秸秆腐熟还田对中低产田土壤及玉米生长发育的影响

以玉米品种先玉335为指示品种,以基础田(不施肥)为对照,采用秸秆直接还田、秸秆腐熟还田、农家肥、短期绿肥、当地常规施肥处理等措施,研究不同培肥措施对土壤养分、含水量、耕作层温度、玉米生长发育及产量的影响。结果表明,以施腐熟秸秆15 000 kg/hm2+不施肥的处理效果最好,玉米折合产量最高,为 13 006.7 kg/hm2,较对照基础田(不施肥)增产43.88%;纯收益增量最高,为7 342元/hm2,纯收益增长率为79.05%。施农家肥15 000 kg/hm2的处理和施腐熟秸秆7 500 kg/hm2+农家肥7 500 kg/hm2 的处理玉米折合产量较高,分别较基础田增产41.00%、40.78%,纯收益增长率分别为76.75%、72.86%。秸秆腐熟还田可以显著提高土壤有机质、氮、磷、钾含量及土壤含水量,对土壤耕作层温度也有显著的提升作用。农家肥和秸秆还田可以促进后茬玉米的生长发育, 促使玉米提前达到旺盛生长期。在玉米整个生育阶段,秸秆腐熟还田处理能显著提高玉米出苗率和单株叶面积、棒三叶叶面积的增加速率,优化玉米干物质的积累与分配特性, 提高玉米叶、茎、鞘对籽粒的贡献率,增加玉米籽粒产量。建议在农业生产上加大秸秆腐熟还田的推广力度。     

控释肥配施玉米秸秆对麦季土壤酶活性及养分的影响

为了探究控释尿素掺混肥与玉米秸秆长期互作对麦季土壤酶活性和土壤养分状况的影响,基于华北平原棕壤区小麦—玉米轮作8年定位施肥试验,对比研究了玉米秸秆还田(S)与不还田条件下施用控释尿素掺混肥(CRF)与普通尿素掺混肥(BBF)对麦季土壤酶活性及土壤养分的影响。结果表明:秸秆不还田条件下,CRF处理较BBF处理显著提高土壤中性磷酸酶(返青期和成熟期)、蔗糖酶(返青期和孕穗期)和纤维素酶(返青期和孕穗期)活性及成熟期有机质、硝态氮和有效磷含量,其中,成熟期中性磷酸酶活性显著提高29.6%,硝态氮含量显著提高34.8%。秸秆还田条件下,BBF+S处理成熟期脲酶、纤维素酶,孕穗期中性磷酸酶活性显著高于CRF+S处理,其他时期2种类型掺混肥土壤酶活性无显著差异。CRF+S处理成熟期土壤全氮、有机质、硝态氮和有效磷含量显著高于BBF+S处理。氮肥种类和玉米秸秆还田的交互作用对土壤中性磷酸酶、蔗糖酶和纤维素酶活性及土壤全氮、硝态氮、铵态氮、有效磷和速效钾含量影响显著,秸秆还田较不还田处理显著提高中性磷酸酶、蔗糖酶活性、速效钾和有效磷含量。综上表明,玉米秸秆还田和不还田条件下控释尿素掺混肥较普通尿素掺混肥处理均能显著增加土壤有机质含量,提高小麦后期速效氮磷养分的供应强度和供应容量,其中玉米秸秆还田配施控释尿素掺混肥处理在提高土壤酶活性和土壤养分方面表现最优。研究结果可为秸秆还田下氮肥优化施用提供理论依据。     

秸秆还田地不同水氮条件对水稻产量及土壤肥力的影响

[目的]研究秸秆还田地不同水氮管理对水稻产量、土壤养分以及土壤酶活性的影响,为发展优质、高效生态农业提供理论支持。[方法]通过田间小区试验,设计了3种灌溉方式共9个处理,并设置3个麦秆不还田处理为对照。[结果]施氮量为225kg/hm2时,浅湿调控灌溉模式有利于控制水稻茎蘖量,降低水稻株高,形成合理的群体结构;不同水氮管理对水稻产量构成因素中的每穗总粒数、结实率无显著影响,水稻有效穗数受灌溉措施及施氮量的影响较大,浅湿调控灌溉可以显著提高水稻有效穗数和千粒重,从而提高水稻产量;施氮量为225kg/hm2时,浅湿调控灌溉可以有效提高土壤有机质、全氮、有效磷、有效钾的含量。秸秆还田可以显著提高土壤蔗糖酶活性,降低土壤脲酶活性,而对土壤过氧化氢酶活性无显著影响。秸秆还田地施氮量为225kg/hm2时,浅湿调控灌溉对土壤蔗糖酶活性的提高最为显著,而不同水氮条件对土壤脲酶活性的影响并不显著。[结论]在秸秆还田地,当施氮量为225kg/hm2时,浅湿调控灌溉可以有效提高水稻产量及土壤肥力。     

