耕作方式和秸秆还田对农田土壤微生物数量的影响

通过田间试验,研究了不同的耕作方式(常规耕作、深耕、深松)、秸秆还田(秸秆还田、秸秆不还田)对夏玉米农田土壤微生物数量的影响。结果表明,深(松)耕和秸秆还田显著增加了土壤微生物数量,深(松)耕主要增加了下部土层的微生物数量,而秸秆还田主要提高了上部土层微生物的数量。深耕+秸秆还田和深松+秸秆还田这两个处理的微生物数量最多,为比较适宜黄淮海地区的两种土壤耕作模式。     

深耕和秸秆还田对土壤酶活性的影响

明确深耕和秸秆还田对农田土壤酶活性的影响,可为改进耕作和秸秆还田技术提供参考依据。通过2 a田间定位试验,比较了常规耕作+秸秆还田、深耕+秸秆还田、深耕+秸秆不还田3种耕作方式对土壤磷酸酶、脲酶、蔗糖酶和过氧化氢酶活性的影响。结果表明:深耕主要提高耕层下部土层土壤酶活性,深耕后土壤磷酸酶、脲酶、蔗糖酶和过氧化氢酶活性分别提高了33.03%、4.01%、7.39%和5.43%;秸秆还田提高土壤水解酶的活性,秸秆还田后土壤磷酸酶、脲酶和蔗糖酶活性分别提高了8.21%、12.68%和4.23%。深耕和秸秆还田均能够提高耕层土壤水解酶活性,该效应受土壤质地和年份影响明显。     

深耕深松对土壤特性和作物产量影响研究进展

土壤板结、耕层变浅等障碍因素影响了土壤肥力特征和作物产量，深耕深松耕作方式有助于提升耕地质量和农作物增产增效，促进农业可持续发展。本文综述深耕深松对耕地土壤物理性状、主要养分指标、生物性状以及作物产量、品质的影响。深耕深松可以降低土壤容重、土壤紧实度，增加耕层厚度和土壤孔隙度；短期降低耕地土壤浅层的养分含量，但秸秆还田后深耕可增加耕地深层土壤养分含量；深耕深松可以增加微生物数量、土壤有机碳储存，增强绝大多数土壤酶活性和微生物碳源代谢能力，但会降低土壤微生物量氮和生物量碳；深耕深松与秸秆还田、增施有机肥等其他技术组合利于玉米、香蕉等作物深层根系吸收养分，带动荚果对镁、磷及籽仁对锌的吸收，增加作物糖分积累、蛋白质含量、百果质量等，达到作物增产的效果。但不同地区土壤深耕深松效果有一定差异，尤其是水稻田深耕深松技术模式及效果需要进一步开展系统研究。     

长期秸秆还田对水旱轮作土壤结构及微生物多样性的影响

基于水旱轮作肥效田间定位试验,研究长期秸秆还田对土壤理化性质、团聚体分布和微生物群落的影响。结果表明,与秸秆不还田(-S)处理相比,秸秆还田(+S)处理显著增加了土壤有机质、有效磷和速效钾含量,增幅分别为15.2%、23.2%和41.0%,同时降低了耕层土壤容重、增加了土壤通气孔隙度和含水量。长期秸秆还田可显著增加土壤0.25mm水稳性团聚体含量,提高土壤稳定性和抗侵蚀能力,进而提升土壤肥力。在相同培养时间下,+S处理的微生物平均光密度(AWCD)显著高于-S处理。磷脂脂肪酸分析法(PLFA)结果显示,长期秸秆还田有助于增加细菌和丛枝菌根真菌含量并影响土壤微生物的群落结构。因此,在稻-油轮作条件下,长期秸秆还田能够改善土壤团聚体状况,并提高土壤微生物多样性和稳定性。     

