秸秆覆盖方式和施氮量对河套灌区夏玉米氮利用及产量影响

为探究夏玉米氮素转运利用规律、产量及土壤NO3－-N含量分布对秸秆覆盖方式和施氮量的响应,在河套灌区开展2a不同秸秆覆盖方式（秸秆表覆B处理、秸秆深埋S处理）和不同施氮水平（不施氮N0、低氮N1、中氮N2、高氮N3）的田间试验,以传统耕作模式为对照（CK处理）。结果表明：在0～100 cm土层,各处理NO3－-N含量随施氮量增加而增大,成熟期B和CK处理随土层加深呈先减后增趋势,而S处理呈先增后减趋势;B处理提高0～20 cm土层NO3－-N含量,而S处理提高20～40 cm土层NO3－-N含量（P<0.05）;秸秆覆盖可减少0～100 cm土层NO3－-N累积损失量,且显著提高氮肥利用率及夏玉米氮素转运量对籽粒产量的贡献率,SN2处理效果较佳。相比CK处理,成熟期的SN2处理2 a平均NO3－-N累积损失量降低39.6%,氮肥利用率较提高28.5%,夏玉米氮素转运量对籽粒产量的贡献率提高32.1%,增产9.3%。综合分析,秸秆深埋配施中氮效果较佳,可实现河套灌区夏玉米提效增产的目标,并减少深层土壤NO3－-N累积损失量,为优化河套灌区夏玉米耕作施氮模式和缓解农业面源污染提供参考。     

覆盖方式对夏玉米土壤水分和产量的影响

为探索半湿润偏旱区不同覆盖栽培模式夏玉米田土壤蓄水保墒和增产效果,于2014年6-10月在陕西杨凌节水灌溉试验站,通过设置垄覆地膜沟覆秸秆（PSM）、全覆膜平作（PM）、覆秸秆平作（SM）、露地平作（CK）4种栽培模式进行玉米种植试验,对0-200cm土壤不同深度土层含水率进行全生育期动态监测,分析比较各种模式下土壤含水率、土层贮水量以及作物耗水量的变化规律,并结合产量资料计算各种种植模式的水分利用效率。结果表明：一次30.5mm降水过程结束后,PSM处理的集水作用最明显,降水2d后,垄沟中40cm土层土壤含水率最高,达35.8%。与降水2d后相比,降水6d后,CK、PSM处理沟中（PSM-F）、PM和SM处理40cm土层土壤含水率分别下降10.3%、2.9%、1.8%和0.2%,而PSM处理垄下（PSM-B）含水率则提高10.4%。PSM处理在干旱季沟中和垄下土壤含水量差异明显,降雨较多时,沟垄土壤含水率基本达到平衡。PSM、PM和SM处理能显著提高玉米生育期0-20cm土层贮水量,其中以PSM处理最为显著;各处理苗期以后20-100cm土层贮水量均低于对照;100-200cm土层贮水量以SM处理最高,PSM处理最低。夏玉米产量与拔节-灌浆期耗水量呈显著正相关（r=0.98*）。PSM、PM和SM处理的玉米产量较CK分别提高95.3%、83.1%和55.4%,水分利用效率较对照分别提高75.7%、71.0%和58.8%。研究结果表明垄覆地膜沟覆秸秆栽培模式能够显著提高玉米产量和水分利用效率,适宜在半湿润偏旱区夏玉米生产中应用。     

