三江平原地区不同有机物料腐解规律的研究

利用网袋法模拟田间还田方式, 研究不同还田方式下玉米、大豆秸秆的腐解特征。结果表明: 经过150 d的分解, 玉米和大豆秸秆残留率在33.7%~61.1%之间, 秸秆还田分解趋势为: 土埋处理>露天处理, 土埋玉米秸秆>土埋大豆秸秆, 露天条件下大豆和玉米秸秆分解速率一致。从细胞结构上看, 玉米秸秆随着还田时间的延长, 基本组织和维管束遭到破坏, 细胞壁变薄, 细胞内物质消失, 细胞排列疏松; 大豆秸秆组织结构变化不明显。露天和土埋处理各有机物料有机碳分解率分别为39.9%~48.9%、49.6%~65.8%, 土埋玉米和大豆秸秆腐解速度明显高于露天处理。两个处理氮、钾分解率无太大差异, 分别为51.1%~67.7%、74.6%~91.7%, 而磷素变化比较明显, 露天和土埋处理玉米秸秆的磷释放率平均比大豆秸秆高49.4%、56.7%。作为还田物料玉米秸秆要好于大豆秸秆。     

不同秸秆还田模式对土壤有机碳周转的影响

秸秆还田可以有效增加土壤有机质含量,改善土壤肥力,同时影响土壤微生物的活性,促进土壤碳氮循环,有利于农业生产可持续发展。本文主要从秸秆还田后的碳周转特征及研究方法,以及秸秆还田的作物类型、还田秸秆部位、秸秆还田量和还田方式对土壤有机碳的影响进行综述,旨在全面了解还田后秸秆的分解转化以及对土壤碳周转的影响。指出未来研究中应该更加关注如何高效地进行秸秆还田,结合秸秆自身条件以及土壤环境,选择一种适合作物生长、可以最大化提高土壤肥力的还田方式。     

氨化秸秆还田加快秸秆分解提高冬小麦产量和水分利用效率

为探索一种能够加快秸秆分解速率和促进冬小麦生长的秸秆还田新措施,2011-2014年采用小区试验方法,对比研究了秸秆覆盖(CK1)、秸秆翻压还田(CK2)、长秸秆氨化翻压还田(AS)和粉碎秸秆氨化翻压还田(PAS)4种秸秆还田方式对秸秆分解速率、土壤水分蓄积、冬小麦叶面积指数和地上部干物质积累、产量及水分利用效率的影响。结果表明,秸秆还田210 d后,AS处理秸秆残留量为48.46%,分别较CK1和CK2降低24.31%和13.68%;PAS处理秸秆残留量为41.84%,分别较CK1和CK2降低34.64%和25.46%;且氨化处理加快秸秆分解速率的效果主要体现在冬小麦生长前期。土壤呼吸与秸秆分解速率呈显著正相关关系,相关系数为0.67(P0.05);AS和PAS处理土壤呼吸速率在冬小麦生长前期分别较CK1增加109.66%和170.13%,分别较CK2增加34.55%和73.36%。连续3 a冬小麦生长季,氨化秸秆还田能显著(P0.05)提高冬小麦生长后期0~100 cm土壤蓄水量。粉碎并氨化秸秆(PAS)较未氨化秸秆还田(CK1、CK2)能显著(P0.05)提高冬小麦拔节期后叶面积指数,促进地上部干物质质量的积累。AS和PAS处理冬小麦3 a平均产量分别较CK1提高6.13%和9.53%,分别较CK2提高3.99%和7.32%;水分利用效率分别较CK1提高5.03%和8.73%,分别较CK2提高5.13%和8.83%。其中,PAS处理3 a平均水分利用效率较AS高。因此,氨化并粉碎秸秆还田(PAS)能有效加快秸秆分解,促进冬小麦生长,提高产量和水分利用效率,对于干旱、半干旱地区改良秸秆还田措施具有重要的实际意义和理论价值。     

