保水剂与秸秆深施对砂质潮土水肥状况及小麦产量的影响

保水剂与秸秆深施对砂质潮土培肥效应的研究,为中低产田砂质潮土的改良提供科学合理的依据。于典型的砂质潮土区设置了五种不同的田间处理方式:秸秆翻埋还田(TS)、秸秆深施(DS)、秸秆与保水剂深施(DS+W)、保水剂深施(DW)和不处理对照(CK)。比较分析了小麦生育期不同土层中水分、有机质、速效氮以及小麦产量。研究结果表明:(1)与CK相比,从孕穗期到灌浆期,秸秆与保水剂的施用均使0~80 cm土层的含水量有所提高,且DS+W与DW均显著提高了60~80 cm土层水分,其中在孕穗期两处理水分含量分别是CK的3倍和2倍,灌浆期为CK的2倍和1.5倍。(2)与CK相比,其余各处理均显著提高了小麦产量(P<0.05),TS、DS和DS+W分别增产了30.7%、27.3%和48.9%。(3)与CK相比,TS、DS、DS+W和DW的水分利用效率显著增加,分别增加了0.63、0.57 0.93和0.29 kg m~(-3)。(4)与CK相比,20~80 cm土层中,深埋处理DS、DS+W、DW均提高了土壤中有机质含量,DS+W处理下土壤有机质含量与其他处理之间差异显著(P<0.05)。(5)与CK相比,TS和DS处理能够有效的提高各土层中硝态氮含量,保水剂的施用在40~80 cm土层中对土壤硝态氮未见显著影响。(6)各处理间单茎小麦各器官干物质积累量大小为:DS+W>DS>TS>DW>CK,且从不同器官的干物质积累量的比例来看,TS、DS、DS+W处理下的籽粒所占比重较CK的籽粒所占比重有所增加,茎+叶所占比例相应减少,植株干物质的积累逐渐向籽粒偏斜。(7)从小麦产量与土壤水分和硝态氮含量的相关分析结果来看,土壤水分主要在小麦灌浆期影响小麦产量,且是砂质潮土中影响小麦产量的最主要因素。综上所述,保水剂与秸秆的施用均能不同程度的改善砂质潮土的理化性状,提高农作物产量,以保水剂与秸秆的配合深施对砂质潮土的改良效果最佳。     

免耕和秸秆还田对潮土酶活性及微生物量碳氮的影响

利用中国科学院封丘农业生态实验站玉米-小麦轮作保护性耕作定位试验平台,研究了全翻耕（(T)、免耕（(NT)、全翻耕+秸秆还田（(TS)以及免耕+秸秆还田（(NTS)处理分别对田间0 ~ 10、10 ~ 20和20 ~ 30 cm土层酶活性及土壤微生物量碳、氮的影响。结果表明：①在0 ~ 10和10 ~ 20 cm土层内,土壤碱性磷酸酶、转化酶、脲酶、脱氢酶活性为免耕处理大于全翻耕处理,有秸秆还田处理大于无秸秆还田处理,以NTS处理最高,T处理最低;在20 ~ 30 cm土层中,土壤碱性磷酸酶、转化酶、脱氢酶活性免耕处理大于全翻耕处理,土壤碱性磷酸酶、转化酶、脲酶活性有秸秆还田处理大于无秸秆还田处理。②在0 ~10和10 ~ 20 cm土层内,土壤微生物量碳、氮均为免耕处理大于全翻耕处理,有秸秆还田处理大于无秸秆还田处理;在20 ~ 30 cm土层中,微生物量碳以NTS处理最高,微生物量氮以TS处理最高;③4种处理下的土壤酶活性和微生物量碳、氮均随着土层的加深而减少,且在各土层中差异达显著水平。     

不同秸秆还田处理对旱地冬小麦土壤水分的影响

为了更全面地了解秸秆还田对土壤水分的影响,通过田间试验,分时期分土层研究了小麦和玉米两种秸秆在不同处理下还田对西北雨养农区冬小麦土壤水分的影响。结果表明:秸秆还田各处理土壤含水量的差异在时期上表现为前期大于后期,以越冬期的土壤墒情差异最大;在土层上表现为下层大于下层,以120—150 cm土层处理间差异最大。总体表现为:土壤含水量的差异随着生育时期的推进和土层加深而减小。同时,除小麦秸秆还田后不覆膜不镇压（T6）外其余秸秆还田处理的小麦产量和土壤水分利用效率均高于CK。其中,玉米秸秆还田后小麦产量和土壤水分利用效率均高于小麦秸秆还田;秸秆还田不覆膜,镇压（T2,T5）高于不镇压（T3,T6）。全生育期200 cm土体墒情秸秆还田好于露地（CK）,秸秆还田覆膜（T1,T4）好于不覆膜（T2,T3,T5,T6）。无论是增产还是保墒,秸秆还田和地膜覆盖组合模式是最好的。     

