秸秆还田和施氮对土壤水热因子及呼吸速率的影响

【目的】探讨秸秆还田和施氮对土壤温度、含水量及土壤呼吸速率的影响,为促进农田高产、节肥的可持续发展提供理论依据。【方法】在陕西关中地区,在小麦 玉米轮作模式下分别设置施氮、秸秆还田、秸秆还田+施氮以及秸秆不还田不施氮（CK,为对照组）4个处理,于2012年6－9月,测定玉米不同生育期4个处理的土壤呼吸速率、温度和含水量,于玉米播种前和收获后测定土壤有机质含量,并分析土壤呼吸速率与土壤温度、含水量的相关性。【结果】在玉米全生育期,4个处理的土壤呼吸速率均呈现先增后减的单峰型曲线变化,其中秸秆还田+施氮处理的土壤呼吸速率平均值明显高于其他处理,4个处理土壤呼吸速率平均值由大到小依次是秸秆还田+施氮处理>施氮处理>对照组>秸秆还田处理。4个处理中,秸秆还田处理的土壤含水量平均值明显高过其他处理,与对照组相比,秸秆还田处理 0～20 cm土层土壤含水量提高了6.07%。土壤呼吸速率与5～15 cm土层土壤温度相关性较高,与土壤含水量的相关性不显著。与播种前相比,施氮处理和秸秆还田+施氮处理0～20 cm土层有机质含量明显增加;玉米收获后,与对照组相比,其他3个处理土壤有机质含量显著增加。【结论】施氮和秸秆还田提高了土壤呼吸速率,增加了土壤有机质含量,并且秸秆还田具有保水缓温的作用。     

施肥方式对冬小麦田土壤水分变化规律的影响

在平凉市崇信县柏树乡信家庄村进行了不同施肥方式对冬小田土壤含水量的影响试验,结果表明,不同施肥方式下,在冬小麦苗期、拔节期、抽穗期和开花期,土壤含水量均表现为随土层深度增加而增加,冬小麦生长所需水分主要集中在0~60 cm土层;在冬小麦成熟期,土壤含水量随土层深度增加逐渐减少。其中施有机肥75 000 kg/hm~2处理、施玉米秸秆75 000 kg/hm~2处理、施N 75 kg/hm~2+P_2O_5 150 kg/hm~2处理、施有机肥75 000 kg/hm~2+N 75 kg/hm~2+P_2O_5 150 kg/hm~2处理均较不施肥处理(CK)及单施N 75 kg/hm~2处理保水作用明显。说明施有机肥、施秸秆肥、氮磷肥配施以及有机肥和氮磷肥配施4个处理不但能够有效保持作物整个生育期土壤水分含水量,而且可以显著提高作物对土壤深层水分的利用水平。     

垄膜沟播与秸秆还田对内蒙古黄土高原玉米农田土壤水分、酶活性及产量的影响

为明确全覆膜垄膜沟播种植和秸秆还田措施下玉米农田土壤保水改土效果及增产效应,在内蒙古黄土高原旱作区对比分析了全覆膜垄膜沟播结合秸秆还田（S+M）、秸秆还田（S）、全覆膜垄膜沟播（M）、秸秆不还田不覆膜（CK）4种不同耕作方式下土壤水分、酶活性变化规律及玉米产量形成特性。结果表明：全覆膜垄膜沟播种植和秸秆还田均能提高玉米各生育阶段0—100 cm土层土壤含水量,尤以0—20 cm土层土壤含水量差异最为显著,且全覆膜垄膜沟播种植提升效果优于秸秆还田,两者耦合后土壤含水量表现为最大;垄膜沟播和秸秆还田均可显著提高土壤过氧化氢酶、脲酶、蔗糖酶和碱性磷酸酶活性,且随玉米生育期推移,土壤酶活性呈先增加后降低趋势,在大喇叭口期达到峰值;同时,垄膜沟播和秸秆还田均能提高玉米干物质量和产量,由高到低次序为S+M＞M＞S＞CK,与CK相比,S、M、S+M处理玉米产量分别提高11.84%、37.83%、45.13%,全覆膜垄膜沟播结合秸秆还田明显优于其他处理,可作为内蒙古黄土高原旱作区玉米节水增效增产栽培模式。     