半湿润区秸秆还田对土壤水分、温度及玉米产量的影响

为探索半湿润区玉米高产和水分高效利用的栽培技术模式,采用秸秆还田和土壤耕作相结合的方法,设置秸秆离田旋耕垄作(CK)、秸秆深翻还田(SP)、秸秆覆盖还田免耕(SC)、秸秆覆盖还田深松(SS) 4个处理,研究不同处理对土壤水分、土壤温度、玉米产量和水分利用效率的影响。结果表明:(1)2018年和2019年的土壤贮水量分别呈单、双峰曲线变化,2018年所有处理和2019年SS处理的土壤贮水量均随土层深度增加而显著增加。与CK相比,2018年SC和SS处理各生育时期土壤贮水量分别提高7.58%～18.40%和9.24%～21.94%。(2)耕层0—20 cm土壤温度随玉米生育时期呈先升后降的变化趋势,随着土层深度的增加,土壤温度逐渐降低。秸秆还田具有调节地温的作用,与CK相比,SP使5,6月地温分别提升0.46,0.21℃,SC使5—7月地温降低1.72～2.79℃,提高9月份地温0.22℃。(3)2018年和2019年,SS、SP、SC处理使玉米产量较CK分别增加13.88%和14.82%,7.59%和9.12%,7.42%和8.50%。(4)2018年和2019年,SS、SP和SC处理的水分利用效率分别增加13.79%和9.75%,6.11%和5.93%,5.67%和3.83%。(5)玉米各生育时期(时间上)和土层0—60 cm(空间上)土壤贮水量对玉米产量影响显著,各生育时期(花期除外)和0—60 cm土壤贮水量与水分利用效率呈显著正相关,6,7月及10 cm以下土层,土壤温度对玉米产量影响显著,7月和15 cm以下地温与水分利用效率显著负相关。秸秆覆盖深松技术增加土壤贮水量,改善土壤温度,提高玉米产量和水分利用效率,为雨养农业区提供高效的栽培技术模式。     

耕作措施对土壤特性及作物产量的影响

通过夏玉米田间试验研究了不同耕作措施及秸秆覆盖对土壤特性、水分状况、作物产量及水分利用效率的影响。试验处理包括常规耕作、深松、秸秆覆盖、垄作、浅坑及免耕。结果表明,秸秆覆盖可显著提高土壤蓄水量、作物产量及水分利用效率。其保水增产效果在干旱年份更加明显。深松可有效打破犁底层降低其密度,可增加作物根深、根长及根重,提高作物产量和水分利用效率。免耕可提高夏玉米早期田间土壤含水率,保持相同产量。     

不同秸秆还田方式对春玉米产量、水分利用和根系生长的影响

为探究耕作方式和秸秆还田对春玉米产量、土壤水肥及根系分布的影响,通过连续两年设置耕作方式(旋耕、翻耕)与秸秆还田方式(秸秆还田、秸秆不还田)两因素田间定位试验,研究了春玉米产量和水分利用效率、根系及土壤水肥分布的特性。结果表明:旋耕和翻耕处理春玉米产量和水分利用效率差异不显著,但前者显著增加了干旱年份(2015年)0—30cm土层的根长密度、根表面积密度和根干重密度,而后者显著降低了10—30cm土层的土壤容重和紧实度,降低了0—40cm土层的土壤含水量、有效磷和速效钾含量,提高了干旱年份30—60cm和湿润年份(2016年)0—60cm土层的根长密度、根表面积密度和根干重密度;秸秆还田较秸秆不还田处理显著增加了春玉米产量和水分利用效率,增加幅度分别为9.5%和7.3%,促进了干旱年份0—60cm土层的根长密度和湿润年份30—60cm土层的根长密度、根表面积密度和根干重密度的增加,还提高了0—60cm土层的土壤含水量、硝态氮、有效磷和速效钾含量。因此,实施旋耕秸秆还田和翻耕秸秆还田可以改善土壤水肥分布,促进深层根系发育,提高春玉米的产量和水分利用效率。     