保护性耕作对麦-豆轮作土壤有机碳全氮及微生物量碳氮的影响

通过设置在甘肃省定西市李家堡镇的保护性耕作措施长期定位试验,共设4个处理（T：传统耕作;NT：免耕无覆盖;TS：传统耕作＋秸秆还田;NTS：免耕＋秸秆覆盖）,采用春小麦豌豆双序列轮作（即小麦→豌豆→小麦和豌豆→小麦→豌豆,本文中所指春小麦地、豌豆地分别指2008年种植春小麦、豌豆的轮作次序）,于2008年3月中旬对春小麦、豌豆双序列轮作下的土壤有机碳、全氮、土壤微生物量碳及土壤微生物量氮含量进行了采样测定。结果表明,经过7a的轮作后,两种轮作次序下,0-30cm土层中土壤有机碳、全氮、土壤微生物量碳、土壤微生物量氮含量均有在免耕＋秸秆覆盖、传统耕作＋秸秆还田处理较免耕不覆盖、传统耕作处理高的趋势,且其含量均随着土壤深度的增加而降低。其中,土壤微生物量碳含量在两种轮作次序下的排序均为：免耕＋秸秆覆盖（NTS）〉传统耕作＋秸秆还田（TS）〉免耕不覆盖（NT）〉传统耕作（T）;而土壤微生物量氮含量在春小麦地和豌豆地的排序则分别表现为：免耕＋秸秆覆盖（NTS）〉传统耕作＋秸秆还田（TS）〉传统耕作（T）〉免耕不覆盖（NT）和免耕＋秸秆覆盖（NTS）〉传统耕作＋秸秆还田（TS）〉免耕不覆盖（NT）〉传统耕作（T）。同时,微生物量碳、微生物量氮与有机碳和全氮均呈显著正相关,说明提高土壤有机质、全氮含量的保护性耕作模式有利于土壤微生物量碳与氮的积累。     

秸秆还田的小麦–玉米农田 N2O 周年排放的量化分析

【目的】N₂O 是重要的温室气体之一,主要来源于农田土壤。华北平原是我国的粮食主产区,秸秆还田是该地区主要的农田管理措施,明确不同秸秆还田量对小麦玉米农田周年土壤温度和含水量的影响以及与 N₂O 排放之间的量化关系,对发挥秸秆还田的生态效应,明确硝化和反硝化作用机制具有重要意义。【方法】以冬小麦、夏玉米为研究对象,设置 5 种不同秸秆还田量处理:小麦、玉米秸秆均不还田 (T0);小麦秸秆 1875 kg/hm2 + 玉米秸秆 2000 kg/hm2 还田 (T1);小麦秸秆 3750 kg/hm2 + 玉米秸秆 4000 kg/hm2 还田 (T2);小麦秸秆 5625 kg/hm2 + 玉米秸秆 6000 kg/hm2 还田 (T3);小麦秸秆 7500 kg/hm2 + 玉米秸秆 8000 kg/hm2 还田 (T4)。于 2014 年 10 月～2015 年 10 月,采用静态箱–气相色谱法对农田 N₂O 排放进行测定,探究不同秸秆还田量下小麦玉米农田 N₂O 排放的周年变化,并量化分析土壤温度、含水量与 N₂O 排放的关系。【结果】秸秆还田量显著影响 N₂O 的排放,随着秸秆还田量的增加,周年内 N₂O 排放总量呈增加的趋势,增加量为 1.33～3.50 kg/hm2,增加率为 32.3%～85.0%;通量增加量为 15.52～40.87 μg/(m2·h),增加率为 32.3%～85.1%。玉米季 N₂O 排放通量和总量分别是小麦季的 2.42～2.62 和 1.05～1.14 倍。秸秆还田可提高 0—10 cm 土壤温度和 0—20 cm 土壤含水量,增加范围分别为 0.63～2.14℃ 和 0.6%～1.8%。相关性分析表明,各处理土壤温度和 N₂O 排放通量无相关关系(P > 0.05)。T0、T1、T2 处理土壤含水量与 N₂O 排放通量呈显著正相关(P < 0.05),而 T3、T4 处理与 N₂O 排放通量之间不相关(P > 0.05)。【结论】随着秸秆还田量的增加,N₂O 排放通量和总量均呈现增加趋势,且玉米季高于小麦季。秸秆还田显著促进 N₂O 排放并可提高 0—20 cm 土壤含水量和 0—10 cm 土壤温度,周年秸秆还田量在 7750 kg/hm2 及以下时,N₂O 排放通量与土壤含水量之间呈显著正相关,而与土壤温度之间不相关。     

