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。     

有机物料对马铃薯生长与土壤物理特性的影响

针对黑土土壤粘重、耕性差、薯块带土率高、不利于机械收获等问题,研究秸秆还田(N_1PKS)、有机肥(N_1PKM)、单施化肥(N_1PK)和减氮(N2PK)处理对马铃薯生长、养分吸收及对土壤结构的影响。结果表明:秸秆还田的N_1PKS处理与增施有机肥的N_1PKM处理分别促进了马铃薯膨大期和淀粉积累期植株与根系的生长;与单施化肥的N_1PK处理比较,N_1PKM、N_1PKS处理分别增产39.78%、16.95%,而氮肥减量的N_2PK处理马铃薯减产23.79%,N_1PKS和N_1PKM处理促进了马铃薯植株与块茎对氮、磷、钾养分的吸收与积累;增施有机肥在一定程度上也能够改善土壤的结构特性,提高土壤含水量及饱和含水量、降低土壤容重,但改良效果不如秸秆还田处理显著。     

深松配施有机物料还田对黑土区坡耕地土壤物理性质的改良效应

基于2015年布置的田间定位试验，结合不同土壤耕作方式与有机物料类型，设置旋耕+无还田(RT0)、旋耕+秸秆还田(RT1)、旋耕+牛粪还田(RT2)、深松+无还田(SS0)、深松+秸秆还田(SS1)和深松+牛粪还田(SS2)共6个处理，于2017年进行采样测定，研究在不同有机物料配施条件下，深松对黑土区坡耕地农田土壤孔隙度、饱和导水率、含水量、团聚体稳定性和贯入阻力等土壤物理性质的影响，为黑土区坡耕地合理耕层构建和可持续发展提供理论依据。研究结果表明:1)深松配施有机物料技术在维护表层0～10 cm土壤物理性状稳定的情况下，显著改善黑土区坡耕地农田10～30 cm土壤孔隙度、含水量和饱和导水率。深松配施有机物料对土壤孔隙度的增加幅度为2.76%～4.01%，对土壤含水量的增加幅度为3.96%～7.39%，对土壤饱和导水率的增加幅度为87.6%～125.2%，均大于无物料还田的深松处理。2)深松配施有机物料还田降低土壤贯入阻力，所影响的耕层厚度(35～45 cm)大于深松无物料还田的处理(25 cm)，且这一耕层增厚效益持续整个玉米生长季。3)深松配施秸秆还田条件下黑土区坡耕地农田10～30 cm土壤团聚体平均重量直径的增加幅度为21.3%～23.1%，显著高于深松配施牛粪还田和无物料还田的深松处理。研究结果认为，深松配施秸秆还田改善表层0～10 cm以下土壤的物理保水和导水能力，增加耕层厚度，提高土壤结构的稳定性，且耕层增厚和土壤结构改善的效益持续整个玉米生育季，是比较理想的黑土区坡耕地耕层构建技术，研究结果可为黑土区坡耕地耕层构建和土壤改良提供技术支撑。     

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   

耕翻和秸秆还田深度对东北黑土物理性质的影响

为了明确耕翻和秸秆还田深度对土壤物理性质的影响,在东北黑土区中部进行了6 a的耕翻和秸秆还田定位试验,设置了免耕(D0)、浅耕翻(0～20 cm)(D20)、浅耕翻+秸秆(D20S)、深耕翻(0～35 cm)(D35)、深耕翻+秸秆(D35S)、超深耕翻(0～50 cm)(D50)和超深耕翻+秸秆(D50S)7个处理开展研究,秸秆还田处理将10 000 kg/hm2秸秆均匀地还入相应的耕翻土层。结果表明,耕翻和秸秆还田深度是影响土壤物理性质的重要农艺措施。与初始土壤相比,免耕显著增加了0～20cm土层土壤容重,减少了孔隙度、持水量、饱和导水率和0.25mm水稳性团聚体的含量(WAS0.25)(P0.05),而对20～50 cm土层没有显著影响(P0.05)。在0～20 cm土层,除了D50处理显著降低了WAS0.25含量以外,D20,D35和D50处理对各项土壤物理指标均没有显著影响;而D20S和D35S处理则显著改善了该层各项土壤物理指标。在20～35 cm土层,D35、D35S、D50和D50S处理显著改善了该土层各项土壤物理指标(除了2014年的容重)。在35～50cm土层,D50和D50S处理对各项土壤物理指标改善效果显著,特别是相应土层通气孔隙度和饱和导水率显著增加。研究结果表明耕翻配合秸秆对土壤物理指标的改善效果优于仅耕翻处理。综合评分结果也表明D35S和D50S处理分别对20～35 cm和35～50 cm土层土壤物理性质的改善效果最好,说明在质地黏重的黑土上深翻耕或者超深翻耕配合秸秆还田通过土层翻转秸秆全层混合施用能够显著改善全耕作层土壤的物理性质,增加耕层厚度,扩充土壤的水分库容,提高黑土的水分调节能力。     