麦前深松对夏玉米土壤物理性状和生长特性的影响

为探明华北地区深松耕作方式对夏玉米生育期土壤物理性状和水分利用效率的影响,在河南省新乡采用冬小麦播前深松耕作(PS)、传统旋耕(CK)2种耕作方式,对夏玉米各生育期间的土壤粒径组成、容重、土壤紧实度、夏玉米生长发育指标及水分利用效率等进行了研究。结果表明:PS处理下土壤粒径组成无明显变化,全生育期PS较CK处理0—40cm土层土壤容重降低0.63%~3.85%,孔隙度提高0.27%~3.67%;拔节期PS较CK处理20—30,30—40cm土层土壤紧实度显著降低37.76%,22.26%;全生育期PS处理的土壤含水率、夏玉米株高、叶面积指数、干物质积累量均高于CK,产量提高了9.50%,穗长和穗粒重提高了4.18%和6.50%(p0.05),水分利用效率提高5.08%,节水增产效果显著。     

不同水分条件和覆盖处理对夏玉米籽粒灌浆特性和产量的影响

采用二因素完全随机试验设计,研究了3种水分条件(75%、65%、55%田间持水量)下无覆盖(CK)、地膜覆盖(PM)和秸秆覆盖(SM)处理对夏玉米籽粒灌浆特性、产量、耗水量及水分利用效率的影响。结果表明,不同水分条件下,各处理夏玉米籽粒增重进程符合Logistic生长曲线。相对于无覆盖处理,地膜和秸秆覆盖处理提高了夏玉米的灌浆速率、产量和水分利用效率。其中,中水分(65%田间持水量)条件下地膜和秸秆覆盖处理夏玉米产量及水分利用效率(WUE)增幅最大,增产率分别为21.99%和35.86%,水分利用效率增加幅度分别为16.41%和16.79%;其次为低水分(55%田间持水量)处理,高水分(75%田间持水量)处理增幅最小。     

西北半干旱区秸秆带状覆盖对土壤水分及马铃薯产量的影响

为了探明玉米秸秆带状覆盖对西北半干旱区马铃薯田土壤水分及产量的影响,设置地膜覆盖(M1)、秸秆带状平覆(M2)、垄沟覆杆(M3)和传统不覆盖(CK)4个处理,通过2年田间试验,对比分析了不同覆盖方式对生长指标、土层含水率、产量及水分利用效率的影响。结果表明:3种覆盖方式较CK显著增产11.68%~21.74%,提高水分利用效率22.82%~48.63%。覆盖种植较CK单株产量提高26.02%~48.37%,株高增加3.18%~12.82%,单株生物量增加0.59%~26.49%,全生育期作物耗水量降低55.29~66.21mm,以秸秆带状平覆(M2)最好或较好。全生育期0—200cm土层平均含水率平水年黑膜大垄(M1)较CK低0.89个百分点,偏旱年较CK高1.30个百分点;秸秆带状平覆(M2)无论平水年还是偏旱年分别较M1及CK高0.20~0.89及0~1.50个百分点。其中以秸秆带状平覆(M2)在作物生长、增产及水分利用效率等方面效果较好,适宜西北半干旱地区推广。     

秸秆与地膜覆盖方式对咸淡交替灌溉模式下水盐调控及玉米产量的影响

为探明秸秆与地膜覆盖方式对咸淡交替灌溉模式下水盐调控及玉米产量的影响,筛选出适合内蒙古河套灌域轻度盐碱地地区玉米种植的耦合技术。通过田间试验,研究了在已有优化的咸淡交替灌溉模式下地膜覆盖(H1)、上膜上秸(地膜覆盖 +秸秆表覆)(H 2)、上膜下秸(地膜覆盖 +秸秆深埋)(H 3)、对照(无覆膜无秸秆)(CK)4种处理对玉米生长效应和水盐运移机理的影响。结果显示:1)H 1、H2、H3处理的玉米收获指数均显著高于 CK处理(P<0.05),分别比 CK提高了5.39%、14.48%、16.50%,H 2处理提高了玉米生育前期的生长指标,H 3处理提高了玉米生育后期的生长指标,但 H 3比H2处理玉米产量、水分利用效率高;2)咸淡水交替灌溉节约淡水资源,秸秆隔层与地膜覆盖减少了水分散失,提高了土壤含水率,20～ 40 cm土层 H 3处理的含水率最高且比CK增加了 7.13%;3)秸秆隔层能够减弱盐分表聚,把盐分控制在秸秆层以下位置,淡化了玉米根层土壤含盐量,20～ 60 cm土层 H 3处理的土壤含盐量分别比 H 1、H2、CK处理降低了30.97%、23.21%、44.07%。总之,优化咸淡交替灌溉模式下上膜下秸(H 3)耦合技术具有较好的蓄水控盐效果,为轻度盐渍化土壤玉米的生长提供了较好的生态环境,获得了较优产量,在内蒙古河套灌域轻度盐碱地地区较为适用。     

