潮土区小麦-玉米轮作周年秸秆还田及施钾效应研究

在山东省西部潮土区研究了小麦-玉米周年轮作模式下连续两年4个种植茬口秸秆全还田和施用钾肥对耕层土壤钾素状况、作物产量及土壤-作物系统钾素平衡的影响。结果表明:定位两年后,秸秆还田及施用钾肥均可不同程度地提高土壤速效钾和缓效钾含量,其中秸秆还田配施钾肥(NPKst)处理提高幅度最大;小麦或玉米产量各个茬口均以NPKst处理最高,不施钾肥秸秆不还田(NP)处理最低。施用钾肥小麦平均增产8.03%,玉米平均增产2.92%;秸秆还田条件配合施用钾肥,小麦平均增产14.13%,玉米平均增产6.99%。施用钾肥秸秆不还田(NPK)处理和NPKst处理第一种植季的钾肥当季回收率分别为31.8%、24.4%,4个种植季钾肥累计回收率分别为39.2%、25.3%。定位两年后,单施钾肥处理(NPK)土壤钾素平衡达到-481.2 kg/hm2,秸秆还田配施钾肥处理(NPKst)土壤钾素平衡达到74.2 kg/hm2。为实现化肥使用量零增长目标,秸秆还田配施钾肥是维持潮土土壤钾素持续供应的有效措施。     

秸秆还田对小麦-玉米产量及上下茬水分利用效率的影响

通过3 a定位试验,采用实地测产、水分平衡等方法,研究了秸秆还田对冬小麦和夏玉米产量与产量性状,以及土壤储水量、作物耗水量和水分利用效率的影响。结果表明:秸秆还田可降低小麦单位面积穗数、穗粒数以及玉米单位面积穗数,增加小麦千粒重以及玉米穗粒数和千粒重;秸秆还田处理的小麦-玉米周年产量较秸秆不还田处理增加1.1%,其中,小麦季减产3.3%,玉米季增产4.8%;秸秆还田处理的小麦季和玉米季各时期0~200 cm土体储水量均跃秸秆不还田处理,其中,小麦收获期至玉米播种期土壤储水量增加明显,增幅为4.6%;秸秆还田处理有利于减少小麦季和玉米季的作物耗水量,提高周年水分利用效率,但不利于小麦季作物水分利用率的提高。     

豫东潮土长期施钾和秸秆还田对冬小麦—夏玉米产量和土壤钾养分含量的影响

在豫东潮土一年两熟(小麦—玉米)条件下,通过10年田间定位试验,研究了长期施钾和秸秆还田对冬小麦—夏玉米产量和土壤钾养分含量的影响。结果表明:在施用氮、磷肥的基础上,长期施用钾肥和秸秆还田可显著增加作物的经济产量,大幅度提高土壤速效钾和缓效钾的养分含量。因此,钾素养分的有效管理,应考虑无机资源和有机资源的综合使用。     

河南主要土类施用钾肥配合秸秆还田定位试验初报

１９９２～１９９４年在河南省三大土类区（褐土、潮土、砂姜黑土）进行了钾肥配合秸秆还田试验。结果表明，施钾对冬小麦、夏玉米、夏大豆均有增产效果，但不同土类、不同作物增产效果不一。总的来看，夏大豆＞夏玉米＞冬小麦；砂姜黑土＞潮土＞褐土。除洛阳褐土玉米外，单用秸秆还田就能显著增加作物产量。但三种作物都是施钾配合秸秆还田处理的产量最高，施钾或施钾配合秸杆还田对作物生长发育均有促进作用，并能减轻小麦、大豆的病虫危害。     

