秸杆还还田改良砂姜黑土的效果及其机理研究

通过田间定位试验、室内培育试验以及一系列物理、化学性质的测定,探讨了秸杆直接还田、堆沤还田和过腹还田等有机物质对改良淮北低产土壤-砂姜黑土的效果及机理.结果表明,增施有机物料能增加土壤孔隙度,降低容重,改善土壤通透性和保水、保肥性能,提高土壤的缓冲性,提供多种有效养分,培肥土壤,并最后表现为增加作物产量.其机理不仅在于所提供的腐殖质能降低砂姜黑土中含量过高的蒙脱石矿物的剪切应力,抑制其胀缩性,而且还在于它们能提供形成有机无机复合团聚体所必需的活性有机胶体,以及其有机酸能溶解土中原有的CaCO3成为活性的Ca2+离子,后者是形成复合团聚体的桥梁,从而改善了土壤的结构性能等等.     

土壤改良剂PH—I在砂姜黑土上的应用效果

以高分子化合物为主配制成砂姜黑土土壤改良剂（简称ＰＨ－Ｉ），采用盆栽试验，研究其对砂姜黑土的改良作用。结果表明：ＰＨ—Ｉ能显著地改善砂姜黑土的物理性状，有利于土壤团聚体的形成，尤其是增加团聚体的水稳性，施用ＰＨ－Ｉ能降低土壤容重，提高土壤总孔隙度和通气孔隙度，大幅度提高供试萝卜的产量。     

增施有机肥料改善土壤物理环境

田间长期定位试验结果表明,坚持四年以上施用有机肥或实行秸秆还田后,在砂姜黑土及扁石泥田等土壤,含水量增加2%以上,田间持水量增加4%～5%,容重减少0.08～0.14g·cm~(-3),土壤总孔隙度增加3.5%～5%;在砂质两合土和马肝田上,土壤中大于0.25mm 的干团聚体增加了2.5%以上,大于0.25mm 的水稳性团聚体增加了3%左右。进一步证实了常年坚持施用有机肥能提高土壤保墒供水性能,增加土壤通透性,改善土壤结构,从而创造高产稳产的物理环境。试验结果还表明不同形式的秸秆还田对土壤含水量的影响是:覆盖还田>留高茬还田>短茬还田;有机和无机肥结合施用比单施有机肥或单施化肥更有利于土壤物理性状的改善。     

土壤改良剂PH—Ⅰ在砂姜黑土上的应用效果

以高分子化合物为主配制成砂姜黑土土壤改良剂，采用盆栽试验，研究其对砂姜黑土的改良作用。结果表明：ＰＨ－１能显著地少姜黑土的物理性状，有利于土壤团聚体的形成，尤其是增加团聚体的水稳性；施用ＰＨ－１能降低土壤容重，提高土壤总孔隙度和通气孔隙度，大幅度提高供试萝卜的产量。     

生物炭与秸秆添加对砂姜黑土团聚体组成和有机碳分布的影响

【目的】研究生物炭与秸秆添加对砂姜黑土团聚体组成、稳定性以及不同粒级团聚体有机碳分布的影响,为砂姜黑土黏板障碍因子改良和合理培肥制度建立提供科学依据。【方法】在光照培养室内用砂姜黑土进行的培养试验,试验设置4个处理:对照(不施有机物料,CK)、单施生物炭(5%生物炭,B)、单施秸秆(1.5%玉米秸秆,S)和生物炭与秸秆配施(5%生物炭+1.5%的玉米秸秆,BS)。培养6个月后采集土壤样品,利用湿筛法得到不同粒级的土壤水稳性团聚体,测定各粒级土壤团聚体有机碳含量。【结果】不同有机物料处理对2 mm团聚体含量影响较大,其中施用秸秆显著提高了该粒级团聚体含量。单施生物炭有利于0.053—0.25 mm粒级团聚体含量的增加;施用秸秆有利于0.5—2 mm团聚体含量的增加,较对照显著增加14%—68%。单施生物炭对平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)和大于0.25 mm团聚体含量(R0.25)无显著影响,单施秸秆和生物炭与秸秆配施则显著提高了MWD、GMD和R0.25。同时,各有机物料施用都显著降低了团聚体分形维数(D)。与对照相比,各有机物料处理土壤有机碳含量都显著提高,其中生物炭与秸秆配施处理含量最高,较对照提高了160%。各有机物料处理不同粒级团聚体中有机碳含量也显著提高,与对照相比,各粒级有机碳含量提高了54%—353%。随土壤粒径的增大,添加生物炭处理不同粒级团聚体有机碳含量分布呈现"V"型趋势,单施秸秆处理呈逐渐增加趋势。大团聚体有机碳的贡献率为S处理BS处理CK处理B处理,微团聚体则表现出相反的规律。0.5—1 mm粒级团聚体对土壤有机碳的贡献率最大,为6%—33%。【结论】单施生物炭对土壤水稳性大团聚体含量和团聚体稳定性的影响不显著,而生物炭与秸秆配施不仅能提高土壤大团聚体含量,增加土壤团聚体的稳定性,而且提高土壤及不同粒级团聚体的有机碳含量,改善了土壤性状。相比之下,生物炭与秸秆配施是改善砂姜黑土结构和提升碳水平的最佳培肥措施。     

