耕作方式与秸秆还田对砂姜黑土土壤酶活性及冬小麦产量的影响

为探究耕作方式及秸秆还田处理对砂姜黑土土壤酶活性的影响,在河南省商水县砂姜黑土地区设置深耕秸秆不还田、深耕秸秆还田、旋耕秸秆还田和旋耕秸秆不还田4个处理,以超高产小麦品种周麦27为材料进行大田试验,对不同处理的土壤过氧化氢酶、蔗糖酶、脲酶、碱性磷酸酶活性及冬小麦籽粒产量进行测定分析。结果表明,20~40cm土层土壤过氧化氢酶的活性在不同处理间差异大多不显著,小麦拔节期、开花期和成熟期0~20cm土层深耕秸秆不还田处理与其他处理间差异显著。0~20cm土层土壤蔗糖酶活性在小麦生育期内不同处理间有显著差异,秸秆还田处理下土壤蔗糖酶活性高于秸秆不还田处理,而在20~40cm土层小麦拔节期和成熟期不同处理间没有显著差异。在小麦生育期内秸秆还田处理下0~20cm和20~40cm土层土壤脲酶活性显著高于其他处理,深耕秸秆不还田处理在拔节期和成熟期高于旋耕秸秆不还田处理。不同处理间土壤碱性磷酸酶活性在小麦生育期内差异显著,总体表现为深耕秸秆还田旋耕秸秆还田深耕秸秆不还田旋耕秸秆不还田。深耕秸秆还田处理对比其他处理能够显著增加冬小麦籽粒产量及千粒重,但其有效穗数显著低于其他处理。     

测墒补灌条件下深松和耙压对冬小麦耗水特性和产量的影响

为探索适于冬小麦高产节水的耕作模式,通过裂区试验,在小麦全生育期不灌溉、拔节期和开花期测墒补灌两种水分管理方式下,设置旋耕、深松+旋耕、深松+旋耕+耙压2遍共3种耕作方式,研究了测墒补灌条件下深松和耙压对冬小麦耗水特性和籽粒产量的影响。结果表明,深松能明显促进小麦拔节后对0~200cm土层土壤贮水的吸收,显著提高产量和水分利用效率。与深松+旋耕处理相比,深松+旋耕+耙压2遍处理显著减少小麦播种至越冬前对土壤水分的消耗,在全生育期无灌水的条件下总耗水量减少,籽粒产量和水分利用效率明显提高;在小麦拔节期和开花期测墒补灌条件下,深松+旋耕+耙压2遍处理小麦在拔节至开花期和开花至成熟期的阶段耗水量和日耗水量明显提高,籽粒产量显著增加,水分利用效率无显著变化。     

轮耕对麦田土壤容重和小麦根系发育的影响

为给小麦生产中的合理轮耕提供参考依据,通过田间定位试验,研究了轮耕麦田土壤容重及小麦根系发育的变化。结果表明,与连续旋耕3年相比,旋耕2年后深耕处理降低了15～25cm土层土壤容重,对表层土壤容重影响相对较小,增加了不同层次土壤根量、生育中后期15～20cm土壤单株次生根数和根系活力。说明在黄淮平原当前普遍采用一年两熟种植制度和作物秸秆通过旋耕还田的耕作方式下,采取旋耕2年后深耕对于改善麦田土壤条件、促进小麦根系生长发育更为有利。     

耕作方式对冬小麦内源激素含量及产量的影响

为探讨耕作方式对冬小麦不同生育时期内源激素含量及产量的影响,在大田条件下,设3种耕作方式(耕翻+镇压,旋耕+镇压和旋耕),在小麦各生育时期定期取样,用高效液相色谱法(HPLC)分离、测定小麦5种植物内源激素的含量,并测定各处理小麦的产量及其构成因素。结果表明,在小麦越冬至抽穗期,耕翻+镇压处理下小麦叶片及根的IAA、SA、GA3、ZT含量较高;在抽穗灌浆期,耕翻+镇压处理下小麦叶片及根的IAA、GA3、ZT含量最高,进入灌浆期,耕翻+镇压处理下小麦叶片及根的IAA、SA、GA3、ZT含量下降缓慢,且ABA含量较低。耕翻+镇压处理下的小麦产量较旋耕+镇压及旋耕处理分别提高了3.74%和9.41%,且与旋耕处理的差异达到极显著水平。因此,3种耕作方式处理下,耕翻+镇压有利于提高小麦促生长类激素含量,降低小麦促衰老类激素含量,增加小麦有效穗数,促进籽粒灌浆,提高小麦千粒重,有利于实现小麦的高产优质。     