耕作方式和秸秆还田对稻田表层土壤微生物群落的短期影响

土壤微生物作为土壤生态系统的重要组成部分,对农艺措施响应敏感,为此采用磷脂脂肪酸(PLFA)法研究短期耕作和小麦秸秆还田对稻田表层土壤(0～5cm)微生物群落结构和多样性的影响。2011年在湖北省均川镇,设置了免耕(NT)和翻耕(PT)两种耕作方式以及6000kg·hm-2(SR3)、4000kg·hm-2(SR2)、2000kg·hm-2(SR1)、0kg·hm-2(SR0)四种还田量试验。为期两年的试验结果表明,试验田土壤共检测出了21种不同的磷脂脂肪酸类型,以iC15:0、C16:0、10Me17:0、Cyc19:0为主,分别占总磷脂脂肪酸的9.6%～11.6%、16.1%～19.0%、8.7%～13.0%和7.6%～9.8%,各处理土壤总磷脂脂肪酸含量在25.35～43.06nmol·g-1波动;免耕显著提高了表层土壤革兰氏阳性菌/革兰氏阴性菌,显著降低真菌和革兰氏阴性菌的生物量以及真菌/细菌、单不饱和脂肪酸/饱和脂肪酸和Shannon-Winner指数;秸秆还田显著提高了细菌、真菌、革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌的生物量以及真菌/细菌、Shannon-Winner指数、Simpson指数和Margalf丰度指数。因此,秸秆还田提高了表层土壤微生物生物量和微生物多样性,短期免耕主要影响微生物群落结构。     

深耕和秸秆还田对土壤微生物数量的影响

通过两地两年田间定位试验,对比研究常规耕作并秸秆还田(CT)、深耕并秸秆还田(DT)、深耕但秸秆不还田(DNT)三种耕作方式对土壤微生物数量的影响。结果表明:深耕和秸秆还田均能够增加土壤微生物数量,DT处理耕层土壤细菌、真菌、放线菌数量显著高于CT处理和DNT处理,分别增加10.8%、23.9%、31.0%和56.1%、85.3%、142.6%。深耕主要增加耕层中下部土壤微生物数量,而秸秆还田能够增加整个耕层土壤微生物数量。     

耕作方式与秸秆还田对冬小麦-夏玉米耗水特性和水分利用效率的影响

【目的】黄淮海地区是中国粮食主产区之一,但农业生产中旱涝频繁发生,同时还存在土壤紧实、耕层变浅和土壤蓄水保墒能力低等问题,严重影响了该区的粮食生产。耕作方式和秸秆还田作为农业生产中两项重要的技术措施,对改善土壤结构、提高土壤蓄水能力和水分利用效率有显著作用。本文旨在探索耕作方式、秸秆还田以及二者交互对冬小麦-夏玉米耗水特性和水分利用效率的影响,为优化黄淮海地区的土壤耕作方式提供依据。【方法】采用土壤耕作方式与秸秆还田相结合的方法,设置常规耕作＋秸秆还田、常规耕作＋无秸秆还田、深耕＋秸秆还田、深耕＋无秸秆还田、深松＋秸秆还田、深松＋无秸秆还田6个处理,研究耕作方式与秸秆还田对冬小麦-夏玉米一年两熟农田耗水量、耗水模系数、土壤贮水消耗量、株间蒸发量、籽粒产量和水分利用效率的影响,分析不同耕作方式、秸秆还田以及二者交互对冬小麦-夏玉米耗水特性和水分利用效率的影响。【结果】耕作方式、秸秆还田对土壤容重、农田耗水量、土壤贮水消耗量、株间蒸发量、籽粒产量和水分利用效率均存在显著或极显著影响。与常规耕作相比,深耕和深松主要降低了20-40 cm土层的土壤容重,增加了冬小麦、夏玉米和周年总农田耗水量,提高了0-100 cm土层的土壤贮水消耗量,同时降低了休闲期无效农田耗水量。此外,深耕和深松还降低了夏玉米的株间蒸发量,但深耕显著增加了冬小麦的株间蒸发量,深松则相反。秸秆还田也可以降低土壤容重,提高土壤贮水消耗量,增加冬小麦农田耗水量,降低夏玉米和休闲期农田耗水量,增加冬小麦的株间蒸发量,降低夏玉米的株间蒸发量。与常规耕作相比,深耕和深松处理的周年作物产量分别提高了10.7%和9.8%,周年水分利用效率分别提高了8.8%和6.3%。秸秆还田处理的周年作物产量和水分利用效率分别比秸秆不还田处理提高了6.3%和7.6%。耕作方式与秸秆还田对冬小麦-夏玉米的耗水特性、籽粒产量和水分利用效率存在显著交互作用。与常规耕作＋无秸秆还田处理相比,深耕＋秸秆还田和深松＋秸秆还田处理的周年农田耗水量分别提高3.3%和2.4%,冬小麦-夏玉米的农田耗水量分别提高了4.2%和3.3%,休闲期的农田耗水量分别降低了7.0%和9.9%,周年作物产量分别提高了18.0%和19.3%,水分利用效率分别提高了15.9%和15.1%。【结论】在几种耕作模式中,深耕＋秸秆还田、深松＋秸秆还田的周年作物产量和水分利用效率最高,且二者无显著性差异,表明深耕或深松结合秸秆还田有利于作物产量和水分利用效率的提高。因此,在本试验条件下,在秸秆还田的基础上深松或深耕是黄淮海地区适宜的耕作方式。     