有机物料配合深耕混合还田快速提升砂质棕壤农业生产力的效果和机理

  【目的】  提高土壤肥力是增加作物产量的有效方式,我们尝试了不同耕作和有机肥还田方式对砂粒含量较高且贫瘠的土壤的培肥效果。  【方法】  田间试验于2018年开始,在辽宁南部砂质棕壤进行,供试作物为玉米。以常规浅翻15 cm (T15)为对照,设置了秸秆浅混还田(0—15 cm,T15+S)、深翻35 cm (T35)、秸秆深混还田(0—35 cm,T35+S)、有机肥深混还田(0—35 cm,T35+M)、秸秆有机肥深混还田(0—35 cm,T35+S+M)、免耕(NT)、免耕秸秆覆盖(NT+S)和免耕秸秆条覆盖(HT+HS)处理,共9个处理 。2020年玉米收获后,测产,同时取0—15 cm和15—30 cm土层样品,测定土壤pH、有机质和养分含量以及有机碳储量。  【结果】  试验进行3年后,在0—15 cm土层,T35+M和T35+S+M处理土壤有机质含量增幅较T15分别增加了19.2%和20.4%,而NT和T35处理则显著降低;在15—35 cm土层,T35、T35+S、T35+M和T35+S+M处理土壤有机质含量较T15分别增加了12.5%、24.5%、29.9%和35.7%。深翻和有机物料还田(T35+S、T35+M和T35+S+M)显著增加了玉米产量,与T15处理相比,3年T35+S、T35+M和T35+S+M处理玉米产量平均增加了10%、12.3%和16.4%,而浅翻处理(T15+S、NT、NT+S和HT+HS)不同程度地降低了玉米产量。T15+S、HT+HS和NT+S处理间有机质转化率无显著差异,但与T35+S处理相比平均降低了57.9%,与T35+M处理相比平均降低了78.4%。0—15 cm土壤有机质和pH对玉米产量影响显著,而在15—35 cm土层,除pH外,有机质和养分含量以及有机碳储量均对玉米产量有显著影响。  【结论】  腐熟猪粪、猪粪和玉米秸秆配合深翻混合还田可以快速提升0—35 cm土层中的土壤有机碳储量,提高有机质的转化率,是较为理想的棕壤快速培肥途径。通过提高深层土壤有机质和养分含量,提高了辽宁南部棕壤的农业生产能力。     

耕作措施对陇中旱农区土壤细菌群落的影响

为探究耕作措施对陇中旱农区麦豆轮作系统土壤细菌多样性的影响,借助2001年在陇中旱农区建立的不同耕作措施长期定位试验,应用高通量测序技术比较传统耕作(T)与3种保护性耕作(免耕(NT)、传统耕作+秸秆还田(TS)和免耕+秸秆覆盖(NTS))对麦豆轮作体系土壤有机碳、全氮、微生物生物量碳、微生物生物量氮及细菌群落结构影响。结果表明:1)相对于传统耕作,秸秆还田显著增加0～10 cm、10～30 cm土壤有机碳、全氮、微生物量碳和微生物量氮含量,其中NTS处理0～10 cm、10～30 cm土层有机碳、全氮、微生物量碳和微生物量氮含量较传统耕作分别提高28.27%、114.16%、13.51%、49.14%和39.86%、98.05%、10.78%、40.72%。2)酸杆菌门(26.42%)、变形菌门(19.86%)和放线菌门(19.44%)为陇中旱农区麦豆轮作系统土壤细菌的主要优势种群,NTS处理下酸杆菌门、放线菌门和变形菌门丰度较传统耕作显著提高35.11%、33.77%和30.17%。3)与传统耕作相比,保护性耕作提高了0～30cm土层土壤细菌的Observedspecies指数、Chao指数、香农指数、辛普森指数,以NTS处理提高最为显著。因此,在陇中旱农区推广以免耕秸秆覆盖为主的保护性耕作措施有利于增加土壤碳氮固存、提高土壤细菌群落丰度和多样性和土壤的生物活性,促进农业的可持续发展。     