镇压对宽幅播种冬小麦产量和干物质积累转运的影响

为明确小麦宽幅播种模式下,不同时期镇压对小麦产量和干物质积累转运的影响,于2018-2020年小麦生长季进行不同时期镇压处理的田间试验。小麦供试品种为泰科麦33,设置11个镇压处理,分别为SP1（播种前）、SP2（播种后）、SP3（播种前+播种后）、SP4（播种前+播种后+返青期）、SP5（播种前+播种后+起身期）、SP6（播种前+播种后+返青期+起身期）、SP7（播种后+返青期）、SP8（播种后+起身期）、SP9（播种后+返青期+起身期）、SP10（返青期）、SP11（起身期）,CK为整个生育期不进行镇压。测定了小麦不同生育时期土壤水分含量和不同生育阶段的干物质积累量,系统分析了不同镇压处理下小麦干物质积累和转运特性及其对小麦群体动态变化和产量及产量构成的影响。结果表明,SP8处理下小麦的穗数和产量最高,分别达到686.6×10·hm^-2和10 818 kg·hm^-2,且显著高于其他处理;镇压处理显著影响小麦的群体动态变化,SP8处理下小麦拔节期、开花期和成熟期的群体最大,且与其他处理间差异显著;镇压处理显著提高了小麦各生育阶段干物质积累量、花前干物质向籽粒的转运量及其对籽粒产量的贡献率,SP8处理下,整个生育期的生物量最高,为16 085 kg·hm^-2,收获指数为52.7%,花前干物质转运量达到4 156 kg·hm^-2,花前干物质对籽粒产量贡献率为49.0%,均显著高于其他镇压处理。综合以上结果,宽幅播种模式下镇压处理对小麦产量及干物质积累、转运有显著影响,最佳镇压方式为SP8处理,即播后镇压和起身期镇压相结合。     

寒地秸秆还田配套深松对土壤肥力及花生生长和产量的影响

为明确寒地玉米秸秆还田和深松对土壤肥力、花生生长及产量的影响,以农花5号为试材,设置旋耕(T1)、旋耕+深松(T2)、旋耕+秸秆还田(T3)、旋耕+深松+秸秆还田(T4)4个处理,进行长期定位试验,测定土壤水分、容重、孔隙度、土壤养分、根系形态和产量。结果表明,深松和秸秆还田处理下,0～40 cm土层土壤孔隙度显著增加,土壤容重显著降低,0～20 cm土层土壤含水量显著增加;与T1处理相比,T3和T4处理可显著增加土壤中有机质、全氮、碱解氮和速效钾的含量,尤以全氮和碱解氮含量增加幅度最大,而T2处理的养分变化不显著;T2和T4处理下花生总根长、根表面积和根体积均高于其他处理,且T4处理下的根系干质量和根系活力始终保持在较高水平;T3和T4处理下的单株饱果数、百果质量、百仁质量和荚果产量均显著增加,且T4处理产量增加幅度较大,而T2处理下各产量指标变化不显著。由此可见,在秸秆还田配套深松措施中,秸秆还田可以增加以氮素为主的土壤养分含量,深松可以改善土壤结构、促进根系生长、维持根系活力,从而实现花生增产,而仅冬前25 cm深松措施并不能显著促进花生产量的增加。     