不同厚度秸秆隔层对河套灌区盐碱土壤温度、水分和食葵产量的影响

【目的】研究不同厚度秸秆隔层对盐碱地食葵农田土壤温度、水分动态变化及产量的影响,为河套灌区筛选适宜盐碱地食葵生长的合理厚度秸秆隔层措施提供依据。【方法】2015—2017年在内蒙古河套地区典型盐碱农田设置了4个不同厚度的秸秆隔层,分别为CK（无秸秆隔层）、S3（厚度3 cm秸秆隔层）、S5（厚度5 cm秸秆隔层）和S7（厚度7 cm秸秆隔层）,研究不同厚度秸秆隔层对食葵生育期土壤温度、水分动态变化特征和食葵产量的影响。【结果】秸秆隔层处理（S3、S5和S7）显著提高了食葵全生育期0—40 cm土层温度,其中2015—2017年在食葵苗期分别较CK处理显著增加了0.7、0.6、0.5℃（P<0.05）,但其增温幅度随秸秆埋设时长的增加逐渐减小,花期秸秆隔层处理间差异显著,其中S5、S7处理3年平均分别较CK处理提高了0.4、0.6℃（P<0.05）;40—50 cm土层的秸秆隔层处理在食葵苗期、蕾期表现出增温趋势,在生长后期表现出降温趋势。不同处理下向日葵全生育期土壤温度整体上均随土层加深而降低,且土壤温度和大气温度间均具有极显著的正相关关系,3年内R²值的分布范围为0.628—0.735,秸秆隔层处理增强了土壤温度对大气温度的敏感程度,且土壤温度对大气温度的响应随秸秆埋设时长的增加而减弱。不同秸秆隔层处理与不同灌水时期间交互作用对土壤含水量有显著影响（P<0.05）,秸秆隔层处理能够降低灌溉前、收获后0—40 cm土层平均土壤含水量,其中S7处理降幅最大,3年平均分别较CK处理降低了7.9%、5.4%（P<0.05）;但在灌溉后S3、S5和S7处理平均土壤含水量3年分别较CK处理提高了2.3%、3.4%、3.6%（P<0.05）。秸秆隔层处理能够促进食葵生长,增加食葵产量,提高灌溉水生产率和水分利用效率,其中以5、7 cm厚度秸秆隔层处理增幅最大,但两处理间无显著差异（P>0.05）。【结论】不同厚度秸秆隔层均能够提高食葵生育期0—40 cm土层温度,温度增幅随秸秆埋设时长的增加而减小,在花期各处理间差异较显著,并且秸秆隔层处理能够提高灌后0—40 cm土层平均土壤含水量,为食葵提供适宜的生长环境,综合考虑3年土壤温度、作物水分利用效率等,5 cm厚度秸秆隔层处理最适宜在内蒙古河套灌区推广应用。     

长期秸秆还田对潮土水稳性团聚体的影响

为探究潮土区长期秸秆还田土壤水稳性团聚体的分布及稳定性,以河北省低平原潮土区小麦-玉米轮作系统为研究对象,利用38年化肥与秸秆配施长期定位试验,研究了不施肥(CK)和等量氮、磷肥用量为0 kg/hm2(S0)、2250 kg/hm2(S1)、4500 kg/hm2(S2)和9000 kg/hm2(S3)下的秸秆还田量、土壤团聚体分布特征及其稳定性.结果表明,与CK相比,长期施肥与秸秆还田可以降低耕层土壤容重与pH值,而对土壤颗粒组成没有显著影响.试验区土壤水稳性团聚体主要集中在>0.250 mm粒径中,在0～10 cm土层,S1、S2、S3秸秆还田处理土壤>0.250 mm团聚体含量均显著高于S0无秸秆处理,微团聚体(0.053～0.250 mm粒径)含量显著小于S0处理,<0.053 mm团聚体含量无显著差异,秸秆还田使表层土壤微团聚体向大团聚体团聚,增加了大团聚体含量.长期施肥与秸秆还田可以增加0～10 cm土层的平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD),提高表层土壤有机碳含量;多元回归方程表明,0～10 cm土层土壤有机碳含量与MWD值极显著相关.秸秆还田可以增强表层土壤团聚体稳定性,改善土壤结构.     