长期施肥对砂姜黑土作物产量及土壤物理性质的影响

【目的】保持和提高土壤肥力,提升土壤生产力,是农业持续发展的重要内容。研究无机肥与牛粪、猪粪和小麦秸秆长期配合施用对砂姜黑土作物产量及土物理性质的影响,为培肥改良砂姜黑土、提升砂姜黑土生产力提供理论依据。【方法】利用1982年建立在安徽省蒙城县砂姜黑土上的长期定位试验,分析牛粪、猪粪、秸秆等不同有机物料与无机肥料配施对作物产量、土壤容重和土壤田间持水量的影响,评价有机物料与无机肥配施对砂姜黑土的培肥效果。【结果】长期不施肥处理的小麦、大豆产量持续下降,平均年降低分别为39.0和70.9 kg·hm-2,25年后产量在极低水平波动。单施无机肥或无机肥与有机物料配施,小麦产量均呈逐年增高的趋势。无机肥和有机物料配施的处理与单施无机肥(NPK)处理相比均表现出增产效果,年均增产率在5%以上。不同有机物料处理间的增产效果是牛粪处理(NPK+CM)优于猪粪处理(NPK+PM),而猪粪处理优于秸秆处理(NPK+S)。小麦、大豆产量年际间波动幅度较大,长期不施肥处理小麦产量变异系数(CV)最高,增施肥料可以降低CV,有机物料和无机肥配施的处理CV低于单施无机肥处理,牛粪处理CV最小。牛粪、猪粪、秸秆与无机肥料长期配合施用能降低砂姜黑土土壤容重,显著提高土壤田间持水量,小麦、大豆产量与土壤容重呈显著负相关,与土壤田间持水量呈显著正相关,有机物料与无机肥配施可以改善砂姜黑土不良的物理性状。【结论】长期均衡施用无机肥料或有机物料与无机肥配施均能提高土壤肥力水平,小麦产量呈逐年增高的趋势。有机物料与无机肥配施能提高作物产量,降低产量变异,增强产量稳定性,作物高产稳产;能改善砂姜黑土不良的物理性状,提高土壤肥力。有机物料与无机肥配施是安徽省砂姜黑土地区较为适宜的施肥模式。     

有机物料添加对黑土团聚体稳定性及有机碳影响

东北黑土区土壤质量退化主要表现为有机质质量分数逐年下降,潜在威胁区域生态环境和国家粮食安全.因此,亟需找到改善耕层黑土结构、增加有机质质量分数进而提升土地生产力的有效途径.以典型黑土区耕层土壤为研究对象,通过室内恒温恒湿培养的方法,对比分析了3种常见外源有机物料(秸秆、生物炭、猪粪肥)对土壤团聚体分布、团聚体稳定性、团聚体有机碳质量分数的影响.结果 表明:①添加秸秆、猪粪肥分别通过增加粒径(D) 2.000 mm和D＞0.250 mm团聚体质量分数,进而显著提高水稳性团聚体的平均重量直径(MWD).②3种有机物料均能不同程度提高土壤总有机碳质量分数,其中生物炭和猪粪肥效果优于秸秆,猪粪肥提高D＞0.053 mm团聚体有机碳质量分数的效果最为显著.③各处理土壤团聚体有机碳对总有机碳的贡献主要集中在0.250 mm＜D≤2.000 mm团聚体,且添加秸秆和猪粪肥效果优于生物炭.④MWD与0.053 mm＜D≤0.250 mm团聚体有机碳显著正相关,但与土壤总有机碳无相关关系.整体而言,猪粪肥对黑土结构以及土壤有机碳的改良效果最优,在评价外源有机物料添加对黑土的改良效果时,除总有机碳外,还需考虑团聚体的稳定性及敏感粒径团聚体有机碳的影响.     

