不同氮肥用量下冬小麦土壤剖面累积硝态氮及其与氮素表观盈亏的关系

以在陕西关中地区户县、周至两县连续2年的20余个3414肥料田间试验为研究对象,研究了不同施氮量下冬小麦收获后土壤2 m剖面硝态氮的分布、累积及其与土壤氮素表观盈亏量间的关系。结果表明:随着氮肥用量的提高,土壤剖面硝态氮累积量明显增加,其向土壤下层淋溶的程度也越严重;当施氮量为180～240 kg/hm2时,一些试验点的土壤氮素已经表现出盈余;当施氮量达到270～360 kg/hm2,所有试验点土壤氮素均明显盈余。不同施氮量时土壤表观氮素平衡值（施氮量与氮素携出量的差值）与土壤02 m剖面硝态氮累积量之间呈极显著正相关,说明土壤表观氮素平衡和盈亏决定了土壤剖面硝酸盐的累积状况;土壤氮素表观盈余值每增加100 kg/hm2,02 m土壤剖面硝态氮累积量增加约62.5 kg/hm2。     

施肥对黄土旱塬区黑垆土土壤肥力及硝态氮累积的影响

本文以长期定位试验为依托,研究了黄土高原旱塬区黑垆土大田对比试验和长期定位施肥对土壤肥力硝态氮累积和淋溶的影响。结果表明:长期施用有机肥能够明显增加土壤养分,氮磷和有机肥配施效果显著;和1984年土壤养分状况相比,大田对比试验土壤有机质增加了27.1%,全氮和全磷提高了84.2%和34.8%,有效氮、有效磷和速效钾增加了46.9%、540.0%和10.2%,养分水平与长期定位试验中氮磷配施相近。长期定位试验中氮磷配施或与有机肥配施能够有效地减少土壤剖面中硝酸盐的累积和淋溶,氮肥单施硝态氮累积量最大,为1006.4 kg/hm2,大田对比试验土壤硝态氮总累积量较长期定位试验中施用氮肥处理的总累积量少。     

基于旱地小麦高产优质的氮肥用量优化

  【目的】  探讨长期定位施氮条件下小麦产量与籽粒养分含量的变化，及土壤硝态氮、有效磷和速效钾的变化，为旱地小麦合理施用氮肥，保持土壤肥力，提高产量和改善品质提供理论依据。  【方法】  本研究基于2004年在黄土高原开始的长期定位施肥试验，2015—2017连续3年取样，研究了施氮量对土壤硝态氮、有效磷、速效钾含量，小麦氮磷钾素吸收利用，籽粒氮、磷、钾含量，地上部生物量、籽粒产量及其构成的影响。  【结果】  与不施氮相比，长期施氮小麦平均增产67.1%，生物量提高52.0%，收获指数提高9.5%；穗数和穗粒数平均分别提高32.5%和40.0%，千粒重下降7.1%。施氮量与产量、生物量呈抛物线关系，获得最高产量6587 kg/hm2的施氮量为N 215 kg/hm2。籽粒氮含量随施氮量增加而增加，磷含量降低，钾含量变化较小。土壤硝态氮含量与施氮量呈显著正相关，小麦获得最高产量时播前和成熟期硝态氮含量分别为7.2和10.3 mg/kg；有效磷含量随施氮量增加而降低，速效钾含量变化较小。氮收获指数、生理效率、偏生产力、农学效率均随施氮量增加而降低。  【结论】  综合考虑小麦的籽粒产量和籽粒关键养分含量，研究区域旱地冬小麦产量目标应为6300 kg/hm2，施氮量为N 150 kg/hm2、施磷量为P₂O₅ 100 kg/hm2，播前或收获期表层 (0—20 cm) 土壤硝态氮保持在6.0～8.0 mg/kg、土壤有效磷12.0～15.0 mg/kg、土壤速效钾139～140 mg/kg。     