干旱区不同灌溉方式及施肥措施对棉田土壤呼吸及各组分贡献的影响

【目的】探讨干旱区灌溉方式及施肥措施对棉花生长季农田土壤呼吸速率及碳平衡的影响,比较不同管理措施对棉田土壤碳汇强度的影响。【方法】设置滴灌和漫灌两种灌溉方式,在棉花生育期每种灌溉方式设有机肥（OM）、氮磷钾化肥（NPK）、氮磷钾化肥与有机肥配施（NPK+OM）3种施肥处理,以不施肥处理为对照（CK）,采用LI-8100土壤碳通量测定仪测定农田土壤呼吸速率,利用根去除法区分根系对土壤呼吸的贡献率,通过计算净生态系统生产力（NEP）,分析不同灌溉方式及施肥措施下农田土壤碳汇强度。【结果】不同灌溉方式及施肥措施下农田土壤呼吸速率的季节变化随气温变化均呈先升高后降低的趋势,在7月中旬达到峰值,10月中旬棉花收获后降至最低。不同灌溉方式下农田土壤碳排放量为滴灌＞漫灌;相同灌溉方式下不同施肥处理为NPK+OM＞OM＞CK＞NPK。滴灌条件下根系呼吸对土壤呼吸的贡献率为36.38%-58.74%,漫灌条件下为33.73%-52.03%;铃期根系呼吸贡献率最高,生育期平均为48.05%和44.31%。整个棉花生长季节,两种灌溉方式下农田净初级生产力（NPP）均为NPK+OM＞NPK＞OM＞CK。不同管理措施下整个生育期农田土壤均表现为碳“汇”,其中,不同灌溉方式下农田碳汇强度为滴灌＞漫灌,不同施肥措施为NPK+OM＞NPK＞OM＞CK,灌溉与施肥互作条件下,滴灌方式下NPK+OM处理碳汇强度最强。【结论】在干旱区棉花生产中,采用膜下滴灌节水技术,氮磷钾化肥与有机肥配施并实施秸秆还田等农田管理措施,不仅能增加土壤有机碳含量,培肥地力,提高棉花产量,而且能促进土壤固碳减排。     

秸秆还田方式对土壤理化性质的综合影响评价

为了探究适合于砂姜黑土地区麦玉轮作模式下的秸秆还田方式,在增加养分的同时减少养分流失风险.设置7种秸秆还田处理方式:A(小麦秸秆全还田,玉米秸秆不还田)、B(玉米秸秆全还田,小麦秸秆不还田)、C(小麦玉米秸秆全还田)、D(施肥但秸秆不还田CK1)、E(小麦秸秆半还田,玉米秸秆不还田)、F(玉米秸秆半还田,小麦秸秆不还田)和G(秸秆不还田也不施肥CK2).对不同处理土壤进行理化分析,同时运用熵权法对土壤进行质量评价,以及对土壤中有潜在流失风险的养分进行评估.结果 表明:与不还田也不施肥的对照相比,在0～20 cm土层中,除C处理外均可提升土壤含水率,分别提升了66.9％、50.1％、31.1％、51.2％和77.2％;不同处理土壤中微生物量氮、全氮、硝氮和总磷含量依次是:G＜D＜E＜F＜B＜A＜C,土壤中有机碳含量与秸秆还田量有关,含量大小依次是G＜D＜E＜F＜A＜B＜C.养分评价得分中,养分增加效果C＞B＞A＞F＞E＞D＞G,各秸秆还田处理养分流失风险依次是E＞F＞C＞A＞B.综合考虑养分增加与流失风险,在各处理中小麦玉米秸秆全量还田处理C是一种能够在增加养分的基础上降低潜在面源污染风险的还田方式.     