秸秆和生物炭还田对稻田土壤有机碳矿化和水稻产质量的影响

本研究采用大田试验结合室内培养,以无还田为对照(CK),对比研究了秸秆(S1、S2和S3)和生物炭(B1、B2和B3)等碳量还田(施碳量依次为2.67、5.34和8.01 t/hm~2)对黄壤稻田土壤有机碳矿化和水稻产量及品质的影响。结果表明:与对照CK处理相比,秸秆和生物炭还田的土壤有机碳(SOC)分别显著提高39.3%～48.0%和33.4%～57.9%;除B1处理外,等碳量施用秸秆生物炭(B2和B3)处理较施用秸秆(S2和S3)处理的土壤有机碳累积矿化率分别显著降低了1.21和1.02个百分点,说明等碳量条件下生物炭还田对土壤的固碳效果优于秸秆。SOC矿化速率随时间的动态变化规律均符合对数函数关系(P0.01);各处理SOC的累积矿化量随培养时间呈增加趋势,但其累积释放强度逐渐减慢至趋于稳定。秸秆和生物炭还田处理的水稻籽粒产量分别增加了11.6%～16.1%和5.0%～16.8%,以S1处理和B2处理增产效果较好;秸秆和生物炭还田处理对稻谷糙米率、垩白度、垩白粒率等加工品质和碱消值、直链淀粉、蛋白质含量等营养品质有明显影响。综上,适量生物炭(8 t/hm~2)还田在提高水稻产质和土壤有机碳的同时降低其累积矿化率,增强土壤固碳能力,可作为贵州黄壤稻田土壤固碳培肥的较好选择。     

河南主要土类施用钾肥配合秸秆还定位试验初报

１９９２￣１９９４年在河南省三大土类区（褐土、潮土、砂姜黑土）进行了钾肥配合秸秆还田试验。结果表明，施钾对冬小麦、夏玉米、夏大豆均有增产效果，但不同土类、不同作物增产效果不一。总的来看，夏大豆〉夏玉米〉冬小麦；砂姜黑土〉潮土〉褐土。除洛阳褐土玉米外，单用秸秆还田就能显著增加物产量。但三种作物都是施钾配合秸秆还田处理的产量最高，施钾或施钾配合秸杆还田对作物生长发育均有促进作用，并能减轻小麦、大豆的病     

秸秆还田配施锌肥对土壤养分和春玉米产量的影响

通过田间试验的方法,研究秸秆还田与锌肥配施对土壤养分、春玉米产量及子粒锌含量的影响,为合理施用锌肥提供理论依据。研究表明,无秸秆还田时,施用锌肥后比不施锌土壤有效锌含量提高64.00%,全锌含量提高2.51%,在施锌情况下,S1Z4处理比S0Z4土壤有效锌含量增加了0.21 mg/kg;秸秆还田可以增加土壤速效氮磷钾含量,而单独施锌对土壤速效氮磷钾含量无显著影响;无秸秆还田条件下,施锌肥可增加春玉米产量14.06%,秸秆还田条件下,施锌则可增产17.3%;无秸秆还田情况下,施用锌肥使春玉米子粒锌含量提高20.17%,秸秆还田配施锌肥则使子粒锌含量提高32.61%。秸秆还田与锌肥配施是提高土壤供锌能力、增加春玉米产量和子粒锌含量的有效方法。     

玉米秸秆还田配施腐熟剂对冬小麦生长和产量的影响

为探究麦玉轮作区，玉米秸秆全量还田配施腐熟剂对冬小麦生长的影响，在玉米秸秆全量还田条件下施用2种不同腐熟剂(蔚蓝生物腐熟剂处理和自配处理)。以秸秆还田不施腐熟剂处理为对照，研究各处理对冬小麦生长及产量的影响。结果表明，施用2种秸秆腐熟剂均能明显促进冬小麦叶面积、氮素利用率的提高，且对冬小麦增产效果明显。蔚蓝生物腐熟剂处理、自配处理的氮素利用效率分别比对照高4.71%、3.50%,且与对照间差异达显著水平；蔚蓝生物腐熟剂处理、自配处理的籽粒产量分别比对照高10.02%、7.35%,与对照间差异达显著水平。因此，玉米秸秆还田配施腐熟剂可有效促进冬小麦生长发育，显著提高籽粒产量。该研究为麦玉轮作区玉米秸秆全量还田后冬小麦生长促进和稳产高产提供一定技术参考。     