不同秸秆还田方式对土壤酶活性和玉米产量的影响

为了给吉林省玉米田最适秸秆还田方式提供一定的科学依据,试验采用随机区组法,通过与传统耕作相比较,秸秆深翻还田和秸秆覆盖还田,研究在不同生育时期秸秆还田对土壤含水量、过氧化氢酶、蔗糖酶、脲酶和酸性磷酸酶活性及产量变化的影响。结果表明:随着玉米生长,秸秆深翻还田、秸秆覆盖还田、传统耕作在玉米生育期内土壤含水量和各土壤酶活性变化趋势相一致;在玉米抽雄期,深翻还田和覆盖还田较传统耕作土壤含水量分别增加33.57%、16.20%,过氧化氢酶活性分别增加14.91%、9.29%,蔗糖酶活性分别升高32.20%、20.26%,脲酶活性分别增加10.53%、5.84%,酸性磷酸酶活性分别升高19.79%、8.59%;产量分别增加5.59%和2.39%。因此秸秆深翻还田更有利于提高土壤酶活性和产量,可作为吉林省秸秆还田首选方式。     

不同小麦秸秆还田量对水稻生长、土壤微生物生物量及酶活性的影响

通过大田试验研究了不同小麦秸秆还田量（0、1500、3000、4500、6000kg.hm-2）对水稻生长、土壤微生物量及酶活性的影响。结果表明：秸秆还田后,水稻分蘖数、株高、SPAD及干物质积累量均高于秸秆不还田（对照）,但是未全部达到显著性差异;50%秸秆还田处理增产效果最显著（P〈0.05）,与对照相比,理论增产10.2%,实际增产9.0%;秸秆还田处理显著增加了土壤全氮和速效氮含量,对土壤有机质、有效磷和速效钾含量影响不显著;50%秸秆还田处理对微生物量碳、氮的提高作用最明显（P〈0.05）,分别较对照提高46.0%和90.0%;25%和50%秸秆还田显著提高了土壤脲酶活性（P〈0.05）;25%、50%和75%秸秆还田土壤过氧化氢酶活性较对照提高9.3%、12.1%和8.5%（P〈0.05）;与对照相比,50%秸秆还田土壤蔗糖酶活性提高20.3%（P〈0.05）。鉴于秸秆还田对作物产量和土壤肥力的长期效应以及对土壤微生物生理代谢影响的复杂性,合理秸秆还田量的选择还需进行长期定位试验研究。     

秸秆还田配施化肥对春玉米耕层土壤理化性质及产量的影响

通过连续3 a田间定位试验，研究了不同秸秆还田方式配施化肥对春玉米耕层土壤理化性质及产量的影响。结果表明：秸秆还田能显著提高各土层的田间持水量8.6%～18.0%，降低土壤紧实度6.3%～27.5%，且以秸秆深翻和深旋还田方式效果较好，同时这两种方式还能显著降低20～40 cm土层容重。连续秸秆还田后耕层土壤有机质、碱解氮、有效磷和速效钾含量较无还田处理平均提高21.2%、8.6%、15.0%和17.2%。此外，在秸秆还田时配合适量氮肥施用更利于土壤养分的提高，其中秸秆深翻和秸秆深旋配施210 kg/hm2氮肥和90～120 kg/hm2钾肥可显著提升土壤养分状况，促进春玉米穗长、穗粗和百粒重的增加，进而提高春玉米产量，是辽宁棕壤区春玉米生产中比较理想的一种农艺措施，在农业发展中具有一定的应用和推广价值。     

