秸秆与沼肥同步翻埋还田对秸秆腐解特性的影响

为探讨秸秆和沼肥同步翻埋还田对秸秆腐解的影响规律,在室温条件下,105 d试验周期内,采用网袋法模拟翻埋还田,系统研究添加沼肥和自来水对秸秆腐解的影响,以及添加沼肥后不同土壤类型和不同秸秆长度对秸秆腐解过程各主要参数的影响规律。结果表明,沼肥对秸秆腐解具有显著的促进作用,添加自来水组的秸秆降解率为33.61%,而添加沼肥组的秸秆降解率则达到42.37%;配施沼肥后,秸秆的降解主要集中在前70 d,试验结束时各试验组的秸秆降解率均高于42%,秸秆长度20 mm试验组的秸秆降解率高于10 mm秸秆,试验结束时20 mm试验组的秸秆降解率达到52%;秸秆长度对半纤维素的降解影响较明显,而土壤类型则对纤维素和木质素降解具有较显著的影响。     

秸秆全量深翻还田和施加生物炭对不同土壤持水性的影响

【目的】研究秸秆深翻还田对土壤持水性的影响机理。【方法】采用连续4 a玉米秸秆全量深翻还田定位试验和土壤有机碳梯度入渗淋溶模拟试验,秸秆全量深翻还田1~4 a处理(SF1、SF2、SF3和SF4),以不深翻秸秆全量还田处理作为对照(CK);土壤有机碳入渗淋溶模拟试验研究了2种质地土壤(砂土、壤土)的不同质量比生物炭处理条件下的土壤水力传导性,砂土中添加质量比为0、1%、3%、5%、8%、10%生物炭处理分别记作CKS、BS、CS、DS、ES、FS,壤土中添加质量比为0、1%、3%、5%、8%、10%生物炭处理分别记作CKR、BR、CR、DR、ER、FR,应用单环入渗法测定了土壤平均入渗速率和累积入渗量,应用压力膜法测定了土壤水分特征曲线。【结果】秸秆全量深翻还田后,相同的静水压力下,SF4处理持水性比CK降低21.05%,土壤平均入渗速率比CK增加82.07%,累积入渗量比CK增加225.09 cm;随深翻秸秆还田年限(随年份和深翻措施的累积增加)的增加,土壤持水性逐渐降低,土壤平均入渗速率逐渐加快,土壤的累积入渗量逐渐增多;在土壤体积质量保持不变的情况下,随生物炭量的增加,砂土的入渗速率、累积入渗量减小,持水能力升高;当生物炭添加比例从1%到8%时,壤土累积入渗量、入渗速率递增,持水能力降低,当添加生物炭量为10%时,较添加8%生物炭处理时土壤持水性略有升高,土壤持水性变化规律出现波动。秸秆全量深翻还田增加了土壤有机质量,土壤有机质的腐解增加了土壤生物炭量,同时结合室内模拟试验的结果,生物炭量的增加改善了土壤(0~40 cm)持水性和通透性。【结论】应适度采取秸秆深翻还田来改善土壤的持水性,可为春玉米的连续高产稳产提供良好的土壤水分环境。     

黑龙江垦区玉米秸秆腐解规律试验研究

玉米种植在黑龙江垦区农业生产中占有重要地位,但垦区不同区域秸秆还田形式尚未形成共识,找到黑土条件下玉米秸秆还田腐解规律,对合理选择秸秆还田及玉米种植模式具有重要意义。为此,以土壤含水量、腐解时间、秸秆长度及翻埋深度为因素,设计正交试验用以确定黑土条件下秸秆腐解规律。试验结果表明:土壤含水量对秸秆腐解率影响显著;土壤含水量较低时,秸秆腐解率也较低;秸秆在秸秆翻埋早期腐解较快,90天后腐解速率下降;秸秆长度短于6cm后,腐解率提高幅度较小;随翻埋深度变浅,秸秆腐解率提高。     