小麦-玉米周年秸秆还田对玉米害虫及天敌的影响

[目的]明确秸秆周年还田、耕作深度与施用腐熟剂对玉米害虫及天敌发生的影响,确定适宜的还田耕作深度和秸秆腐熟剂施用.[方法]在大田条件下分析了秸秆不还田+浅耕、秸秆还田+浅耕、秸秆还田+深耕、秸秆还田+深耕+腐熟剂处理对玉米害虫、天敌发生的影响.[结果]玉米田内害虫种群数量以秸秆还田+深耕+腐熟剂处理最低,秸秆还田+浅耕、秸秆还田+深耕处理次之,秸秆不还田+浅耕最高.蜘蛛类和天敌总量在4种秸秆还田模式中无显著差异.天敌与害虫的益害比受不同秸秆还田处理的影响:与秸秆不还田+浅耕对照相比,秸秆还田+深耕+腐熟剂、秸秆还田+浅耕、秸秆还田+深耕处理的益害比分别是对照的1.68、1.63和1.45倍.秸秆还田不同处理下亚洲玉米螟的发生量以秸秆还田+深耕+腐熟剂处理最低,与秸秆不还田+浅耕相比发生量下降(29.17±9.36)％.[结论]在推广秸秆还田模式中,可考虑秸秆还田结合深耕且施用腐熟剂的耕作方式,既能降低玉米田害虫的发生,又能提高天敌的控害能力.     

深耕对夏玉米产量形成及土壤理化性质的影响

[目的]研究深耕对夏玉米产量构成和土壤理化性状的影响。[方法]利用耕作定位第7年的试验(2009-2015年),设常规耕作+秸秆还田(CT)、深耕+秸秆还田(DT)、深耕+秸秆不还田(NDT)、隔年深耕+秸秆还田(ADT)4种耕作方式进行田间试验。[结果]深耕能显著提高夏玉米产量,平均比CT增产17.6%,增产的原因是穗数、行粒数和百粒重穗行数的显著提高增加12.5%,行粒数多7.4%,百粒重提高5.6%;DT和ADT处理比NDT处理平均增产7.9%,DT与ADT间差异不显著。从增产机理上分析,深耕能显著提高夏玉米LAI(叶面积指数),灌浆期平均提高了11.0%;深耕打破犁底层,耕层厚度增加了58.9%,有效耕层土壤量增加59.2%,容重下降了10%以上,显著提高根系活力。同时深耕+秸秆还田即提高土壤有机质含量,又增加了土壤酶活性。10~40cm土层有机质含量提高了10%以上,0~20cm土层土壤酶活性增加了5%以上。[结论]隔年深耕是豫西地区一种节本增效的耕作模式。     

浅谈耕作方式与秸秆还田对土壤微生物数量、酶活性及作物产量的影响

正在农业生产当中,土壤耕作、秸秆还田是最重要的两项增产手段,土壤耕作会对土壤容重产生影响,进而改变土壤中热、气、肥、水等条件,进而对土壤微生物学特性产生影响。通过深耕和深松,能够使如让容重降低,土壤通透性提高,土壤酶活性、微生物数量增加。作物秸秆可对土壤肥力状况加以改善,对土壤酶活性、微生物等进行调节。因此,秸秆还田除了可以使土壤结构得到改良,还能是土壤酶活性、微生物数量增加,进而促进土壤肥力的提升,增加作物产量。     

Inversion tillage with straw incorporation affects the patterns of soil microbial co-occurrence and multi-nutrient cycling in a Hapli-Udic Cambisol