秸秆还田方式对水稻田土壤理化性质及水稻产量的影响

为了综合评价不同秸秆还田方式对低产水稻田土壤性质及水稻产量的影响,研究了秸秆原料生物炭+化肥、发酵床秸秆垫料有机肥和秸秆+猪粪有机肥施用后土壤养分、有机质、易氧化有机碳及水稻生长和产量的变化。与不施肥对照相比,不同秸秆还田方式下土壤中速效养分含量均有不同程度增加,但差异均不明显。秸秆生物炭+化肥有利于水稻稳产高产,产量高达7.86 t/hm~2,比单施化肥和不施肥对照分别增加9.78%和62.4%;秸秆生物炭施用有利于水稻分蘖期与拔节期生长和吸收养分,发酵床秸秆垫料有机肥和猪粪秸秆有机肥两种处理的水稻产量及生物量均显著低于单施化肥处理。表明不同秸秆还田方式对水稻田土壤理化性质及产量有着不同的影响,其中施用秸秆生物炭能提高土壤肥力并显著提高水稻产量。短期来看,不配施化肥而单施发酵床秸秆垫料有机肥或秸秆猪粪有机肥对水稻生长不利,长期效果有待观察。     

不同玉米秸秆用量粉碎还田效果对比试验

2009—2012年不同玉米秸秆用量粉碎还田效果对比试验结果表明:玉米秸秆粉碎还田,对后季作物有显著增产效果,从不同秸秆用量来看,处理100%全田鲜玉米秸秆还田+常规施肥管理小麦产量最高,其次为处理150%全田鲜玉米秸秆还田+常规施肥管理,再次为处理50%全田鲜玉米秸秆还田+常规施肥管理;玉米秸秆不同用量粉碎还田可不同程度地提高土壤有机质、全氮、有效磷及速效钾养分的含量;同时可降低土壤容重,改善土壤理化性状。     

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。     

秸秆覆盖还田对农田土壤蓄水能力及粮食产量的影响

为了进一步阐明秸秆覆盖还田的重要性,并为石家庄地区推广小麦和玉米秸秆覆盖还田技术提供理论依据,2011年10月～2013年6月（2个小麦-玉米轮作周期）,以不秸秆覆盖还田为对照（CK）,通过田间定位试验研究了秸秆覆盖还田（小麦秸秆还田量为4 500 kg/hm^2左右,玉米秸秆还田量为7 500 kg/hm^2左右）对农田土壤蓄水能力以及玉米和小麦产量的影响。结果表明：秸秆覆盖还田处理的玉米和小麦农田2 m土体储水量均〉其CK,其中,玉米生长期储水量增幅为2.16%～13.62%,小麦生长期储水量增幅为0.95%～4.50%;单位面积穗数、穗粒重、千粒重和产量均≥其CK,其中,玉米增产9.39%,小麦增产11.70%。秸秆覆盖还田能够提高农田土壤的蓄水保墒能力;改善玉米和小麦的产量构成因素,提高粮食产量。     

施用棉花秸秆生物质炭对华北平原农田温室气体排放的影响

以我国华北平原冬小麦-夏玉米轮作农田为研究对象,在常规施肥的情况下,研究了4种不同剂量棉花秸秆生物质炭[CK、C1(2.25 t/hm2生物质炭)、C2(4.5 t/hm2生物质炭)、C3(9.0 t/hm2生物质炭)]对土壤理化性质及温室气体(CH4、N2O)通量的影响,结合作物产量评估了不同处理对全球温室效应和温室气体强度的影响。结果表明:添加生物质炭不能显著影响土壤CH4的累积排放量。在夏玉米季,仅C2和C3处理可以显著降低土壤N2O累积排放量,分别为37.19%和48.58%;在冬小麦季,添加生物质炭处理均可以显著降低土壤N2O的排放,达24.26%～48.02%。路径分析结果表明,土壤NH4+-N含量是土壤N2O排放通量的主要影响因子。在夏玉米季,C2和C3处理可以显著增加玉米产量,分别达9.46%和10.99%;在冬小麦季,仅C3处理可以显著增加小麦产量,达7.13%。添加4.5 t/hm2和9 t/hm2的生物质炭处理可以显著降低全球增温潜势和温室气体强度,而添加2.25 t/hm2的生物质炭处理仅在冬小麦季可以显著降低全球增温潜势和温室气体强度。综上所述,将棉花秸秆转化为生物质炭用于华北平原农田,既能增加作物产量,又能降低温室气体排放。     