秸秆翻埋还田技术——秸秆肥料化技术系列(二)

<正>秸秆翻埋还田除增加土壤营养成分外,更是提高土壤有机质含量、维持碳平衡、改善土壤结构以及土壤疏松、透气所必需的。秸秆翻埋还田是秸秆还田的主要方式,分为碎秸秆翻埋还田、整秸轩翻埋还田和根茬翻埋还田。1技术流程1)碎秸秆翻埋还田技术流程     

秸秆不同还田方式对土壤理化性质及玉米产量的影响研究

为了探索秸秆不同还田方式在土壤改良、土壤培肥及作物产量方面的作用,通过大田小区试验,研究土壤在分别施用秸秆生物炭和秸秆后,土壤含水率、土壤温度、土壤pH值及电导率,土壤有机质和速效养分在玉米整个生育期的变化规律并比较玉米产量情况。结果表明,施用生物炭提高耕层土壤含水率,相比对照,土壤含水率在三叶期和成熟期差异显著;秸秆还田在三叶期、拔节期和抽雄期提高耕层土壤含水率且高于生物炭处理,与对照相比三叶期土壤含水率增幅最大,0~10和10~20cm土壤深度增幅分别为:12.24%和14.17%,在灌浆期和成熟期,秸秆还田降低耕层土壤含水率,其中,0~10和10~20cm土壤深度土壤含水率最大降幅分别为:-12.27%和-9.35%;生物炭和秸秆还田,在三叶期对土壤温度影响较小,没有明显的规律,在后面的生育期表现为不同的规律,生物炭在拔节期提高土壤温度,其余玉米生育期均表现为降低作用,秸秆还田在以后的生育期均表现为升温作用;生物炭和秸秆还田降低耕层土壤pH值增大耕层土壤电导率,各处理在玉米不同生育期土壤pH值从大到小依次为:B0、B15、BJ,电导率从大到小依次为:B15、BJ、B0;两种秸秆还田方式提高耕层土壤有机质和速效养分含量,各处理耕层土壤碱解氮、速效钾、有机质和有效磷含量在三叶期和拔节期,从大到小均为:BJ、B15、B0,在抽雄期、灌浆期和成熟期,从大到小均为:B15、BJ、B0;相比对照,生物炭和秸秆还田显著提高玉米产量,分别增产:19.27%和8.1%,生物炭处理相比秸秆还田增幅达到10.3%,差异显著。综上所述,生物炭和秸秆还田能够改善土壤,培肥土壤,增加作物产量,为秸秆及生物炭广泛推广并利用提供理论基础,秸秆还田可在玉米生育后期适量追肥灌水,以达到产量最大化。     

沼肥与化肥配施对不同质地棉田土壤酶活性的影响

为了实现棉花经济施肥和农业废弃物资源化利用,试验在全生育期等氮量控制条件下,研究了沼肥与化肥配施对不同质地棉田土壤酶(尿酶、过氧化氢酶、蛋白酶和磷酸酶)活性的影响。结果表明,随着生育期的推进,不同施肥处理土壤土壤脲酶、过氧化氢酶、蛋白酶活性均呈先升后降的变化趋势,3种酶活性高峰均出现在花铃期;壤土中花铃期沼肥氮配施化肥处理的脲酶、过氧化氢酶、蛋白酶平均活性分别比单施尿素处理高16.3%,8.7%,10.7%;砂壤土中花铃期沼肥氮配施化肥处理的脲酶、过氧化氢酶、蛋白酶活性分别比单施尿素处理高15.2%,12.2%,17.9%;而磷酸酶活性则呈折线上升变化,其活性最高值出现在吐絮期。壤土和砂壤土吐絮期沼肥氮配施化肥处理的磷酸酶活性分别比单施尿素处理高10.5%,7.7%。沼肥与化肥合理配施能显著提高土壤脲酶、过氧化氢酶、蛋白酶、磷酸酶活性,以基施75%沼肥氮基础上追施25%化学氮处理和基施50%沼肥氮基础上追施50%化学氮处理效果较好,单施尿素处理效果较差。在实际生产中棉田施肥时只需要基施25%沼肥氮配施75%化学氮肥就能起到调节土壤碳氮比,改善土壤理化性质,提高土壤生物活性,增加棉花产量的目的。     