两种腐熟剂对油菜秸秆还田种植水稻的影响试验初报

油菜秸秆资源丰富,采用传统还田方法,油菜秸秆分解腐熟速度很慢。为探索油菜秸秆直接还田方法,开展了秸秆腐熟剂比较试验。试验表明:施用有机废物发酵菌曲、腐秆剂,秸秆可提早腐熟,与无油菜秸秆还田相比,减少了稻田杂草生长,降低了水稻发病率,增产效果显著;与油菜秸秆还田不施用腐熟剂相比,施用两种秸秆腐熟剂虽也有一定的增产效果,但差异未达显著标准。     

秸秆粉碎氨化还田对土壤体积质量及持水特性的影响

为尝试解决秸秆还田中秸秆分解缓慢、易诱发病虫害及与作物争氮等问题,通过室内土柱培养试验对比研究了秸秆粉碎程度及秸秆不同C/N值对自身分解速率、土壤体积质量、土壤持水特性的影响。结果表明：短期内秸秆粉碎程度对秸秆分解速率影响不大,但粉碎秸秆在试验后期分解速率明显高于长秸秆,氨化措施可显著加快秸秆的分解速率;粉碎秸秆对土壤体积质量的减小作用明显较长秸秆为好,在整个试验期,粉碎氨化秸秆处理的土壤体积质量均显著低于同时期其他处理;各处理土壤持水能力差异不大,但粉碎氨化秸秆能明显增强土壤耐旱性。该结果为探索一种能最大效益发挥秸秆改良土壤作用的秸秆还田新方式提供了一定的参照。     

秸秆还田下土壤有机质激发效应研究进展

土壤有机质是农田肥力的基础与核心，对作物产量、农业环境，甚至地球碳循环意义重大。作物秸秆作为农田土壤有机碳库的重要外部补充，其还田过程对土壤有机碳周转和碳库平衡具有显著影响。激发效应是一种因新鲜有机质输入而导致土壤本底有机质矿化速率发生改变的现象。秸秆还田导致的土壤有机质分解激发，不仅涉及到秸秆资源化高效利用，还直接关系到农田土壤碳库的平衡及其功能，因此备受科学界关注。尽管对外源有机质输入引起的土壤有机质激发效应的理论研究已取得了较大进展，但如何结合最新的理论结果到秸秆还田固碳减排的生产实践中仍面临着较大的挑战，这主要归结于对农田土壤有机质分解激发效应的发生特点和规律，及其背后的土壤、气候、管理等相关的驱动因子和过程还未完全明确。据此，本文首先对土壤有机质分解激发效应发生的理论研究进展（包括：共代谢理论、氮矿化理论、化学计量比和微生物残体再利用）进行了系统综述。其次，结合已有的研究证据和理论假设进一步概述了秸秆还田过程中影响激发强度和方向的潜在驱动因素，如：秸秆类型和数量、还田方式、水肥管理、土壤属性、气候因子等。最后，从秸秆还田的高效性、农田碳库的可持续和农业环境的友好性出发，对秸秆还田土壤有机质分解激发的潜在研究方向进行了展望，并就秸秆还田改善土壤碳库的优化措施提出了建议。     

秸秆深还田对土壤微生物特征及其影响因素的研究

为探索秸秆深还田后土壤微生物碳氮和酶活性的动态规律,采用尼龙网袋的方法,研究秸秆还田到土壤不同深度(0 cm、0~15 cm、15~30 cm、30~45 cm)30天、60天、90天、120天后对土壤微生物碳氮和酶活性的影响。结果显示:秸秆还田120天,秸秆深埋分解率(70%~80%)远大于秸秆覆盖分解率(20%);比较各时期不同土层土壤微生物碳氮的变化,还田15~30 cm微生物碳含量最高,在各时期与其他处理达到显著差异,地表覆盖微生物氮含量最高,与其他处理达到显著差异;比较各时期不同土层土壤酶活性的变化,均为秸秆地表覆盖的土壤酶活性较高,土壤酶活性均随季节变化呈先升高后降低的趋势,秸秆还田90天后脲酶出现峰值,秸秆还田60天后蔗糖酶出现峰值。与对照相比,秸秆还田显著增加了土壤脲酶及蔗糖酶活性,且在还田15~30 cm,土壤脲酶及蔗糖酶活性的提高更加显著。相关性分析表明,秸秆还田深度与土壤微生物氮含量、土壤脲酶、蔗糖酶、土壤温度及土壤含水量有着显著地相关性。     