碳氮管理措施对冬小麦/夏玉米轮作体系作物产量、 秸秆腐解、土壤CO2排放的影响

【目的】系统地研究华北平原冬小麦/夏玉米轮作体系对不同碳氮管理措施的响应,为作物增产、土壤培肥、环境友好的“三赢”局面提供数据支持和理论依据。【方法】分别采用Nmin测试法、尼龙网袋埋藏法、静态碱液吸收法研究不同碳氮管理对冬小麦/夏玉米不同时期0—1 m土层硝态氮累积量、秸秆腐解、土壤CO2排放的影响。【结果】基于Nmin测试法的优化碳氮（Nopt, C+Nopt）处理和平衡氮素的碳氮（C+M, C+W）处理在冬小麦产量上为传统碳氮（Ncon, C+Ncon）处理的100.8%—115.9%;在夏玉米产量上,为传统处理的96.0%—116.4%;且能够节省48.2%—70.4%的氮肥用量。传统处理0—1m土层硝态氮累积量最高可达456.7和419.8 kgN•hm-2,而优化处理和平衡处理最高仅为283.3和180.6 kgN•hm-2,传统处理土壤中的硝酸盐被淋洗的风险要远高于优化处理和平衡处理。在低温干燥的冬小麦季,玉米秸秆腐解较慢,最后秸秆腐解率为61.7%—70.1%;在高温多雨的夏玉米季,小麦秸秆腐解较快,最后秸秆腐解率为56.7%—79.3%。土壤CO2排放具有明显的季节性变化,冬小麦季的日平均CO2排放量为4.8—10.8 gC•m-2,而夏玉米季为12.7—20.7 gC•m-2。施有机肥处理的土壤CO2排放量最大,为3 844.2和4 642.3 gC•m-2,且显著高于其它处理。【结论】基于Nmin测试法的优化碳氮管理措施和平衡氮素的碳氮管理措施不仅能够减少氮肥投入,稳定作物产量,还能降低0—1 m土层硝态氮累积量,培肥土壤。     

麦玉复种体系下秸秆还田与施氮对作物水氮利用及产量的效应研究

【目的】探究陕西关中地区麦玉复种体系下作物生产过程对秸秆还田与氮肥合理配施的响应,为实现当地粮食作物增产及资源高效利用提供理论依据。【方法】本研究于2011年10月至2016年10月,在陕西杨凌地区设置连续5年的定位试验。采用二因素裂区设计,主区为秸秆还田,设秸秆还田（S）和秸秆不还田（S0）2个水平;副区为施氮量,设常规施氮（F1）、减量施氮（F0.8）、不施氮（F0）3个水平,对冬小麦与夏玉米籽粒产量及水肥利用状况进行测定分析。【结果】秸秆还田与施氮及二者交互作用对麦玉两作物产量及其构成因素、水肥利用效率等方面有显著或极显著影响。秸秆还田较不还田处理显著提高土壤有机质、碱解氮、速效磷、速效钾含量,分别达6%-14%、8%-34%、3%-5%、3%-10%;同时显著提高麦玉播种前及收获后0-100 cm土层的储水量,播种前及收获后5季均值分别增加5%-11%、12%-15%（麦）和4%-9%、11%-17%（玉）。与不施氮处理相比,施氮显著提高土壤有机质、碱解氮、速效磷、速效钾含量;并显著提高了秸秆还田水平下麦玉播前及收后土壤储水量。在产量和水氮利用方面,秸秆还田较不还田处理分别显著提高了2012-2016 4季冬小麦和5季夏玉米产量,其中,冬小麦每年依次提高4%-6%、5%-10%、7%-10%、8%-12%,夏玉米依次为1%-2%、3%-6%、4%-7%、5%-8%、3%-7%;秸秆还田显著提高麦玉水分利用率WUE,5季均值分别增加4%-7%和8%-11%;并显著提高2012-2016 4季麦玉氮肥偏生产力PEPN、2012-2016 4季冬小麦和5季夏玉米农学利用率AEN。施氮较不施氮处理显著提高麦玉产量,且均以F1处理最高,冬小麦F1处理在两秸秆还田水平下分别较F0处理显著增产30%-38%（S）和29%-33%（S0）,夏玉米为21%-25%（S）和19%-22%（S0）;施氮显著提高了两作物WUE,S0水平下F1处理WUE均值最高,S水平下F0.8处理WUE均值最高;F0.8较F1处理在5季中均显著提高作物PEP_N和AE_N,5季均值最高的SF0.8处理较最低的S0F1处理分别增加31%和30%（麦）、30%和31%（玉）。经济效益方面,秸秆还田较不还田处理提高了麦玉净收益均值,分别为808-1 258元和733-1 212元;施氮较不施氮处理提高两作物净收益,施氮处理中以F0.8处理获得收益最大。麦玉5年净收益均呈现出SF0.8＞SF1＞S0F0.8＞S0F1＞SF0＞S0F0的趋势,其中SF0.8处理下净收益均值较CK分别增加3 052元和2 145元。【结论】长期秸秆还田配减量施氮在保证冬小麦及夏玉米维持较高产量的情况下,显著改善作物水肥利用情况。综合考虑作物产量、水肥利用效率及经济效益,不同处理间以秸秆全量还田配施减量氮肥处理效果最优。     

