有机物还田方式对小麦玉米两熟种植系统能值效率的影响

本研究利用能值方法分析了不同秸秆还田处理方式对小麦玉米两熟农田生态系统能值效率的影响。以小麦玉米两熟农田为研究系统,以常规施肥为对照(CK),设置了秸秆粉碎还田、沼液还田和有机肥(牛粪)还田3种有机物还田方式,运用能值分析方法对农田生态系统的能值产出率(EYR)、能值投资率(EIS)、环境负载率(ELR)、可持续发展指数(ESI)和基于能值的产品安全性指标(EIPS)进行了比较。结果显示:4种有机物还田方式沼液还田的能值产出率(EYR)是常规施肥的1.13倍(最大),而有机肥(牛粪)还田的农田系统的能值投资率(EIR)是对照的24.58倍,常规施肥方式的农田系统的环境负载率(ELR)是有机肥还田方式的19.5倍,对环境的压力是最大的,秸秆粉碎还田和沼液还田的可持续发展指数(ESI)基本相同,沼液还田的最高,是常规施肥的1.43倍,有机肥(牛粪)还田的农田系统产出的产品基于能值的产品安全性指标为-0.008,其安全性最高,常规施肥的农田系统产品存在一定的安全隐患。综上所述,在等氮量条件下,对于农田生态系统,沼液还田方式的能值效益和可持续发展能力要高于其他处理,应值得推广。     

南方双季稻区生物质炭还田模式生态效益评价

应用生态经济系统能值分析理论与方法,引入环境污染指数和能值反馈率2个新的指标,分析了无秸秆还田(CK,即常规施肥处理)、低量秸秆还田(LS)、高量秸秆还田(HS)、低量秸秆源生物质炭施用(LC)和高量秸秆源生物质炭施用(HC)5种秸秆还田模式的能值效益,从农业可持续发展水平来评价南方双季稻区最佳管理模式。结果表明:秸秆还田显著增加了农田温室气体能值产出,LS、HS处理分别是CK处理的1.94倍和2.92倍,分别减少了8.13%和10.80%的水稻生物量能值产出。秸秆源生物质炭还田温室气体能值产出与常规施肥处理(CK)差别不大,但明显低于秸秆直接还田,减少了49.10%~59.36%。秸秆源生物质炭还田增加了水稻生物量能值产出,比常规施肥处理(CK)增加了4.32%~10.49%,比秸秆直接还田增加了16.96%~20.27%。5种秸秆还田模式,能值产投比早稻季依次为:LC> HC> CK> HS> LS,晚稻季依次为:HC> LC> CK> LS> HS。综合评价双季稻生态系统可持续发展水平,早稻和晚稻季节HC均高于其他模式。因此,从能值效益角度,高量秸秆源生物质炭还田是该区域双季稻生产中最优的秸秆还田模式,可以大力推广。     

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.     

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→小麦和豌豆一小麦一豌豆,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7 a的轮作后,两种轮作次序下,0～30 cm土层中土壤有机碳、全氮、土壤微生物鼍碳、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,土壤微生物鼍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.     

秸秆还田与客土改良酸性植烟土壤及提升烟叶产质量的效果

【目的】研究秸秆还田和客土技术对植烟酸性白沙泥田的改良效果,为烟叶产质量提升提供有效技术措施。【方法】通过田间试验,设置不施用秸秆和紫色土(T1,CK)、仅秸秆还田(T2,3 000 kg·hm-2)、仅掺紫色土(T3,225 m3·hm-2)和秸秆还田(3 000 kg·hm-2)+掺紫色土(225 m3·hm-2)(T4)4个处理,研究水稻秸秆还田和客土对植烟土壤理化性状、烟叶产质量等方面的影响。【结果】秸秆还田和客土方式均能改善土壤物理性状,T2和T4处理,土壤容重分别比对照降低了6.38%和2.12%;土壤质地由黏壤土(CK)转变为壤土(T2)和粉砂壤土(T3、T4)。与T1处理相比,T2处理显著提升了土壤pH值、有机质和碱解氮含量;T3处理的pH和速效钾含量分别比T1处理增加了1.43和19.98 mg·kg-1;对土壤化学性状的改良效果以T4处理最好,其植烟土壤pH值、有机质和速效钾含量分别是T1处理的1.21、1.26和1.28倍(p0.05)。秸秆还田和客土方式都促进了烟草生长,提高了烤烟经济效益和品质,以秸秆还田+掺紫色土处理(T4)烟叶的经济性状、C3F等级烟叶的化学成分协调性和感官评价质量最优,烤烟产量、产值和上等烟比例分别比T1处理提高了35.04%、20.64%和38.59%。【结论】秸秆还田+掺紫色土协同处理改良酸性植烟土壤效果最好,可以有效改善土壤物理性状,显著提高土壤pH值、有机质及速效钾含量,从而实现酸性白沙泥田的改良和烟草的提质增效效果。     