苗带重镇压对土壤环境、玉米生长及产量的影响

采用自主研制的1ZY-6六行可折叠式苗带重镇压器，单体幅宽20cm，滚动压力650g/cm²，对秸秆深翻还田平播和秸秆覆盖还田免耕播种两种耕作方式播后苗带进行重镇压处理，分析玉米播种后苗带重镇压对土壤温湿环境、土壤紧实度、出苗率和产量等影响。结果表明，秸秆深翻还田平播后苗带重镇压与未重镇压作业相比较，土壤含水率、土壤紧实度和玉米产量显著提高(P<0.05)，土壤含水率增加11.42%，土壤紧实度提高127.90%，玉米产量提高4.31%。秸秆覆盖还田免耕播种后苗带重镇压与未重镇压作业相比较，土壤含水率、土壤紧实度和玉米产量显著提高(P<0.05)，土壤含水率增加23.59%，土壤紧实度提高58.88%，玉米产量提高3.39%。苗带重镇压明显提高土壤紧实度、土壤含水率，为玉米生长创造有利的土壤环境，保墒增产作用显著。     

小麦季不同耕作方式对砂姜黑土玉米农田土壤微生物特性及酶活性的影响

在山东省砂姜黑土田小麦、玉米轮作双季秸秆还田下,以传统小麦季旋耕为对照(CK),开展定位耕作试验探讨小麦季不同耕作措施对夏玉米灌浆期土壤微生物量和酶活性的影响。结果表明,与CK相比,免耕模式下能显著增加0~20 cm土层真菌数量(+48.4%)、土壤微生物生物量碳SMBC(+84.3%)和SMBC/SMBN比值(+100%;土壤蔗糖酶活性显著降低(-43.1%)。深耕和深松模式下微生物生物量碳(SMBC)与CK差异均不显著,微生物生物量氮(SMBN)显著降低,分别比对照下降33.0%和37.9%。深松模式下SMBC/SMBN比对照增加138%,深耕和深松下土壤脲酶活性均显著高于其它模式。本区域砂姜黑土农田在小麦季传统旋耕基础上,可适当结合免耕和深松进行轮耕以促进玉米季土壤碳氮转化,提升土壤质量。     

稻秸还田与耕作方式对小麦产量形成及籽粒品质的影响

为明确不同秸秆还田模式下耕作方式对小麦籽粒产量及品质的影响,在沿淮下游地区,以淮麦36为材料,通过二因素裂区试验,以稻秸全量还田（S1）、稻秸不还田（S0）2种秸秆还田模式为主区,以免耕（T1）、旋耕（T2）、翻耕（T3）3种耕作方式为副区,比较分析了不同处理下小麦出苗、干物质转运、产量和品质等方面的差异。结果表明,在土壤墒情适宜（两年度土壤相对含水量分别为78.6%和72.5%）条件下,稻秸全量还田免耕处理的小麦出苗率和出苗均匀度较不还田处理分别下降了14.04%和28.46%,有效穗数降低4.37%,差异均显著。翻耕可减弱秸秆还田对小麦出苗带来的不利影响,提高出苗率和出苗均匀度,改善播种质量,增加拔节后光合面积,促进花后光合物质生产,增粒增重,最终实现增产,使产量较免耕平均增加12.85%。稻秸还田与翻耕均可改善小麦加工和营养品质。综上,稻秸全量还田结合翻耕有助于实现高产优质小麦的生产,适宜在沿淮下游稻茬麦区推广应用。     

耕作方式和有机肥对灌浆中后期小麦茎秆抗倒特性的影响

为了解玉米秸秆还田下耕作方式与增施有机肥对小麦茎秆抗倒特性的调节作用,在前期定位试验的基础上,于2014-2015和2015-2016小麦生长季,选用百农207为材料,分析玉米秸秆全量粉碎还田条件下,不同耕作方式(深耕、浅耕、免耕)与增施有机肥相结合后小麦茎秆主要物理特性、抗倒性及产量的变化。结果表明,增施有机肥后小麦灌浆中后期的茎秆重心高度降低,茎秆鲜重、基部第二节间的茎壁粗度及茎壁厚度增加,抗折力增强,倒伏指数降低,抗倒性提高。两个年度的数据显示,小麦茎秆抗倒性均以深耕+有机肥处理效果最好,浅耕+有机肥处理次之;同时,深耕+有机肥处理(2014-2015)与浅耕+有机肥处理(2015-2016)产量较高。     

