绿洲灌区小麦秸秆还田与耕作措施对玉米产量的影响

针对西北干旱绿洲灌区玉米长期连作导致其产量提高受限的关键问题,基于田间定位试验,研究了秸秆还田/秸秆不还田和耕作措施(传统翻耕、免耕)对玉米产量的影响。结果表明,前茬小麦秸秆还田和耕作措施对玉米干物质积累量与叶面积指数均有显著影响,且二者的互作效应显著。从玉米全生育期平均来看,秸秆还田较秸秆不还田显著提高了玉米干物质积累量与叶面积指数,分别提高4.2%～8.2%和7.1%～13.0%;与免耕处理相比,传统翻耕显著提高了玉米干物质积累量与叶面积指数,分别提高20.2%～24.1%和11.0%～16.0%。秸秆还田和耕作措施对玉米籽粒产量及产量构成因素影响显著,但二者的互作效应不显著。秸秆还田较秸秆不还田、传统翻耕较免耕玉米籽粒产量分别提高21.9%和20.0%,其主要原因是提高了穗数。因此,在干旱绿洲灌区小麦秸秆还田结合传统翻耕有利于提高玉米叶面积指数,促进干物质积累,进而提高玉米籽粒产量。     

耕作方式对成都平原稻麦轮作系统吸收累积镉的影响

为研究不同耕作方式（翻耕、旋耕、免耕与秸秆还田）对成都平原水稻-小麦轮作系统吸收累积重金属Cd的影响,探讨Cd污染耕地最优的耕作方式,在轻度污染农田开展了2年定位试验,研究翻耕秸秆还田、翻耕无秸秆、旋耕秸秆还田、旋耕无秸秆、免耕秸秆还田和免耕无秸秆处理对作物产量以及收获物、秸秆和土壤中重金属Cd含量的影响。试验结果表明,与旋耕和免耕相比,翻耕处理能够显著降低小麦籽粒和水稻稻谷中的重金属Cd含量。相同耕作方式下,是否秸秆还田对小麦籽粒和水稻稻谷中的Cd含量影响不显著。在翻耕条件下,表层土壤有效Cd和总Cd含量、小麦和水稻秸秆中Cd含量均显著低于旋耕和免耕处理。因此,从保证作物产量和降低农产品Cd含量的角度出发,翻耕可作为成都平原轻中度Cd污染耕地水稻-小麦安全生产的一项有效技术措施。     

小麦-夏玉米周年耕作措施对夏玉米茎秆和穗部性状的影响

为了探索山东省半湿润易旱区夏玉米高产稳产适宜耕作措施,将冬小麦和夏玉米两季耕作技术作为一体,设置了10种周年耕作措施,比较分析不同耕作措施对夏玉米茎秆、穗部性状及产量的影响。耕作试验（一周年）结果表明,不同耕作措施对玉米株高和穗位高没有显著性影响,而对茎粗和穗高系数影响显著,其中对照即常规耕作方式（小麦旋耕+玉米直播+秸秆不还田）茎秆最细,穗高系数最高,而A1B11（小麦旋耕+玉米旋耕+秸秆还田）、A2B21（小麦免耕+玉米直播+秸秆还田）、A3B31（小麦深松+玉米深松+秸秆还田）和A4B41（小麦深耕+玉米深耕+秸秆还田）耕作处理间茎秆粗度均显著高于其他处理。与对照相比,各耕作措施显著增加了玉米穗行粒数和百粒重,秃顶长度减小,籽粒产量和生物量均显著增加,其中A1B11（小麦旋耕+玉米旋耕+秸秆还田）耕作处理籽粒产量最高,比对照高35.83%。     

保护性耕作对冬小麦生长及产量效益的影响

对华北平原不同保护性耕作方式下冬小麦生长及产量效益的影响进行了研究。研究设置了秸秆不还田翻耕、秸秆还田翻耕、秸秆还田旋耕、秸秆还田免耕4个处理。结果表明:从冬小麦的地上部和地下部生长情况和产量产值来看,多数性状表现为秸秆还田翻耕>秸秆还田旋耕>秸秆还田免耕。从劳动生产率看,秸秆还田免耕的劳动生产率为24.48%,在各处理中处于最高,其次是秸秆还田翻耕21·06%,接着是秸秆还田旋耕18.86%,对照的劳动生产率最低为15.45%;根据产投比来看,秸秆还田旋耕处理的经济效益比较好,适宜推广。     