玉米秸秆还田配施氮肥对冬小麦土壤氮素表观盈亏及产量的影响

【目的】以秸秆还田定位试验为平台,探讨玉米秸秆还田配施氮肥对冬小麦产量、土壤硝态氮积累、氮素表观盈余和氮肥利用率的影响规律,明确砂姜黑土玉米秸秆全量还田条件下冬小麦生长季的最佳施氮量。【方法】试验以秸秆处理为主区,设秸秆还田和秸秆移除2个水平;施氮量为副区,设6个水平,分别为0、162.0、202.5、243.0、283.5、324.0 kg/hm2。测定了冬小麦播种前、拔节期、成熟期地上部植株含氮量,土壤0—20、20—40和40—60 cm硝态氮含量,小麦产量以及籽粒氮含量,计算了冬小麦生育期土壤的氮素表观盈余,小麦基施和追施氮肥的利用效率以及不同阶段的氮素盈余。【结果】玉米秸秆还田后小麦增产365 844 kg/hm2,增产率为4.2%9.3%,尤其以配施243.0 kg/hm2的增幅最高,产量达9858 kg/hm2。小麦整个生育期,秸秆还田显著增加了0—60 cm土层的土壤硝态氮累积量,而秸秆移除条件下,土壤硝态氮累积量与氮肥施用量相关,高量氮肥增加了硝态氮累积量,N施用量高于243.0 kg/hm2时,硝态氮累积量较小麦播种前增加19.8%28.6%。施氮均显著增加了植株氮素积累量;小麦播种到拔节期,植株的氮素积累量随基肥比例的增加而增加。小麦生育期不施氮处理表现为氮素亏缺,施氮处理显著增加了0—60 cm土层的土壤氮素盈余量,且随基肥、追肥量的增加而增加,盈余值每增加100.0kg/hm2,秸秆还田配施氮肥和单施氮肥的土壤剖面硝态氮积累量就会分别增加74.2和91.4 kg/hm2。秸秆还田配施氮肥提高了氮肥农学效率、植株地上部氮肥吸收利用率、籽粒氮肥吸收利用率,特别是在高氮肥时,基肥和拔节肥的利用率显著高于单施氮肥。在施氮处理间、相同氮肥施用下秸秆还田和移除处理间氮素收获指数均无显著差异。氮肥表观回收率随施氮量的增加而降低,基肥表观回收率显著高于拔节肥表观回收率。【结论】秸秆还田和施氮水平对小麦植株氮素的吸收转运没有显著影响,但可提高基施和追施氮肥的利用率,可增加土壤0—60 cm土层中硝态氮的含量。综合各项指标,冬小麦生长季玉米秸秆全量还田适宜的氮肥配施量为202.5 243.0 kg/hm2。     

不同施氮水平下水稻的养分吸收、转运及土壤氮素平衡

【目的】为解决东北地区水稻合理施用氮肥问题,系统研究了不同施氮水平条件下,东北水稻产量及构成因素、养分吸收、转运、氮肥利用效率及土壤氮素平衡的变化,并探讨各养分间及其与产量间的关系,为东北地区水稻合理施氮提供理论基础。【方法】于2012~2013年在吉林省松原市前郭县红光农场,选用当地主栽水稻品种富优135和吉粳511为材料,设置施N 0、60、120、180和240 kg/hm25个水平。于水稻返青期、分蘖期、抽穗期、灌浆期及成熟期采集植株样本,分为茎鞘、叶片和籽粒三部分,测定氮、磷、钾含量,计算水稻主要生育期植株养分吸收、转运、氮素利用特性的相关参数及各养分吸收、转运与产量间的关系。水稻移栽前和收获后采集0—100 cm土壤样品,每20 cm为一层(共5层),测定铵态氮、硝态氮含量,并根据各层土壤容重计算0—100 cm土体无机氮积累量,分析土壤氮素平衡状况。【结果】施氮量60~180 kg/hm2范围内,水稻产量随着施氮水平的提高而增加,氮肥用量超过180 kg/hm2水稻产量下降。结合当年水稻和肥料价格,根据水稻产量(y)和施氮量(x)拟合方程,得出最高产量氮肥用量分别为212.8 kg/hm2和220.6 kg/hm2,施氮范围在202.2~231.6 kg/hm2之间,最佳经济产量氮肥用量分别为203.0和209.1 kg/hm2,施氮范围在192.9~219.6 kg/hm2之间。施用氮肥可显著提高水稻主要生育期氮、磷、钾吸收量,且能提高水稻抽穗期氮、磷、钾养分向籽粒的转运,施氮量180 kg/hm2处理抽穗期各养分累积量与籽粒转运量呈正比,当氮肥用量超过180 kg/hm2后,氮、磷、钾养分向籽粒转运出现负效应。氮素农学利用率和偏生产力随着施氮水平的提高而显著下降,氮肥当季回收率以施氮量180 kg/hm2处理最高。相关分析表明,水稻主要生育期氮、磷、钾的吸收、转运与产量间均存在显著或极显著的正相关性,其中灌浆期氮、磷、钾的吸收状况与产量间的相关系数最大。施用氮肥可显著提高收获后0—100 cm土壤中残留无机氮(Nmin),氮素表观损失量随施氮水平的提高而增加。【结论】适宜的氮肥用量可显著提高水稻产量,各生育时期养分吸收总量,提高水稻生育后期秸秆中氮、磷、钾向籽粒的转运量,并能降低土壤氮素表观损失量。综合考虑提高水稻产量、效益、氮肥当季回收率及维持土壤氮素平衡等因素,在本试验条件下,施氮范围在192.9~219.6 kg/hm2。     