基于水稳定同位素技术的生物炭对土壤持水性影响分析

以不同生物炭配比的土壤样品为研究对象,通过低温真空抽提和稳定同位素光谱技术,进行不同抽提时间下的土壤水稳定同位素分析,采用绘制土壤抽提曲线和计算抽提贡献率的方法,探讨生物炭对土壤持水性的影响。结果表明,低温真空抽提下,砂土的最短抽提时间(T_(min))为30 min,壤土为45 min,粘土为60 min。土壤持水性的变化会导致抽提过程中水稳定同位素值、T_(min)和抽提贡献率发生变化,通过分析不同生物炭配比下土壤的T_(min)、水稳定同位素分馏情况以及计算贡献率可得出,生物炭显著影响砂土持水性,且与生物炭添加量呈线性正相关;而对壤土和粘土的持水性有一定影响,但过量或过少则不明显,壤土对生物炭更为敏感。     

黑龙江省玉米秸秆粉碎还田耕作机械化技术模式试验

玉米是黑龙江省第一大粮食作物,也是第一大秸秆产出作物。目前,在绿色生态可持续发展理念引领下,玉米秸秆焚烧压力巨大。玉米秸秆粉碎覆盖还田、翻埋还田、碎混还田和离田耕作机械化技术模式试验表明:玉米秸秆粉碎还田耕作机械化技术模式均优于对比的玉米秸秆离田旋耕耕作机械化技术模式;玉米秸秆粉碎翻埋还田耕作机械化技术模式的秸秆腐解效果、土壤温度、有机质含量、作物生长效果最好,但机械作业成本最高;玉米秸秆粉碎覆盖还田耕作机械化技术模式土壤含水率效果最好,综合效益最高。因此,玉米秸秆综合利用应以粉碎还田为主、离田为辅,对实现"藏粮于地"、保护黑土资源、减轻环境污染具有重要意义。     

生物炭种类与施量对新复垦区土壤水分入渗过程的影响

为探究不同种类生物炭与其施量对新复垦区土壤水分入渗过程的影响，设置2个生物炭种类（玉米秸秆生物炭A、水稻稻壳生物炭B）和3个施量梯度（2%、4%和8%）以及不施加生物炭（CK）共7个处理，进行垂直一维积水入渗试验。结果表明：除低施量水稻稻壳生物炭处理（B2）外，添加生物炭延缓了新复垦区土壤水分入渗过程，玉米秸秆生物炭优于水稻稻壳生物炭。添加2%、4%和8%玉米秸秆生物炭处理（A2、A4、A8）随施量增加，入渗时间逐渐延长，与CK相比，入渗时间分别延长35.0%、46.0%和59.1%；而水稻稻壳生物炭组中仅4%施量处理（B4）延缓了水分入渗，入渗时间较CK增加28.5%。同时，添加生物炭降低了土壤初始入渗率及相同入渗时间内的湿润锋运移距离和累积入渗量，生物炭种类及其施量对这3项指标的影响与对入渗时间的影响规律相似。添加生物炭均提高了土壤表层含水率，增幅2.2%～20.3%，且两种生物炭在高施量处理条件下土壤保水能力明显优于中、低施量。湿润锋运移距离与时间符合幂函数关系，Philip模型能较好地模拟不同种类及施量生物炭处理下新复垦土壤的水分入渗过程。总体来讲，添加8%玉米秸秆生物炭处理有利于改善新复垦区土壤水分下渗快、保水能力弱的问题。     

