耕作措施对黄土高原地区农田土壤碳排放影响的Meta分析

【目的】研究不同耕作措施对黄土高原地区农田土壤碳排放的影响,以期对气候变化背景下优化黄土高原地区农田耕作措施提供科学依据.【方法】以整个黄土高原地区为研究对象,通过中国知网(CNKI)、百度学术、Google Scholar、Web of Science等中英文数据库搜集到近20 a出版的关于黄土高原地区耕作措施与小麦、玉米和豆类作物农田土壤碳排放相关文献(共计46篇),采用Meta分析方法,以传统耕作(CK)为对照,分别分析免耕秸秆还田(NTS)、免耕秸秆不还田(NT)、深松耕(SST)和传统耕作秸秆还田(TS)对黄土高原地区小麦、玉米和豆类作物农田土壤碳排放的影响.【结果】在作物生育期,相比传统耕作,免耕秸秆不还田和免耕秸秆还田分别显著减少农田土壤碳排放16.4%和12.9%,深松耕显著增加农田土壤碳排放31.4%,传统耕作秸秆还田显著增加土壤碳排放6.2%.相比传统耕作,免耕秸秆不还田处理在作物生育期分别显著减少小麦和玉米农田土壤碳排放量19.2%和5.2%,而对豆类作物农田碳排放影响不显著;免耕秸秆还田处理分别显著减少玉米、小麦和豆类作物农田土壤碳排放量8.5%、14.5%和11.2%.而深松耕在作物生育期显著增加玉米和小麦农田土壤碳排放量37.7%和23.9%.传统耕作秸秆还田条件下,豆类、小麦和玉米农田土壤碳排放呈增长趋势但影响不显著.【结论】在黄土高原地区采用免耕秸秆不还田和免耕秸秆还田的耕作措施有利于降低作物生育期农田土壤碳排放量;传统耕作秸秆还田和深松耕处理显著促进农田土壤碳排放.因此,免耕秸秆不还田和免耕秸秆还田是实现黄土高原地区农业低碳生产的适宜耕作措施,且种植玉米和小麦作物减排效果尤为显著.     

稻田保护性耕作对土壤微生物量碳的影响

通过对不同秸秆还田量以及还田后不同时期下土壤微生物量碳变化的研究结果表明,实施稻田保护性耕作,土壤微生物量碳含量与传统耕作相比有明显增加。在秸秆还田直播小麦和直播油菜处理下,秸秆中的碳将会在田中积累,随着时间推移土壤中含碳量不断上升,根据秸秆还田量的不同,土壤微生物量碳的变化为秸秆全量还田秸秆半量还田常规耕作。     

玉米秸秆还田对东北黑土地生态效益的影响

[目的]为了研究秸秆还田的生态及经济效益。[方法]通过长达2年的试验,探讨了秸秆还田在东北黑土地所具有的生态经济效益。[结果]秸秆还田既能控制农业碳排放量,又能代替部分化肥使用,增加土壤含水量。[结论]秸秆还田是一种环保、经济且适用于东北黑土地地区农业耕作的耕作模式。     

玉米秸秆还田对黑土碳排放的影响

采用静态箱法测定不同秸秆还田方式、耕作措施下东北春玉米生长季土壤CO_2排放。结果表明,种植玉米的黑土CO_2排放通量日变化呈单峰曲线,最大值出现在14:00,最低值出现02:00—06:00;秸秆还田处理CO_2排放通量日变化较不还田处理波动大。玉米生育期土壤CO_2排放量呈显著的季节变化:春季玉米播种期及秋季玉米收获期土壤CO_2通量低,排放峰值出现在温度、降水量较高的7月末,秸秆还田处理的CO_2排放峰值高于相应不还田处理。土壤CO_2排放总量受秸秆还田和耕作措施影响显著,免耕秸秆还田、翻耕秸秆还田、翻耕、免耕等4个处理的总排放量分别为9.41、8.91、7.33、6.43 t/hm2,免耕排放总量最小;秸秆还田处理CO_2排放总量较相应的不还田处理多排放1.59~2.98 t/hm~2;但若将不还田处理秸秆焚烧,其CO_2排放总量达到17.78~19.48 t/hm2,是秸秆还田的2倍左右。秸秆还田能够有效减缓因秸秆焚烧而增加的CO_2释放量,且对玉米产量无显著影响。     