新建日光温室土壤养分平衡与累积特性

连续3年定点监测位于黄土高原南部陕西杨凌的10余个新建日光温室栽培蔬菜种类、产量及施肥情况,并在每季作物种植前及收获后测定0~100 cm土壤电导率、有机质、全氮、有效磷、速效钾及0~200 cm土壤硝态氮等理化性质。结果表明,过量施用有机肥及化肥导致新建温室土壤养分大量盈余,前3年土壤氮、磷、钾养分(以N、P2O5、K2O计)表观盈余量之和分别高达3 784、4 097及2 727 kg/hm2。种植前3年有机质、全氮呈线性增加,年均增加量分别为4.25、0.25 g/kg;土壤有效磷、速效钾累积更加突出,种植2年后,耕层有效磷及速效钾已达高或极高水平;随着种植年限的增加,土壤剖面硝态氮累积量显著增加,耕层以下土壤有效磷、速效钾含量也有所增加。说明新建日光温室在种植初期就存在施肥过量问题,由此引发的问题值得关注。     

黄土高原南部夏季不施肥种植玉米对旱地土壤残留养分的利用

夏季降水是造成我国西北黄土高原区旱地土壤硝态氮淋溶的主要原因。通过田间长期定位试验研究了冬小麦收获后,不施肥种植夏玉米而利用土壤残留养分阻止硝态氮淋溶的效应。结果表明,小麦播前施氮量增加,夏玉米收获期生物量和子粒产量增加,但磷肥用量增加对其影响不明显。小麦播前施氮量增加,夏玉米氮磷钾累积增加,施磷量增加,氮钾素累积降低,磷素累积无显著变化。土壤剖面含水量随小麦播前施氮量增加而降低,不同施磷量土壤剖面水分累积量的差异显著减少。不施肥种植夏玉米可以有效阻止和减少土壤剖面硝态氮淋溶,但在小麦播前施氮240和320kg·hm^-2时仍有较明显淋溶,其累积峰逐渐向深层土壤转移,造成氮素损失。施磷时,土壤剖面0-220cm硝态氮累积量下降,220cm以下土层变化不明显。     

渭北旱塬小麦不同栽培模式对土壤硝态氮残留的影响

在陕西渭北旱塬进行了4年田间小麦试验,研究了旱地不同栽培模式、施氮量和种植密度对土壤硝态氮残留累积的影响。结果表明,种植小麦4年后,0-200 cm土壤剖面中残留硝态氮为29.87~462.59 kg/hm2,且主要积累在80-160 cm土层,土壤氮库不仅明显,且残留比前3年土壤剖面显著下移(前3年主要累积在100 cm),差异达显著和极显著水平;不同栽培模式和种植密度0-200 cm土层硝态氮残留累积规律及其小麦籽粒吸氮量基本相似,排序均为:地膜覆盖>常规种植>秸秆覆盖>垄沟种植;随施氮量的增加土壤硝态氮残留量也相应增加,N0处理0-200 cm土壤平均硝态氮残留量为57.69 kg/hm2,N120处理平均为97.04 kg/hm2,虽然高于无氮处理,但两者差异未达到显著水平,N240处理平均为355.43 kg/hm2,比前者增加的幅度更大,其差异达到极显著水平。因施氮肥而增加的土壤硝态氮残留量为14.9~401.18 kg/hm2,平均占4年施氮量的19.59%,其中地膜覆盖占26.07%,常规种植占20.98%,秸秆覆盖占17.46%,垄沟种植种植占13.87%。     