秸秆还田与施氮对黑土区春玉米田产量、 温室气体排放及土壤酶活性的影响

探讨秸秆还田与施氮对高纬度黑土区春玉米产量与温室气体排放特性的影响,对促进粮食增产和降低环境代价具有重要意义。本研究通过位于黑土区的大田定位试验,利用静态箱-气相色谱计数方法,在秸秆还田与不还田和3个氮素用量(纯N:120 kg·hm~(-2),240 kg·hm~(-2)和300 kg·hm~(-2))条件下,研究了春玉米不同生育时期农田土壤CO2、N2O和CH4综合温室效应与排放强度,以及土壤过氧化氢酶和脲酶活性的变化。结果表明:无秸秆还田时,高氮用量处理春玉米产量最高;秸秆还田后,中等氮用量处理(240 kg·hm~(-2))春玉米产量最高,且与无秸秆还田的高氮处理间无显著差异。无秸秆还田时,随施氮量增加,CO2、N2O和CH4排放量均显著提高,综合温室效应和土壤温室气体排放量与强度显著增加(P0.05);增施氮肥配合秸秆还田,增加了CO2和N2O的排放量,而土壤CH4的碳汇功能增强,温室气体排放量与强度未显著提高(P0.05)。无秸秆还田,增施氮肥降低了土壤过氧化氢酶活性但提高了土壤脲酶活性;而秸秆还田使得增施氮肥引起的土壤过氧化氢酶活性降低的幅度加大但土壤脲酶活性提高的幅度变小。因此,秸秆还田后配合中等用量氮处理(240 kg·hm~(-2))玉米产量最高,且能够抑制单纯增施氮肥对综合温室效应和土壤温室气体排放强度的促进作用,推荐在生产中参考使用。     

长期减量化施肥对水稻产量和土壤肥力的影响

为探讨减量化施肥对水稻产量及土壤肥力的影响,对巢湖流域连续10年减量化施肥和秸秆还田定位试验后的水稻产量、土壤有机质、有效氮磷钾、有效铜锌铁锰含量及土壤酶活性进行了测定和分析。结果表明:长期减氮30%或减磷50%处理对水稻产量无明显降低作用,减量+秸秆还田有增产作用,但增产不显著;减氮30%或减磷50%会降低土壤中有机质含量,增加土壤中速效钾、碱解氮含量,减磷50%土壤中的有效磷含量显著降低,减量+秸秆还田会增加土壤中的有机质、速效钾、碱解氮、有效铜锌铁锰含量,对有效磷的增加效果不显著;较不施肥相比,施肥能够明显提高土壤的酶活性,减少氮磷肥会一定程度地降低土壤中的酶活性,减量+秸秆还田对脲酶的增加效果不明显,但会显著增加土壤中性磷酸酶和蔗糖酶活性;土壤酶活性与水稻产量及土壤养分含量之间呈显著或极显著正相关关系。综合考虑减量化施肥对水稻产量和土壤肥力的影响,可提出在巢湖流域实施减量化施肥+秸秆还田处理来代替高产施肥。     

秸秆还田的利与弊

秸秆还田具有促进土壤有机质及氮、磷、钾等含量的增加；提高土壤水分的保蓄能力；改善植株性状，提高作物产量；改善土壤性状，增加团粒结构等优点。但是要达到这样的效果，并非易事。目前秸秆还田有多种形式，可分为5大类：秸秆粉碎翻压还田、秸秆覆盖还田、堆沤还田、焚烧还田、过腹还田。这5种形式的利弊如何?措施又怎样?笔者作如下简述。     

