甘肃农业大学 学生科研训练计划（SRTP）项目申请书项目名称：长期保护性耕作对土壤物理特性的影响申 请 人： 所在院部： 农学院 联系电话： 150 0259 1266 指导教师: 李玲玲 职称 副教授 申请日期： 二一 年 十二 月 填 表 说 明 一、 填写立项申请书前，请先咨询指导教师或有关专业教师。申请书的各项内容要求实事求是，逐条认真填写。表达明确、严谨，一律要求用打印稿件。 二 、申请书为A4开本，复印时用A4复印纸，于左侧装订成册。一式三份（一份原件），由指导教师和所在院SRTP项目工作小组审查并签署意见后报送SRTP管理领导小组。三 、“所在单位意见”一栏中，应注明研究人员、时间、条件、政策等方面的保证措施和意见。“项目类别”指A、B、C、D，A社会调查类；B科技制作；C实验设计、科研类；D其他类。“项目批准号”不填，由学校统一编号。四、如表格不够，可以加附页。一、简况表项 目简 况项目名称长期保护性耕作对土壤物理特性的影响项目类别标记（）A、 社会调查类； B、 科技制作；C、 科学实验、科研类； D、 其他类。经费已有4000 经费来源老师科研经费起止年月2011.03-2011.11申请1000 SRTP项 目申 请人姓 名性别女民族汉出生年月1988.03所在学院农学院专 业农学年 级08级前一学期平均学分绩点2.21前一学期综合测评成绩77.02指导教师姓 名李玲玲性别女民族汉 出生年月1977年1月所在院部农学院专业作物栽培学与耕作学职称副教授项目组成员姓 名性别出生年月所在学院专业/年级综合考评成绩学生签名二、立项依据（项目的意义、现状、可行性分析）1研究意义及现状: 水土流失严重和生产力水平低下是黄土高原西部干旱半干旱旱农区发展的主要制约因素。黄土质地疏松，抗蚀能力差，雨量少而集中，造成该区水土流失严重和土地生产力水平低下。而传统农业的精耕细作更加剧了水土流失，限制了生产力水平的提高，其主要原因有： 1) 传统农业进行土壤翻耕，使表层肥沃土壤容易被水冲走，形成严重的水土流失； 2）传统农业土壤耕作地要求土壤细碎平整，多次翻耕耙耱，整得越细越好，使雨水入渗速率降低，表土积水，形成径流，引发强烈水土流失； 3）除作物生长期以外，耕地表面长时间裸露，土壤水分蒸发极其强烈，水分利用效率低下，疏松裸露的表土也很容易发生水蚀； 4）传统农业大量的秸秆及畜粪用做燃料，有机质不仅不能返还田参加物质循环，而且造成空气污染。保护性耕作（Conservation Tillage）是美国在上世纪30年代发生黑风暴以后为保持水土而逐渐研究和发展起来，是相对于传统犁翻耕的一种新型农业耕作技术。近年来保护性耕作研究引起了世界不同国家和地区的广泛关注等。很多研究表明，应用保护性耕作技术可以增加水分入渗量；增强土壤团粒结构及其稳定性；减少水土流失、提高水分利用效率，特别是在干旱、半干旱地区，保护性耕作能够通过减少径流、蒸发及增加入渗而增加土壤贮水量，而显著提高作物产量及作物水分利用效率；增加土壤生物多样性。因此，采用保护性耕作不仅能够提高旱作农业区土地生产力水平，而且还能减轻水土流失，提高农业发展的可持续性。另外，与传统耕作相比，保护性耕作因为耕作次数的减少能明显降低农业生产投入而倍受发达国家农民的青睐。所以，尽管保护性耕作技术是在北美洲发展起来的，现在已经在南美、澳大利亚、欧洲等地得到了广泛的应用。因此，采用适宜的保护性耕作技术体系必将对我国黄土高原地区土地生产力水平的提高、水土流失的防治和农业可持续发展起到非常重要的作用。大量的研究认为，保护性耕作提高土地生产力、减轻水土流失的主要机制是改善了土壤的物理质量，从而能使土壤表层的结构稳定性得到一定程度的恢复和提高1,2。保护性耕作中大量秸秆通过覆盖的方式还田，直接增加有机质；减少耕作，特别是取消翻耕，可以间接增加有机质3。另外，地上秸秆残留，地下根茬残留及微生物量的增加都有助于改良土壤质量4 。但是在不同地区的研究中，由于气候、土壤以及耕作方式的差异，使得不同耕作措施对农田土壤物理质量的影响存在较大差异。而且，保护性耕作不是短期内就能对土壤物理性质产生显著影响的。我国保护性耕作研究和应用起步较晚，到目前为止全国各类保护性耕作面积仅130万ha。原因之一是缺乏长期保护性耕作效应方面的深入研究。为此，本研究拟借助甘肃农业大学在黄土高原丘陵沟壑区典型的半干旱旱作农业区建立的保护性耕作长期定位试验，研究长期保护性耕作的土壤物理性质的影响，以期丰富保护性耕作理论研究，为我国黄土高原地区保护性耕作的应用发展提供理论基础，促进该区农业的可持续发展。2可行性分析:本研究所依托的田间试验设在定西市安定区李家堡镇的甘肃农业大学定西三结合基地，属黄土高原丘陵沟壑区典型的半干旱旱作农业区，地点具有代表性。试验设计是在2001经过国内外专家充分讨论和研究确定的，方案合理。而且，该试验已经在田间实施了10年之久，各处理间土壤物理特性的区分度大，且能真实反映长期保护性耕作对土壤物理特性的影响。本组成员正值实习期，有充足的实验时间和扎实的专业基础。研究所用的材料、仪器均为常规用品，在三结合基地和校内作物栽培学与耕作学省级重点学科实验室都有。