秸秆还田条件下不同有机肥对土壤养分和冬小麦养分积累的影响

为了解秸秆还田条件下不同类型有机肥在麦田的施用效果,采用田间试验,设置T1(6 000kg·hm~(-2)玉米秸秆粉碎深翻还田)、T2(6 000kg·hm~(-2)玉米秸秆粉碎+有机肥A 1 500kg·hm~(-2)深翻还田)、T3(6 000kg·hm~(-2)玉米秸秆粉碎+有机肥B 1 500kg·hm~(-2)深翻还田)3个处理,研究了秸秆还田条件下不同类型有机肥对冬小麦越冬期、孕穗期和成熟期土壤微生物量碳(MBC)、氮(MBN)、土壤速效养分含量、冬小麦植株养分积累量以及冬小麦产量和当季经济效益的影响。结果表明,与T1处理相比,T2处理冬小麦各生育时期土壤微生物量碳、氮、土壤矿质态氮和土壤速效钾含量、植株氮和钾的积累量、冬小麦孕穗期和成熟期土壤速效磷含量、植株磷的积累量均显著提高;冬小麦实际产量和当季相对净收益亦均显著增加,分别提高了17.5%和22.0%。T3处理冬小麦越冬期土壤微生物量碳、越冬期和孕穗期土壤微生物量氮、各生育期土壤矿质态氮和越冬期土壤速效钾、各生育期植株氮和钾的积累量、孕穗期和成熟期植株磷的积累量亦均显著提高;冬小麦实际产量提高10.3%,达显著水平,但其当季经济效益并未显著提高。本试验条件下,综合施用两种有机肥对不同指标的影响,以T2处理效果更佳。     

不同钾吸收类型小麦品种(系)秸秆还田对农田钾素平衡的影响

为明确不同小麦品种(系)秸秆还田对土壤钾素平衡的影响,采用大田试验,研究了32个小麦品种(系)成熟期植株的钾含量及分布,对比分析了秸秆直接就地还田与收获不还田条件下不同小麦品种(系)钾素的携出量、回田量与土壤钾素盈亏量。结果表明,在麦田钾肥施用量为93kg·hm-2条件下,秸秆还田后,小麦植株返还到土壤中的钾素量高达60.4~146.3kg·hm-2。与秸秆不还田相比,秸秆还田多向农田返还钾素44.6~112.6kg·hm-2。在秸秆还田条件下,种植所有品种(系)的土壤钾素均呈现大量盈余状态,其盈余量为65.7~81.3kg·hm-2,占施钾量的70.7%~87.4%。秸秆还田还有利于缩小不同品种(系)种植农田土壤钾素的差异。秸秆不还田条件下农田钾素盈亏状况在品种(系)间差异显著,而秸秆还田条件下不同品种(系)间农田钾素盈亏状况差异较小。钾高效吸收型小麦品种(系)具有较高的钾素携出量和回田量及较低的土壤盈余量,而钾低效吸收型小麦品种(系)则具有较低的钾素携出量和回田量及较高的土壤盈余量。从土壤可持续发展而言,无论小麦品种(系)钾吸收效率高低,秸秆还田条件下麦田均应大幅减少钾肥施用量。     

测墒补灌条件下施氮量对小麦干物质积累转运和产量的影响

为筛选测墒补灌节水条件下实现小麦高产和氮素高效利用的最优施氮量,以小麦品种烟农1212为材料,在拔节期和开花期将0~40 cm土层土壤相对含水量补灌至70%条件下,设置0、120、180和240 kg·hm^-2施氮量处理（分别用N0、N1、N2和N3代表）,分析施氮量对测墒补灌小麦旗叶光合特性、干物质积累与转运和氮素利用率的影响。结果表明,N2处理下小麦花后7~28 d旗叶光合性能显著高于N0和N1处理,但施氮量增至N3时光合性能无显著变化。N2处理的营养器官花前贮藏干物质在花后向籽粒的转运量显著高于其他处理;花后光合同化物积累量显著高于N0和N1处理,但与N3处理无显著差异。成熟期N2处理干物质在籽粒中的分配比例较N0和N1处理分别高5.00和2.86个百分点。N2处理的籽粒灌浆持续时间和活跃灌浆期长,最大灌浆速率下粒重高,籽粒产量较N0和N1处理分别高41.01%和22.44%,且氮肥农学效率最高,氮肥偏生产力较高。综合考虑,180 kg·hm^-2施氮量为测墒补灌节水条件下最佳施氮量。     