秸秆还田方式对褐土钾素平衡与钾库容量的影响

【目的】在春玉米为主的山西省进行定位试验,探明不同秸秆还田方式对大田作物产量和耕层土壤钾素状况的影响。【方法】春玉米长期定位试验于1992~2011年在典型褐土上进行。试验设秸秆不还田(CK)、秸秆覆盖还田(SM)、秸秆粉碎后还田(SC)、过腹还田(CM)四种方式。秸秆还田量为6 t/hm2,过腹产生的湿牛粪施用量为45t/hm2。每年玉米收获期采取植物样品,用于玉米植株茎叶和籽粒钾素含量的测定;采集0—20 cm土壤样品,用于土壤各分级形态钾的测定。2011年分析测定了0—20 cm、20—40 cm、40—60 cm、60—80 cm和80—100 cm土层速效钾、缓效钾及全钾含量。【结果】1)在施用氮磷肥的基础上,不同秸秆还田方式增产显著,玉米增产幅度为11.58%~20.91%。处理之间增产幅度表现为CMSMSCCK。2)秸秆还田处理较不还田处理可不同程度提高耕层土壤水溶性钾、非特殊吸附钾、特殊吸附钾、非交换性钾、矿物钾及全钾的含量。矿物钾在全钾中的比例降低。3)与定位开始相比,连续10年秸秆还田土壤的速效钾含量明显提高,不还田对照则逐渐下降。4)不同秸秆还田方式各处理作物吸钾量明显高于施钾量,致使土壤钾素逐渐耗竭,土壤供钾能力降低;SM、SC、CM处理的钾素表观平衡系数分别为0.45、0.56、0.74。与对照相比,秸秆还田依然有利于钾素养分的收支平衡,减轻作物对土壤钾素的消耗,缓解土壤钾素肥力下降的程度。【结论】在几种秸秆还田中,以秸秆过腹还田(CM)最有利于钾素的收支平衡,减轻作物对土壤钾素的消耗,缓解土壤钾素肥力下降程度,进而维持土壤钾素肥力的稳定。     

秸秆还田替代化学钾肥对喀斯特峰丛洼地春玉米产量及土壤钾素的影响

基于中国科学院环江喀斯特站2006年开展的玉米/大豆套作长期定位施肥试验,利用2010—2014年监测数据,研究等量氮磷钾投入条件下,不同处理[对照(不施肥,CK)、全量化肥(NPK)、秸秆还田替代30%化肥钾(C7S3)、秸秆还田替代60%化肥钾(C4S6)]间秸秆还田与化肥施用的效果差异,以期为喀斯特峰丛洼地农田生态利用秸秆还田替代化肥量提供科学依据。结果表明:1)施肥处理5年春玉米平均产量是不施肥处理的4.12~4.17倍,C7S3和C4S6处理产量分别是NPK处理的98.3%和98.7%,施肥处理玉米产量及秸秆量均随时间呈增长趋势。2)施肥使玉米秸秆中含钾量、春玉米籽粒吸收氮磷钾量均显著高于不施肥处理,但施肥处理间无显著差异(P0.05)。3)在钾素回收率、钾素吸收利用率、钾肥农学利用率以及钾肥偏生产力方面,C7S3和C4S6处理与全量化肥NPK处理间均无显著差异(P0.05)。4)NPK处理年均钾素盈余量为3.00 kg·hm~(-2),显著高于C7S3处理(-1.90 kg·hm~(-2));而C4S6处理钾素年均盈余量最大,为8.22 kg·hm~(-2),实际平衡盈余率为7.4%。5)与试验初期相比,不施肥处理土壤速效钾含量下降15.9%,施肥处理极显著增加了土壤中速效钾含量(P0.01);5年间施肥处理间年均速效钾含量增幅大小依次为:NPKC7S3C4S6,各处理间差异不显著(P0.05)。6)经过8年耕作,土壤缓效钾含量在CK和C4S6处理中分别下降10.9%和4.9%,NPK和C7S3处理分别增加1.3%和22.4%。综上所述,秸秆还田替代部分化肥钾的施肥措施运用在喀斯特峰丛洼地可在保持春玉米较高产量的同时,维持土壤钾素动态平衡;其中60%秸秆钾替代量更有利于维持钾素表观平衡,而30%的秸秆钾还田量则更有利于土壤缓效钾的积累。     