耕作方式与秸秆还田对土壤呼吸的影响及机理

为探明耕作方式、秸秆还田以及二者交互对冬小麦-夏玉米一年两熟农田土壤呼吸特征的影响,通过两年田间裂区设计试验,研究了不同土壤耕作方式(常规翻耕、深翻、深松)与秸秆还田(秸秆还田、秸秆不还田)对周年农田土壤呼吸速率、相关土壤理化性状(土壤温度、水分、紧实度、有机碳含量)的影响、两因素的互作效用,以及土壤物理性状与土壤呼吸速率的相关性。结果表明,深耕(深翻和深松)显著增加了全年土壤呼吸速率;秸秆还田增加了冬小麦季的土壤呼吸速率,却显著降低了夏玉米季的土壤呼吸速率;深耕+秸秆还田可使冬小麦季和夏玉米季的土壤呼吸速率分别增加41.9%和21.0%。土壤温度、土壤有机碳与土壤呼吸速率呈正相关,土壤紧实度与土壤呼吸速率呈显著负相关,且土壤温度与土壤呼吸速率相关系数最大。深耕与秸秆还田交互使冬小麦和夏玉米的干物质积累量分别提高34.9%和38.2%,根系干质量密度分别提高45.0%和39.4%,故在秸秆还田的基础上深翻或深松是黄淮海地区适宜的耕作方式。该研究结果可为制定黄淮海地区科学有效的土壤耕作方式提供理论依据。     

耕作方式和秸秆还田对砂姜黑土碳库及玉米小麦产量的影响

长期秸秆还田免耕覆盖措施导致沿淮区域砂姜黑土耕层变浅、下表层(10～30 cm)容重增加、土壤养分不均衡等问题凸显,限制了小麦-玉米周年生产力的提高。耕作和秸秆还田措施合理的搭配组合是解决这一问题的有效方法。通过8年的小麦-玉米一年两熟田间试验,设置4个处理:1)玉米季免耕-小麦季免耕秸秆不还田(N);2)玉米季深耕-小麦季深耕秸秆不还田(D);3)玉米季秸秆免耕覆盖还田+小麦秸秆免耕覆盖还田(NS);4)玉米季秸秆免耕覆盖还田+小麦季秸秆深耕还田(DS)。通过分析作物收获后不同土壤深度(0～60 cm)总有机碳(TOC)、颗粒态碳(POC)、微生物生物量碳(MBC)、易氧化态碳(KMnO4-C)、可溶性有机碳(DOC)和土壤碳库管理指数(CPMI),并结合小麦-玉米的周年产量变化,以期获得培肥砂姜黑土的最佳模式。研究结果表明:1)相对于长期免耕措施(N),DS处理能够提高0～30 cm土层TOC、POC、MBC、KMnO4-C等组分含量和CPMI;而NS措施仅提高土壤表层(0～10 cm)TOC、活性有机碳组分含量和CPMI;2)DS处理显著提升了小麦-玉米的周年生产力,其麦玉的周年产量均值分别比N、D和NS处理高出14.7%、12.9%和8.5%;3)MBC和KMnO4-C对于耕作和秸秆还田措施都是较为敏感指示因子。总的来说,玉米季小麦秸秆覆盖还田+小麦季玉米秸秆深耕还田(DS)是改善沿淮地区砂姜黑土土壤碳库、提高小麦-玉米周年产量的一种有效农田管理模式。     