另外，科研训练计划经费，加上指导老师的部分科研经费，能够满足本研究所需的全部经费。 参考文献：1 赖庆旺, 李茶苟, 黄庆海. 红壤性水稻土无机肥连施与土壤结构特性的研究J. 土壤学报, 1992, 29(2): 168185.2 Doran J W, Elliott E T, Paustian K. Soil microbial activity,464 中国生态农业学报 2010 第18 卷nitrogen cycling, and long term changes in organic carbonpools as related to fallow tillage managementJ. Soil andTillage Research, 1998, 49: 318.3 Mikhailova E A, Bryant R B, Vassenev II, et al. Cultivationeffects on soil carbon and nitrogen contents at depth in theRussian ChernozemJ. Soil Science Society of AmericaJournal, 2000, 64: 738745.4 张志斌, 吴昆仑. 浅议保护性耕作的机理与技术J. 青海农林科技,2005 ,(2 ):64-66.三、项目实施环节及实施方案1. 试验材料 本试验材料选择定西广泛种植的供试作物为春小麦和豌豆。其中春小麦品种为“定西35”；豌豆品种为“绿农1号”为供试品种。2. 试验设计本试验采用小麦豌豆（WP）和豌豆小麦（PW）的双序列轮作模式，共设6个处理，4次重复，小区面积4m20m，随机区组排列。2001年8月试验布置时，使用百草枯杀除了前茬作物胡麻田间的杂草，秸秆覆盖的处理所用的覆盖材料为当年产的小麦秸秆，经翻晒后切成5cm左右均匀撒布于小区内，用量为6750 kg/ hm2，具体处理如下：处理1: 传统耕作不覆盖 (T)试验地在前茬收获后三耕两耱。八月份收获后马上进行第一次耕作，八月底和九月分别进行第二、三次耕作，耕深依次为20cm, 10cm 和 5cm。九月份第三次耕后耱一次，十月份冻结前再耱一次，这是定西地区很典型的传统耕作方式。处理 2: 免耕秸秆覆盖(NTS)整个试验期免耕。从八月至第二年三月地面覆盖前茬作物秸秆。前茬作物收获的所有秸秆脱粒后立即还原小区。处理 3: 免耕不覆盖(NT)同处理 2，但不覆草，整个试验阶段免耕。 处理 4: 传统耕作结合秸秆还田 (TS)试验地耕耱同处理 1 (三耕两耱), 但在第一次耕作的同时将秸秆翻入。前茬作物收获的所有秸秆脱粒后立即还原小区，并随耕作翻入土壤。 处理 5: 传统耕作结合地膜覆盖 (TP)试验地耕耱同处理 1 (三耕两耱)，但在十月份最后一次耱后覆盖塑料薄膜。膜宽40cm，膜侧种作物，因此该处理作物宽窄行种植，宽行40cm，窄行10cm，平均25cm。 处理 6: 免耕结合地膜覆盖(NTP)整个试验阶段免耕或少耕。十月份用覆膜机（同处理5）覆膜。为避免前茬秸秆挂坏薄膜，收获后用剪草机剪平或耱平残茬。 3. 播种与施肥除处理5、处理6采用当地一种特别的覆膜播种机播种和施肥外，其他处理的播种、施肥均使用免耕播种机一次作业完成。其中春小麦在3月中旬播种，播量187.5kg/hm2，豌豆在4月上旬播种，播量180 kg/hm2。施肥量分别为：春小麦105 kg N/ hm2 (尿素，46% N), 磷肥105 kg P2O5/ hm2 （过磷酸钙，含14% P2O5），豌豆 20 kg N/ hm2 (尿素，46% N), 磷肥105 kg P2O5/ hm2 （过磷酸钙，含14% P2O5） 4. 田间管理在春小麦45叶期用2,4-D丁酯（用量600900 g/ hm2，加水30004500kg地面喷雾）防除田间阔叶杂草，手工拔出未能杀灭的恶性杂草，而豌豆生长期间的杂草需手工拔出，所有作物收获后使用百草枯、根清等灭生性除草剂除草。虫害在必要时加以防治。收获时剔除小区边行(0.5 m)，所有作物都用镰刀收割，其中春小麦留茬高度为1520cm。 5. 测定项目和方法5.1 土壤含水量测定测定深度0200 cm。0 5 cm、 5 10 cm用烘干法测定；10 30cm、3050 cm、5080 cm、80110 cm、110140 cm、140170 cm、170200cm用中子水分仪测定 。每月测定两次。5.2 土壤容重测定采用环刀法测定。测定深度分为 0 5 cm、5 10 cm、10 30 cm , 每个小区4次重复。共测定2次, 播前1次，收获后测定1次。5.3 土壤孔隙度采用吸力盘法。采取土壤0-5cm土样，在室温20条件下，将土样底面处理平整后放在张力盘上，在土样充分吸水后，给土样以一50cm的张力并平衡24H后称重，然后再给土样以一100cm的张力并平衡24h后称重。最后在105下将土样烘干至恒重，计算土壤的通气孔隙。共测定2次, 播前1次，收获后测定1次。 5.4 土壤团粒结构 采用湿筛法。首先，将原状风干土样用橡皮塞轻压使全部通过l0mm的筛。称取该粒级团聚体20g装入塑料袋