休闲期耕作方式和施用保水剂对旱地小麦产量及水分利用率的影响

为探讨提高旱地麦田休闲期土壤蓄水保水能力、保证旱地小麦稳产高产的有效途径,本研究采用双因素裂区试验,主区为耕作方式(深松、深翻和旋耕),副区为保水剂施用量(0、45、90 kg·hm^-2),研究了耕作方式和施用保水剂对土壤含水量、土壤养分、旱地小麦产量和水分利用率的影响,并分析了土壤含水量、生育期耗水量与旱地小麦产量及其构成因素和水分利用率之间的相关关系。结果表明,与休闲期旋耕相比,休闲期深松提高了播前20~160 cm土层的土壤含水量,休闲期深翻提高了播前0~20 cm和60~140 cm土层的土壤含水量,加速了收获期20~200 cm土层的水分利用;并通过增加穗数和穗粒数使旱地小麦产量分别提高了12.63%和6.88%,显著提高了水分利用率和降水利用率,20~40 cm土层有机质、碱解氮、速效磷含量总体提高。休闲期耕作,配施保水剂45 kg·hm^-2显著提高了旱地小麦休闲期蓄水保水能力、水分利用率和产量。休闲期深松增产效果和提高水分利用率效果优于休闲期深翻。旱地小麦产量和降水利用率与播前60~120 cm土层含水量呈正相关。本研究结果为晋南旱地小麦优化耕作方式和保水剂施用量提高产量和水分利用率提供了理论依据,对旱地小麦稳产高产、减小年际间产量波动具有重要意义。     

16年保护性耕作措施对粮草轮作系统土壤碳库及稳定性的影响

土壤碳库是陆地生态系统碳库的重要组成部分,对维持全球碳平衡及气候变化具有重要作用,其变化除了受气候和环境因素的影响外,还受农业耕作措施的影响。为研究长期保护性耕作措施对黄土高原陇东地区玉米(Zea mays L.)-小麦(Triticum aestivum L.)-箭筈豌豆(Vicia sativa L.)轮作系统土壤碳库及碳库变化的影响,利用已进行16年传统耕作(T)、传统耕作+秸秆还田(TS)、免耕(NT)、免耕+秸秆还田(NTS)的保护性耕作定位试验,探究0—200 cm土层土壤全碳、有机碳、易氧化有机碳、碳库指数、碳库管理指数、碳库活度指数的变化。结果表明:连续进行16年保护性耕作措施能够显著增加0—5 cm土层土壤有机碳及易氧化有机碳含量(P0.05),对深层土壤有机碳和易氧化有机碳影响不显著,相比T,TS、NT、NTS处理能够使土壤有机碳含量分别升高59.74%,58.43%,80.56%,使易氧化有机碳含量分别升高49.80%,49.65%,53.17%。保护性耕作措施对土壤碳库变化的影响随土层深度改变,其中TS、NT和NTS处理土壤碳库指数在0—10 cm土层显著高于10—20 cm土层,而土壤碳库活度指数和碳库管理指数在10—20 cm土层显著高于0—10 cm土层,土壤易氧化有机碳含量是决定土壤碳库活度指数和土壤碳库管理指数变化的主要原因。通过16年的长期试验证明,免耕+秸秆还田处理是提升农田表层土壤碳库及稳定性的有效措施,研究结果可为探讨土壤固碳机理、优化黄土高原地区农田管理措施提供理论指导。     