不同培肥措施对银北灌区土壤盐碱特性、玉米生长及产量指标的影响

为探究银北灌区盐碱地不同培肥措施下的土壤盐碱特性和作物生长情况，通过3年定位试验开展了不同量化肥、秸秆、生物有机肥应用后对土壤盐碱特性、春玉米生长及产量指标的影响研究。结果表明:(1)玉米播前土壤表现为对照脱盐碱化现象最明显，而高量生物有机肥和高量化肥有增加耕层土壤盐分含量的趋势，秸秆还田在降低玉米生长前期耕层土壤pH值方面较显著；(2)高量秸秆还田在提高玉米株高和增加玉米茎粗方面优于施用生物有机肥和中低量化肥，玉米株高、茎粗随着有机肥和秸秆用量的增加而提高；(3)在增加玉米穗长、穗粗和穗粒重方面，单施化肥措施优于单施秸秆或生物有机肥；在增加玉米百粒重方面，秸秆还田与化肥措施效果相当；培肥第3年各处理玉米产量表现为:施用生物有机肥T4>T3>T2，施用秸秆T6>T7=T5，施用化肥T10>T9>T8，配施处理T11>T12，玉米产量随生物有机肥和化肥施用量的增加而提高，秸秆还田在提高玉米产量方面优于生物有机肥，而中量秸秆还田在提高玉米产量方面优于高量和低量秸秆还田。与施用化肥相比，试验区连续3年配施生物有机肥在提高玉米产量方面已表现出优势，而配施秸秆在提高玉米产量方面尚未发挥优势，秸秆还田相对生物有机肥在提高作物产量方面存在滞后效应。     

秸秆还田配施氮肥改善土壤理化性状提高春玉米产量

为了探明秸秆还田配施氮肥耕层构造对春玉米产量及土壤物理性状的影响,2014-2015年在辽宁铁岭设置了秸秆0 kg/hm~2+纯N 0 kg/hm~2(S0F0),秸秆9 000 kg/hm~2+纯N 0 kg/hm~2(SN0),秸秆9 000 kg/hm~2+纯N 112.5 kg/hm~2(SN1),秸秆0 kg/hm~2+纯N 225 kg/hm~2(S0N2)(当地传统种植方式,CK),秸秆9 000 kg/hm~2+纯N 225 kg/hm~2(SN2),秸秆9 000 kg/hm~2+纯N 337.5 kg/hm~2(SN3)6个处理开展了研究。结果表明,秸秆还田配施氮肥耕层构造对春玉米产量、土壤物理性状、根系形态等指标影响显著(P0.05)。全量还田9 000 kg/hm~2和配施纯氮225 kg/hm~2产量最高,比秸秆不还田2 a增产1.10%~11.56%,但产量并未随着施氮量的增加而持续增加;群体生物产量随着施氮量的增加而增加,收获指数在0.46~0.59之间。秸秆还田配施氮肥耕层构造可显著提高土壤含水量,降低土壤容重,调节土壤三相比;秸秆还田配施氮肥耕层构造春玉米根数、根长、根体积、根干质量等根系形态指标均优于秸秆不还田,且随着氮肥施入量的增加,各项指标均表现越好。因此,综合分析认为,秸秆还田量9 000 kg/hm~2和配施氮肥225 kg/hm~2是辽北棕壤区比较理想的耕层构造模式和秸秆还田技术,在该区域农业发展中具有一定的应用价值。     

耕作与施肥措施对江淮地区白土理化性质及水稻产量的影响

针对连续旋耕白土田耕层浅薄、下层土壤黏重紧实、养分分布不均衡等问题,探索适合于白土稻田的耕作与施肥措施,以进一步提高江淮地区白土生产力和水稻产量水平。设置2种耕作方式(旋耕和翻耕)及3种施肥措施(单施化肥、化肥+有机肥、化肥+秸秆还田),通过大田定位试验研究不同耕作方式与施肥措施对白土稻田土壤理化性质、水稳性团聚体分布以及水稻产量的影响。结果表明,相较于旋耕,翻耕降低0—10cm土层土壤养分含量,而使10—20cm土层有机质、全氮、有效磷和速效钾含量分别提高3.2%～8.8%,4.5%～9.2%,5.2%～8.2%和8.3%～17.7%。增施有机肥或秸秆还田使土壤有机质和速效钾含量较单施化肥处理分别提高1.3%～8.6%和4.1%～21.1%。翻耕方式下10—20cm土层土壤容重较旋耕降低14.4%～19.5%,土壤大团聚体比例在0—10,10—20cm土层则较旋耕分别降低3.0%～5.4%和3.5%～9.7%;在翻耕的基础上增施有机肥或秸秆还田土壤容重较单施化肥降低2.1%～6.6%,大团聚体比例则提高2.8%～8.4%。翻耕有利于水稻产量的提高,较旋耕的增产幅度在11.7%～18.0%,增施有机肥或秸秆还田使水稻产量提高1.7%～7.5%。因此,江淮地区连续多年旋耕的白土田进行适宜翻耕结合秸秆还田或增施有机肥可改善0—20cm土层土壤理化性质,有利于水稻产量的提升。     