保护性耕作对华北平原冬小麦水分利用的影响

以保护性耕作长期定位试验为研究对象,比较分析了华北平原保护性耕作与传统耕作冬小麦田土壤水分的动态变化、作物耗水量、水分利用效率及作物产量.结果表明:免耕冬小麦田0～180 cm土壤含水量高于翻耕,随土层深度的加深含水量之间差异减少.土体0～30 cm贮水量呈波浪状变化,其中免耕具有很好的蓄水保墒作用;耕作处理之间0～180 cm的土体贮水量虽无显著差异,但免耕处理土体贮水量高于翻耕,秸秆还田高于无秸秆处理.秸秆直立免耕(ZT1)处理作物耗水量最少,分别比翻耕(CT),翻耕 秸秆还田(CTR),旋耕 秸秆还田(RTR),秸秆粉碎免耕(ZT2)少消耗3.8,39.6,55.8,61.8 mm的水分;ZT1处理的产量为5 139.7 kg/hm2,比CT(7 314.8 kg/hm2)减产29.7%;ZT1处理水分利用效率为13.9 kg/(mm·hm2)比CT减少32.4%.     

保护性耕作对华北平原冬小麦水分利用的影响

以保护性耕作长期定位试验为研究对象,比较分析了华北平原保护性耕作与传统耕作冬小麦田土壤水分的动态变化、作物耗水量、水分利用效率及作物产量。结果表明：免耕冬小麦田0-180 cm土壤含水量高于翻耕,随土层深度的加深含水量之间差异减少。土体0-30 cm贮水量呈波浪状变化,其中免耕具有很好的蓄水保墒作用;耕作处理之间0-180 cm的土体贮水量虽无显著差异,但免耕处理土体贮水量高于翻耕,秸秆还田高于无秸秆处理。秸秆直立免耕（ZT1）处理作物耗水量最少,分别比翻耕（CT）,翻耕＋秸秆还田（CTR）,旋耕＋秸秆还田（RTR）,秸秆粉碎免耕（ZT2）少消耗3.8,39.6,55.8,61.8 mm的水分;ZT1处理的产量为5 139.7 kg/hm^2,比CT（7 314.8 kg/hm^2）减产29.7%;ZT1处理水分利用效率为13.9 kg/（mm.hm^2）比CT减少32.4%。     

耕作方式与秸秆还田对冬小麦–夏玉米轮作系统中干物质生产和水分利用效率的影响

为探讨黄淮海地区一年两熟制下土壤耕作方式与秸秆还田相结合的适宜模式,2010—2012年进行了两年度的田间试验,研究不同处理对冬小麦–夏玉米轮作系统干物质生产和水分利用效率的影响。通过比较常规耕作+秸秆还田、常规耕作+无秸秆还田、深耕+秸秆还田、深耕+无秸秆还田、深松+秸秆还田、深松+无秸秆还田6个处理,发现深松(耕)与秸秆还田可以增加冬小麦和夏玉米的农田耗水量,降低休闲期农田耗水量,提高作物叶片相对含水量、净光合速率、蒸腾速率和茎秆伤流量,促进植株干物质积累,进而提高作物籽粒产量和水分利用效率。耕作方式与秸秆还田对冬小麦和夏玉米的干物质生产和水分利用效率存在显著交互作用。与常规耕作+无秸秆还田相比,深耕+秸秆还田和深松+秸秆还田处理的作物干物质积累量分别提高19.3%和22.9%,周年作物产量分别提高18.0%和19.3%,水分利用效率分别提高15.9%和15.1%,且两处理无显著差异。因此认为,与本试验相似环境条件下,宜在秸秆还田的基础上配合深松或深耕。     