秸秆不同还田方式对土壤团聚体及有机碳含量的影响

为提高玉米秸秆综合利用率,本文采用小区试验方法,研究连续5年不同秸秆还田方式对土壤化学性质、土壤团聚体比例及有机碳含量和玉米产量的影响。结果表明:秸秆连续还田后较对照明显增加土壤有机质含量和土壤pH。秸秆还田处理较对照增加土壤2.00 mm和0.25～2.00 mm团聚体粒级含量,其中秸秆全量还田处理的2.00 mm粒级团聚体比例较对照提高38.0%;秸秆全量还田除0.053 mm土壤团聚体有机碳含量均较对照降低,其余均增加;秸秆1/2还田可以有效增加土壤大团聚体粒级含量(0.25 mm),提高0.053 mm粒级团聚体中有机碳含量,明显提高玉米产量。由此可知,秸秆还田后有效改善土壤结构,增强通气与保水能力,提高土壤团聚体的稳定性,并增加土壤有机碳含量和改善土壤团聚体结构,并提高作物产量。     

添加畜禽粪对秸秆田间条带堆腐土壤团聚体特征及有机碳的影响

为了明确秸秆田间条带原位堆腐最佳还田方式，以吉林省范家屯农业科技示范园黑土为研究对象，通过湿筛法，探讨秸秆添加不同畜禽粪田间条带堆腐还田对土壤团聚体分布及有机碳的影响。以玉米秸秆为供试材料，进行田间条带堆腐试验，对比秸秆条带堆腐无畜禽粪（ck）、秸秆条带堆腐+腐熟猪粪（STP）、秸秆条带堆腐+腐熟鸡粪（STC）对土壤团聚体的影响。结果表明：与ck处理相比，添加畜禽粪秸秆条带堆腐各处理影响土壤不同粒径团聚体的分布及有机碳的含量，增加了土壤团聚体平均质量直径和几何平均直径，降低了土壤不稳定团粒指数、土壤团聚体破坏率和土壤分形维数。添加畜禽粪秸秆条带堆腐各处理对土壤团聚体各粒级有机碳含量影响显著，土壤水稳性团聚体中以0.25～0.053 mm粒级团聚体有机碳含量最高。总体来说，玉米秸秆田间条带堆腐添加畜禽粪，提高了土壤团聚体有机碳含量、增加大团聚体含量，优化团聚体稳定性结构，其中，以秸秆条带堆腐添加鸡粪处理效果最佳，对土壤的物理性质有一定的改善作用，提高了土壤地力，该结果对指导东北地区黑土秸秆还田具有重要意义。     

砂姜黑土麦玉农田土壤团聚体分布及碳氮含量对不同耕作方式的响应

以山东砂姜黑土麦玉两熟制农田为对象,通过对秸秆还田下小麦季长期不同耕作方式(旋耕、少耕、深耕和深松)土壤水稳性团聚体组成及稳定性、土壤有机碳和全氮含量及其贡献率等相关指标的测定与分析,研究不同耕作方式对小麦玉米周年土壤团聚体及其有机碳、全氮含量与分布的影响。结果表明:①各耕作方式下土壤水稳性团聚体粒径主要集中在0.25～1 mm范围;与对照(旋耕)相比,长期深耕会显著降低小麦季20～30 cm土层0.25 mm大团聚体含量(-18.1%);长期深松会显著增加玉米季0～20 cm土层0.5～1 mm粒径团聚体含量(+34.48%)。②与对照相比,深耕有利于增加小麦季20～40 cm土层各粒径团聚体有机碳含量,其中20～30 cm土层2～5 mm、30～40 cm土层0.5 mm粒径团聚体有机碳含量增加显著;而少耕、深松均不同程度地增加玉米季0～30 cm土层各粒径团聚体有机碳含量。③与对照相比,深松和少耕分别能显著增加小麦季10～30 cm土层各粒径团聚体和0～20 cm土层0.25～0.5 mm粒径团聚体全氮含量。④无论小麦季还是玉米季,总体上水稳性团聚体含量与团聚体有机碳含量呈显著负相关;小麦季平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)仅与团聚体全氮含量极显著正相关,而玉米季与团聚体全氮、有机碳含量均显著正相关,其中除5 mm粒径团聚体有机碳含量外,与其它粒径团聚体全氮、有机碳含量均呈极显著正相关。因此秸秆还田下小麦季长期深耕虽然能显著增加小麦季深耕层土壤团聚体有机碳和全氮含量,但不利于水稳性大团聚体形成;而深松对浅耕层水稳性团聚体含量及团聚体有机碳、全氮含量均有显著促进作用;小麦播前耕作对后茬玉米季农田团聚体分级强度明显减弱。综合考虑,砂姜黑土麦玉农田应结合小麦季深松进行合理轮耕,以提高土壤各层团聚体的稳定性和有机碳、全氮含量,保障土壤良好耕性的可持续性。