典型地区玉米秸秆还田现状与问题探究

近年来,秸秆还田在玉米种植区大面积推广,产生了良好的经济和生态效益,对改善耕作土壤理化性状、提高作物产量、防止因燃烧秸秆产生的空气污染有不可忽视的作用。但玉米秸秆还田在一些地区出现了粉碎不细、腐烂不快、病虫较多等"副作用",增加了秸秆还田的难度和农民的耕种成本。鉴于此,文章认为下一步秸秆还田工作需从选择合适的还田量和耕作方式、设立专项秸秆还田补贴和提倡秸秆综合利用等措施入手,保障农民权益、促进秸秆的资源化利用。     

长期秸秆还田对农田土壤水分运动与热力学函数关系初探

利用长期定位试验的土壤,研究了温度、水分、热力学函数之间的关系。结果表明,不同玉米秸秆还田土壤比较,土壤水势温度效应为高量玉米秸秆还田>低量玉米秸秆还田>单施化肥;在同一温度条件下,提高土壤水势可增加土壤非饱和导水率,呈现高量玉米秸秆还田>低量玉米秸秆还田、单施化肥;在相同的土壤含水量条件下,增加温度可提高土壤非饱和导水率,其导水率温度效应值(dk/dt)高量玉米秸秆还田<低量玉米秸秆还田和单施化肥。土壤含水量一定时,随着相对偏摩尔自由能变和相对偏摩尔焓变增大,土壤非饱和导水率也增大,并且高量玉米秸秆还田大于低量玉米秸秆还田和单化施肥,拟合得出的相对偏摩尔自由能变和相对偏摩尔焓变与土壤非饱和导水率方程,具有较好的适应性。     

不同耕作与秸秆处理模式对鲁西南潮褐土物理性状及玉米产量的影响

为评价两熟制条件下实施保护性耕作的可行性,探明鲁西南潮褐土合理耕层构建的最佳耕作方式,提高玉米产量,设置田间定位试验,研究免耕、常规旋耕、深松三种耕翻及不同秸秆处理方式组合对土壤物理性状及玉米产量形成的影响。结果表明:"深松+秸秆还田"耕作模式的松土保墒和玉米增产效果最好。与秸秆不还田处理下免耕和常规旋耕相比,秸秆还田条件下深松处理在20～30、30～40 cm土壤容重平均下降11.3%、10.6%和7.6%、8.0%,玉米全生育期的土壤含水量提高8.1%～10.3%,土壤田间持水量增加3.6%～6.1%。秸秆还田配合深松处理下玉米穗长、穗粒数、千粒重等产量构成因素均有不同程度的改善,产量较秸秆不还田下免耕处理增产13.6%。因此,"秸秆还田+深松"耕作模式可作为本地区构建合理耕层结构、充分挖掘耕层潜力、提高玉米产量的推广技术。     

玉米秸秆翻压深度、粉碎程度的试验研究

利用小麦玉米秸秆粉碎还田机、土壤分层耕作犁,对淮北市杜集区的玉米秸秆进行粉碎、分层耕作直接还田,分析秸秆还田后土壤理化性状,提出最佳试验方案,从而达到提高秸秆综合利用率,提高作物品质,改善生态环境的目的。     