耕作方式与秸秆还田对川中紫土土壤碳库与玉米产量的影响

为探明不同耕作方式和小麦秸秆还田对川中丘陵地区紫色土壤碳库和玉米产量的影响,于2015,2016年设置了秸秆还田旋耕(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,研究耕作方式与秸秆还田对川中紫土土壤碳库与产量的影响。结果表明:秸秆还田提高了土壤有机碳含量,2016年玉米成熟期0~10 cm和10~20 cm有机碳NTS较NT处理分别提高了21.9%,1.6%,RTS较RT处理分别提高了23.1%,15.9%。与秸秆不还田相比,2015年玉米成熟期秸秆还田0~10 cm和10~20 cm土壤活性有机碳含量分别提高了40.1%,17.5%,2016年则分别提高了70.0%,16.0%。秸秆还田能提高土壤碳库活度(A)、活度指数(AI)、碳库指数(CPI)和碳库管理指数(CPMI)。免耕处理提高了土壤碳库活度、活度指数和碳库管理指数,与旋耕处理相比,免耕处理0~10 cm和10~20 cm土层碳库活度指数分别提高了15.7%,28.9%,碳库管理指数分别提高了12.5%,46.6%。RTS较NT处理产量提高了35.3%。     

砂姜黑土农田年内轮耕对夏玉米氮素和干物质积累、转运的影响

为进一步探索适宜黄淮海区域砂姜黑土小麦玉米轮作区玉米高效、可持续生产适宜机械耕作措施,自2010年开展定位机械耕作试验,在秸秆全量还田条件下分别设置7个冬小麦-夏玉米年内轮耕处理:旋耕-免耕(对照)、免耕-免耕、深松-免耕、深耕-免耕、旋耕-隔年旋耕、深松-隔年深松、深耕-隔年深耕,于2012,2013年分别取样对夏玉米氮素积累、转运和干物质积累进行比较分析。结果表明,玉米成熟期地上部氮素积累量2年均为旋耕-隔年旋耕处理值最高,分别比对照(旋耕-免耕)增加14. 57%(2012年)和30. 95%(2013年),且差异显著,其他处理与对照间差异均不显著。灌浆期地上部氮素积累量连续2年均为对照、免耕-免耕和深耕-免耕处理较低,灌浆期间地上部氮素积累量连续2年均为对照、免耕-免耕和深耕-免耕处理较低,地上部干物重2年均为对照最低,显著低于深松-免耕、旋耕-隔年旋耕(2012年)和深松-隔年深松(2013年)处理。各处理籽粒产量与对照相比差异不显著,但2012年深松-免耕处理产量最高,显著高于深耕-免耕和深耕-隔年深耕处理。因此,建议黄淮海区域砂姜黑土农田小麦季和玉米季以旋耕和深松为主进行周年内或年际间轮耕,促进玉米植株氮素积累尤其是灌浆期间,促进干物质生产。     

秸秆还田条件下耕作方式对冬小麦生长发育和产量的影响

为了研究玉米桔秆还田条件下,不同耕作方式对冬小麦生长发育和产量的影响,本研究以济麦22为材料,于2011~2013年开展了旋耕、翻耕和少耕3种耕作方式田间试验。结果表明,基本苗、冬前最大分集数、春季最大分巢数、有效穗数和成穗率均表现为翻耕显著高于旋耕和少耕,旋耕和少耕间无显著差异。干物质积累越冬期表现为旋耕>少耕>翻耕,各处理间差异显著;返青期表现为旋耕与翻耕间差异不显著,但显著高于少耕;拔节、开花、成熟期均以翻耕最大,其次为旋耕,少耕最小,且各处理间差异显著。翻耕处理能够显著提高有效穗数和穗粒数,从而提高子粒产量;旋耕处理的子粒产量虽低于翻耕处理,但两年的产量均达到了较高的水平。     