Inversion tillage with straw amendment is widely applied in northeastern China, and it can substantially increase the storage of carbon and improve multiple subsoil functions. Soil microorganisms are believed to be the key to this process, but research into their role in subsoil amelioration is limited. Therefore, a field experiment was conducted in 2018 in a region in northeastern China with Hapli-Udic Cambisol using four treatments: conventional tillage (CT, tillage to a depth of 15 cm with no straw incorporation), straw incorporation with conventional tillage (SCT, tillage to a depth of 15 cm), inversion tillage (IT, tillage to a depth of 35 cm) and straw incorporation with inversion tillage (SIT, tillage to a depth of 35 cm). The soils were managed by inversion to a depth of 15 or 35 cm every year after harvest. The results indicated that SIT improved soil multi-nutrient cycling variables and increased the availability of key nutrients such as soil organic carbon, total nitrogen, available nitrogen, available phosphorus and available potassium in both the topsoil and subsoil. In contrast to CT and SCT, SIT created a looser microbial network structure but with highly centralized clusters by reducing the topological properties of average connectivity and node number, and by increasing the average path length and the modularity. A Random Forest analysis found that the average path length and the clustering coefficient were the main determinants of soil multi-nutrient cycling. These findings suggested that SIT can be an effective option for improving soil multi-nutrient cycling and the structure of microbial networks, and they provide crucial information about the microbial strategies that drive the decomposition of straw in Hapli-Udic Cambisol.     

不同保护性耕作模式对冬小麦产量及土壤理化性状的影响

在大田条件下设4个处理:传统耕作(CT)、还田免耕(NT1)、整秆覆盖免耕(NT2)、还田深松免耕(NTS),研究了保护性耕作模式对冬小麦产量及土壤理化性状的影响。结果表明,小麦返青后,保护性耕作0~20 cm土壤容重低于传统处理,有机质含量、速效氮、速效钾和速效磷含量高于传统处理,但20~40 cm土壤养分各项指标除NTS表现与0~20 cm相同趋势外,NT1和NT2有减小趋势。保护性耕作最终提高了小麦穗粒数和千粒重,但降低了公顷穗数,比传统耕作减少240万/hm2,产量表现:NTS>CT>NT2>NT1。表明,土壤深松技术与秸秆还田相结合,能有效改善和提高土壤耕层和耕层以下土壤理化性状,发挥保护性耕作的增产潜力。     

Fractionation of soil organic carbon in a calcareous soil after long-term tillage and straw residue management

No-tillage (NT) and straw return (S) collectively affect soil organic carbon (SOC). However, changes in the organic carbon pool have been under-investigated. Here, we assessed the quantity and quality of SOC after 11 years of tillage and straw return on the North China Plain. Concentrations of SOC and its labile fractions (particulate organic carbon (POC), potassium permanganate-oxidizable organic carbon (POXC), microbial biomass carbon (MBC), and dissolved organic carbon (DOC)), components of DOC by fluorescence spectroscopy combined with parallel factor analysis (PARAFAC), and the chemical composition of SOC by ¹³C NMR (nuclear magnetic resonance) spectroscopy were explored. Treatments comprised conventional tillage (CT) and NT under straw removal (S0), return of wheat straw only (S1), or return of both wheat straw and maize residue (S2). Straw return significantly increased the concentrations and stocks of SOC at 0–20 cm depth, but NT stratified them with enrichment at 0–10 cm and a decrease at 10–20 cm compared to CT, especially under S2. Labile C fractions showed similar patterns of variation to that of SOC, with POC and POXC more sensitive to straw return and the former more sensitive to tillage. Six fluorescence components of DOC were identified, mainly comprising humic-like substances with smaller amounts of fulvic acid-like substances and tryptophan. Straw return significantly decreased the fluorescence index (FI) and autochthonous index (BIX) and increased the humification index (HIX). No-tillage generally increased HIX in topsoil but decreased it and increased the FI and BIX below the topsoil. Relative abudance order of the chemical composition of SOC was: O-alkyl C>alkyl-C>aromatic-C>carbonyl-C. Overall, NT under S2 effectively increased SOC and its labile C forms and DOC humification in topsoil and microbially-derived DOC below the topsoil. Return of both wheat and maize straw was a decisive factor in promoting SOC in the plow layer. The stratification of SOC under NT may confer a long-term influence on carbon sequestration.     