耕作方式与秸秆还田对冬小麦/夏玉米籽粒糖类积累和产量的影响

试验设在冬小麦/夏玉米轮作区的长期定位大田中,在常规耕作、旋耕、耙耕和免耕4种耕作方式下分别设置秸秆还田与不还田两种处理,研究不同耕作方式与秸秆还田与否对小麦、玉米收获期籽粒可溶性糖含量、蔗糖含量及淀粉累积的影响。结果表明:收获期籽粒中淀粉的合成与蔗糖的积累量、可溶性糖含量没有明显的关系,在淀粉积累量较低的耕作方式下,蔗糖含量与可溶性糖含量却没有相应的降低,说明籽粒的贮存容量和物质转化能力成为影响淀粉积累的主要因素。旋耕和免耕的籽粒贮存容量和物质转化能力明显高于耙耕与常规耕作,从而使千粒重明显增加,加之耕作对穗数的影响,最终表现为旋耕与免耕的产量较高。秸秆还田有利于小麦产量的增加,但对玉米产量的影响不大。因此,少免耕配合秸秆还田有利于籽粒的充实,从而提高作物产量。     

Long-term organic and inorganic fertilizations enhanced basic soil productivity in a fluvo-aquic soil

The improvement of soil productivity depends on a rational input of water and nutrients, optimal field management, and the increase of basic soil productivity(BSP). In this study, BSP is defined as the productive capacity of a farmland soil with its own physical and chemical properties for a specific crop season under local field management. Based on 19-yr data of the long-term agronomic experiments(1989–2008) on a fluvo-aquic soil in Zhengzhou, Henan Province, China, the decision support system for agrotechnology transfer(DSSAT ver. 4.0) crop growth model was used to simulate yields by BSP of winter wheat(Triticum aestivium L.) and summer maize(Zea mays L.) to examine the relationship between BSP and soil organic carbon(SOC) under long-term fertilization. Five treatments were included:(1) no fertilization(control),(2) nitrogen, phosphorus and potassium fertilizers(NPK),(3) NPK plus manure(NPKM),(4) 1.5 times of NPKM(1.5NPKM), and(5) NPK plus straw(NPKS). After 19 yr of treatments, the SOC stock increased 16.7, 44.2, 69.9, and 25.2% under the NPK, NPKM, 1.5NPKM, and NPKS, respectively, compared to the initial value. Among various nutrient factors affecting contribution percentage of BSP to winter wheat and summer maize, SOC was a major affecting factor for BSP in the fluvo-aquic soil. There were significant positive correlations between SOC stock and yields by BSP of winter wheat and summer maize(P0.01), and yields by BSP of winter wheat and summer maize increased 154 and 132 kg ha~(–1) when SOC stock increased 1 t C ha~(–1). Thus, increased SOC accumulation is a crucial way for increasing BSP in fluvo-aquic soil. The manure or straw combined application with chemical fertilizers significantly enhanced BSP compared to the application of chemical fertilizers alone.     