全膜双垄沟播带状秸秆还田模式对土壤温度的影响

在田间全膜双垄沟播膜下设置带状秸秆还田不同模式,研究玉米生育期内土壤耕层温度的变化规律。结果表明,在玉米非种植带将5 cm长秸秆按3 750 kg/hm~2深翻15 cm与土壤混匀后,土壤温度日(8:00~20:00时)变化增温速度最快,逐日变化幅度最高,相应的0~25 cm土层温度振幅最大。不同秸秆还田方式玉米生育期0~15 cm土层温度日变化不同,苗期(5月13日)膜下秸秆还田0~15 cm土壤温度随着白天气温的升高快速增高,16:00时达最高峰,为26.8~28.9℃,持续2 h后迅速下降;拔节期(6月10)土壤温度在16:00时达到最高,随后缓慢下降。玉米生长后期不同处理0~15 cm土层温度没有差异。整个玉米生长期内,土壤温度的逐日变化表现出S型波动。各处理0~25 cm土层温度的振幅随着土壤深度增加和生育期延后而减小。     

秸秆还田对棉花全生育期土壤水盐分布及产量的影响

为探究秸秆还田对新疆盐渍化土壤降盐保水的作用，通过田间小区试验，设置6种处理：不还田（CK）、棉花秸秆还田（P1）、玉米秸秆还田（P2）、油菜秸秆还田（P3）、棉花秸秆还田+玉米秸秆还田（P12）、棉花秸秆+油菜秸秆还田（P13），分别测定各处理对棉花全生育期0～60 cm土层含水量、电导率、脱盐率、盐基离子含量以及棉花水分利用效率、产量的影响。结果显示：P12、P13处理较其他处理可增强土壤的蓄水能力，随着土壤深度的增加，含水量差异逐渐减小。相比CK处理，P12、P13处理土壤含水量分别提高了3.78%～15.03%、5.06%～18.23%。在棉花全生育期，P12、P13处理可提高0～20 cm土层的脱盐率，电导率较CK处理分别降低3.54%～39.27%、17.83%～40.01%。土壤盐基离子含量呈现出Na+>Ca2+>K+>Mg2+的规律，盐基离子中的Na+、K+、Mg2+含量具有表聚性。相关性分析显示，调控棉田土壤水盐环境（含水量、电导率、脱盐率）可以增加作物水分利用效率，提高产量。结果表明，P12、P13处理较其他处理更能显著增强棉花生育期内农田土壤持水...     

农田生态系统土壤CO2释放研究

采用静态箱和气相色谱法,对不同施肥条件(CK,NP,秸秆+NP)下的土壤呼吸进行了连续1年的观测研究。结果表明,土娄土农田土壤的呼吸速率呈明显的季节性变化,以7月上旬最大,冬季最小;土壤温度是影响土壤呼吸速率的主要因素,二者间存在极显著的幂函数相关关系(P<0.01);长时期夏季干旱造成的土壤水分胁迫也明显影响土壤呼吸速率;CK,NP和秸秆+NP3种培肥措施下,土壤CO2年排放量估计值分别为1353,1604和1769g/m2;不同培肥措施长期实施对土壤呼吸速率和CO2释放量有明显影响,其大小顺序为秸秆+NP>NP>CK。     