紫色土丘陵区秸秆还田的腐解特征及对土壤肥力的影响

在分析水稻、小麦、油菜秸秆的养分含量和化学组成的基础上，通过田间两年四作的定位试验，探讨了紫色丘陵区秸秆还田的腐解变化及对土壤肥力的影响。结果表明，秸秆含有丰富的养分，经腐解后给土壤提供了大量的碳、氮、磷、钾。在腐解过程中，还田后的前3个月分解快，后期分解缓慢；3种秸秆在田间的分解速率（K）：麦秸〉稻草〉油菜秸，秸秆翻埋〉秸秆面施；养分释放速度钾〉磷〉氮。测定了不同处理的土壤水分特征曲线．并将实验结果拟合为经验关系式。秸秆覆盖还田促进土壤团粒结构形成，提高了土壤水稳性团聚体含量，从而改善了土壤通透性和保水保肥性。秸秆覆盖还田还降低了土壤容重，增加了土壤总孔隙度，使土壤有机质、速效氮、磷、钾得到一定提高，从而达到培肥地力的目的。     

秸秆还田施氮调节碳氮比对土壤无机氮、 酶活性及作物产量的影响

秸秆的质量,特别是C/N是影响秸秆分解速率和养分释放的重要因素。在秸秆还田条件下,如何科学合理地施用氮肥是秸秆利用和优化施肥研究的关键问题。本研究以秸秆还田施入碳氮的C/N为切入点,于2012—2013年通过田间试验(设秸秆不还田不施肥、秸秆还田不施氮、秸秆还田施用无机氮肥调节C/N为10∶1、16∶1和25∶1以及秸秆还田施用有机氮肥调节C/N为25∶1处理),研究秸秆还田不同氮输入对小麦-玉米轮作田土壤无机氮、土壤微生物量氮、酶活性以及作物产量的影响。结果表明:1)在C/N为25∶1下,施用有机氮肥和无机氮肥对土壤无机氮含量无显著影响;在施用无机氮肥的情况下,C/N越低土壤无机氮含量越高。2)秸秆还田施氮提高了土壤微生物量氮含量,但是各秸秆还田施氮处理之间差异不显著;秸秆还田不同施氮处理对脲酶活性无显著影响;秸秆还田施氮提高了FDA水解酶活性,并随C/N降低呈升高趋势,施用无机氮肥的效果强于施用有机氮肥的。3)秸秆还田施用无机氮肥显著提高了小麦和玉米地上部生物量,施用无机氮肥调节C/N为10∶1和16∶1相比于C/N为25∶1提高了小麦和玉米的苗期和成熟期地上部生物量;施用有机氮肥调节C/N为25∶1相比秸秆还田不施氮对地上部生物量无显著影响。秸秆还田施用无机氮肥提高了作物产量,施用无机氮肥调节C/N为16∶1产量最高,而施用有机氮肥调节C/N为25∶1有降低作物产量的趋势。综合以上结果来看,施用无机氮肥调节C/N为16∶1较为合理。     