秸秆还田配施氮肥对土壤性状与水分利用效率的影响

为揭示宁夏扬黄灌区秸秆还田配施氮肥对土壤性状与玉米水分利用效率的影响,在秸秆全量还田(9 000 kg/hm2)条件下,设置4种不同纯氮施用水平:SR+N0(0 kg/hm2)、SR+N1(150 kg/hm2)、SR+N2(300 kg/hm2)和SR+N3(450 kg/hm2),以秸秆不还田施氮量333 kg/hm2为对照(CK),研究秸秆还田配施氮肥对土壤容重、含水率、养分含量、玉米产量及水分利用效率的影响。结果表明,秸秆还田配施氮肥可改善耕层(0～40 cm)土壤容重和孔隙状况,以SR+N2和SR+N3处理效果最优,耕层平均土壤容重分别较CK降低8. 0%和8. 8%,土壤总孔隙度分别较CK提高11. 4%和12. 5%。秸秆还田配施氮肥有利于提高耕层土壤有机碳和全氮含量,随施氮量的增加土壤碳氮比降低,其中以SR+N2和SR+N3处理效果最优。SR+N2处理改善土壤肥力效果最优,其土壤碱解氮、有效磷、速效钾含量分别较CK提高33. 6%、47. 0%、30. 8%。SR+N2处理在玉米生育中后期具有较好的蓄水保墒效应,玉米增产和改善水分利用效率效果最优,两年平均玉米籽粒产量和水分利用效率分别较CK提高33. 9%、26. 2%。通过两年研究发现,在宁夏扬黄灌区,秸秆还田配施氮肥可有效改善土壤物理性质、增加土壤养分含量、调节土壤碳氮比、增强土壤的蓄水保墒能力,从而显著提高玉米籽粒产量和水分利用效率,以秸秆还田配施纯氮300 kg/hm2效果最优。     

浅谈秸秆的综合利用

农作物作物秸秆中含大量的碳、氮、磷、钾、钙、镁、硫和硅等多种营养元素,同时富含纤维素、半纤维素、木质素和蛋白质等有机物质,是一种可以资源化利用的"固体废弃物资源".通过秸秆还田、饲料化、栽培食用菌、秸秆制沼与工业化利用等途径,可实现秸秆的资源化利用,保护农村生态环境,促进农业的生态化发展.     

生物炭对砂壤土节水保肥及番茄产量的影响研究

采用室内盆栽试验定量分析方法,研究了砂壤土中施加不同含量生物炭对土壤节水保肥及提高番茄产量的影响。试验共设5个处理:不添加生物炭(CK),每1 kg干土加生物炭10 g(C10)、20 g(C20)、40 g(C40)和60 g(C60)。结果表明:施加生物炭处理有利于提高土壤肥力,其中较高施用量的处理增幅明显。与CK相比,C60处理的有机质含量增加560%;C60和C40的碱解氮含量分别增加110%和130%,速效磷含量增加410%和290%,速效钾含量增加290%和150%。随着生物炭施用量的增大土壤含水率呈现递增趋势,其中C60较CK提高170%。较高生物炭施用量可以有效增加番茄产量,C60和C40处理分别比CK提高98%和170%,其中C40处理的产量增幅最大。相关分析可知,水、肥因素对番茄产量影响显著,相关性超过80%,通过在砂壤土中施加生物炭可有效提高肥水利用效率,提高番茄产量。     