施氮量对稻茬小麦秸秆干物质和养分垂直分布的影响

为给秸秆资源合理开发利用提供依据,以弱筋小麦品种宁麦9号和强筋小麦品种豫麦34为材料,研究了不同施氮水平(0、75、150、225、300kg·hm-2)下成熟期小麦植株干物质、氮、磷和钾的积累垂直分布特点。结果表明,小麦籽粒产量随施氮量增加呈先增后降的趋势,以施氮225kg·hm-2处理的产量最高。小麦冠层干物质和养分存在明显的垂直梯度,增加施氮量显著提高了冠层各层次干物质、氮、磷和钾素的积累量。随冠层层次的降低,叶片干物质积累量先降后增,氮、磷积累量降低,钾积累量升高。茎鞘干物质和钾素积累量则随冠层层次的降低而升高,氮、磷积累量先增后降,以倒2、倒3层较高。各叶层、茎鞘层干物质、氮、磷、钾积累量与籽粒产量均呈极显著正相关关系。在施氮225kg·hm-2处理下,小麦秸秆全量还田对土壤氮、磷、钾养分的贡献分别为3.7、2.8、9.9kg·hm-2;留茬15cm时,残茬干物质、氮、磷、钾还田量占整株秸秆量的比例分别为40%、50%和40%左右。     

耕作方式和施氮量对旱地冬小麦开花后干物质转运特征、糖含量及产量的影响

为探讨耕作方式和氮肥对旱地小麦的互作效应,在甘肃半干旱雨养农业区大田试验条件下,采用双因素裂区设计,以常规耕作(CT)、秸秆还田(CTI)、全膜覆土穴播(PM)、免耕秸秆覆盖(NTS)4种耕作方式为主区,75、150、225、300kg·hm~(-2)4个施氮量(分别用N1～N4表示)为副区,分析了不同耕作方式及施氮量组合处理下旱地冬小麦花后干物质转运、糖含量及产量的差异。结果表明,4种耕作方式中,PM的株高最高,叶面积最大,籽粒产量最高,较CT增产14.50%。PM增产主要是通过增加穗长和穗粒数来实现,也归因于花前营养器官干物质的积累量及其在花后向籽粒中转运量、转运效率和对籽粒产量的贡献率较CT显著增加,特别是增加了叶片和颖壳的干物质转运量、转运效率。CTI的千粒重和有效穗数虽然最高,但产量与CT无显著差异;NTS的株高、千粒重、有效穗数、干物质积累量和花后向籽粒中转运量均处于较低水平,产量较CT降低16.74%。施氮显著增加了旱地冬小麦的籽粒产量,平均产量表现为N4N2N3N1。CT、CTI、NTS下,施氮的增产作用显著,但PM下不显著。在所有处理中,PMN2的籽粒产量最高,比最低的NTSN1增加70.55%。施氮增产的原因主要是促进了不同器官干物质积累和开花后干物质转运。NTS提高了各器官的可溶性糖含量,但其效应在不同生育时期存在差异,茎秆主要表现在开花后20～30d,叶片和颖壳在开花后10～40d,叶鞘在开花后20～40d,籽粒在开花后10～30d。施氮显著降低了开花后0～30d茎秆和叶片的可溶性糖和蔗糖含量,但显著增加了开花后20d籽粒的可溶性糖含量。以上结果说明,在甘肃旱地雨养农业区,常规耕作、秸秆还田、全膜覆土穴播下冬小麦高产的氮肥施用量以中等水平(150kg·hm~(-2))最佳,免耕秸秆覆盖下需增加氮肥施用量(300kg·hm~(-2))。     