施氮对春玉米氮素利用及农田氮素平衡的影响

田间试验研究了玉米对不同土壤氮素供应水平下作物氮素吸收利用、土壤氮素供应以及农田氮素平衡的影响。结果表明,玉米产量随施氮量的增加而显著提高,当施氮量高于N 240 kg/hm2时,产量有减少趋势;氮素当季利用率随施氮量的增加逐渐降低。土壤中硝态氮含量在玉米整个生育时期呈现先迅速下降后缓慢升高的趋势;玉米成熟期,施氮处理的各层土壤中硝态氮含量显著高于不施氮处理,各层硝态氮含量基本随施氮量的增加而升高。适量施氮促进玉米对氮素的吸收和利用,进而提高玉米生物量和产量;过量施氮导致硝态氮在土壤中大量累积,提高了硝态氮淋溶风险。施氮处理显著提高了收获后土壤中残留无机氮(Nmin),土壤残留Nmin随施氮量的增加而增加;当施氮量高于N 240 kg/hm2时,残留Nmin有下降趋势。氮素表观损失随施氮量的增加而增加。在本试验条件下,综合产量、氮肥利用率和土壤硝态氮累积情况考虑,合理施氮量应控制在N 1802~40 kg/hm2左右。     

旱地土壤硝态氮与氮素平衡、氮肥利用的关系

利用长期肥料试验资料研究了土壤氮素平衡、氮肥利用率和土壤硝态氮之间的相互关系。结果表明,小麦不同施肥处理的氮肥利用率（NUE）为30.9%~65.8%,平均53.6%;土壤硝态氮累积率2.3%~44.1%,平均13.2%;氮素表观损失率25.0%~42.7%,平均33.2%。一般情况下,氮素盈余值与氮肥用量呈正相关,与磷肥用量呈负相关;土壤中硝态氮的数量与氮素盈余值呈正比,与氮肥利用率呈反比。黄土旱塬地区,小麦在经济合理施氮条件下,氮素盈余值为13.79 kg/hm2,硝态氮累积量为23.00 kg/hm2,说明过量施用一定数量的氮肥对保持作物生产力和土壤氮素营养是必要的。     

秸秆还田和保护性耕作对砂姜黑土有机质和氮素养分的影响

通过田间试验,分别采集小麦成熟期、玉米成熟期和小麦播种期耕层土样,研究不同的秸秆还田方式(秸秆还田、焚烧还田和火粪还田)与保护性耕作(减耕和免耕)对砂姜黑土有机质和氮素养分的影响,以期得到培肥砂姜黑土的最佳方式。结果表明:作物秸秆还田可以增加砂姜黑土有机质和全氮的含量,但是对速效氮含量影响不大。在不同的秸秆还田和保护性耕作处理中,秸秆火粪还田和免耕条件下的秸秆还田对砂姜黑土有机质和全氮含量的增加效果最为明显。与对照相比,秸秆火粪还田后土壤有机质和全氮含量分别平均提高4.45 g/kg和0.131 g/kg;免耕条件下的秸秆还田其土壤有机质和全氮含量分别平均提高3.36 g/kg和0.095 g/kg;减耕条件下的秸秆还田和秸秆粉碎还田对增加砂姜黑土有机质和全氮含量的效果不显著;秸秆焚烧不能增加砂姜黑土有机质和全氮的含量。秸秆还田和保护性耕作不会大幅度提高砂姜黑土C/N进而影响土壤氮素养分的供应,同时秸秆还田能有效提高土壤微生物量碳氮,但微生物量的碳氮比却保持在适宜的范围内。     