杨木炭对东北黑土吸附猪粪沼液氮素特性的影响

为探究杨木炭对东北黑土吸附猪粪沼液氮素特性的影响,明晰其吸附机理,选取杨木炭和壤质、砂质两种黑土,以活性炭作为标准比较炭,系统研究活性炭、杨木炭的粒径及添加比例、初始质量浓度、振荡时间、温度对黑土吸附、解吸猪粪沼液中氨态氮、硝态氮特性的影响规律,并拟合等温吸附模型和吸附动力学模型。结果表明:黑土对猪粪沼液氮素的吸附能力随着活性炭和杨木炭粒径的减小、添加比例的增加而显著增加;当粒径为0. 25 mm、添加比例10%时,添加杨木炭的黑壤土和黑砂土的氨态氮、硝态氮的吸附量为224. 8、107 mg/kg和212. 4、104 mg/kg,比空白纯黑壤土和黑砂土提高388. 7%、296. 3%和453. 13%、333. 33%,比添加活性炭的黑壤土和黑砂土降低19. 71%、10. 08%和12. 38%、7. 14%,但添加杨木炭比添加活性炭对吸附平衡后沼液中氨态氮、硝态氮浓度变化影响的差异均不超过2. 5%;添加活性炭黑土、杨木炭黑土、空白纯黑土和纯炭对猪粪沼液中氨态氮的吸附过程为吸热反应,而对硝态氮的吸附过程为放热反应,且所有吸附过程均经历快速、缓慢、趋于平衡3个阶段,硝态氮快速吸附的时间更短; Freundlich、Langmuir模型和准二级模型均能较好描述其等温吸附过程和吸附动力学过程,Freundlich模型比Langmuir模型相对更优,吸附反应过程同时存在不均匀的多分子层表面物理吸附和均匀的单分子层化学吸附;添加活性炭、杨木炭黑土对沼液中氨态氮、硝态氮的吸附量越大,解吸率也越大,但解吸量远小于有效吸附量,添加杨木炭的黑壤土和黑砂土对氨态氮、硝态氮的有效吸附量比添加活性炭的黑壤土和黑砂土减少14. 57%、9. 19%和5. 34%、5. 74%。杨木炭在提高黑土对猪粪沼液氮素的吸附能力、减少猪粪沼液氮素损失方面的效果优良,可为杨木炭和猪粪沼液在东北黑土改良方面的深入研究提供理论依据。     

Irrigation, tillage and mulching effects on soybean yield and water productivity in relation to soil texture

Depleting groundwater resources in Indian Punjab call for diversifying from rice to crops with low evapo-transpiration needs and adopting water-saving technologies. Soybean offers a diversification option in coarse- to medium-textured soils. However, its productivity in these soils is constrained by high soil mechanical resistance and high soil temperature during early part of the growing season. These constraints can be alleviated through irrigation, deep tillage and straw mulching. This 3-years field study examines the individual and combined effects of irrigation, deep tillage, and straw mulching regimes on soybean yield and water productivity (WP) in relation to soil texture. Combinations of two irrigation regimes viz., full irrigation (I_f), and partial irrigation (I_p) in the main plot; two tillage regimes viz., conventional-till (CT)-soil stirring to 0.10 m depth, and deep tillage (DT)-chiseling down to 0.35 m depth followed by CT in the subplot; and two mulch rates viz., 0 (M₀) and 6 t ha⁻¹ (M) in the sub-subplot on two soils differing in available water capacity were evaluated.Seed yield was greater in the sandy loam than in the loamy sand reflecting the effects of available water capacity. Irrigation effects were greater on loamy sand (40%) than on sandy loam (5%) soil. Deep tillage benefits were also more on loamy sand (14%) compared to sandy loam (5%) soil. Yield gains with mulching were comparable on the two soils (19%). An evaluation of interaction effects showed that mulching response was slightly more in I_p (20%) than in I_f regimes (17%) in the sandy loam; while in the loamy sand, mulching gains were comparable (18-19%) in both irrigation regimes. Benefits of deep tillage in the loamy sand soil were more in I_p (20%) than in I_f regimes (17%). Deep tillage and straw mulching enhanced WP (ratio of seed yield/water use) from 1.39 to 1.97 kg ha⁻¹ mm⁻¹ in I_p regime, and from 1.87 to 2.33 kg ha⁻¹ mm⁻¹ in I_f regime in the loamy sand soil. These effects on WP were less in the sandy loam soil with greater available water capacity. Yield and WP gains are ascribed to deeper and denser rooting due to moderation of soil temperature and water conservation with straw mulching and tillage-induced reduction in soil mechanical resistance. Root mass in CTM₀, CTM, DTM₀ and DTM was 2.79, 5.88, 5.34 and 5.58 mg cm⁻² at pod-filling in the loamy sand soil. Comparable yield responses to deep tillage or mulching in the loamy sand soil suggest that either of the options, depending on their cost and availability considerations, can be employed for improving soybean yield and water productivity.     