秸秆条带还田对东北春玉米产量、土壤水氮及根系分布的影响

为探讨秸秆条带还田对东北春玉米产量的影响, 及其与土壤水氮及根系空间分布的关系, 2015年和2016年在辽宁铁岭开展田间试验, 设置垄间旋耕+秸秆还田(RR+S)、垄间旋耕(RR)、隔行垄间旋耕+秸秆还田(IR+S)和隔行垄间旋耕(IR) 4种处理方式。结果表明, 与不还田处理相比, RR+S和IR+S分别增产6.7%和8.2%, 其穗粒数、收获指数均显著增加, 但千粒重差异不显著; RR+S和IR+S处理较RR和IR处理, 30~60 cm土层土壤水分含量提高7.8%和6.1%, 0~30 cm土层土壤全氮含量平均增加6.9%和4.5%。秸秆还田处理较秸秆不还田处理玉米根长密度增加29.4%和22.7%, 其中30~60 cm土层达到显著水平, 根冠比降低21.0%和32.3%, 水分利用效率提高7.8%和7.0%。垄间与隔行垄间处理间水氮空间分布存在明显差异, 垄间处理(RR+S和RR)的土壤水、氮在空间上呈“植株中心两侧含量对称分布”状态, 而隔行垄间处理(IR+S和IR)则呈“植株中心两侧含量不对称分布”状态。说明秸秆条带还田(RR+S和IR+S)通过优化耕层土壤结构及土壤水氮分布, 显著提高了水分利用效率和籽粒产量, 但水氮空间分布对产量未产生直接影响。此外, 干旱年份(2015年)秸秆条带还田的增产效果更为显著, 为东北春玉米高产高效和秸秆综合利用提供有益的借鉴。     

不同保墒耕作措施对小麦、玉米耗水特征及周年水分利用的影响

为探明土壤结构改良与保墒耕作措施对小麦、玉米周年水分利用的作用机制。采用田间试验,研究了常规耕作、秸秆还田、保水剂、有机肥、免耕、深松、深松+秸秆覆盖等措施对小麦、玉米生长过程中的耗水特征、光合特征及周年水分利用的影响。结果表明:深松+秸秆覆盖在小麦生育期内储水量较高。从小麦播种-返青期,深松+秸秆覆盖处理的耗水量最低。而在返青-拔节期,该处理最大,而其在孕穗-抽穗期的耗水量却最低。在拔节-孕穗期,保水剂处理的耗水量最大,而在抽穗-灌浆期,其耗水量最小。在灌浆-收获期,秸秆还田和保水剂处理的耗水量较其他处理低。在玉米整个生育期内,保水剂和免耕处理的耗水量较其他处理低。不同措施改善了小麦和玉米的光合生理特征,促进了小麦、玉米产量和水分利用率的提高。各处理中,以免耕处理的小麦产量和水分生产效率最高,分布较常规耕作提高了18.3%和20.0%。以秸秆还田处理的玉米产量和水分生产效率最高,分别较常规耕作提高了21.6%和23.8%。而深松处理的小麦-玉米复合产量最高,其次为免耕处理,其分别较常规耕作处理增产14.9%和14.3%。而深松+秸秆覆盖处理和免耕处理的总水分生产效率较其他处理高,分别较常规耕作处理提高了18.5%和18.1%。说明深松和免耕处理更利于小麦、玉米周年节水增产。     

小麦、夏玉米两茬轮作耕作措施对土壤氮、钾养分及玉米产量的影响

为了探索山东省半湿润易旱区夏玉米高产稳产适宜耕作措施,将冬小麦和夏玉米两季耕作技术作为一体,设置了10种耕作措施,比较分析不同耕作措施对夏玉米不同生育期土壤全氮、速效钾含量时空变化和产量的影响。耕作试验（一周年）结果表明：各耕作处理总体上表现为玉米拔节期土壤全氮含量较高而灌浆期较低,土壤速效钾为玉米灌浆期最高。不同耕层土壤氮、钾分布也存在明显差异,各耕作处理土壤浅耕层0~20 cm土壤全氮和速效钾含量均明显高于深耕层20~40 cm土壤,与深耕层土壤相比,土壤浅耕层全氮含量受耕作措施影响更明显。各耕作处理中,传统耕作和A3B3R（小麦季深松+玉米季深松+秸秆还田）较更有利于增加玉米浅耕层土壤全氮含量,而传统耕作深层土壤全氮含量最低;A4B2R（小麦季深耕+玉米季免耕+秸秆还田）耕作处理较有利于增加浅耕层和深层(0~40 cm)土壤速效钾含量。对照处理籽粒产量显著低于其他耕作处理,而其他耕作处理间籽粒产量差异不显著。     