玉米秸秆全量深翻还田对高产田土壤结构的影响

为达到玉米生产耕层最适深度(22 cm)和耕层最适土壤容重(1.1~1.3 g×cm~(-3)),解决内蒙古平原灌区耕层浅、犁底层坚硬且厚的农田土壤结构问题,分别选用连续1、2、3、4年秸秆深翻还田定位试验地,秋收后玉米秸秆全量粉碎深翻还田,秸秆年均还田量为20 034.97 kg×hm-2,形成秸秆深翻还田1~4年的4个试验处理(SF1-SF4),以不深翻秸秆还田的处理为对照(CK),研究土壤容重、土壤坚实度、土壤团聚体及其稳定性、土壤肥力及p H随不同年限秸秆深翻还田的变化规律。结果表明:1)SF1-SF4处理0~40 cm土层,土壤容重和土壤坚实度比CK显著减小。2)0~20 cm土层,SF4处理0.25 mm团聚体比例(R0.25)、几何平均直径(GWD)和平均重量直径(MWD)均比CK显著减小;SF1处理土壤团聚体破坏率(PAD)比CK显著降低9.56%,不稳定指数(SWA)随深翻年限增加而显著降低;团聚体分形维数SF4比CK显著增大7.30%。3)20~40 cm土层,SF1和SF2处理R0.25比CK分别显著增加13.69%和17.83%;SF2处理的MWD和GWD分别比CK显著增加23.92%和53.38%;SF1-SF4处理的PAD比CK显著降低,且SF2显著高于SF1和SF3;而SF1-SF4的SWA比CK显著增加,且随秸秆深翻年限的增加呈逐渐升高趋势;团聚体分形维数SF2比CK显著降低7.39%。4)土壤有机质含量SF1-SF4比CK显著增加,且SF2-SF4处理显著大于SF1;速效氮、速效磷和速效钾SF1-SF4比CK显著增加,土壤p H SF3、SF4比CK显著降低。总之,深翻秸秆还田1~4年对0~40 cm土层土壤影响显著;深翻秸秆还田2年适合土壤犁底层结构的改良,深翻秸秆还田3年和4年适合土壤耕层结构的改良。玉米秸秆全量深翻还田既能达到耕作土壤的目的,同时也增加了土壤有机质,降低土壤团聚体破坏率和土壤水稳性团聚体的不稳定系数,利于培肥耕层土壤。     

秸秆还田方式对土壤质量和萝卜产量及品质的影响

本文以萝卜（品种为枇杷叶）为研究对象，采用田间试验探究了无秸秆还田（CK），秸秆粉碎还田（SC）、过腹还田（SM）、炭化还田（SB）、粉碎+过腹还田（SC+SM）、粉碎+炭化还田（SC+SB）、过腹+炭化还田（SM+SB）对土壤理化性质和萝卜产量及品质的影响。结果表明，6种秸秆还田方式均显著提高了土壤有机质和全氮含量，但对土壤速效钾含量的影响不同，其中SC、SM和SB 3种还田方式不影响土壤速效钾含量，而SC+SM、SC+SB和SM+SB 3种秸秆组合还田方式显著提高了土壤速效钾含量；不同秸秆还田方式对萝卜生物量和叶片叶绿素相对含量（SPAD值）的影响不同，除SC+SM处理萝卜肉质根鲜物质量、叶片SPAD值显著低于对照外，其他秸秆还田处理萝卜肉质根鲜物重量和叶片SPAD值均显著高于对照；秸秆还田处理萝卜品质较对照显著提升，6种秸秆还田处理萝卜维生素C、可溶性糖、总酚、类黄酮含量均显著高于对照，且不同还田方式间无差异；秸秆还田还显著降低了萝卜硝酸盐含量，提高了可溶性蛋白含量，其中SC+SM、SC+SB和SM+SB 3种秸秆组合还田处理表现突出，硝酸盐含量降低36.04%~40.63%，可溶性蛋白含量提升41.70%~56.11%； SC、SM和SB处理次之，硝酸盐含量降低15.15%~22.58%，可溶性蛋白含量提升16.61%~25.11%； 6种秸秆还田方式下萝卜铁离子还原能力（FRAP）显著高于对照，但1，1-二苯基-2-三硝基苯肼自由基清除能力（DPPH）不同，其中SM、SC+SM、SC+SB和SM+SB处理萝卜DPPH值显著高于对照，SC和SB处理萝卜DPPH值与对照接近。综上所述，除SC+SM处理降低了萝卜产量外，SC、SM、SB、SC+SB、SM+SB等5个秸秆还田处理均提高了土壤肥力和作物产量、改善了产品品质，其中SC+SB、SM+SB在降低萝卜硝酸盐含量方面表现尤为突出。考虑到操作的难易程度，常规蔬菜生产中建议采用秸秆粉碎还田、过腹还田、炭化还田3种方式，种植根菜、叶菜等硝酸盐高积累型蔬菜时建议采用粉碎+炭化还田、过腹+炭化还田2种秸秆组合还田模式。     