麦玉复种体系下秸秆还田与施氮对作物水氮利用及产量的效应研究

【目的】探究陕西关中地区麦玉复种体系下作物生产过程对秸秆还田与氮肥合理配施的响应,为实现当地粮食作物增产及资源高效利用提供理论依据。【方法】本研究于2011年10月至2016年10月,在陕西杨凌地区设置连续5年的定位试验。采用二因素裂区设计,主区为秸秆还田,设秸秆还田（S）和秸秆不还田（S0）2个水平;副区为施氮量,设常规施氮（F1）、减量施氮（F0.8）、不施氮（F0）3个水平,对冬小麦与夏玉米籽粒产量及水肥利用状况进行测定分析。【结果】秸秆还田与施氮及二者交互作用对麦玉两作物产量及其构成因素、水肥利用效率等方面有显著或极显著影响。秸秆还田较不还田处理显著提高土壤有机质、碱解氮、速效磷、速效钾含量,分别达6%-14%、8%-34%、3%-5%、3%-10%;同时显著提高麦玉播种前及收获后0-100 cm土层的储水量,播种前及收获后5季均值分别增加5%-11%、12%-15%（麦）和4%-9%、11%-17%（玉）。与不施氮处理相比,施氮显著提高土壤有机质、碱解氮、速效磷、速效钾含量;并显著提高了秸秆还田水平下麦玉播前及收后土壤储水量。在产量和水氮利用方面,秸秆还田较不还田处理分别显著提高了2012-2016 4季冬小麦和5季夏玉米产量,其中,冬小麦每年依次提高4%-6%、5%-10%、7%-10%、8%-12%,夏玉米依次为1%-2%、3%-6%、4%-7%、5%-8%、3%-7%;秸秆还田显著提高麦玉水分利用率WUE,5季均值分别增加4%-7%和8%-11%;并显著提高2012-2016 4季麦玉氮肥偏生产力PEPN、2012-2016 4季冬小麦和5季夏玉米农学利用率AEN。施氮较不施氮处理显著提高麦玉产量,且均以F1处理最高,冬小麦F1处理在两秸秆还田水平下分别较F0处理显著增产30%-38%（S）和29%-33%（S0）,夏玉米为21%-25%（S）和19%-22%（S0）;施氮显著提高了两作物WUE,S0水平下F1处理WUE均值最高,S水平下F0.8处理WUE均值最高;F0.8较F1处理在5季中均显著提高作物PEP_N和AE_N,5季均值最高的SF0.8处理较最低的S0F1处理分别增加31%和30%（麦）、30%和31%（玉）。经济效益方面,秸秆还田较不还田处理提高了麦玉净收益均值,分别为808-1 258元和733-1 212元;施氮较不施氮处理提高两作物净收益,施氮处理中以F0.8处理获得收益最大。麦玉5年净收益均呈现出SF0.8＞SF1＞S0F0.8＞S0F1＞SF0＞S0F0的趋势,其中SF0.8处理下净收益均值较CK分别增加3 052元和2 145元。【结论】长期秸秆还田配减量施氮在保证冬小麦及夏玉米维持较高产量的情况下,显著改善作物水肥利用情况。综合考虑作物产量、水肥利用效率及经济效益,不同处理间以秸秆全量还田配施减量氮肥处理效果最优。     

降解地膜降解后对土壤增温保墒及棉花生长的影响

【目的】 研究氧化-生物双降解地膜的降解效果及对土壤增温保墒性能、棉花产量的影响,为棉花生产筛选出合适的氧化-生物双降解地膜。【方法】 田间对比试验,设4个处理,TZ1、TZ2、TZ3 处理为降解地膜处理,CK为普通地膜处理。【结果】 在棉花整个生育期CK处理未发生降解。而各3种氧化-生物双降解地膜的降解速度和降解程度均不同。在铺设33 d时几乎没有发生降解,在铺膜后约105 d TZ1处理地膜已完全降解成碎末;收获时TZ2降解率为56.7%~66.2%,而TZ3降解率不足5%;3种氧化-生物双降解地膜中,当TZ1完全降解时所需时间为100 d。使用氧化-生物双降解地膜的棉花产量与常规膜无显著差异;在棉花不同生育期,各处理茎粗无显著差异,但6月TZ1、TZ2处理棉花株高显著低于TZ3处理;膜下0~10 cm处,土壤增温保墒能力顺序为:CK＞TZ3＞TZ2＞TZ1。【结论】 氧化-生物双降解地膜过早降解显著降低土壤温度、土壤水分,但对棉花产量无显著影响。降解地膜降解的彻底性和降解时间的可控性仍有较大提升空间。     

