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。     

秸秆还田配施腐解菌剂对土壤团聚体及其有机碳固持的影响

采集吉林省半干旱地区浅旋和深翻模式下秸秆离田和秸秆还田配施腐解菌剂0～40cm土壤样品，分析土壤团聚体组成及有机碳的分布特征。结果表明，深翻模式下秸秆腐解率高于浅旋模式，腐解菌剂可显著提高秸秆腐解率。与秸秆离田相比，浅旋模式下，JG(秸秆还田)和YW(秸秆+菌剂)显著增加了0～20cm土层中2～0.25mm粒级团聚体比例，显著增加了>0.25mm粒级团聚体有机碳含量和土壤有机碳储量；深翻模式下，JG和YW显著增加了20～40cm土层中0.25～0.053mm粒级团聚体比例，且提高了>0.053mm粒级团聚体有机碳含量。2～0.25mm粒级团聚体的有机碳含量(SOC_a)和固定量(SOC_i)与土壤总有机碳(SOC_t)具有显著正相关，2～0.25mm粒级团聚体是影响有机碳固持能力的关键粒级。     

基于秸秆还田条件下辽北地区适宜耕作方式及施肥量研究

通过两年田间小区试验,在秸秆还田条件下,设不同耕作方式(旋耕、翻压和免耕)和还田周期(连年和隔年),研究不同秸秆还田模式和施肥量对土壤理化性质和玉米产量的影响。结果表明,与常规种植不还田相比,翻压还田处理显著降低耕层土壤容重,免耕还田处理显著增加耕层土壤含水率,秸秆还田提高土壤有机质、氮、磷、钾养分含量。连年翻压还田处理玉米穗部性状最优,子粒产量最高;其次为免耕还田处理,旋耕还田处理不利于玉米产量的提高。在同等氮肥施用水平下,秸秆还田处理使玉米产量显著提高,在此基础上增加氮肥投入量并未带来显著增产效应。相同秸秆还田条件下,减施50%钾肥处理的玉米子粒产量无显著变化。在辽北地区,秸秆还田配合翻压、免耕耕作措施能够改善土壤理化形状,有利于玉米稳产高产,连年翻压还田对玉米增产效应最理想,且秸秆还田配合适宜的化肥减量措施不仅能保证作物产量,可降低养分流失污染环境的风险。     

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。     

不同水肥管理配施腐解剂对小麦秸秆腐解及养分释放的影响

为探寻促进还田秸秆腐解的有效管理措施，以农民常规水肥管理+秸秆还田为对照（CK），设置常规水肥管理+秸秆还田+腐解剂（CKD）、滴灌+缓控释肥+秸秆还田（SS）、滴灌+缓控释肥+秸秆还田+腐解剂（SSD）、水肥一体+秸秆还田（SF）、水肥一体+秸秆还田+腐解剂（SFD）共5个处理，分析不同水肥管理配施秸秆腐解剂对小麦秸秆腐解率以及养分释放规律的影响。结果表明，（1）各处理秸秆腐解率均表现为前期快后期慢的变化趋势，CKD、SSD、SFD处理的秸秆腐解率在玉米收获期分别比对应的CK、SS、SF处理高2.1、4.4和4.2个百分点，其中SSD与SS处理间、SFD与SF处理间差异均达到显著水平；（2）各处理秸秆养分释放表现为钾>磷>氮，小麦生育期内养分释放规律与秸秆腐解变化趋势一致；SFD处理下的全磷投入量最多，为48.2 kg·hm^-2，而CKD处理下全钾和全氮投入量最高，分别为163.8和67.2 kg·hm^-2；（3）不同处理间， CK在0~20 cm土层的土壤速效养分含量最高，SSD和SFD处理的速效氮含量较对应的SS和SF处理分别增加了27.9%和19.5%，速效磷含量分别提升了42.9%和25.8%；（4）CKD处理的玉米产量最高，为10 387.9 kg·hm^-2，其次为SFD、SF、SSD处理，较CK分别提升了41.5%、31.0%、30.5%和0.8%，除SSD处理外，其余处理均与CK差异显著。综上，添加腐解剂不仅能有效促进小麦秸秆腐解和氮磷钾养分释放，提高玉米产量，还显著增加了水肥优化管理下土壤速效养分的含量，其中以水肥一体+秸秆还田+腐解剂、常规水肥管理+秸秆还田+腐解剂两处理效果最佳。     