耕作方式与秸秆还田对冬小麦-夏玉米耗水特性和水分利用效率的影响

【目的】黄淮海地区是中国粮食主产区之一,但农业生产中旱涝频繁发生,同时还存在土壤紧实、耕层变浅和土壤蓄水保墒能力低等问题,严重影响了该区的粮食生产。耕作方式和秸秆还田作为农业生产中两项重要的技术措施,对改善土壤结构、提高土壤蓄水能力和水分利用效率有显著作用。本文旨在探索耕作方式、秸秆还田以及二者交互对冬小麦-夏玉米耗水特性和水分利用效率的影响,为优化黄淮海地区的土壤耕作方式提供依据。【方法】采用土壤耕作方式与秸秆还田相结合的方法,设置常规耕作＋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,研究耕作方式与秸秆还田对冬小麦-夏玉米一年两熟农田耗水量、耗水模系数、土壤贮水消耗量、株间蒸发量、籽粒产量和水分利用效率的影响,分析不同耕作方式、秸秆还田以及二者交互对冬小麦-夏玉米耗水特性和水分利用效率的影响。【结果】耕作方式、秸秆还田对土壤容重、农田耗水量、土壤贮水消耗量、株间蒸发量、籽粒产量和水分利用效率均存在显著或极显著影响。与常规耕作相比,深耕和深松主要降低了20-40 cm土层的土壤容重,增加了冬小麦、夏玉米和周年总农田耗水量,提高了0-100 cm土层的土壤贮水消耗量,同时降低了休闲期无效农田耗水量。此外,深耕和深松还降低了夏玉米的株间蒸发量,但深耕显著增加了冬小麦的株间蒸发量,深松则相反。秸秆还田也可以降低土壤容重,提高土壤贮水消耗量,增加冬小麦农田耗水量,降低夏玉米和休闲期农田耗水量,增加冬小麦的株间蒸发量,降低夏玉米的株间蒸发量。与常规耕作相比,深耕和深松处理的周年作物产量分别提高了10.7%和9.8%,周年水分利用效率分别提高了8.8%和6.3%。秸秆还田处理的周年作物产量和水分利用效率分别比秸秆不还田处理提高了6.3%和7.6%。耕作方式与秸秆还田对冬小麦-夏玉米的耗水特性、籽粒产量和水分利用效率存在显著交互作用。与常规耕作＋无秸秆还田处理相比,深耕＋秸秆还田和深松＋秸秆还田处理的周年农田耗水量分别提高3.3%和2.4%,冬小麦-夏玉米的农田耗水量分别提高了4.2%和3.3%,休闲期的农田耗水量分别降低了7.0%和9.9%,周年作物产量分别提高了18.0%和19.3%,水分利用效率分别提高了15.9%和15.1%。【结论】在几种耕作模式中,深耕＋秸秆还田、深松＋秸秆还田的周年作物产量和水分利用效率最高,且二者无显著性差异,表明深耕或深松结合秸秆还田有利于作物产量和水分利用效率的提高。因此,在本试验条件下,在秸秆还田的基础上深松或深耕是黄淮海地区适宜的耕作方式。     

秸秆还田对冬小麦根际土壤酶活性及产量的影响

在大田条件下,以冬小麦品种百农矮抗58为试验材料,研究了不同耕作条件下秸秆还田对其根际土壤酶活性及产量的影响.结果表明,随着生育进程的推进,根际土壤酶活性呈先升高后降低的趋势,其中以开花期较高.不同处理根际土壤活性和小麦产量均表现为玉米秸秆还田翻耕>玉米秸秆还田旋耕>玉米秸秆清除旋耕.秸秆还田翻耕处理的产量比还旋和清旋...     

塿土中有机质的累积和分解

用田间定位试验和砂泸管模拟试验,研究不同有机物料、灌水条件和有机肥用量对土壤有机质累积和分解系数的影响。结果表明:不同有机物料,第一年矿化率毛苕秸秆、玉米秸秆>厩肥,第二年趋于一致,达到相对稳定。当年累积系数,根茬>厩肥>玉米秸秆,受施用量的影响较小。稳定有机质分解系数,旱地>水浇地。土壤有机质消长,不施肥有下降趋势,施化肥能维持土壤原有机质水平。在化肥基础上增施有机肥,土壤有机质提高程度与施有机肥量呈极显著正相关。     

吉林省中部黑土区玉米秸秆还田主要技术模式应用效益分析

2018-2020年吉林省实施第二批黑土地保护利用试点项目,在包括公主岭市、梨树县等在内的中部黑土区推广包括条玉米秸秆覆盖条带旋耕种植、玉米秸秆全量深翻还田技术、玉米秸秆堆沤培肥等技术模式,技术实施后项目区内土层平均厚度28.67cm,土壤有机质含量平均提高3.25% ,秸秆还田量71% ,每亩平均增产51.50万公斤,3年累计增收4.12亿元。以保护性耕作为主的秸秆还田技术模式,对提高土壤有机质含量,提升黑土地质量,改善生态环境,提高农民收入起到了重要作用。     