科学耕作与留茬改良小麦-玉米两熟农田土壤物理性状及增产效果

为了探讨不同覆盖耕作方式对农田土壤物理性状及作物产量的影响,该试验研究了免耕、常规2种耕作方式和4种留茬高度的玉米秸秆还田处理,对麦-玉两熟农田土壤含水率、容重、孔隙度以及作物产量的影响。结果表明:在0～40cm土层内,秸秆还田的集雨和保水效果显著,免耕留茬0.5m还田处理的含水率比免耕无覆盖处理增加了15.95%。秸秆还田量对0～40cm内土壤贮水量的影响不同。耕作措施显著影响了土壤容重,小麦播种前常规留茬1m还田、常规全量还田处理容重低至1.0g/cm3左右。秸秆还田能增加土壤总孔隙度、降低毛管与非毛管孔隙度的比值。单一免耕处理降低了作物产量,而免耕覆盖能增产,其留茬1m还田处理比无还田处理增产22.44%,比常规留茬0.5m还田处理高3.64%。因此,免耕留茬1m还田处理在改善农田土壤物理性状和增加作物产量方面显著,该研究可为农田管理过程中耕作措施和秸秆还田量的选择提供参考依据。     

长期秸秆还田与施氮后土壤活性碳、氮的变化

通过长期定位试验,研究了秸秆还田和施氮后小麦生育期内土壤微生物量碳、氮(MBC、MBN)及可溶性有机碳(DOC)的变化,以期为关中麦玉轮作区土壤肥力的提升以及农业的可持续发展提供科学依据。采用裂区设计,主处理为玉米秸秆全量还田(S+N)和秸秆不还田(N),副处理为3个不同施氮水平(0,168,252kg/hm~2)共6个处理。结果表明:土壤MBC从小麦分蘖期至越冬期降低,此后至拔节期升高且达到峰值,拔节期至成熟期降低。各处理土壤DOC从分蘖期至拔节期增加,拔节期达到峰值,此后至成熟期降低;而土壤MBN的动态变化在整个生育期呈现降低的趋势。秸秆还田处理的土壤MBC和DOC显著高于秸秆不还田处理,平均分别提高6.7%和9.3%;秸秆还田后土壤MBN均高于秸秆不还田处理,且在越冬期、拔节期和成熟期达显著水平;各处理的土壤MBC和MBN随着施氮量的增加而显著降低,还田处理的土壤DOC随施氮量的增加而显著增加,平均增加11.8%;而秸秆不还田各处理中土壤DOC含量表现出先增高后降低的趋势。可见,秸秆还田有提高土壤活性有机碳氮的作用,而过量施用氮肥对活性碳氮的提高有抑制作用。因此,关中平原麦玉轮作区实行秸秆还田配合施用适量氮肥是提高土壤肥力水平、实现农业可持续发展的有效措施。     

秸秆还田和耕作方式对花生土壤微生物量、酶活性和产量的影响

通过两年的田间小区定位试验,研究免耕无秸秆还田(RN)、常规翻耕无秸秆还田(RS)、垄耕无秸秆还田(RD)、免耕秸秆还田(TN)、常规翻耕秸秆还田(TS)、垄耕秸秆还田(TD)6种耕作方式对科尔沁风沙地花生耕层土壤微生物量、土壤酶活性和产量的影响,探究适合辽西风沙半干旱条件下花生高产的耕作方式。结果表明:相同耕作条件下秸秆还田处理组土壤微生物量碳、氮、磷含量和土壤酶活性均高于无秸秆还田处理组,秸秆还田能显著提高土壤微生物量碳、氮、磷含量和酶活性;在相同秸秆还田处理条件下,与常规耕作和垄耕处理相比,免耕处理能显著提高土壤微生物量碳、氮、磷含量和土壤酶活性;免耕秸秆还田处理下,花生产量高出未还田处理4.32%。综上,免耕秸秆还田处理能显著提高土壤微生物量碳、氮、磷含量和土壤酶活性,提高耕层土壤生物学肥力,促进作物增产。     