华北典型区域土壤耕作方式对土壤特性和作物产量的影响

华北平原是我国重要的小麦玉米种植区,长期土壤旋耕免耕和秸秆全量还田带来耕层变浅、犁底层变厚和上移、土壤养分表聚等现象,通过耕作方式改变,解决上述问题对维持区域粮食生产有重要意义。试验以冬小麦-夏玉米轮作系统为研究对象,分别在代表华北平原高产区的栾城试验区和代表中低产区的南皮试验区进行,设置冬小麦播种前进行土壤深耕、深松、窄深松3种处理,以生产上常用的旋耕为对照。所有处理夏玉米季均采用土壤免耕播种,测定项目包括土壤容重、作物根系、作物产量和水分利用效率。结果表明,不同耕作方式对土壤特性和作物产量的影响具有区域差异。南皮试验区土壤深耕(松)显著地(P0.05)提高了作物产量,深耕、深松和窄深松处理的冬小麦产量比旋耕分别增加16.5%、19.3%和13.1%,夏玉米产量分别增加17.3%、16.2%和21.9%,周年产量分别增加16.9%、17.6%和17.8%;深耕、深松和窄深松处理间作物产量差异不显著。栾城试验区冬小麦、夏玉米产量和周年产量各处理之间差异不显著。土壤深耕、深松、窄深松和旋耕均能降低0～20 cm土层土壤紧实度和土壤容重。冬小麦播种后,与土壤耕作前比较,土壤深耕、深松和旋耕处理土壤紧实度南皮试验区分别平均降低71.6%和68.2%,栾城试验区分别降低88.8%和?7.7%,常用的旋耕模式在栾城试区没有降低土壤紧实度。小麦收获时不同耕作方式0～40cm土层的土壤容重均低于土壤耕作前的土壤容重,至夏玉米收获时不同耕作处理的土壤容重与耕作前基本一致,不同耕作处理对土壤容重的影响差异不显著。在南皮试验区, 3种耕作方式与旋耕相比,均显著提高了冬小麦和夏玉米水分利用效率;在栾城试验区,各处理冬小麦和夏玉米水分利用效率差异不显著。本研究结果显示在华北平原高产区连续实施土壤旋耕模式没有影响作物产量,而在中低产区实施土壤深耕或者深松模式更利于作物产量提高。     

秸秆覆盖对套作玉米苗期根系发育与生理特征的影响

在西南地区"小麦/玉米/甘薯"三熟制套作模式下,以当地传统耕作为对照(T),秸秆覆盖(TS)、秸秆覆盖+腐熟剂(TSD)作为两种处理,连续两年田间试验研究了不同秸秆覆盖处理对育苗移栽玉米苗期的根系形态与生理特征的影响以及作用机理。研究结果表明:秸秆覆盖处理与对照相比增加了玉米苗期的根长、根表面积,显著增加了直径1.0～2.5mm范围内的根长,且秸秆覆盖+腐熟剂处理与秸秆覆盖处理间差异不大。2008年,与对照处理相比,秸秆覆盖、秸秆覆盖+腐熟剂处理苗期玉米根系活力分别提高19.12%、27.46%,根冠比分别提高36.72%、37.50%,根系生物量分别提高62.53%、69.42%;2009年,上述指标与对照处理相比分别提高17.86%、25.83%,31.54%、33.08%,65.69%、77.37%。同时秸秆覆盖处理有利于改善土壤水分与养分供应状况。可见,秸秆覆盖保护性耕作措施可通过改变农田环境促进套作玉米苗期根系发育,配合腐熟剂效果更佳。     