长期施肥对紫色水稻土团聚体中有机碳和微生物的影响

【目的】土壤微生物在维持土壤肥力、土壤健康和提高作物产量等方面都具有非常重要的作用,探讨长期不同施肥措施对紫色水稻土团聚体微生物量及活性的影响,明确不同施肥制度下土壤不同粒级团聚体中微生物特性,为系统了解施肥管理对土壤肥力演变的影响提供理论依据。【方法】依托重庆市北碚区中性紫色水稻土22年的长期定位试验,选取对照（CK,不施肥）、氮磷钾（NPK）、稻草还田（S）、氮磷钾+稻草还田（NPK+S）4个处理,采集0-20 cm耕层土壤样品,采用湿筛法获得不同粒级土壤团聚体,研究不同粒级土壤团聚体中的有机碳以及微生物量、呼吸代谢熵等微生物特性。【结果】连续22年定位试验表明,与CK相比,各施肥处理均显著增加了耕层土壤中水稳性大团聚体（＞0.25 mm）含量,以NPK+S的促进作用最为明显,表明化肥与稻草还田长期配施有利于紫色水稻土水稳性大团聚体的形成;施肥还显著提高了团聚体稳定性和土壤有机碳水平,以稻草还田（S和NPK+S处理）效果最佳。长期施肥改变了土壤养分及生物活性在不同粒径团聚体上的分布。土壤中有机碳、微生物量碳、呼吸代谢熵在不同粒级团聚体中呈异质分布,在2.00-1.00 mm和1.00-0.25 mm两个级别的水稳性大团聚体中土壤有机碳、呼吸速率和代谢熵显著高于0.25-0.053 mm和＜0.053 mm两个级别的水稳性小团聚体。【结论】＞0.25 mm的水稳性团聚体是土壤有机碳和微生物量碳的主要载体,2.00-1.00 mm团聚体的生物活性最强;长期氮磷钾配施结合稻草还田显著提高了紫色水稻土团聚体的水稳性及大团聚体中有机碳和微生物量碳的含量,是改善紫色水稻土团粒结构和生物功能的有效措施。     

添加不同养分培养下水稻土微生物呼吸和群落功能多样性变化

 【目的】研究不同养分培养条件下水稻土（黄泥土）微生物量碳、氮,呼吸强度及微生物功能多样性等指标,为正确认识集约化农业利用条件下,施肥特别是大量施用化肥对土壤质量以及农业可持续发展的影响提供参考依据。【方法】采用发育于河湖相沉积物的黄泥土表层土壤,通过室内培育试验,观测了不同施肥处理下微生物量碳氮、呼吸强度,分析了不同施肥处理对水稻土微生物群落功能多样性的影响。【结果】整个培养过程中,微生物碳含量情况为：化肥配施2%秸秆或2%猪粪＞对照及化肥配施0.5%秸秆或0.5%猪粪＞单施化肥处理;土壤微生物量氮：化肥配施2% 秸秆＞对照、化肥配施2% 猪粪或0.5% 秸秆＞单施化肥处理;不同施肥处理的土壤呼吸强度和代谢熵总体上呈波动下降趋势;整个培养过程中,化肥配施2% 秸秆或者猪粪处理的土壤呼吸强度大于其它施肥处理;微生物代谢熵的关系为：化肥配施2%秸秆或者2%猪粪及单施3倍常规化肥＞化肥配施0.5% 秸秆或0.5%猪粪及单施0.5倍常规化肥＞对照及常规施肥量处理;BIOLOG分析表明,大量施肥,特别是大量施用化肥处理降低了微生物对碳源的利用能力和微生物多样性。【结论】土壤微生物生物量,土壤呼吸及微生物多样性可以灵敏地反映集约利用下土壤质量的变化,在高度集约利用农业下,大量的施肥,特别是化肥降低土壤的生物量及活性,不利于土壤肥力的保持和农业的可持续发展。     