不同水稻灌溉模式和氮肥减量对还田麦秸腐解特性及土壤养分的影响

为了探讨不同水稻灌溉模式和氮肥减量对还田小麦秸秆腐解特性及土壤养分的影响，通过田间试验，设置了水稻灌溉模式（常规灌溉，W1；干湿交替灌溉，W2）和施氮水平（不施氮，N0；常量施氮，N1；减量20%施氮，N2）处理，采用尼龙网袋法研究了不同处理下小麦秸秆腐解动态、养分释放规律及土壤养分含量。结果表明，干湿交替灌溉和氮肥施用均可促进还田小麦秸秆的腐解，减量20%施氮处理小麦秸秆累积腐解率低于常量施氮处理。相同施氮水平下，干湿交替灌溉模式小麦秸秆碳与氮磷钾累积释放率高于常规灌溉模式；与常量施氮相比，减量20%施氮处理小麦秸秆碳与氮磷钾累积释放率降低。干湿交替灌溉和施氮使土壤有机质、全氮、碱解氮和有效磷含量提高，而减量20%施氮对土壤养分含量的影响较小。综上可见，干湿交替灌溉和氮肥施用促进了还田小麦秸秆腐解和养分释放，有利于土壤养分提升；而减量20%施氮对小麦秸秆腐解与养分释放以及土壤养分无明显影响。     

保护性耕作对土壤养分分布及冬小麦吸收与分配的影响

通过田间试验研究了华北平原山前平原区不同耕作方式下土壤氮、磷、钾等养分分布及冬小麦吸收与分配变化和对产量的影响。试验设深翻耕秸秆还田(MC)、秸秆还田旋耕(X)、秸秆粉碎免耕(NC)和整秸覆盖免耕(NW) 4 种冬小麦播前土壤耕作方式。试验结果表明, 6 年的不同耕作处理对土壤养分分布及冬小麦吸收与分配有显著影响。秸秆还田旋耕可显著提高土壤表层(0~5 cm)有机质、全氮以及碱解氮、速效磷、速效钾含量,但随土壤深度增加, 提高效果呈逐渐下降趋势; 20~30 cm 土层土壤有机质、全氮和速效氮含量显著低于秸秆粉碎免耕处理。两种免耕模式(NC、NW)植株的全氮、全磷、全钾含量在苗期明显低于翻耕(MC)和旋耕(X)模式,在返青期差异最为显著。到拔节和扬花期, 免耕(NC、NW)植株的全氮、全磷、全钾含量与翻耕(MC)和旋耕(X)之间的差异逐渐减少, 并最终影响到籽粒养分的积累。     

秸秆还田对土壤氮素养分及微生物量氮动态变化的影响

通过定位试验研究玉米秸秆全量粉碎还田及小麦秸秆旋耕施肥播种同步完成的前提下,秸秆还田循环利用对小麦玉米两熟制土壤氮素养分及土壤微生物量氮的动态变化。结果表明小麦、玉米秸秆还田能满足小麦旺盛生长阶段拔节期对氮素养分的需求,秸秆还田处理或施肥处理的土壤全氮量总体上在小麦拔节期处于最低值,而既无秸秆还田又没有施肥的对照处理土壤全氮含量最低值出现的时期延后,在小麦开花期出现,持续至小麦的灌浆期。对于麦玉秸秆还田但不施氮磷钾肥而言,小麦生长后期(小麦开花期以后)土壤脱氮比较严重。秸秆还田后土壤碱解氮含量在小麦整个生长发育时期呈现上升的趋势。单独施肥或秸秆还田对提高土壤微生物量氮均有一定的作用,但是仅仅施肥其后效不足。秸秆还田并且施肥显著地促进了土壤微生物的活动,能持续地增加土壤微生物量氮含量。     

水旱轮作制下连续秸秆覆盖对土壤理化性质和作物产量的影响

采用田间定位试验研究方法,于2008～2010连续3年研究了水旱轮作制下连续秸秆覆盖对土壤理化性质和作物产量的影响。结果表明,连续秸秆覆盖显著降低了土壤表层（05cm）容重,提高了05cm和515cm土层土壤含水量。同时连续秸秆覆盖还田还可以显著提高025cm土层土壤有机质、碱解氮、速效磷和速效钾含量。秸秆覆盖对表层（05cm）土壤养分状况的效应更明显。秸秆连续覆盖5季后,05cm土层土壤速效钾含量的增幅（7.64%～15.33%）速效磷（7.52%～10.03%）碱解氮（7.30%～8.74%）有机质（6.08%～7.53%）。秸秆覆盖还田后,可以提高作物产量。其中旱季作物（小麦、油菜）的增产效应要高于水季作物（水稻）,并且随着秸秆还田年限和用量的增加,作物的增产幅度也随之提高。起主要作用的产量构成因素是小麦、水稻的有效穗数以及油菜单株角果数和每角粒数。     