稻麦轮作条件下秸秆单双季还田对麦田土壤肥力和速效养分含量的影响

[目的]为了探讨了秸秆还田对麦田土壤肥力和速效养分含量的影响。[方法]在稻麦一年两熟水旱轮作条件下,设置水稻、小麦秸秆单季还田和周年双季还田等处理,观察秸秆还田后小麦不同生育时期的土壤速效养分含量变化动态以及小麦收获后土壤基础肥力的变化。[结果]秸秆还田不同程度地提高了小麦各生育时期土壤速效养分含量,对土壤速效养分的供应起很好的补充作用;同时,秸秆还田增强了小麦中后期土壤速效养分的供应能力,更为下一个种植季提供了良好的肥力基础。其中,稻麦秸秆双季还田和稻草单季还田2个处理效果最明显。[结论]该研究为小麦高产栽培和秸秆科学还田提供理论基础。     

秸秆直接还田土壤培肥试验研究

[目的]通过设计不同处理试验,探索秸秆直接还田对土壤肥力、产量所产生的效应,为秸秆直接还田、科学利用提供技术依据。[方法]连续3年利用小区定位进行秸秆还田试验。[结果]处理间产量差异不显著,生育期没有差异;各处理前期灌浆速率较低,以后逐渐上升,至末期籽粒饱满后灌浆逐渐停止。处理②～⑥灌浆速率至28 d基本达到高峰,随后逐渐下降。处理①(单施化肥)灌浆速率的高峰早于其他处理,后期灌浆速率较低,致使最终千粒重最低。[结论]前茬玉米全部秸秆直接还田对当季小麦产量的影响不显著。     

免耕条件下秸秆还田对冬小麦-夏玉米轮作系统土壤呼吸及土壤水热状况的影响

【目的】研究免耕条件下秸秆还田对旱地冬小麦-夏玉米轮作系统土壤呼吸及土壤水热状况的影响。【方法】2011年10月至2014年9月,在陕西杨凌设置秸秆全量还田+施肥（S1F1）、秸秆全量还田+不施肥（S1F0）、秸秆半量还田+施肥（S1/2F1）、秸秆半量还田+不施肥（S1/2F0）、秸秆不还田+施肥（S0F1）、秸秆不还田+不施肥（S0F0）6 种不同耕作处理的3年定位试验,测定并分析不同耕作处理下土壤呼吸、土壤水热状况、作物产量、土壤耕作层有机碳含量的差异。【结果】在冬小麦生育期内,各处理土壤呼吸速率均呈先下降后升高再下降的趋势;在夏玉米生育期内,各处理土壤呼吸速率均表现为先升高后下降的趋势。同一生育期内各处理土壤呼吸平均速率及呼吸总量依次为S1F1＞S1/2F1＞S1/2F0＞S0F1＞S1F0＞CK,同种作物不同生育期之间,各处理土壤生育期呼吸总量有逐年降低的趋势。整个研究周期内,土壤温度的变化趋势与每月平均气温的变化趋势相似,不同处理在同一生育期内的土壤温度变化趋势相近,且各处理生育期土壤平均温度均随土壤深度的增加而降低;不同秸秆还田处理冬季土壤温度均高于对照,但生育期土壤平均温度均低于对照。土壤含水量随土壤深度的增加而降低,但受降雨影响,不同轮作周期之间的土壤含水量波动较大,各处理同一生育期的土壤平均含水量均表现为S1F0＞S1F1＞S1/2F0＞S1/2F1＞CK＞S0F1,且不同秸秆还田处理的土壤含水量与对照间的差异均显著（P＜0.05）;土壤温度能够解释土壤呼吸速率变化的32.5%-60.4%,土壤含水量能够解释土壤呼吸速率变化的38.4%-82.5%,不同土层深度间,5 cm土层的温度与土壤呼吸的拟合度性最高,而10-20 cm土层的含水量与土壤呼吸的拟合度最高。相同年份内,不同处理冬小麦和夏玉米产量均表现为S1F1＞S1F0＞S1/2F1＞S0F1＞S1/2F0＞CK,这个研究周期内,冬小麦产量逐年增加,夏玉米在前两季表现为增产,但受极端炎热天气的影响,第三季的产量明显降低。单季作物收获后,各处理同一土层深度的有机碳含量均表现为S1F1＞S1/2F1＞S1F0＞S1/2F0＞S0F1＞CK。且不同秸秆还田处理的土壤有机碳含量逐年升高。【结论】长期免耕秸秆还田能够有效降低农田土壤碳排放、提高农田土壤水分利用率及冬季土壤温度、提高作物产量及土壤有机碳含量。不同秸秆还田处理间以S1F0处理的效果最优。