灌淤土区长期施钾对作物产量与养分及土壤钾素的长期效应研究

通过在宁夏灌淤土区长达14年的连续施钾和小麦秸秆还田试验, 研究钾素投入对作物产量、养分和土壤钾素状况的影响.结果表明:小麦秸秆还田和长期施用钾肥均可不同程度提高小麦和玉米的经济产量, 其中施钾年平均增产小麦244 kg·hm-2, 玉米397 kg·hm-2, 处理之间产量表现为氮磷钾肥配合秸秆还田>施用氮磷钾肥>氮磷肥配合秸秆还田>只施用氮磷肥.定位后8～10年施钾肥开始显著有效, 玉米显效时间早于小麦;秸秆还田和钾肥的投入均可提高籽粒和秸秆的钾素吸收量, 秸秆含钾丰富, 籽粒钾含量仅占植株钾总量的13%～17%;施用钾肥可提高作物籽粒大中微量元素含量而降低秸秆中、微量元素含量, 促进籽粒对大部分元素的吸收;长期不施钾肥处理(NP和NP+St)0～20 cm土层土壤速效钾和缓效钾含量较定位开始时下降; 所有处理土壤全钾含量均表现下降, 下降幅度为0.8～1.2 g·kg-1.     

施肥对灌漠土作物产量、土壤肥力与重金属含量的影响

有机物还田是提升土壤肥力的主要措施,但也存在造成土壤金属污染的潜在风险。为查明不同有机物还田对土壤质量及作物产量的影响,本文通过长期定位试验,研究了无肥对照、常规施化肥(氮磷配施)以及70%常规化肥与牛粪、沼渣、污泥、鸡粪、菌渣和猪粪配施对土壤理化性状、有机碳和氮的固存率、氮磷钾活化系数、作物产量及重金属含量的影响。结果表明:牛粪、沼渣、污泥、菌渣、鸡粪和猪粪与70%化肥配施虽作物产量与常规施化肥相似,但6种有机物处理土壤有机质、全氮和碱解氮含量都较常规施化肥处理显著增加,污泥、鸡粪和猪粪处理土壤全磷与速效磷含量较常规施化肥处理显著增加,而且牛粪、沼渣、鸡粪和猪粪处理的速效钾、土壤磷活化系数和土壤钾活化系数较常规施化肥处理也显著提升。牛粪、沼渣、污泥、菌渣、鸡粪和猪粪处理土壤有机碳固存率为36.42%～71.61%,较常规施化肥处理都显著提高;而其氮固存率为6.47%～49.44%,仅有菌渣处理与常规施化肥处理差异不显著,而其他处理较常规施化肥处理显著增加。长期施鸡粪和菌渣处理的土壤铜含量较常规施化肥处理显著增加,增加量分别为4.17mg·kg~(-1)和14.2mg·kg~(-1);而污泥、鸡粪和菌渣处理的土壤锌含量较常规施化肥处理显著增加,增加量分别为13.53 mg·kg~(-1)、22.60 mg·kg~(-1)和49.73mg·kg~(-1)。综上,等有机质(4 500kg×hm~(-2))的牛粪、沼渣、污泥、菌渣、鸡粪和猪粪可替代30%氮磷肥,作物产量不受影响;不同有机物培肥土壤效果为污泥、鸡粪和猪粪优于牛粪和沼渣,而沼渣的培肥效果略差。为保证土壤环境质量稳定不恶化,种植小麦时有机物铜和锌的年携入量应分别低于53.01g×hm~(-2)和221.30 g×hm~(-2),而种植玉米时应分别低于153.40 g×hm~(-2)和347.04 g×hm~(-2)。     