Rice straw biochar amended soil improves wheat productivity and accumulated phosphorus in grain

Abstract

Biochar is a pyrolyzed biomass produced under limited oxygen or oxygen absent conditions. Few investigations have been conducted to determine the combined effect of biochar with chemical fertilizer on growth, yield and nutrient distribution pattern in root, shoot and grain in wheat as well as changes in soil physiochemical properties. This research was designed to study the combined effect of chemical fertilizer and rice straw-derived biochar on soil physio-chemical properties, growth, yield and nutrient distribution pattern within wheat plant tissue and grain. Results showed that rice straw biochar caused a significant decrease in soil pH and increase in soil organic matter as well as nutrients like total nitrogen (TN), potassium (K), magnesium (Mg) and boron (B) due to incubation. Result also showed that root biomass and straw did not differ between Bangladesh Agricultural Research Council (BARC) and ½ BARC?+?rice straw biochar treatment. Similarly, thousand grain weight and grain yield did not differ between the same treatments. The phosphorus concentration in wheat grain was highest in ½ BARC?+?rice straw biochar as compared to other treatments. The use of rice straw biochar in addition to the chemical fertilizers in wheat production systems is an economically feasible and practical nutrient management practice. Our findings urged that reduction of chemical fertilizer application is possible with supplementation of rice straw biochar.     

Effect of In Situ Water Harvesting Techniques on Soil and Nutrient Losses in Semi‐Arid Northern Ethiopia

Land degradation, mainly due to soil erosion and nutrient losses, is a global problem for sustainable agriculture. Farmlands in the Ethiopian highlands are susceptible to water erosion because of steep slopes and extensive cultivation. A field experiment was conducted in the Gule sub‐watershed in northern Ethiopia to assess the efficacy of in situ water harvesting techniques in reducing soil and nutrient losses. The research was carried out on a sandy clay loam soil under semi‐arid conditions. Soil erosion and nutrient losses were monitored during the rainy season (June to September) in 2013 and 2014. Five treatments with tied ridges, wheat‐straw mulch and effective microorganisms, alone or in combination, and an untreated control were tested. Combined tied ridges and straw mulch, with and without effective microorganisms, significantly reduced average soil loss over the two rainy seasons by 82 and 90% respectively compared with the control. Tied ridges alone reduced average soil loss by 60%. Straw mulch with and without effective microorganisms decreased average soil loss by 81 and 85% respectively. Combined tied ridges and straw mulch significantly decreased average total nitrogen and total phosphorus losses by 82 and 83% respectively. Average nutrient losses were also significantly decreased by tied ridges (59% for nitrogen, 52% for phosphorus) and straw mulch (63% for nitrogen, 68% for phosphorus). Our results indicated that in situ water harvesting techniques can effectively reduce soil and nutrient losses from farmland and were more efficient when the techniques were combined. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.     

稻秸覆盖对有机茶园土壤生态环境影响的研究

对多年稻秸覆盖下有机茶园土壤生态环境的研究表明,稻秸覆盖能改善土壤养分状况,稻秸覆盖处理0～40cm土层中,有机质、全N、全P和速效性N、P、K的平均含量均比对照相应土层高,分别是对照处理的2.00倍、1.87倍、1.66倍、1.91倍、1.91倍、2.56倍;稻秸覆盖能增加土壤微生物主要类群数量,0～40cm土层中,覆盖处理的真菌和细菌分别是对照的3.54倍和4.46倍;稻秸覆盖能增加干季土壤含水量,稻秸覆盖处理的0～10cm、10～20cm和0～30cm各土层的土壤含水量分别比对照相应土层提高了26.24%、13.92%和12.38%;稻秸覆盖能改善土壤动物总数状况,稻秸覆盖处理的0～40cm土层中,土壤动物个体总数是对照处理的1.87倍。因此,稻秸覆盖值得在有机茶园中大力推广。     