秸秆还田对不同地力黑土培肥与茎腐病害发生的影响

为研究秸秆还田对不同地力耕层土壤的培肥效应与病害防治的影响,利用田间病圃小区试验对高、中、低地力黑土进行不同秸秆用量的有机培肥处理,研究不同处理对土壤主要肥力指标的影响,并对不同处理玉米茎腐病病害发生情况进行了初步探究。结果表明,与秸秆根茬量还田相比,秸秆全量还田更有利于土壤有机碳和腐殖质组分的积累及酶活性的提升。秸秆全量还田后,高地力区的土壤有机碳含量较中、低地力区的分别显著提高9.87%和19.29%;胡敏素含量提高11.12%和11.56%;胡敏酸含量提高10.91%和19.37%;富里酸含量提高11.42%和12.85%;水溶性物质含量提高4%和8%;蔗糖酶活性分别提高1.83%、6.92%;过氧化氢酶活性分别降低1.78%、5.80%;茎腐病发病率分别降低2.3%、2.79%;病情指数降低23.97%、20.80%。秸秆还田对3种地力培肥效果表现为：高地力＞中地力＞低地力;玉米茎腐病发病率与病情指数表现为：低地力＞中地力＞高地力。Pearson相关性分析与主成分分析显示,土壤各肥力指标与玉米茎腐病病害发生情况呈极显著负相关（P<0.01）。因此,秸秆还田对高、中、低地力黑土的肥力均有提升,且具有降低玉米茎腐病发病率及危害程度的作用,对高地力土壤的效果更明显。     

秸秆还田对小麦玉米轮作田土壤有机碳质量的影响

利用小麦-玉米轮条件下不同秸秆还田方式进行定位试验,对不同秸秆还田方式下土壤有机碳和活性有机碳含量进行了6a11季的连续监测,结果表明:单施化肥和秸秆还田配施化肥均能提高土壤有机碳含量;3种还田方式均能显著提高活性有机碳和碳库管理指数,表现为玉米秸秆还田>两季秸秆还田>小麦秸秆还田;3种秸秆还田处理的土壤有机碳增长速率为玉米秸秆还田>两季秸秆还田>小麦秸秆还田。小麦季玉米秸秆还田对有机碳活性提升效果优于两季秸秆还田和玉米季小麦秸秆还田。     

低碳背景下德州市农田生态系统碳源汇变化及其影响因素分析

本研究依据2001-2010年农作物产量、耕地面积及农业投入等数据,对德州市农田生态系统碳汇进行估算并分析变化情况,并探讨农田生态系统碳源汇的影响因素;结果显示德州市2001-2010年农田生态系统的碳吸收总量呈增加的趋势;小麦、玉米作为主要的粮食作物,吸收量明显高于其他农作物;2001-2010年德州市碳排放呈现先增后减的变化;不同县市由于农业发展方向和发展特色的差异,造成碳排放也不相同;五种途径碳排放过程中,化肥施用过程中碳排放所占的比例较大且呈减少的趋势;2001-2010年德州市碳吸收量远远大于碳排放量,德州市农田生态系统具有很强的碳汇功能。碳源汇影响因素分析表明,德州市农田生态系统碳吸收量与小麦、玉米、棉花的产量有正相关;农用化学品投入和燃料动力使用以及耕作灌溉管理均显著正相关。     

基于LMDI的兰州市农业碳排放现状及影响因素分析

通过构建碳排放研究指标体系,测算各县区农业碳排放特征,并分析其演变规律;以碳排放量测算结果为基础,采用LMDI分析方法分析兰州市农业碳排放影响因素分析。结果表明:兰州市近13年的农业碳排放总量呈现明显增长趋势,碳排放强度呈逐年下降趋势;土地翻耕产生的碳排放最大,占比超过40%;2015年兰州市各县农业碳排放差异较大,呈现边缘增长的结构,其中榆中县、永登县、皋兰县三县农业碳排放总量占总排放量83.55%;农业经济发展对碳排放量增加呈现正效应,是导致农业碳排放增加的关键因素,而农业碳排放强度、产业结构对碳排放量增加有负向影响。本研究建议未来兰州市在农业发展过程中应积极提倡土地轮作休耕,适当减少农药、化肥等使用量,推广种植绿肥作物;加大推进规模化发展,大力发展生态农业,加快传统农业向现代农业转变,推进兰州农业碳减排工作顺利进行。     