玉米秸秆还田模式对土壤肥力和玉米产量的影响

为探讨西辽河平原灌区玉米秸秆还田适宜模式,于2016年在连作玉米田设深翻秸秆还田(DR)、旋耕秸秆还田(RR)、深翻秸秆还田施用腐熟剂(DR+D)和旋耕秸秆还田施用腐熟剂(RR+D)4个处理,以旋耕不还田(CK)为对照,研究不同还田模式对土壤速效养分、土壤酶活性和玉米产量的影响。结果表明:RR+D和RR分别较CK增产24.56%和28.00%,DR和DR+D产量与CK无显著差异。RR+D处理显著(P<0.05)提高了表层(0~10 cm)土壤碱解氮含量(增幅94.56%),其他处理表层土壤速效养分含量与CK无显著差异。各秸秆还田处理可不同程度提高不同土层土壤酶的活性。综合来看,该地区以旋耕秸秆还田施用腐熟剂模式的效果较好。     

盐生植物和秸秆覆盖对滩涂极重度盐土养分和降盐效果的影响

[目的]研究盐生植物和秸秆覆盖对滩涂极重度盐土土壤养分和降盐效果的影响,为沿海滩涂土壤降盐改土提供科学依据.[方法]于2014年5月在江苏沿海滩涂极重度盐土(盐分10g/kg以上)中开展秸秆和植被覆盖的田间试验,设置对照(CK,裸地)、种植碱蓬(PS)、15t/ha秸秆覆盖(SM-A)和30t/ha秸秆覆盖(SM-2A)4种处理,测定各处理0~100cm(即0~10、10~20、20~40、40~60、60~80和80~100cm)土壤各层的盐分含量、pH、水分含量和表层养分含量.[结果]与CK相比,1年后SM-A和SM-2A处理的滩涂极重度盐土0~100cm土壤盐分含量均显著降低(P<0.05,下同),且其0~60、60~80和80~100cm土壤盐分分别降低96.0%、84.9%和55.8%以上;PS处理可显著降低滩涂表层土壤盐分含量,降低土壤盐分51.0%以上,但对20~80cm土壤盐分无明显影响.与CK和PS处理相比,1年后SM-A和SM-2A处理的0~100cm土壤pH和0~60cm土壤水分含量显著提高;与CK相比,桔秆覆盖处理的表层土壤有机碳含量显著降低,但对土壤全氮、碳氮比和容重等无显著影响(P>0.05).[结论]综合考虑降盐和培肥效果,秸秆覆盖处理结合适量有机肥施用可能是将来进行滩涂极重度盐土降盐和培肥改土的重要措施.     

不同耕作模式下秸秆还田对潮土肥力特征的影响

2016—2017年通过田间试验对比研究夏玉米季不同耕作模式下秸秆还田对潮土肥力特征的影响。试验设置:免耕(NT)、免耕(NT)+秸秆还田(S)、翻耕(T)和翻耕(T)+秸秆还田(S)4个处理。结果表明,免耕、翻耕模式下,秸秆还田均显著增加了土壤碱解氮(+6.10 mg·kg~(-1)、+10.66 mg·kg~(-1))、有效磷(+2.76 mg·kg~(-1)、+6.53 mg·kg~(-1))、速效钾(+38.94 mg·kg~(-1)、+47.7 mg·kg~(-1))、有机质(+1.85 g·kg~(-1)、+0.80 g·kg~(-1))含量,及土壤孔隙度(+2.81%、+1.77%),降低了土壤容重(-5%、-3%),促进水稳定性大团聚体(0.25 mm)的形成。免耕、翻耕模式下的秸秆还田均有利于土壤肥力的提高,尤其在免耕模式下土壤容重、孔隙度、团聚体和有机质含量状况得到明显改善。翻耕对大团聚体有破碎作用,不利于有机质累积。     