华北平原缺水区保护性耕作技术

针对华北平原缺水地区农田生产效益偏低和地下水严重超采导致的生态环境问题,以建立节水、高产、固碳的华北平原缺水区保护性耕作集成技术为目标,在国家科技支撑计划长期支持下,建立了华北平原历时最长的保护性耕作长期定位试验平台(2001年—),开展了小麦/玉米两熟制保护性耕作理论和关键技术研究,集成了农机农艺结合的高产节水型保护性耕作技术体系,并在河北省进行广泛示范推广。主要结果:1)华北平原冬小麦/夏玉米一年两熟区保护性耕作具有固碳、减排、节水、提高土壤质量等生态效应。长期保护性耕作具有土壤养分分层表聚现象:0~5 cm土层的土壤C、N、P、K、有机质含量高于5~10 cm土层,旋耕(RT)和免耕(NT1:秸秆直立免耕;NT2:秸秆粉碎免耕;NT3:整秸秆覆盖免耕)处理土壤有机碳(SOC)的层化比率为1.74~2.04,显著高于翻耕处理(CK和CT)的1.37~1.45。保护性耕作的固碳效应与机制:保护性耕作实施9年后不同耕作方式年固碳量(0~30 cm)NT2处理为840 kg·hm~(-2)·a~(-1)、RT处理为780 kg·hm~(-2)·a~(-1)、CT处理为600kg·hm~(-2)·a~(-1),14年后土壤有机碳(0~30 cm)发生了变化,NT2处理为540 kg·hm~(-2)·a~(-1)、RT处理为720 kg·hm~(-2)·a~(-1)、CT处理为710 kg·hm~(-2)·a~(-1);长期免耕减少了土壤的扰动而降低了土壤碳的矿化率,土壤碳的累积主要固定在土壤大团聚体的颗粒有机碳中,固定态碳首先进入活性易分解有机碳库,然后缓慢转入稳定碳库。保护性耕作的减排效应:不同耕作系统全球增温潜力的计算结果表明,免耕是大气增温的碳汇,而其他耕作系统为碳源。NT处理每年农田生态系统净截留碳947~1 070 kg(C)·hm-2;CK、CT和RT每年向大气分别排放等当量碳3 364kg(C)·hm-2、989 kg(C)·hm-2和343 kg(C)·hm-2。保护性耕作的土壤微生物多样性机制:保护性耕作显著提高了土壤中真菌、细菌、氨氧化古菌和亚硝酸还原酶(nir K)基因的反硝化微生物的多样性,但对氨氧化细菌与含nir S基因的反硝化微生物的多样性影响不大。保护性耕作节水保墒的土壤结构与水力学机制:常规耕作对土壤有压实的作用,而保护性耕作改善了土壤结构,有效提高了储水孔隙、导水率、田间持水量和有效水含量,秸秆覆盖又能有效减少土壤蒸发,具有开源与节流双重节水机制。2)建立了趋零蒸发的麦田玉米整秸覆盖全免耕种植模式。在小麦/玉米一年两熟种植区,首次提出了玉米整秸秆覆盖小麦全免耕播种的种植模式,实现了小麦玉米全程全量秸秆机械化覆盖,形成土壤无效蒸发趋于零的保护性耕作体系与方法;研制了实现趋零蒸发的4JS-2型梳压机和2BMF-6型小麦全免耕播种机组,比目前推广的2BMFS-6/12小麦免耕播种机减少作业动力45.2%,降低作业费用33.3%。3)建立了3年一深松(翻)的少免耕-深松轮耕模式,集成了节水高产保护性耕作技术体系。制定了华北平原冬小麦/夏玉米一年两熟区保护性耕作技术体系等河北省地方标准,与农业、农机部门联合示范,推动了河北省保护性耕作技术的推广和应用。成果在河北平原冬小麦/夏玉米一年两熟区进行了示范推广,社会效益和生态效益显著,2013年获河北省科技进步一等奖。     

黄瓜有机营养土栽培中土壤酶活性、肥力动态变化及其相互关系

稻草与土按1:1(处理A)、2:1(处理B)的比例混合,经过堆积高温腐熟后在日光温室中栽培黄瓜,试验结果表明:有机营养土中稻草比例高的,脲酶、转化酶、纤维素酶活性升高,碱解氮、速效P、速效K含量增加,分别是处理B>处理A>对照,但过氧化氢酶活性呈降低趋势,变化大小为对照>处理A>处理B。脲酶、转化酶和纤维素酶与速效P呈极显著相关,与速效K显著相关。碱解氮含量与脲酶极显著性相关,与纤维素酶和转化酶显著性相关,但过氧化氢酶活性与碱解氮、速效P、速效K含量呈负相关,因此脲酶、转化酶、纤维素酶活性可以作为评价有机营养土肥力的标准。     