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。     

秸秆还田方式对土壤理化性质及玉米产量的影响

在辽河平原中西部设两年定点试验,研究秸秆还田方式对土壤理化性质及玉米产量的影响。结果表明,条带旋耕后10~20 cm土层土壤紧实度显著下降,0~40 cm(2016)土壤容重减小、总孔隙度增加;条带旋耕明显增加了丰水年(2016)玉米产量。秸秆还田显著增加10~20 cm土层土壤速效养分含量、提高土壤有机质含量,降低0~30 cm土层土壤容重、增加其总孔隙度。秸秆还田改善土壤理化性质,显著提高玉米产量,干旱年(2015)条带旋耕增产效果最突出。秸秆条带旋耕还田提高土壤通透性、改善土壤结构、增强土壤抗旱能力、提高作物产量,是适宜推广的秸秆还田和耕作组合方式。     

接种菌剂条件下玉米秸秆还田对玉米产量、品质和土壤肥力的影响

通过田间试验研究接种菌剂条件下玉米秸秆还田对玉米产量、品质以及土壤肥力的影响。结果表明,除可溶性固形物、可溶性糖含量、植株磷含量和吸收量以外,施肥处理各项指标均优于对照。与单施化肥处理相比,化肥配施玉米秸秆直接还田导致玉米产量、农艺性状、品质和植株氮素与钾素含量下降,但接种菌剂能够改善农艺性状,降低减产幅度,而且能够改善玉米籽品质,提高植株氮素与钾素养分含量及吸收量。不同菌剂处理间以FSB2农艺性状较好,而品质和植株养分无明显差异。另外,化肥配施玉米秸秆直接还田能够增强土壤酶活性、提高土壤养分有效性,接种菌剂时效果更佳,在土壤养分方面以FSB2效果较好,而土壤酶无明显差异。说明接种降解菌剂有利于提高秸秆还田效果。     

土壤水分对玉米秸秆还田腐解率、土壤肥力及小麦籽粒蛋白质产量的影响

为提高玉米秸秆还田效果,通过防雨棚微区控水设施,研究了土壤水分对还田玉米秸秆腐解、土壤肥力及小麦籽粒蛋白质产量的影响,3个土壤水分水平分别为田间持水量的50%～55%(干旱)、60%～65%(轻旱)和70%～75%(适宜水分)。结果表明,小麦季还田玉米秸秆腐解速率表现为"快-慢-快"的变化趋势。随着土壤水分含量的增加,秸秆量减少率逐渐增加。秸秆腐解前期(0～70 d),干旱条件下秸秆量累计减少率、氮素释放率显著降低(P0.05);成熟期,不同土壤水分条件下秸秆量累计减少率及氮素释放率分别为66.50%～69.51%和75.88%～77.31%,不同土壤水分处理间差异不显著。与播前相比,成熟期不同处理0～25 cm耕层土壤有机质含量基本表现为降低趋势,但秸秆还田(RS)处理土壤有机质含量下降幅度较对照(CK)显著降低。与CK相比,RS处理0～25 cm耕层土壤有机质含量显著提高(16.1%～17.2%);不同生育时期土壤0～25 cm耕层的碱解氮含量显著提高(11.65%～23.10%);小麦籽粒蛋白质含量略有降低,籽粒蛋白质产量显著降低(4.63%)。在秸秆还田条件下,干旱处理的小麦籽粒蛋白质含量均显著高于轻旱和适宜水分处理。综上,还田玉米秸秆的腐解和氮素释放需要较好的土壤水分条件;土壤水分适宜时进行秸秆粉碎翻压还田有利于提高土壤有机质和碱解氮含量;干旱条件下秸秆还田导致小麦籽粒产量和蛋白质产量均显著降低。     