国家科技支撑计划项目（2012BAD14B12）

为掌握不同小麦品种秸秆还田对农田磷素平衡的影响,优化麦田养分资源管理,以当前江苏省农业生产上主导品种和有苗头的小麦新品种(系)为供试材料,研究不同小麦品种成熟期植株磷素含量与分布,分析其秸秆还田与不还田条件下土壤磷素盈亏的差异.结果表明,磷高效吸收型小麦品种的籽粒磷含量较高,其磷素携出量和回田量较高;在常规磷肥施用量49 kg P·hm-2条件下,若秸秆不还田,磷高效吸收型品种种植土壤中磷呈现少量亏损状态;而磷低效吸收型品种的籽粒磷含量较低,其磷素携出量和回田量较低,无论秸秆还田与否,土壤磷均有盈余.与秸秆不还田相比,秸秆直接还田显著增加了小麦磷素回田量,减少了小麦磷素携出量.秸秆不还田时,麦田土壤磷盈亏量为-4.7～25.2 kg· hm-2;秸秆直接还田时,所有小麦品种种植土壤中磷素均呈盈余状态,土壤磷盈亏量为4.0～30.3 kg·hm-2.在供试的32个小麦品种中,秸秆不还田方式下农田磷素大量盈余的品种有9个,秸秆还田方式下农田磷素大量盈余的品种有28个.在当前秸秆还田的大趋势下,要维持农田磷素平衡,对大部分小麦品种均应适当减少磷肥施用量.     

不同种植模式对冬小麦产量及水分利用特性的影响

为探讨适宜河北山前平原高产限水区冬小麦节水稳产的种植模式,于2014-2015年研究了不同种植模式对最大叶面积指数、群体变化、表层土壤水分含量、耗水特性、产量及水分利用效率的影响。试验设秸秆覆盖(微喷灌)、全膜覆土穴播(不灌水)、垄上覆膜(膜侧条播,淋灌)、免耕沟播(每沟淋灌)、免耕沟播(隔沟淋灌)、微喷灌对照、畦灌对照共7个处理,畦灌对照灌水量为150mm(越冬水和拔节水各75mm),各微灌处理灌水量均为30mm(拔节水)。结果表明,秸秆覆盖处理较微喷灌对照增产2.1%,差异不显著,水分利用效率二者相同;秸秆覆盖处理冬前、返青期、拔节期表层土壤水分含量均高于微喷灌对照。秸秆覆盖处理、微喷灌对照较畦灌对照分别减产0.6%和2.6%,差异不显著,而水分利用效率同为31.7kg·hm-2·mm-1,较畦灌对照增加32.1%,差异极显著。秸秆覆盖处理成穗率显著高于微喷灌对照,微喷灌对照成穗率显著高于畦灌对照;秸秆覆盖处理冬前0~20cm土层含水量较微喷灌对照、畦灌对照分别增加6.36%和5.92%,差异均显著。秸秆覆盖处理下冬小麦生育期土壤水消耗量略低于膜侧条播处理,而高于其他微灌处理,说明秸秆覆盖模式在降水量偏少的年份有利于冬小麦利用0~2m土壤贮水。     

耕作方式对玉米秸秆腐解影响的研究

利用长期定位试验对翻耕、旋耕、免耕3种不同耕作方式下玉米秸秆腐解特征进行研究,综合评价不同耕作措施对玉米秸秆腐解的影响。结果表明,华北地区至小麦收获为止,玉米秸秆在翻耕、旋耕、免耕方式下的腐解率分别为42.28%、43.56%、33.78%。3种耕作方式下玉米秸秆腐解与相应层次的土壤水分含量具有显著的正相关性,与温度不具有显著的相关性。玉米秸秆腐解率与腐解天数之间具有较高的相关性,回归分析表明二者之间符合三次模型。由于耕作方式改变了农田土壤的水分状况,进而对麦田秸秆腐解具有显著影响,冬小麦生育期间玉米秸秆腐解率依次为翻耕处理>旋耕处理>免耕处理。