周年耕作方式对砂姜黑土农田土壤养分及作物产量的影响

为探明适宜于砂姜黑土农田的周年耕作方式, 提升砂姜黑土农田地力及作物产量, 在冬小麦?夏玉米一年两熟种植制度下, 设置多年定位夏玉米季?冬小麦季免耕?旋耕(对照)、免耕?深耕、深松?旋耕、深松?免耕、免耕?免耕5种周年耕作方式田间试验, 在定位处理的第4个周年研究耕作方式对砂姜黑土农田土壤有机碳含量、土壤养分及其对作物产量的影响。结果表明, 在秸秆全量还田条件下, 与试验开始前相比, 各处理0~20 cm土层土壤有机碳、全氮、速效钾含量均有所增加。与对照相比, 其他处理均增加周年内0~20 cm土层土壤有机碳和全氮含量。免耕?深耕、深松?旋耕、免耕?免耕处理显著增加周年内0~20 cm土层土壤有效磷含量, 而深松?免耕处理显著增加冬小麦开花期和收获期0~20 cm土层土壤有效磷含量, 整个周年内对照在20~40 cm土层土壤的有效磷含量均最低。深松?免耕处理增加周年内0~20 cm土层土壤速效钾含量, 而深松?免耕、免耕?免耕处理20~40 cm土层土壤速效钾含量在夏玉米苗期、大口期、开花期和灌浆期显著高于对照处理。深松?旋耕和深松?免耕处理显著增加夏玉米?冬小麦周年籽粒产量, 增幅分别为7.67%和10.21%。综上所述, 在秸秆全量还田基础上, 深松?旋耕和深松?免耕能够改善土壤有机碳和养分状况, 显著提高周年作物产量, 可作为黄淮区砂姜黑土农田相对适宜的周年耕作方式。     

耕作与秸秆还田方式对稻田N_2O排放、水稻氮吸收及产量的影响

保护性耕作是改善农田土壤肥力的重要举措,然而其对作物氮吸收与产量的作用尚不明确。为此,本试验于2016—2017年稻季在湖北省武穴市花桥镇,设置常规翻耕与免耕两种耕作方式以及前茬作物秸秆全量还田与不还田两种秸秆还田方法,研究耕作与秸秆还田方式对稻田土壤N_2O排放、根系酶活性、水稻氮吸收与产量的影响。结果表明,耕作方式显著影响土壤N_2O排放,但不影响根系硝酸还原酶与谷氨酰胺合成酶活性、水稻氮吸收与产量。与翻耕处理相比,免耕处理2016年和2017年土壤N_2O排放量分别显著提高了12.5%～18.2%和21.1%～38.6%。秸秆还田显著影响土壤N_2O排放量、根系酶活性、水稻氮吸收与产量。相对于秸秆不还田处理,秸秆还田处理2016年和2017年土壤N_2O排放量分别显著提高了38.5%～45.5%和13.1%～29.5%。秸秆还田处理相对于不还田处理根系硝酸还原酶与谷氨酰胺合成酶活性分别显著增加了6.7%～45.9%和9.0%～46.7%,水稻氮吸收量提高了12.5%～26.0%,产量增加了9.4%～12.6%。本文认为,虽然秸秆还田提高了水稻氮吸收与产量,但也促进了土壤N_2O的排放,因此在评估保护性耕作稻田温室效应时应加强对温室气体(CH4和N_2O)排放和土壤碳固定影响的长期监测,以期为发展低碳稻作提供理论依据和技术支撑。     