秸秆还田对滴灌春小麦产量和土壤肥力的影响

为提高秸秆还田的利用效率,采用大田试验研究了秸秆还田及配肥对小麦产量及土壤理化性状的影响,为干旱区土壤培肥提供科学依据。在常规施肥的基础上设置半量秸秆(S1)、全量秸秆(S2)、有机肥(M)、复混肥(CF)、全量秸秆与有机肥(S2+M)、全量秸秆与复混肥(S2+CF)配施6个处理。结果表明,秸秆配施肥(S2+M)、(S2+CF)对提高小麦的株高、单穗重、穗长和单株穗粒数效果优于单施秸秆处理(S1、S2);秸秆配施肥产量显著高于CK。秸秆配施肥显著降低了0~20 cm和20~40 cm土层土壤容重,提高了0~20 cm土层阳离子交换量,而对20~40 cm影响不显著。秸秆配施肥0~20 cm和20~40 cm土层土壤有机质、全氮、碱解氮、速效磷和速效钾含量均显著高于单施秸秆处理,而单施秸秆处理显著高于单施有机肥和复混肥处理。因此,在施氮、磷肥的基础上全量秸秆还田与有机肥或复混肥配合施用,能更有利于滴灌农田土壤肥力的提升。     

玉米深松分层施肥和小麦限水灌溉对土壤微生物量碳、氮及酶活性的影响

小麦—玉米两熟为华北平原主要种植制度,以玉米季深松分层施肥和常规施肥定位试验为基础,研究小麦开花期土壤微生物量碳(SMBC)、微生物量氮(SMBN)及酶活性对玉米季不同施肥方式和小麦不同灌水处理的响应。以冬小麦开花期农田土壤为研究对象,采用裂区试验设计,玉米季常规施肥(F1)和深松分层施肥(F2)为主区,小麦季3个灌溉处理为副区,分别为春季不灌水(W0)、春1水(拔节期灌水75 mm,W1)、春2水(拔节期和开花期灌水150 mm,W2)。结果表明:(1)玉米季深松施肥有利于提高氮、磷、钾的供应,改善土壤肥力,对小麦开花期耕层土壤理化性状影响显著。0—20,20—40 cm土层,F2W2处理土壤含水量和硝态氮含量显著高于其他处理,含水量受深松施肥和灌水的共同影响,而且互作效应显著;硝态氮受水分处理影响显著大于深松施肥因素。(2)SMBC和SMBN同时受深松施肥和灌水处理的共同影响,小麦季灌水处理可显著提高0—20 cm土层SMBC和SMBN含量,土壤含水量具有极显著影响(p<0.05),贡献率为78.3%;20—40 cm土层,玉米季施肥方式和小麦季灌水处理对SMBC和SMBN含量均有显著影响,且二者交互作用对SMBN影响显著,土壤含水量贡献率为86.3%。0—20 cm F2W2处理SMBN含量为94.16 mg/kg,显著高于其他处理;20—40 cm F2W2处理SMBN和SMBC含量分别为57.57,243.77 mg/kg,显著高于其他处理;SMBC和SMBN与有机碳、速效钾和硝态氮含量呈显著正相关,与土壤含水量呈极显著正相关。(3)玉米季相同施肥条件下,0—20 cm各处理土壤蔗糖酶、过氧化氢酶活性均表现为W2＞W1＞W0,且差异显著;小麦季相同水分管理条件下,0—20 cm土层蔗糖酶、过氧化氢酶活性F2处理最高,显著高于F1;0—20 cm土层蔗糖酶、碱性磷酸酶和过氧化氢酶与速效钾和速效磷呈显著正相关,2个土层土壤蔗糖酶、脲酶、过氧化氢酶活性与土壤含水量呈显著或极显著正相关关系。(4)F2W2处理小麦产量最高,养分携出量较其他处理显著提高,小麦产量和养分携出量与土壤蔗糖酶、脲酶、过氧化氢酶活性和微生物量碳、氮含量均呈显著或极显著正相关。因此,小麦季灌溉拔节水和开花水结合玉米季分层深松施肥管理措施可有效促进土壤养分活化,提升土壤质量和保障土壤可持续生产。     