秸秆还田阻控黑土侵蚀机理及效应

东北黑土区土壤侵蚀强烈发育,导致黑土地严重退化,直接威胁区域生态安全和国家粮食安全。秸秆还田是黑土区广泛采用的保护性耕作措施,具有明显的阻控土壤侵蚀、抑制土壤退化、提升退化黑土地生态生产功能的作用。本文在系统分析秸秆还田阻控细沟间、细沟、浅沟与切沟侵蚀机理,综合评价秸秆还田水土保持效应的基础上,提出了未来研究亟待加强的重点内容。秸秆还田阻控侵蚀的机理与侵蚀类型直接相关。秸秆覆盖消减降雨动能、抑制土壤物理结皮发育、维持土壤入渗性能、增加地表随机糙率、降低坡面径流流速、减小径流挟沙力和剪切力,是秸秆还田阻控细沟间和细沟侵蚀的直接作用。秸秆分解改善土壤理化性质、促进团聚体发育并提升其稳定性,引起作物生长特性变化,导致细沟间土壤可蚀性和细沟土壤可蚀性降低,土壤临界剪切力增大,是秸秆还田阻控细沟间和细沟侵蚀的间接作用。尽管秸秆还田阻控浅沟和切沟侵蚀的作用不如细沟间和细沟侵蚀那样直接,但仍可通过减小集水区径流侵蚀动力来降低浅沟和切沟发育风险。秸秆还田具有显著的水土保持效应,减流和减沙效益分别为28.0%~95.1%和40.3%~99.7%。但受不同试验条件差异的影响,研究结果可比性较差。未来亟需加强秸秆还田增加地表糙率与径流阻力、降低径流挟沙力水力学机理,土壤抗蚀性能对秸秆还田驱动土壤理化性质变化的响应机制,秸秆还田水土保持效应受土壤类型与坡度的影响及主控因素,秸秆还田阻控侵蚀的长期效应与空间分异,以及秸秆还田技术影响土壤侵蚀过程与机理等研究,为遏制黑土地退化、维持黑土区生态安全、保障国家粮食安全提供理论和技术支撑。     

微生物菌对集沟小麦秸秆温室气体的固碳减排影响

针对农田生态系统中秸秆直接还田导致温室气体(CO₂、CH4、N2O)增加的问题,在稻麦轮作、秸秆集沟还田模式下,利用外加微生物秸秆腐解菌的催腐特性在分解秸秆的同时会显著地改变秸秆的C/N及微生物生命活动的特点,考察该措施对秸秆还田固碳减排的效果。主要试验处理设置为液体菌剂作用下的秸秆集沟还田(LM+ST)、粉末菌剂作用下的秸秆集沟还田(PM+ST)、无菌剂下的秸秆集沟还田(CK+ST)。试验结果表明:LM+ST和PM+ST能在一定程度上降低温室气体的排放,但不同的秸秆及不同类型的温室气体间存在一定的差异。与稻季麦秸秆直接还田处理CK+ST相比,处理LM+ST、PM+ST的CO₂、CH4、N2O平均排放通量分别要低31.7%、36.9%、39.2%和12.0%、20.6%、29.2%;试验结果可为免耕模式下秸秆集沟还田的固碳减排研究提供参考。     

内蒙古玉米秸秆还田土壤细菌多样性特征

通过内蒙古半干旱冷凉地区玉米秸秆还田定位试验,结合常规分析手段和变性梯度凝胶电泳(DGGE)技术初步研究了玉米秸秆深翻还田后土壤有机质、纤维素酶活性及土壤细菌多样性变化。结果表明,随着玉米生育期的推进,土壤有机质含量呈先增加后下降趋势,拔节期和大喇叭口期含量较高。玉米秸秆深翻还田一年(SF-Ⅰ)和连续两年玉米秸秆深翻还田(SF-Ⅱ)0～20 cm土层有机质含量除了播种期差异显著外,其余生育期均无显著差异,但均与常规旋耕秸秆不还田(CK)有显著差异;20～40 cm土层SF-Ⅰ、SF-Ⅱ和CK有机质含量除了播种期差异显著外,其余生育期均无显著差异;玉米成熟期土壤有机质含量为SF-ⅡSF-ⅠCK;随着土层的下移土壤有机质含量呈逐渐降低的趋势。秸秆深翻还田后土壤纤维素酶活性明显增强,表现为SF-ⅡSF-ⅠCK;拔节期和大喇叭口期土壤纤维素酶活性增幅较高,与CK差异达到显著水平;纤维素酶活性随土层的下移逐渐下降,0～20 cm土层中,播种期至大喇叭口期秸秆还田土壤纤维素酶活性与CK间差异显著,其余时期无显著差异;20～40 cm土层中,仅播种期秸秆还田土壤纤维素酶活性与CK间差异显著。16S rDNA-PCR-DGGE分析可知,秸秆还田后拔节期至灌浆期土壤细菌群落发生较大的变化,拔节期变化最大。SF-Ⅱ、SF-Ⅰ、CK土壤菌属不同,细菌多样性指数SF-ⅡSF-ⅠCK;秸秆深翻还田增加了土壤细菌多样性,尤其是土壤中纤维素分解菌和有机污染物降解菌群。半干旱冷凉地区两年秸秆还田的土壤细菌多样性比一年秸秆还田的效果更为明显。     