秸秆还田深度对土壤温室气体排放及玉米产量的影响

【目的】秸秆还田是培肥地力、增加土壤有机质和改善土壤结构的重要技术手段,但以往的研究表明秸秆还田会加速土壤温室气体的排放。本研究通过对秸秆不同还田深度下农田土壤温室气体排放特征和产量的研究,明确降低温室气体排放量的最佳还田深度,以期为合理利用秸秆、提高作物产量,实现农业可持续发展提供科学依据。【方法】采用大田微区试验,以玉米为供试作物,设置4个还田深度,采用静态箱-气相色谱法测定整个玉米生长季不同还田深度下温室气体(CO_2、CH_4、N_2O)的排放特征,产量及产量构成因素。试验共设5个处理,还田深度分别为0—10 cm(T1)、10—20 cm(T2)、20—30 cm(T3)和30—40 cm(T4),同时以不还田处理作为对照(CK)。【结果】(1)在整个玉米生长季CO_2和N_2O均表现为排放,CH_4表现为吸收。CO_2累积排放量为T3处理最高,较CK显著增加了28.6%,T4处理增加最少,较CK显著增加了17.1%(P0.05),但T1与T4处理之间差异不显著;而N_2O的累积排放量T2处理为最高,与CK相比,累积排放量显著增加111.3%,T4处理增加最少,与CK相比显著增加了12.8%(P0.05);CH_4则表现为吸收,且秸秆还田后降低了农田土壤对CH_4的吸收能力,吸收量表现为CK处理T4处理T3处理T1处理T2处理,且各还田处理与CK之间差异显著(P0.05)。(2)秸秆不同还田深度下,与对照相比,各处理玉米产量均显著增加,增产在5.6%—20.8%(P0.05),但各处理之间的穗长、穗粗和行粒数差异不显著。当秸秆还至30—40 cm时,产量最高,较CK增加了20.8%,表明秸秆还田对提升土壤肥力及作物增产有重要作用。(3)从温室气体综合增温潜势(GWP)和温室气体排放强度(GHGI)来看,在100年尺度上,GWP表现为T2处理T3处理T1处理T4处理CK处理,而GHGI表现为T2处理T3处理T1处理CK处理T4处理,表明与CK相比,各处理均增加了玉米季温室气体的综合增温潜势,而T4处理则降低了玉米季温室气体排放强度,说明秸秆深还至30—40 cm可在一定程度上缓解全球增温潜势。【结论】秸秆还田会显著增加CO_2和N_2O排放,降低对CH_4的吸收能力;秸秆深还至30—40 cm可相对降低综合增温潜势,降低温室气体排放强度,同时显著增加玉米产量。因此,为实现较高的玉米产量和较低的温室气体排放强度,秸秆深还至30—40 cm是较为合理的土壤改良培肥方式。     

耕作方式和秸秆还田对农田土壤微生物数量的影响

通过田间试验,研究了不同的耕作方式(常规耕作、深耕、深松)、秸秆还田(秸秆还田、秸秆不还田)对夏玉米农田土壤微生物数量的影响。结果表明,深(松)耕和秸秆还田显著增加了土壤微生物数量,深(松)耕主要增加了下部土层的微生物数量,而秸秆还田主要提高了上部土层微生物的数量。深耕+秸秆还田和深松+秸秆还田这两个处理的微生物数量最多,为比较适宜黄淮海地区的两种土壤耕作模式。     

不同耕作措施下双季稻田生态系统碳循环及其生态服务价值

耕作方式对稻田碳循环有着较大的影响.采用田间试验方法,研究了秸秆还田条件下,不同耕作措施双季稻田碳循环及其生态服务价值,为稻田生态服务价值计算及土壤固碳潜力评价提供依据.试验于湖南省宁乡县进行,通过静态箱法测定翻耕秸秆还田(CT)、旋耕秸秆还田(RT)、免耕秸秆还田(NT)稻田CH_4及CO_2排放,根据美国橡树岭国家生态实验室得出的碳折算系数计算各项农资投入的碳释放.结果表明:(1)机械操作造成的碳排放为CT>RT>NT,免耕分别比翻耕和旋耕碳减排61.69、35.70 kg C·hm~(-2);(2)含碳农资碳减排对于稻}H碳减排具有较大作用,其中减少含碳农资投入对于免耕碳减排作用最大;(3)免耕促进了稻田土壤碳固定,稻田生态系统总体碳固定为NT>CT>RT;(4)采用免耕、减少含碳农资投入有利于固碳及增加稻出生态系统服务价值.本研究得出免耕秸秆还田有利于减少碳排放及增加稻田生态系统生态服务价值,建议长江中下游双季稻区采用以免耕秸秆还田为主的保护性耕作.     

小麦-玉米周年秸秆还田对玉米害虫及天敌的影响

[目的]明确秸秆周年还田、耕作深度与施用腐熟剂对玉米害虫及天敌发生的影响,确定适宜的还田耕作深度和秸秆腐熟剂施用.[方法]在大田条件下分析了秸秆不还田+浅耕、秸秆还田+浅耕、秸秆还田+深耕、秸秆还田+深耕+腐熟剂处理对玉米害虫、天敌发生的影响.[结果]玉米田内害虫种群数量以秸秆还田+深耕+腐熟剂处理最低,秸秆还田+浅耕、秸秆还田+深耕处理次之,秸秆不还田+浅耕最高.蜘蛛类和天敌总量在4种秸秆还田模式中无显著差异.天敌与害虫的益害比受不同秸秆还田处理的影响:与秸秆不还田+浅耕对照相比,秸秆还田+深耕+腐熟剂、秸秆还田+浅耕、秸秆还田+深耕处理的益害比分别是对照的1.68、1.63和1.45倍.秸秆还田不同处理下亚洲玉米螟的发生量以秸秆还田+深耕+腐熟剂处理最低,与秸秆不还田+浅耕相比发生量下降(29.17±9.36)％.[结论]在推广秸秆还田模式中,可考虑秸秆还田结合深耕且施用腐熟剂的耕作方式,既能降低玉米田害虫的发生,又能提高天敌的控害能力.     

有机物料腐熟剂田间试验初报

通过对玉米施用有机物料腐熟剂试验的研究,结果表明,秸秆还田+施用腐熟剂处理产量较秸秆不还田的常规施肥(CK)增产885~1 672.5 kg/hm~2,增幅8.3%~15.7%,其中T3产量最高,折合产量12 304.5 kg/hm~2,较T1(CK)增产1 672.5 kg/hm~2。