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。     

深耕结合秸秆还田提高作物产量并改善耕层薄化土壤理化性质

  【目的】  小麦–玉米轮作区土壤耕层变薄，直接深耕往往导致土壤肥力降低。在存在该类问题的土壤上，研究不同耕作方式和秸秆还田对作物产量和土壤理化性质的影响，以期实现在增加耕层厚度的同时维持作物产量，并提升土壤肥力。  【方法】  试验于2012—2016年在华北平原南部濉溪县进行，供试土壤为砂姜黑土。在人工剥离5 cm土层的耕层薄化土壤上开展试验，设旋耕 (RT)、深耕 (DT)、旋耕 + 秸秆还田 (RTS)、深耕 + 秸秆还田 (DTS) 4个处理。在每年玉米和小麦成熟期进行田间测产；在第4季小麦收获后采集0—10和10—20 cm土层土样，分析土壤有机碳各组分和土壤养分含量、土壤团聚体分布。  【结果】  与旋耕 (RT) 相比，单纯深耕 (DT) 不能明显提高玉米和小麦产量，显著降低土壤总有机碳含量、0—10 cm土层有机碳各组分含量和土壤速效钾含量，并显著降低10—20 cm土层胡敏酸与富里酸比值及各土层粒径 > 0.25 mm水稳性团聚体的比例。深耕配合秸秆还田 (DTS) 处理玉米和小麦4季平均分别增产7.72%和8.06%，旋耕配合秸秆还田 (RTS) 处理分别增产7.55%和7.05%。在0—10 cm土层，DTS和RTS处理均明显提升土壤胡敏酸与富里酸比值，提高总有机碳及多数组分碳含量、提高土壤养分含量，RTS处理效果好于DTS处理；而在10—20 cm土层，DTS处理显著提高土壤胡敏酸、全氮和有效磷含量，效果好于RTS处理。DTS和RTS处理均可以显著提高粒径 > 0.25 mm水稳性团聚体的比例，在0—10 cm土层，以DTS处理效果最高，比RT处理增加23.09%，而在10—20 cm土层，以RTS处理效果最好，相比RT处理增加6.32%。  【结论】  在耕层薄化处理的土壤上，单纯深耕提升作物产量的效果不显著，也不利于土壤有机碳及各组分含量、土壤养分含量的提升，还破坏了土壤团粒结构。秸秆还田配合深耕或者旋耕均能显著提高作物产量，秸秆还田配合旋耕能有效培肥0—10 cm土层土壤，但对10—20 cm土层土壤肥力改善效果有限；秸秆还田配合深耕在增加耕层厚度的同时，还改善了土壤养分状况，明显减弱了单纯深耕对10—20 cm土层土壤结构稳定性的不利影响。     

秸秆还田对汉中盆地稻田土壤有机碳组分、碳储量及水稻产量的影响

为探索稻麦或稻油轮作制下,小麦、油菜秸秆还田对汉中盆地稻田土壤碳库组分的变化,设置小麦秸秆不还田(WSN)、小麦秸秆常规还田(WS)、小麦秸秆促腐还田(WSM)、油菜秸秆不还田(RSN)、油菜秸秆常规还田(RS)、油菜秸秆促腐还田(RSM),共6个处理,通过大田试验研究了不同秸秆类型及还田方式对稻田0—5,5—10,10—15,15—20,20—25cm 5个土壤层次中的土壤容重、总有机碳(TOC)、活性有机碳(LOC)、活性有机碳效率(ACL)、碳储量(SCS)、碳库管理指数(CPMI)及水稻产量的影响。结果表明:秸秆还田显著降低0—15cm土层容重,对15—25cm并未产生显著影响。与不还田相比,秸秆还田明显增加了各层次土壤有机碳库指标含量,但TOC和LOC含量均随土壤深度的增加而减少,两者在0—15cm土层含量较高,具有明显的表层富集现象;与不还田相比,小麦及油菜秸秆还田后可明显增加稻田0—25cm土层中的土壤碳储量(SCS),增幅可达21.9%~23.5%和1.7%~6.7%。不同土层中的LOC、ACL、CPIM对秸秆类型的响应不同,具体表现为小麦秸秆还田(WS、WSM)对0—15cm土层具有显著促进作用,而油菜秸秆还田(RS、RSM)对15—25cm土层中的有显著促进作用。产量方面,秸秆促腐还田模式下(WSM、RSM)水稻产量最高,常规还田模式(WSN、RSN)次之,而不还田时产量最低。相关分析显示0—10cm土壤活性有机碳有效率与水稻产量显著相关。秸秆还田是提高汉中盆地稻田土壤有机碳和产量较为有效的农田管理措施。两种轮作模式下,小麦秸秆全量旋耕还田更有利于固持稻田土壤有机碳和增加水稻产量增加。     