基于耕作指数评价耕作措施对东北风沙土耕层土壤质量的影响

为准确评价构建风沙土合理耕层的土壤质量特征,采用聚类分析方法建立了东北风沙土耕层质量诊断最小数据集(MDS),利用最小数据集的耕作指数(TI-MDS)定量评价了耕作措施对东北风沙土农田耕层土壤质量的影响,旨在为科学选择风沙土区耕作措施提供依据。试验始于2017年,在黑龙江省杜尔伯特蒙古族自治县第一粮种场,设化肥、秸秆还田和有机肥3种施肥模式,常规、旋耕、翻耕、深翻和超深翻5种耕作方式,共15个处理。测定了玉米收获期0～20 cm耕层土壤pH值、有机质、碱解氮、有效磷、速效钾、全氮、全磷、全钾、阳离子交换量(CEC)、团聚体平均重量直径(MWD)、容重、硬度、含水量、田间持水量、孔隙度和渗透速率16项评价指标。结果表明,全量耕作指数(TI-TDS)与TI-MDS的相关系数r为0.928,Nash有效系数Ef为0.761,偏差系数Er为0.079,TI-MDS取值范围为0.26～0.85,与玉米产量呈显著正相关(r=0.767),故TI-MDS可作为定量评价土壤质量的指标。施有机肥处理土壤耕作指数达到Ⅱ级水平;秸秆还田耕作指数达到Ⅲ级水平;施化肥耕作指数达到Ⅲ级水平,这表明风沙土区施用有机肥是构建合理耕层有效培肥方式,秸秆还田对合理耕层构建效果不明显。翻耕施用有机肥耕作指数最大,为0.85,达到I级;深翻+秸秆还田和超深翻+化肥措施土壤质量严重下降,降为Ⅳ级。在风沙土区应用翻耕+有机肥措施是构建合理耕层的有效措施。     

玉米秸秆覆盖与深翻两种还田方式对黑土有机碳固持的影响

秸秆还田是实现东北黑土肥力提升与保障区域生态环境安全的有效措施。明确玉米秸秆覆盖与深翻还田下土壤有机碳(SOC, Soil Organic Carbon)的变化及其在团聚体中的固持特征,对于揭示秸秆还田后黑土有机碳的稳定机制与固碳潜力具有重要意义。该研究基于黑土区中部6 a定位试验,选择常规种植(CK)、秸秆覆盖还田(SM, Stovers Mulching)和秸秆深翻还田(SI, Stovers Incorporation)3个处理,对0～10、10～20、20～30及30～40 cm土层SOC含量、容重、水稳性团聚体分布及团聚体中有机碳(OC, Organic Carbon)含量进行了分析与测定,并对各处理年均碳投入量、SOC储量与土壤固碳速率等进行了估算。与CK相比,SM处理显著增加了0～10 cm土层SOC含量,增幅为22.4%,但对10～40cm土层SOC含量无显著影响;SI处理显著增加了0～40cm土层SOC含量,增幅为18.1%～41.5%,以20～30cm的增幅最突出。与SM处理相比,SI处理0～10 cm土层SOC储量显著低于前者,而20～30 cm土层SOC储量反之。6 a间,SM处理耕层(0～20 cm)与亚耕层(20～40 cm)土壤固碳速率分别为1.34和0.77 Mg/(hm2·a),SI处理为0.85和1.74 Mg/(hm2·a)。秸秆不同还田方式显著改变了0～40 cm土层团聚体分布及其中OC含量。与CK相比,SM显著增加了耕层大团聚体(0.25 mm)比例与平均质量直径(MWD, Mean Weight Diameter),SI显著提高了0～40 cm土层团聚体MWD,且对10～40 cm土层团聚结构的改善作用优于SM;SM处理显著增加了0～10 cm土层2和0.053 mm粒级团聚体OC含量,SI处理不仅增加了0～10 cm土层2 mm粒级团聚体OC含量,也显著提高了10～40 cm土层各粒级团聚体OC含量。在黑土区,秸秆覆盖还田对SOC的提升主要集中于表层,秸秆深翻还田促进了0～40cm土层SOC积累与土壤团聚结构的改善。