的重度盐碱地经粉垄种植一季棉花后,土壤全盐量下降幅度31.31%,棉花产量增加48.80%,盐碱程度由重度降为中度;在陕西轻度盐碱地种植麦后夏玉米,土壤全盐量下降幅度42.73%,玉米产量增加34.83%,盐碱程度由轻度脱盐为正常耕地。最后分析了粉垄盐碱地淡盐增产的机理原因。
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