种还分离玉米秸秆还田对土壤微生物量碳及酶活性的影响

在种还分离模式下采用尼龙网袋法对玉米秸秆还田进行田间原位模拟,比较不同秸秆还田量在不同还田深度下对土壤总有机碳、微生物量碳、纤维素酶活性和过氧化氢酶活性的影响。试验设置秸秆还田量0(R0),0.44%(R1),0.88%(R2)和1.32%(R3)4个水平和3个还田深度0—15,15—30,30—45cm交叉处理。结果表明:还田1年时,在0—15cm土层,土壤总有机碳、微生物量碳、纤维素酶活性和过氧化氢酶活性均随秸秆还田量增加而提高,且R3处理提升效果最显著,分别达到30.98%,101.16%,172.72%,5.40%;在15—30cm土层,秸秆还田处理的土壤总有机碳、微生物量碳含量和过氧化氢酶活性高于R0处理,但R1、R2、R3之间无显著性差异,纤维素酶活性随秸秆还田量增加而变大;在30—45cm土层,R2、R3处理的土壤总有机碳、微生物量碳含量和纤维素酶活性显著高于其他处理,各处理的过氧化氢酶活性并无显著差异。还田2年与还田1年相比,各处理的土壤总有机碳、微生物量碳、纤维素酶活性均降低,降低幅度分别为8.59%~35.36%,6.74%~29.16%,6.18%~31.72%,但过氧化氢酶活性呈增加趋势,以R3增幅最大,随土层加深,提升幅度为14.14%,10.14%,12.11%。说明在种还分离模式下可以高量秸秆还田,并可有效改善土壤肥力。     

秸秆还田与旋耕对川中土壤物理性状及玉米机播质量的影响

为明确川中丘陵地区紫土小麦-玉米两熟种植模式下机播玉米生产适宜的秸秆还田方式与耕作方式,改善土壤的瘠薄、黏性过大等问题,提高耕层土壤的播种条件、播种质量,达到作物高产的目的,设置秸秆还田旋耕(RTS)、秸秆还田免耕(NTS)、秸秆不还田旋耕(RT)、秸秆不还田免耕(NT)4个处理,研究麦秸还田与旋耕对川中丘区紫色黏土物理性状及机播夏玉米播种质量的影响。结果表明:与秸秆不还田相比,麦秸还田显著增加了拔节期0~10 cm土层土壤毛管孔隙度和免耕处理0~10 cm全生育时期土壤含水量,显著降低出苗率、播种均匀度和幼苗整齐度等指标。与免耕相比,旋耕处理降低了0~10 cm土壤容重、含水量,增加了毛管孔隙度,出苗率提高9.9%,幼苗株高、茎粗、叶面积和干重显著提高。麦秸还田条件下,旋耕处理较免耕处理0~10cm土壤容重降低2.0%~12.1%,出苗率、播种均匀度、每穴苗数、幼苗整齐度显著提高,其中出苗率增加17.9%。玉米出苗率与0~10 cm土壤含水量呈显著正相关,播种均匀度与幼苗整齐度均与0~10 cm土壤容重呈显著负相关。可见,麦秸还田下旋耕处理改善了土壤结构,增加了土壤含水量,更有利于川中丘陵地区小麦-夏玉米种植模式机播玉米质量和幼苗素质的提高。     

不同秸秆还田方式对滨海盐渍土水盐运动的影响

为了探究不同秸秆还田方式对滨海盐渍土水盐调控机制,设置4种处理方式:秸秆覆盖（P）,秸秆深埋（S）,秸秆覆盖+深埋（T）,常规耕作（CK）,以CK为对照,通过大田试验研究不同处理下冬小麦生育期内土壤水盐运动及其对冬小麦产量的影响。结果表明:秸秆还田增加了土壤储水量,P,S和T处理0-70 cm土层生育期储水量均值高于CK处理8.28 mm,6.86 mm和13.76 mm;冬小麦前中期对0-30 cm土层保墒效果明显,随生育期的推移各处理间差异及土壤含水率均逐渐减小。秸秆还田抑制了土壤盐分表聚,T处理可显著降低0-50 cm土层土壤含盐量,生育期含盐量均值低于P,S和CK处理41.24%,32.08%和52.77%,淡化土壤耕层效果明显;S处理对0-30 cm土层脱盐效果优于P处理。秸秆还田改善土壤水盐状况,显著增加了冬小麦产量,产量表现出T > P > S > CK的顺序。T处理改善土壤水盐状况和提高产量表现较优,为试验的最佳处理方式。