耕作方式和秸秆还田对黄淮海夏大豆产量和土壤理化性状的影响

在徐州麦豆一年两熟区进行田间定位试验(2012-2016年),采用两因素试验设计,研究了不同耕作方式(免耕和旋耕)和小麦秸秆还田量(不还田、半量还田和全量还田)对大豆产量和土壤理化性状的影响。结果表明:与旋耕处理相比较,免耕处理对大豆产量、土壤有机质含量和土壤速效K含量没有影响,但减少了土壤NO_3~--N含量,增加了土壤NH_4~+-N含量、土壤速效P含量和播种期至苗期的土壤容重。与不还田处理相比较,秸秆还田处理提高了大豆单株荚数、百粒重和产量以及土壤有机质含量和土壤速效K含量,降低了土壤NO_3~--N含量、NH_4~+-N含量和初花期至初熟期土壤容重。免耕和秸秆还田均降低了土壤p H值、播种期至初花期土壤温度,增加了播种期至初花期土壤湿度。秸秆不还田下免耕处理大豆单株荚数、百粒重、产量、土壤有机质含量、土壤p H值和土壤NO_3~--N含量较旋耕处理显著下降。与之不同,秸秆还田下免耕处理土壤湿度、土壤有机质含量、土壤速效P含量高于旋耕处理,土壤温度、土壤NO_3~--N含量和土壤NH_4~+-N含量低于旋耕处理,而免耕处理与旋耕处理间大豆产量和土壤速效K含量差异均不显著。其中,免耕+秸秆全量还田处理土壤温度、土壤p H值最低,土壤湿度、土壤有机质含量最高。因此,在黄淮海夏大豆区推广免耕技术时,应与秸秆覆盖,尤其是秸秆全量覆盖相结合,同时,在生产中需要注意N肥的补充。     

隔年秸秆还田对连作玉米养分积累及叶片生理特性的影响

以秸秆不还田为对照,设置秸秆深翻还田和旋耕还田配施秸秆腐熟剂、深翻和旋耕还田不施秸秆腐熟剂5个处理,测定玉米茎秆、叶片、穗部和子粒氮磷钾养分积累量及叶片生理活性,研究秸秆还田配施秸秆腐熟剂对玉米生长及产量的影响。结果表明,不同秸秆还田方式显著提高玉米穗位叶以上第3叶(上位叶)及穗位叶以下第3叶(下位叶)叶绿素含量、叶片超氧化物歧化酶(SOD)活性、茎鞘氮和钾积累量,并提高玉米产量,增产率为7.56%～28.00%。旋耕和深翻秸秆还田配施腐熟剂处理显著提高穗位叶叶绿素含量,显著降低叶片丙二醛(MDA)活性,显著提高叶片磷积累量;深翻还田配施腐熟剂极显著提高叶片、穗部、子粒氮积累量。冷凉地区玉米秸秆还田提高玉米叶片生理活性,旋耕还田配施秸秆腐熟剂增产率高,干物质积累量较多;深翻还田配施腐熟剂显著提高玉米叶片、穗部和子粒氮积累量。     