潮土中残留小麦和玉米秸秆养分含量差异及与微生物群落组成的关系

黄淮海平原典型潮土上小麦和玉米收获后的秸秆往往直接还田,但驱动它们在不同质地潮土(砂质、壤质、黏质)中分解的微生物是否与残留秸秆养分含量有关尚不清楚.本研究基于尼龙网袋法,通过10个月的田间培育试验,监测秸秆分解率、残留秸秆养分含量及微生物群落组成,评估各指标在秸秆类型和土壤质地之间的差异,探究残留秸秆养分与微生物群落...     

我国主要农区秸秆还田试验总结

本文是 1999年全国 19个省市 10 7份秸秆还田的试验材料的归纳和总结。介绍了我国各主要农区的气候、作物、种植制度、秸秆还田的方法及秸秆还田的增产、改土培肥效果 ,反映了我国各主要农区的秸秆还田现状 ,可为各地的秸秆还田提供参考     

秸秆还田配施化肥对黄褐土氮磷淋失的影响

采用室内模拟装置淋溶土柱的方法,研究了水稻秸秆还田配施化肥对土壤氮磷淋溶迁移的影响。结果表明,土壤淋失液中总氮含量表现为:NS(无秸秆还田+优化施肥)处理SF(秸秆还田+优化施肥)处理SDF(秸秆还田+优化施肥量氮磷钾均减20%)处理CK(无秸秆还田、无施肥)处理;土壤淋失液中可溶性磷和总磷含量均表现为:SF(秸秆还田+优化施肥)处理NS(无秸秆还田+优化施肥)处理SDF(秸秆还田+优化施肥量氮磷钾均减20%)处理CK(无秸秆还田、无施肥)处理,并且呈现出随着时间的延长逐渐下降的趋势;经过淋溶后,表层土壤中全氮含量最高的是SF(秸秆还田+优化施肥)处理,为0.486g/kg,最低的是CK(无秸秆还田、无施肥)处理,为0.440g/kg,全磷含量最高的是NS(无秸秆还田+优化施肥)处理,为0.306g/kg,最低的是CK(无秸秆还田、无施肥)处理,为0.261g/kg;但表层土壤中速效磷含量最高的是SF(秸秆还田+优化施肥)处理,为29.353mg/kg,最低的是CK(无秸秆还田、无施肥)处理,为21.210mg/kg。研究结果表明,化肥施用量减少有利于降低土壤氮磷的淋失,在优化施肥量条件下,黄褐土实行秸秆还田会降低土壤氮素的淋失,但会提高土壤磷素的淋失。     

关中平原农田生态系统不同秸秆还田模式的能流分析

为探明小麦、玉米秸秆还田模式下农田生态系统的能流特征,以关中平原农田生态系统的不同秸秆还田模式为对象,运用生态学原理和系统分析方法,分析了各模式的人工辅助能投入、能量产出、投能结构以及能量转化率等能流特征,了解不同秸秆还田模式的生态效益。结果表明:小麦秸秆高留茬玉米秸秆粉碎还田模式的总投能、有机能投入、有机能/无机能、能流循环指数均最高,分别为7.12×1010J.hm 2、5.44×1010J.hm 2、3.25和0.76;光能利用率最高的模式是小麦秸秆粉碎玉米秸秆粉碎覆盖还田,为0.669%;能量转化率最高的是小麦秸秆不还田玉米秸秆不还田模式,为6.05。从能流特征角度来看,秸秆还田模式的功能效益优于不还田模式。从综合评判得分来看,小麦秸秆高留茬玉米秸秆粉碎还田模式得分最高,达到0.792,说明该模式的生态效益最佳,是该区种植业生产的最优模式,可以大力推广。     