炭化玉米秸秆对棕壤磷素组分及有效性的影响

【目的】以单施化肥和普通玉米秸秆（腐熟和未腐熟）配施化肥为对照,研究炭化玉米秸秆对棕壤磷素组分及有效性的影响,分析玉米秸秆炭化还田对改善土壤磷素肥力的效果。【方法】对未腐熟、腐熟和炭化的玉米秸秆配施化肥处理（各处理均施用等量化肥,秸秆处理均按等碳量）进行室内模拟培养试验,采用Hedley修正法顺序提取测定各处理磷素组分;采用严昶生的恒温震荡吸附法测定各处理对磷素吸附解吸特性的影响。【结果】玉米秸秆配施化肥处理比无秸秆（单施化肥）处理可以明显提高土壤中全磷的含量,其提高幅度与秸秆处理所带入的磷素数量明显相关;不同处理的玉米秸秆对土壤磷素组分的影响比较明显,虽然本身有效磷含量不高,但炭化玉米秸秆施入土壤后可以明显提高土壤中碳酸氢钠无机磷及有机磷含量;施用玉米秸秆处理可以明显降低土壤对磷酸根离子的吸附量,以炭化玉米秸秆处理最为显著,玉米秸秆腐熟与否与土壤对磷酸根离子的吸附数无明显相关。【结论】施用炭化玉米秸秆还田不但可以促进土壤中磷素的有效化,而且可以减少土壤对磷的固定,提高磷肥的利用率,但也可能增强进入土壤中磷素的活动性,增大磷素的环境风险。     

减氮配施腐植酸对草甸黑土理化性质及玉米产量的影响

高强度利用导致草甸黑土肥力下降、质量不断退化.为探讨减氮配施腐植酸对土壤持水性能、保肥能力以及玉米产量的影响,设置草甸黑土田间试验,包括6个处理:不施肥(CK),常规施肥处理(N100H0),减施氮肥20％+5 t·hm-2腐植酸(N80H5),减施氮肥20％+10 t·hm-2腐植酸(N80H10),减施氮肥30％+5 t·hm-2腐植酸(N70H5),减施氮肥30％+10 t·hm-2腐植酸(N70H10).结果表明,施用腐植酸各处理土壤理化性状均得到有效改善,其中N80H10处理为最佳施肥模式,与常规施肥处理相比,土壤容重降低18.20％,土壤碱解氮、速效钾、速效磷含量分别增加5.69％、7.58％和10.13％,玉米产量提高21.17％,肥料利用率显著提高.可见,减氮配施腐植酸对玉米稳产增产及绿色农业发展具有重要意义.     

长期施用有机肥与化肥氮对华北夏玉米N_2O和CO_2排放的影响

[目的]等施氮量条件下,比较有机肥与化肥田间施用后农田温室气体(CO2和N2O)的排放量及其增温潜势,正确认识有机肥与化肥在田间温室气体排放过程中的贡献,为制定田间合理的减排措施提供理论依据。[方法]在华北平原冬小麦-夏玉米种植制度下,以8年的长期定位试验为平台,利用静态箱-气相色谱法,于2014年6—10月,持续监测了化肥和有机肥在不同施肥水平下潮土玉米季土壤N2O和CO2的排放特征,并估算玉米季温室气体排放量及其产生的综合温室效应。[结果]施用有机肥与化肥农田土壤N2O的排放通量变化基本一致,施肥后出现短暂的排放高峰,之后逐渐趋于平稳;等氮条件下,化肥处理的N2O日排放通量明显高于有机肥处理,峰值过后的稳定期内有机肥处理的N2O排放通量略高于化肥处理。化肥的施用对农田土壤CO2的排放规律影响不明显,有机肥施用后CO2会出现持续的排放高峰。施用有机肥与化肥均会增加N2O的排放总量,且随施氮增加N2O排放总量显著增加;等氮量条件下,化肥处理的N2O排放总量显著高于有机肥。有机肥处理显著增加了农田土壤CO2的排放量,而化肥对CO2排放总量的影响不明显。施氮量为240kg·hm-2时,有机肥和化肥处理作物产量均达到较高水平,而温室气体的排放强度(GHGI)最低,分别为0.27、0.63 kg·hm-2,高于此施氮量,有机肥和化肥处理的GHGI均会明显增加。[结论]大量施用有机肥和化肥都会产生过多的温室气体。由于有机肥的固碳效应,化肥处理GHGI高于有机肥处理,适量施用有机肥是实现农田固碳减排的重要途径。