砂姜黑土玉米秸秆有机碳的矿化特征

 【目的】探讨不同温度（10℃、20℃、30℃）、不同秸秆加入量（秸秆全量和过量）条件下,玉米秸秆还田对土壤有机碳矿化特征及其环境因子的响应机制。【方法】采用室内恒温控湿好气培养试验,对安徽淮北砂姜黑土在不同温度（10℃、20℃、30℃）条件下,设置50 g土样中加秸秆0.3 g（处理Ⅰ）、1.5 g（处理Ⅱ）、3.0 g（处理Ⅲ）及不加秸秆（CK）的处理,进行240 d的矿化培养。【结果】温度对有机碳矿化影响显著,在对照（CK）和秸秆加入量相同的处理中,有机碳的矿化累积量均随温度（10—30℃）升高而增加;温度较低（＜20℃）时,CK、Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ各处理的有机碳矿化温度系数（Q10）平均值约为1.229、1.251、1.572、1.399,温度较高（＞20℃）时,CK、Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的Q10平均值约1.006、1.249、1.401、1.374,Q10值在温度较低时大于温度较高时,说明低温条件下,有机碳矿化速率对升温更敏感。同一温度条件下,不同处理秸秆加入量越大,有机碳矿化累积量越高,有机碳矿化的日变化量也越大。本试验中,一级动力学方程能较好地描述了不同处理土壤有机碳的矿化累积动态。土壤有机碳的潜在矿化量（C0）随温度变化不明显,在同一温度条件下,秸秆加入量越大,C0值越大。【结论】一级动力学方程能较好地描述不同处理土壤有机碳的矿化累积动态。不同温度、不同秸秆还田量及温度和秸秆还田量的交互作用,对玉米秸秆矿化过程中土壤有机碳含量的影响均达到显著水平。     

长期施肥对休闲季土壤呼吸温度敏感性的影响

【目的】在农作物-休闲轮作系统中,研究长期施肥条件下休闲季土壤呼吸温度敏感性(Q10)的变化机理,为科学调控黄土高原雨养区的农田温室气体排放提供依据。【方法】依托长武农田生态试验站的长期定位施肥试验,在小麦收获后的休闲季测定不同施肥处理下(CK、N、NP、M、NPM)的土壤呼吸速率、土壤温度、土壤水分、底物的数量(土壤有机碳和根茬碳)和质量(土壤碳氮比和根茬碳氮比,依次简写为土壤C﹕N和根茬C﹕N),研究长期施肥影响休闲季Q10变异的机理。【结果】在休闲季,不同施肥处理下的土壤呼吸速率差异显著(P0.05),长期施肥导致土壤呼吸速率增加了6%—127%。土壤温度、土壤水分、底物的数量和质量均是影响土壤呼吸速率的重要因素(P0.05)。土壤温度对土壤呼吸速率的影响,利用指数关系模型进行拟合(P0.05),且土壤温度可以解释40%—57%的土壤呼吸变异性。而土壤呼吸速率对土壤水分的响应则用抛物线关系模型进行拟合(P0.05),且土壤水分可以解释56%—74%的土壤呼吸变异性。同时,底物的数量和质量对土壤呼吸速率的影响,利用线性关系模型进行模拟(P0.05),且底物的数量和质量可以解释高达66%—94%的土壤呼吸变异性。长期单施氮肥处理(N)对土壤有机碳影响不显著(P0.05),而NP、M和NPM处理下的土壤有机碳则增加了12%—36%。同时,N处理下的根茬碳减少了34%,而NP、M和NPM处理下的根茬碳则增加了15%—63%。N和NP处理下的土壤C﹕N影响不显著(P0.05),而M和NPM处理下的土壤C﹕N则增加了12%—13%。不同施肥处理下的根茬C﹕N则降低了8%—38%。在休闲季,长期施肥导致Q10降低了12%—56%,而长期施肥处理下Q10的差异与底物的数量(土壤有机碳和根茬碳)和质量(土壤C﹕N和根茬C﹕N)或者二者的交互作用密切相关(P0.05)。Q10随着底物数量和土壤C﹕N的增加均呈现出线性降低的趋势(P0.05),且底物的数量和土壤C﹕N可以解释61%—95%的Q10变异性,而Q10随着根茬C﹕N的增加呈现出线性增加的趋势(P0.05),且根茬C﹕N可以解释72%的Q10变异性。同时对Q10的贡献呈现出根茬碳根茬C﹕N土壤有机碳土壤C﹕N的趋势(2.16 vs.1.22 vs.0.48 vs.0.03)。【结论】在农作物-休闲轮作系统中,长期施肥通过影响底物的数量和质量影响休闲季Q10的变化,对科学评价黄土高原雨养区的农田温室气体排放具有重要意义。     