耕作措施与不同秸秆还田方式对黑土物理指标及固定态铵的影响

通过两年田间定位试验,探究深翻与旋耕处理及其不同秸秆还田条件下农田黑土耕层(0～20 cm)土壤容重、三相比和固定态铵的影响。结果表明,深翻能改善因长期旋耕造成的土壤紧实状况,显著降低20～40 cm土壤容重;秸秆还田方式对土壤容重、三相比有显著影响,影响效果由大到小依次为秸秆还田秸秆还田配施有机肥秸秆不还田处理;耕层土壤固定态铵对两种耕作处理无明显响应,对不同秸秆还田方式则具有显著响应,其中秸秆还田配施有机肥能有效增加固定态铵,秸秆还田次之;不同秸秆还田方式耕层土壤固定态铵含量与固相比呈显著负相关(R2=0.538)。深翻结合秸秆还田配施有机肥能较好地改善农田黑土土壤容重、三相比、提高固定态铵含量,可在该区域适当推广。     

玉米秸秆不同还田方式对黑土肥力特征的影响

通过4年田间定位试验,研究均匀垄与宽窄行种植模式下玉米秸秆不同还田方式对黑土肥力特征与玉米产量的影响。结果表明,在均匀垄与宽窄行种植模式下,玉米秸秆深翻还田能明显降低耕层(0~20 cm)的土壤容重,增加相应的土壤含水量,提高土壤有机质与速效氮、速效钾含量。对亚耕层(21~40 cm)土壤的培育作用更为突出,与无秸秆还田处理相比,秸秆深翻还田使亚耕层土壤容重分别下降6.8%和10.2%,土壤有机质含量分别增加20.1%和14.2%,速效氮含量分别增加12.2%和12.3%,速效钾含量分别增加20.0%和22.0%。秸秆覆盖还田显著增加耕层的土壤有机质与速效氮含量,对亚耕层土壤肥力特征的影响不明显。在两种植模式下,秸秆不同还田方式玉米产量均表现为秸秆深翻无秸秆还田秸秆覆盖。在东北黑土区,玉米秸秆深翻还田措施能够有效提升土壤肥力,实现玉米的稳产与增产。     

不同耕作方式对辽西褐土物理性状及玉米根系分布的影响

通过连续3年大田试验，对旋耕、翻耕、深松3种耕作方式下的土壤物理性质、玉米根系分布和产量进行测定。结果表明，与翻耕和旋耕相比，深松显著增加了玉米田土壤耕层厚度和降低了犁底层厚度。在中下层土壤，深松还降低了土壤紧实度和容重，改善了土壤的孔隙状况，有利于玉米根系向下生长，使得中下层土壤的玉米根系不仅更丰富，而且占总根系量的比例也更高，最终提高了玉米产量。本研究表明，深松耕作有利于改善辽西褐土区土壤结构和促进玉米生长。     

不同耕作措施对土壤质构和玉米产量的影响

通过4年定位试验,研究不同耕作措施对黑钙土区耕地土壤结构和质量以及玉米产量的影响。结果表明,播种前,和常规旋耕(CK)相比,深松旋耕(DP)、秸秆覆盖还田+深松(DSM)和秸秆深翻还田(PS)使土壤容重降低5.22%～11.19%,孔隙度增加5.09%～11.45%;DP、DSM处理土壤含水率分别提高14.99%和18.58%;DSM处理下>5 mm的团粒量与CK差异不显著,DP和PS处理使>5 mm的团粒比例降低,2～1 mm、1～0.5 mm和0.5～0.25 mm团粒比例升高。收获期,DSM、PS和DP处理的有机质含量较CK分别增加3.92、3.03和2.47 g/kg,DSM、PS和DP处理均能提高各时期土壤全量和速效养分含量,最终使玉米增产3.2%、6.8%和1.3%。从综合效应来看,秸秆覆盖还田+深松是黑钙土区更为适宜的耕作措施。     

连续翻耕秸秆粉碎还田土壤物理性状及水稻产量

通过连续5年田间定位试验,研究了翻耕秸秆粉碎还田对稻麦两熟农田土壤物理性状、水稻产量及其构成因素的影响。结果表明,水稻收获时,翻耕秸秆粉碎还田处理能够有效降低耕层土壤容重、紧实度和土壤中固相部分所占比例,增加耕层土壤毛管孔隙度和土壤中气相部分所占比例。就水稻产量而言,翻耕秸秆粉碎还田处理较秸秆不还田处理有不同程度的提高,5年平均增产428 kg/hm~2,增幅为4.50%,主要是通过增加有效穗数和穗粒数来提高水稻产量。总之,本试验条件下,翻耕秸秆粉碎还田措施有利于改善耕层土壤物理结构,提高水稻产量。     