施用不同有机物料对棕壤酶活性的影响

为研究施用不同有机物料对棕壤酶活性的影响,在昌图棕壤试验地上设6个处理,测定不同培肥方式下土壤酶活性,并研究了土壤酶与土壤肥力因子的相关关系。结果表明:(1)秸秆还田和施用厩肥均能显著提高土壤酶活性和纤维素分解强度。在提高脲酶、转化酶活性方面施用厩肥效果好于秸秆还田,全量施用优于半量施用;在提高酸性磷酸酶、过氧化氢酶方面秸秆还田效果好于施用厩肥。各处理中,秸秆还田配施厩肥对提高脲酶活性效果最好,对提高其他各类酶活性效果一般。除过氧化氢酶外,其他各类酶活性均随着土层深度的增加而降低。(2)各种土壤酶之间存在一定的相关关系。脲酶与转化酶呈极显著正相关关系(r=0.913**);转化酶与磷酸酶呈极显著负相关(r=-0.643**);磷酸酶与过氧化氢酶呈极显著正相关关系(r=0.639**)。土壤酶与其他肥力因子之间也具有一定的相关关系。土壤脲酶与纤维素分解强度、碱解氮、速效磷、速效钾、有机质、含水量均达到极显著正相关关系(r分别为0.906**、0.821**、0.911**、0.917**、0.888**、0.867**);土壤转化酶与纤维素分解强度、碱解氮、速效磷、速效钾、有机质、含水量均达到极显著正相关关系(r分别为0.958**、0.857**、0.855**、0.842**、0.820**、0.831**);土壤酸性磷酸酶与含水量呈极显著负相关关系(r=-0.666**),与土壤容重呈显著负相关(r=-0.560*);土壤过氧化氢酶与土壤容重呈极显著负相关(r=-0.765**)。     

轮作绿肥对盐碱地土壤性质、后作青贮玉米产量及品质的影响

为明确种植和翻压绿肥改良和培肥盐碱地的效果,采用田间试验研究了种植和翻压毛叶苕子(Vicia villosa Roth.)、田菁(Sesbania cannabina Poir.)、草木樨(Melilotus officinalis L.)、紫花苜蓿(Medicago sativa L.)、箭筈豌豆(Vicia sativa L.)和黑麦草(Lolium perenne L.)6种绿肥对中度苏打盐碱地土壤理化性质、返还土壤的N、P_2O_5和K_2O数量、后作青贮玉米(Zea mays L.)鲜草产量及蛋白质含量的影响。结果表明:与对照(不种植绿肥)相比,绿肥生长后期可显著提高土壤含水量1.0%~6.2%,使pH降低0.03~0.43,EC降低0.12~1.50 mS×cm~(-1);翻压绿肥可返还土壤N 15.6~195.4 kg×hm~(-2)、P_2O_5 5.3~58.8 kg×hm~(-2)和K_2O 34.5~127.9 kg×hm~(-2),使土壤有机质、全氮、碱解氮、速效磷和速效钾分别提高0.42~1.86 g×kg~(-1)、0.05~0.34 g×kg~(-1)、0.5~32.3 mg×kg~(-1)、0.42~4.65 mg×kg~(-1)和3.8~26.1 mg×kg~(-1);与对照相比,青贮玉米的鲜草产量和蛋白质含量分别增加1 294~19 391 kg×hm~(-2)和0.4~23.9 mg×g~(-1)。总体而言,种植和翻压豆科绿肥在保蓄土壤水分,降低土壤pH和EC,提升土壤有机质含量和N、P_2O_5、K_2O养分数量(特别是N素数量),提高青贮玉米鲜草产量与蛋白质等方面的效果均显著优于禾本科绿肥,其中以适应性强、生长快、生物量大的毛叶苕子处理的改良、培肥土壤,生产优质牧草的效果最好;其次是草木樨处理。种植和翻压豆科绿肥可有效改良中度苏打盐碱地,显著提高土壤肥力,提供无机养分替代部分化肥,提高优质牧草的生产,是适合大同盆地中度苏打盐碱地经济、有效和环保的改良模式,对稳定耕地面积、保证粮食安全具有重要意义。