长期秸秆还田显著降低褐土底层有机碳储量

  【目的】  秸秆还田作为一种有效的培肥方式,对土壤固碳效果显著,但对于深层土壤有机碳的影响还存在不确定性。分析不同秸秆还田方式下褐土剖面土壤有机碳(SOC)储量变化,为褐土区秸秆还田措施优化和固碳减排等提供科学依据。  【方法】  长期秸秆还田试验开始于1992年,采用裂区设计,主区为化肥春季和秋季施用,副区为4个秸秆还田处理:秸秆不还田 (CK)、秸秆覆盖还田 (SM)、秸秆粉碎后直接还田 (SC) 和秸秆过腹还田 (CM)。在2013年春玉米收获后采集0—100 cm土层土壤样品,分析不同秸秆还田方式下SOC和土壤养分含量。  【结果】  在春季和秋季施肥下,与CK相比,CM、SM和SC处理表层 (0—20 cm) SOC含量显著提高,而SM和SC处理40—60和80—100 cm SOC含量显著降低。同时,与CK处理相比各处理SOC储量变化量在处理间存在显著差异。在春季和秋季施肥下,与CK相比,SM、SC和CM处理表层SOC储量平均分别增加2.32、5.42和12.60 t/hm2,且CM处理显著高于SM和SC处理;而在底层 (40—100 cm) 平均分别降低3.98、6.99和3.76 t/hm2;0—100 cm,CM处理SOC储量增加9.62 t/hm2,而SM和SC处理平均分别降低1.81和5.36 t/hm2。冗余分析结果表明,有机碳输入和土壤养分对表层碳储量变化的总解释率为90.10%,而对下层 (20—100 cm) 的总解释率仅为31.80%。其中,影响表层碳储量变化的主要因子是有效磷 (解释率为80.10%),而下层则是全氮 (25.28%)。  【结论】  在施用化肥基础上,长期秸秆还田促进表层碳累积,但底层氮素供应不足引起碳耗竭。总体上,秸秆过腹还田是褐土区农田培肥和增产的最优秸秆还田方式。     

秸秆还田对冬小麦产量和氮、磷、钾吸收利用的影响

【目的】陕西关中平原是我国典型的冬小麦—夏玉米轮作区,冬小麦播种前将上季收获后的玉米秸秆还田是当地普遍采用的作物秸秆管理方式。本研究以优化秸秆还田条件的小麦养分资源管理,实现作物增产和肥料增效为目标,通过2年的田间定位试验,探索关中地区玉米秸秆还田条件下,冬小麦高产高效的最佳养分管理措施。【方法】试验于2011年10月至2013年5月在陕西省周至县终南镇进行,供试冬小麦品种为周麦23,夏玉米品种为郑单958。采用裂区设计,主处理为玉米秸秆全量还田(S1)和秸秆不还田(S0),副处理为5个不同氮肥施用水平(N 0、84、168、252和336 kg/hm2),种植作物为冬小麦。通过不同氮水平的回归分析,研究了玉米秸秆还田对后茬冬小麦的籽粒产量、生物量和收获期地上部氮、磷、钾养分吸收利用的影响。【结果】与玉米秸秆不还田相比,秸秆还田对冬小麦籽粒产量和收获期地上部氮、磷、钾养分吸收量的影响均表现出低氮降低、高氮增加的趋势。第一年和第二年在施氮量分别低于N 153和187 kg/hm2时,秸秆还田处理小麦减产,相反则增产,并且增产量随着氮肥用量的增加而增大;生物量与产量趋势一致,前后两年玉米秸秆还田与不还田条件下,冬小麦生物量相等时的氮肥用量分别为N 190和202 kg/hm2。在产量构成要素中,同一氮水平时,秸秆还田对小麦穗粒数和千粒重没有明显影响,而每公顷穗数却表现为低氮降低、高氮增加的趋势,所以秸秆还田后穗数增加是小麦增产的主要原因。同时,在玉米秸秆还田条件下,小麦地上部氮、磷、钾吸收量增加时,第一年的氮肥用量分别高于N 275、123和213kg/hm2,第二年分别高于N 200、165和241 kg/hm2,但氮、磷、钾的收获指数不随施氮量的增加而递增。而且过量施氮也会造成小麦籽粒磷含量的降低。【结论】在综合同一施氮水平时,秸秆还田后的冬小麦籽粒产量和地上部氮、磷、钾养分吸收利用的变化,建议在陕西关中平原的冬小麦—夏玉米轮作区域,氮肥用量应控制在N 150~200kg/hm2,以保证在玉米秸秆还田条件下小麦的增产和氮、磷、钾养分资源的高效合理利用。