黄河三角洲湿地不同植物群落土壤盐分分布特征

为研究黄河三角洲地区不同植物群落下土壤盐分含量的空间变化特征,以及盐分指标之间的关系,于2012年10月利用经典统计分析、变异分析等方法,开展了植物样地调查和土壤剖面采样分析。结果表明:研究区属于重盐土类型(含盐量>4.0 g·kg^-1)。水平方向沿柽柳群落-碱蓬群落-芦苇群落-棉花群落演替,土壤盐分含量呈逐渐降低之势。垂直方向上:柽柳群落和碱蓬群落土壤盐分随土壤深度的增加而减小,土壤盐分表现出明显的表层富集特征;芦苇群落和棉花群落土壤盐分表现为随土壤深度增加先增大后减小的趋势。盐分在不同植物群落类型中大多属于中等强度变异性,但是,柽柳群落中的SO42-、芦苇群落中的Mg²⁺和Cl^-在水平方向上表现出强烈的变异性,碱蓬群落中的CO32-在水平和垂直方向均表现出强烈的变异性,棉花群落中的CO32-在垂直方向上表现出强烈的变异性。在0~80 cm的土壤剖面土体中,K⁺、Na⁺、Ca²⁺、Cl^-和HCO3-在前述4种植物群落中差异显著(P<0.05),而Mg²⁺、SO42-、CO32-则无明显差异。土壤中Cl^-含量与土壤全盐含量呈极显著相关(P<0.01)。因此,控制或减少Cl^-投入可能是一条减轻黄河三角洲地区土壤盐渍化程度的合适途径。     

秸秆还田与水分管理对双季水稻氮素吸收及氮肥?利用率的影响

秸秆还田是促进农田养分循环的重要方式,也对提升农田地力有较好效果。以南方典型双季稻田为研究对象,设置三个秸秆还田水平和两种水分管理方式的两因子田间定位试验,于定位试验开展后的第5年通过测定早稻和晚稻季稻田土壤无机氮、微生物生物量氮动态、植株吸氮量动态以及收获期主要土壤肥力因子、水稻产量和植株各部分氮素累积量,分析秸秆还田与水分管理制度下水稻氮素吸收和氮肥利用率的特征及其影响因素。结果表明:秸秆还田提高了土壤有机碳和全氮含量以及土壤p H,长期淹水较之间歇灌溉降低了土壤有机碳、全氮和全磷含量。在氮肥用量一致条件下,早稻季秸秆还田降低了分蘖期土壤氮素有效性,导致水稻生育期内氮素吸收量显著下降,且显著降低水稻籽粒产量及氮肥利用率;氮肥利用率较对照下降2.0~7.6个百分点,且随秸秆还田量的增加而降低。晚稻季秸秆还田提高了生育期内土壤氮素有效性,显著提高了水稻生育期内氮素吸收量,增加水稻产量且显著提高氮肥利用率;氮肥利用率较对照提高8.6~13个百分点,且随秸秆还田量的增加而增加。研究表明,间歇灌溉和长期淹水灌溉两种水分管理方式对水稻氮素吸收、籽粒产量及氮肥利用率的影响差异不显著。早稻季秸秆还田配合长期淹水灌溉将加剧水稻产量和氮肥利用率下降。双季稻稻田实行间歇灌溉下的早稻季秸秆不还田、晚稻季秸秆全量还田(6 t/hm2)有利于获得较高水稻产量和氮肥利用率。     

秸秆还田方式对旱地草甸土活性有机碳组分的影响

为阐明不同秸秆还田方式下草甸土活性有机碳组分的分布特征,基于玉米田间定位试验,分析了不同耕作与秸秆还田方式下三个深度土层土壤有机碳及其活性组分的变化。结果表明：频繁的翻耕加速了表层（0~20 cm）土壤有机碳的矿化分解,使有机碳含量下降;免耕秸秆覆盖还田有利于表层土壤有机碳的增加,秸秆翻耕还田促进了中层（20~40 cm）土壤有机碳的积累;秸秆连续翻耕还田提高了中层土壤高活性和中活性有机碳的含量及土壤碳库管理指数,秸秆浅翻还田对表层和中层低活性有机碳的影响显著高于深翻还田与覆盖还田,但短期内秸秆连续浅翻还田与深翻还田对提高土壤碳库管理指数的差异不大。研究表明,土壤高活性和中活性有机碳对耕作深度的响应更加敏感,而秸秆还田主要使低活性有机碳增加,这也是玉米增产的主要原因。