秸秆还田对宁南半干旱地区土壤团聚体特征的影响

【目的】探明秸秆还田对土壤团聚体的影响,为宁南半干旱区作物生产及土壤培肥制度的建立提供参考。【方法】本研究通过4年秸秆还田定位试验,设置了不同秸秆粉碎还田量处理：谷子秸秆还田量为3 000 kg•hm-2 (低,L)、6 000 kg•hm-2 (中,M)、9 000 kg•hm-2 (高,H),玉米秸秆还田量为4 500 kg•hm-2 (低,L)、9 000 kg•hm-2 (中,M)、13 500 kg•hm-2 (高,H),对照为秸秆不还田。对不同处理条件下干筛和湿筛下各团聚体指标进行分析。【结果】各秸秆还田处理干筛下0—40 cm土层＞0.25 mm团聚体含量（DR0.25）、平均重量直径（mean weight diameter,DMWD）和几何平均直径（geometric mean diameter,DGMD）均显著高于CK处理,各还田处理的分形维数均显著低于CK;湿筛法分析表明,供试土壤中团聚体以机械稳定性团聚体为主,随秸秆还田量的增加,0—40 cm土层水稳性团聚体的平均重量直径（WMWD）、几何平均直径（WGMD）和分形维数的顺序均为：H,M处理＞L处理＞CK;各处理土壤团聚体破坏率（PAD）和不稳定团粒指数（ELT）在0—40 cm土层内均表现出近似“Z”字形趋势,且CK显著高于各还田处理（P＜0.05）。【结论】在宁南半干旱区采用秸秆还田对提高土壤团聚体含量具有明显作用。     

连续施肥对不同肥力稻田土壤基础地力和土壤养分变化的影响

【目的】研究双季稻种植制度下,连续3年施肥与不施肥对不同肥力土壤基础地力产量、基础地力贡献率、土壤氮磷钾表观平衡和土壤养分变化的影响,为不同肥力土壤基础地力培育及土壤肥力维持和提升提供参考。【方法】从32年长期施用不同肥料定位试验的不施任何肥料(CK)、施氮磷钾肥(NPK)和氮磷钾肥配施稻草(NPKS)处理采取土壤,分别代表3种不同肥力水平,设置连续3年施肥与不施肥处理的盆栽试验,监测双季水稻产量、土壤基础地力产量、基础地力贡献率和土壤氮磷钾养分的变化。【结果】在试验期间,不同肥力土壤的早晚稻基础地力产量、基础地力贡献率均表现为:NPKS处理土壤NPK处理土壤CK处理土壤,且随着试验年限的延长,不同肥力土壤之间的差异呈逐渐缩小趋势,到试验第3年,不同肥力土壤之间的差异变得不显著。无论施肥或不施肥,初始肥力越高的土壤经3年6季水稻种植,由作物收获带走的氮、磷、钾养分越多。不同肥力土壤在连续施肥条件或不施肥条件下,肥力养分变化规律存在较大差异,这种差异与水稻种植体系中养分输入-输出平衡状况有一定关系。【结论】初始肥力越高的土壤如果连续不施肥,其基础地力下降得越快。因此,对于地力水平较低的土壤应注重合理施肥,培育和提高农田土壤肥力和基础地力;地力水平较高的土壤也应注意高效合理补充养分,以维持土壤较高的肥力水平和持续生产力。