免耕覆盖对宁南山区土壤物理性状及马铃薯产量的影响

宁南山区干旱频发、春旱突出,马铃薯播期土壤墒情不足、苗期干旱等问题,严重影响马铃薯的生长发育。该研究通过设置免耕条件下不同覆盖方式,以翻耕不覆盖为对照,研究不同覆盖耕作措施下土壤物理性状及马铃薯生长的影响。结果表明,与翻耕不覆盖相比,免耕覆盖可有效降低耕层土壤容重,改善土壤空隙状况,以免耕覆盖秸秆处理效果最佳。与翻耕不覆盖相比,免耕覆盖地膜和免耕覆盖秸秆处理可使0~20 cm土层5 mm机械稳定性团聚体含量显著增加,使20~40 cm土层2~5 mm机械稳定性团聚体的含量显著增加。免耕条件下不同覆盖方式能有效改善马铃薯生育期0~200 cm土层土壤水分状况,免耕覆盖地膜对作物生长前期土壤水分保蓄效果较好,免耕覆盖秸秆对作物生长中后期土壤水分状况的改善作用最佳。免耕条件下不同覆盖方式马铃薯植株株高、茎粗及地上部生物量均显著高于翻耕不覆盖,作物生育前期以免耕覆地膜处理效果最佳,中后期以免耕覆秸秆处理效果最明显。免耕覆秸秆处理的马铃薯产量和商品薯率最高,较翻耕不覆盖增产24.14%,商品薯率较翻耕不覆盖提高15.93%。可见,免耕覆盖秸秆措施具有良好的蓄水保墒效果,对马铃薯生长有利,其增产效果显著。该研究可为马铃薯高产高效栽培提供参考。     

不同年限全量玉米秸秆还田对玉米生长发育及土壤理化性状的影响

试验以未进行秸秆还田(H0,对照)、连续3年秸秆还田(H3,2007—2010年)、连续6年秸秆还田(H6,2005—2010年)及连续9年秸秆还田(H9,2002—2010年)的连作玉米农田为对象,通过测定土壤理化性状及玉米根系发育和地上产量性状的变化,探索不同秸秆还田年限对不同层次土壤改良效应及作物生长响应机理。结果表明:随着玉米全量秸秆连续还田,耕层0~30 cm土层土壤有机质、全氮、全磷含量大幅增加,速效氮、速效钾显著增加,而速效磷养分变化幅度较小,表明秸秆还田能够有效改善土壤养分状况;20~50 cm土层土壤容重随着秸秆还田年限增加较对照显著下降,表现H9相似文献   

秸秆和紫云英协同覆盖对西南旱地土壤养分、酶活性及小麦产量的影响

研究秸秆覆盖、紫云英覆盖及两者协同覆盖对西南旱地土壤养分、酶活性以及小麦产量的影响,对于维持农田土壤养分平衡、优化西南旱地保护性耕作措施具有重要的理论和指导意义。以“小麦/玉米/大豆”旱三熟种植模式下的小麦农田为研究对象开展田间试验,共设置4个处理:玉米秸秆覆盖（S）、紫云英覆盖（A）、玉米秸秆 + 和紫云英协同覆盖（S + A）、对照（CK）。结果表明,与CK处理相比,S、S + A处理对土壤有机碳、全氮、全磷、速效钾、缓效钾含量均有显著促进作用;A处理对土壤有机碳、全氮、碱解氮影响明显,但是对磷、钾的促进效果不明显。S +土壤酶活性与土壤养分之间存在密切关系, A处理能够显著提高根际和非根际土壤的蔗糖酶、蛋白酶、脲酶、淀粉酶和酸性磷酸酶活性,S处理和A处理对土壤酶活性的促进效果不如S + A处理。与CK处理相比,S、A、S + A处理的小麦增产率分别为5.14%、8.79%、13.34%,其中,S + A处理的小麦增产率最高。秸秆和紫云英协同覆盖能够显著提高土壤养分含量和酶活性、促进小麦增产,有利于在保护农田生态环境的同时提高农业生产效益,可以作为有效的西南旱地保护性耕作措施推广使用。