稻麦玉米秸秆残留还田量定量估算方法及应用

为了解秸秆残留还田是秸秆直接还田的基本形式。该文通过逐步推导,给出了秸秆残留还田量定量估算的系列公式,并将秸秆残留还田量定量估算建立在5个参数的基础上,即农作物平均株高、收割留茬高度、叶部生物量比例、枝叶脱落率和秸秆机械收集损失率;以实地调查为基础,结合对试验数据收集整理,给出了小麦、玉米、水稻三大农作物秸秆残留还田量定量估算的参数体系,并估算出了三大农作物的秸秆残留还田量,分别为7 106.92、4 543.48和6 392.95万t,合计为18 043.35万t,占三大农作物的秸秆总产量的31.13%;三大作物人工收获秸秆残留还田量为1724.47万t,机械收获秸秆残留还田量为16 318.88万t,后者是前者的9.46倍;进而以农作物面积为权重,推算出全国的秸秆残留还田量为25 330.08万t,计算出单位面积耕地的残留还田量为1.87 t/hm2,与基本还田量的最低需求3.0 t/hm2相比尚需增加60%以上,与基本还田量的一般需求4.5 t/hm2相比尚需增加1.41倍。论文最后指出了秸秆残留还田量定量估算需要继续深入开展的主要研究工作:一是开展更广泛的田间实测,进一步提高小麦、玉米、水稻三大农作物秸秆残留还田量定量估算参数的精准度,尤其是收割留茬高度和秸秆机械收集损失率这两大参数的精准度,以便更确切地估算三大农作物的秸秆残留还田量;二是针对棉花、大豆、油菜等主要经济作物进行秸秆残留还田量定量估算研究,建立全国主要粮经作物秸秆残留还田量定量估算的参数体系;三是建立区域性的秸秆残留还田量定量估算的参数体系,逐步实现各区域秸秆残留还田量的定量估算。     

秸秆还田对土壤肥力的影响探究

秸秆还田是一种重要的有机培肥措施,既能避免资源浪费,又能有效减轻秸秆焚烧带来的环境污染问题。基于此,从秸秆还田对土壤理化性状的改善出发,总结了秸秆还田对土壤肥力的提升效应,以期为秸秆还田技术的推广与应用提供参考。     

稻麦轮作下秸秆还田对稻麦产量和稻田可溶性有机碳含量的影响

为阐明稻麦轮作体系下秸秆还田对作物产量与稻田可溶性有机碳（DOC）的影响,通过连续2年盆栽试验研究了两种典型土壤（壤土和黏土）在无秸秆还田、半量秸秆还田、全量秸秆还田3种处理下稻麦产量和稻季土壤溶液DOC浓度的动态变化。结果表明,秸秆还田显著增加了两种土壤大多数处理的水稻产量,增幅1.6%~11.9%,其中全量秸秆还田的增产效果大于半量秸秆还田（第1年不显著,第2年显著）。秸秆还田对小麦产量的影响因土壤类型而异,壤土中小麦产量显著增加7.2%~10.6%（第1年）或增产不显著（第2年）,但全量秸秆还田和半量秸秆还田处理之间没有显著差异;黏土中小麦显著减产（5.0%~9.3%）,其中第2年的全量秸秆还田减产效应显著大于半量秸秆还田。秸秆还田及土壤类型显著影响水稻前期（烤田之前）的土壤溶液DOC浓度,全量秸秆还田、半量秸秆还田分别比无秸秆还田处理平均增加141.7%、61.9%,壤土比黏土平均增加89.6%;间歇淹水之后,所有秸秆还田处理及土壤类型的DOC浓度均迅速降低。总体上,秸秆还田对两种土壤的水稻增产都有利,但对黏土小麦增产不利,秸秆还田显著增加了稻田前期的DOC浓度,间歇淹水可以迅速降低稻田DOC浓度。     

曲周试区玉米秸秆不同还田方式对土壤氮素影响的探讨

在中国农业大学曲周试验站的潮土上进行2种不同模式的玉米秸秆还田试验,为期1年。结果发现玉米秸秆还田后前期由于能减少可溶性N的淋失,后期又释放出N,从而提高了N的利用率。土壤NO3--N含量随作物生长季节变化明显,而NH4 -N具有稳定性;土壤微生物N变化同秸秆分解状况相一致。多数时间内整翻处理的微生物N高于粉碎处理。