玉米秸秆深翻还田土壤细菌群落16SrDNA-PCR-DGGE分析

以秸秆深翻还田土壤为研究对象,利用嵌套式PCR和DGGE电泳技术对细菌16SrDNA V3～V5区进行扩增和产物分离,分析3个秸秆深翻处理下春玉米各生育期土壤细菌群落变化,探索高寒灌溉农区春玉米秸秆深翻还田中细菌群落结构特征。结果初步表明,秸秆还田处理细菌多样性高于常规旋耕无秸秆还田处理,这种多样性同时受玉米生育期和不同秸秆还田处理的影响。3个处理相同生育期DGGE条带数有明显的变化,玉米秸秆深翻还田两年处理（SF-II）条带数最多,其次是玉米秸秆深翻还田1年处理（SF-I）,常规旋耕无秸秆还田（CK）最少;在成熟期,SF-II条带数为12,是CK处理的两倍。玉米全生育期一直存在数种优势菌群,但各时期细菌的种类不同,整体表现为随着玉米的生长细菌种类逐渐增加,成熟期减少。秸秆深翻还田能丰富土壤微生物多样性,玉米生长中期土壤微生物多样性较丰富。     

玉米秸秆不同还田方式对土壤有机质及微生物数量的影响

2011～2015年采用玉米田间原位定位试验方法,探讨农户常规种植(根茬还田)、根茬+1/3秸秆还田、根茬+秸秆全量粉碎耕翻还田对土壤有机质及土壤微生物数量的影响。结果表明,根茬还田(对照)土壤有机质年下降0.14 g/kg,根茬+1/3秸秆还田和根茬+全部秸秆还田处理土壤有机质年分别提高0.03 g/kg和0.26 g/kg。同时,秸秆还田能显著增加细菌、真菌、放射菌、自生固氮菌、硝化细菌、纤维素分解菌的总体数量。根茬+1/3秸秆还田和根茬+秸秆全量粉碎耕翻还田后可使土壤有机质年提高,是吉林中部黑土农田提高土壤有机质可行的农艺措施。     

稻麦周年不同秸秆还田方式对水稻产量及品质的影响

为探明淮北地区稻麦周年不同秸秆还田方式与模式对水稻产量及稻米品质的影响,通过大田大区试验,比较分析了在正常水肥管理下不同秸秆还田方式（旋耕、耕翻）与模式（双季秸秆均不还田、双季秸秆均还田、稻季秸秸秆还田、麦季秸秆还田）处理组合下优香粳的产量和品质。两年结果均显示,耕翻不还田处理下产量最低,在耕翻条件下,秸秆还田增产效应较为显著。产量构成分析表明,多数指标在秸秆还田方式与模式间均存在显著和极显著水平互作, 2020年试验穗质量、穗长、每穗粒数、一次枝梗数、二次枝梗数等指标在不同还田模式之间达到显著或极显著差异,均表现出秸秆还田处理优于不还田处理的趋势,耕翻条件下结实率明显高于旋耕处理。2020年不同处理间在垩白粒率、碱消值、直链淀粉含量、透明度以及RVA值间均存在显著或极显著差异。耕翻条件下垩白粒率明显低于旋耕。耕翻条件下直链淀粉含量稻还田、麦还田处理明显高于不还田处理,说明秸秆还田在一定程度上增加了直链淀粉含量,使得米饭不至过于软黏。RVA数据显示,旋耕不还田和耕翻麦还田处理下数值最优。说明还田模式的不同可能会影响到稻米的食味品质。