免耕和稻草还田对稻田土壤肥力和水稻产量的影响

为了明确稻草还田和免耕等保护性耕作措施对土壤肥力和水稻产量的影响,自2008年于广西大学农学院科研基地进行长期定位试验,设置免耕（NT）、免耕+稻草覆盖还田（NT-SMR）、常规耕作+稻草覆盖还田（CT-SMR）、常规耕作（CT）和常规耕作+稻草翻压还田（CT-SR）5个处理,于2018年水稻成熟期测定产量,水稻收获后分层（0~5、5~10和10~20cm）测定土壤肥力。结果表明,稻田不同土层肥力指标均存在显著性差异,总体上表现为0~5、5~10和10~20cm土层的有机碳、全氮、碱解氮、有效磷和速效钾含量依次下降。NT-SMR处理显著提高了0~5cm土层的有机碳、全氮、碱解氮和有效磷含量,但降低了土壤速效钾含量。在5~10和10~20cm土层,稻草还田处理的有机碳、全氮、碱解氮、有效磷和速效钾含量均优于无稻草还田处理。水稻产量与土壤肥力呈显著正相关。2016年CT-SR处理水稻产量在早季分别比NT和CT处理显著提高了8.52%和7.99%,在晚季分别显著提高了12.12%和7.55%;2018年NT-SMR处理的水稻产量在早季分别比NT和CT处理显著提高了17.78%和10.30%,在晚季分别显著提高了13.88%和19.39%。因此,免耕和稻草还田能明显提高稻田耕作层土壤肥力,增加稻谷产量。     

不同秸秆还田模式对玉米主要病害发生为害的影响

2017-2019年调查了辽宁春玉米产区不同秸秆还田模式对玉米主要病害发生为害的影响,结果表明：与传统不还田旋耕栽培模式相比,秸秆覆盖还田后玉米主要病害的发生为害最重,茎腐病发病率增加68.77%,穗腐病发病率增加20.01%,大斑病病情指数增加39.54%;秸秆碎混旋耕还田后茎腐病发病率增加48.20%,大斑病病情指数增加16.84%;秸秆田外堆置腐解后深翻还田可有效降低玉米茎腐病和穗腐病等土传病害的发生,茎腐病发病率降低41.66%,穗腐病发病率降低30.00%;秸秆还田配套不同耕作栽培模式对玉米主要病害发生为害有一定的叠加影响,免耕栽培会加剧病害发生,而深翻栽培可降低病害发生。由此可见,秸秆直接还田,特别是覆盖还田会加重玉米主要病害的发生为害,而秸秆经充分腐解处理后再还田能有效降低玉米主要病害,尤其茎腐病和穗腐病等土传病害的发生。     

秸秆还田后少耕对小麦/玉米间作系统中种间竞争和互补的影响

保护性耕作具有提高作物水分利用效率、减少能耗等优点,但能否将该技术集成应用于间作套种,尚需理论研究和具体实验依据。本研究通过2011至2012年度的田间定位试验,探讨不同耕作和秸秆还田方式对小麦间作玉米作物群体竞争、互补作用及产量的影响。试验设3种秸秆还田处理,分别是小麦带25 cm高茬收割立茬免耕(NTSS)、小麦带25 cm高茬等量秸秆覆盖免耕(NTS)及小麦带高茬等量秸秆还田翻压(TIS),以传统耕作(CT)为对照。秸秆还田后少耕间作的土地当量比高于传统耕作间作,且大于1,说明少耕小麦秸秆还田有利于提高间作优势;少耕秸秆还田降低了共生期小麦相对于玉米的竞争力,以NTS处理对小麦竞争力的影响最大,NTSS、NTS和TIS的小麦全生育期相对竞争力分别降低37%~54%、109%~141%和22%~24%。与单作玉米相比,NTSS、NTS、TIS和CT处理间作玉米的相对生长率分别高54%~59%、66%~71%、61%~63%和71%~78%,其中小麦秸秆还田间作处理中NTS更有利于发挥玉米的恢复效应。间作条件下,3种秸秆还田处理的产量较对照高6%~10%(2011年度)和4%~12%(2012年度),其中NTS增产显著。总体来看,间作群体籽粒产量与小麦相对于玉米全生育期的平均竞争力呈二次相关关系,当该竞争力在0.24~0.27时利于获得间作高产。本研究表明,秸秆还田配合少耕是调控种间竞争力的可行途径,其中小麦等量秸秆(小麦留茬25 cm)还田覆盖是优化小麦玉米竞争力的理想耕作措施。