分形在土壤空间变异性评价中的应用研究

针对土壤空间变异性问题,研究了分维数和土壤空间变异性的关系。应用Green-Ampt入渗模型模拟出十种土壤的下渗湿峰深度值,它们的大小依次是:壤质砂土、沙壤土、沙质黏壤土、壤土、粉砂壤土、砂质壤土、黏质壤土、粉砂黏壤土、黏土、粉砂黏土,然后计算出十种土壤随机组合构成的100种土壤剖面的湿峰形状分维数,用这些分维数来描述土壤空间变异性。同时用反距离加权法和相邻两参数平方均值法算出土壤区域属性值,并与分维数进行比较,再通过对土壤空间变异性(用土壤饱和水力传导度来表示)的统计分析和分维数关系的分析,得出湿峰的分形维数与KS具有较明显的分带关系,而且这种关系在实际流域中会更明显。总的来说,土壤空间变异性越大,分形维数df越大。因此可以看出,用分形来评价土壤空间变异性是可行的,并取得了不错的效果。     

不同盐渍土中生物炭对玉米生理生长的影响

为研究适宜于不同滨海盐渍土的生物炭改良方案,以江苏滨海垦区2种典型盐渍土(粉砂壤土、砂壤土)和玉米为研究对象,设置0,25,50,75,100 g/kg生物炭水平,探讨了生物炭对不同滨海盐渍土的改良效果及玉米生理生长的影响.结果表明:生物炭添加后,土壤电导率、Na⁺质量浓度降低,Ca²⁺,Mg²⁺,K⁺质量浓度升高,0~20 cm土壤容重减小,孔隙度增大,有机质质量比升高.适量生物炭促进了玉米光合作用,叶片净光合速率、气孔导度、叶绿素质量分数有所增长.同时,生物炭降低了盐渍土对玉米的盐分胁迫,叶片脱落酸物质的量浓度及ω_Na⁺/ω_K⁺比减小,并缓解了氧化应激反应,过氧化氢、丙二醛物质的量浓度明显降低.生物炭改良效果因土壤质地而异,粉砂壤土中,生物炭不宜过多,生理生产指标在50 g/kg时达到峰值,增至75,100 g/kg时,反而导致孔隙堵塞并发生盐分累积,光合受阻,盐分胁迫、氧化损伤加剧,抑制玉米生长生产;砂壤土中,25 g/kg生物炭对土壤及玉米的影响较小,增至50 g/kg及以上时效果显著,但在75,100 g/kg间无明显差异.研究表明,粉砂壤和砂壤质地的盐渍土改良所适宜的生物炭施用量分别是50和75 g/kg.     

T型板刀式秸秆还田机刀辊设计

采用T型板式刀具和支撑切削原理进行秸秆粉碎还田,以双螺旋线形式合理布置T型刀具并设计还田机刀辊。该还田机刀辊转速低,功耗小,粉碎秸秆,破除根茬,作业质量高。     

季节性冻融期不同潜水位埋深下土壤蒸发规律模拟研究

为了揭示季节性冻融期不同潜水位埋深和土壤质地对土壤蒸发的影响,通过连续2个冻融期的蒸渗计土壤剖面含水率和土壤温度的监测,利用水热耦合运移模型模拟研究了4种不同潜水位埋深(0.5、1.0、1.5、2.0 m)下砂壤土和壤砂土的土壤蒸发规律。结果表明:不稳定冻结阶段和消融解冻阶段地表土壤均出现昼融夜冻的特征,土壤液态水分较多,砂壤土和壤砂土蒸发量分别占整个冻融期的91.7%和81.8%以上。稳定冻结阶段的土壤蒸发量随着潜水位埋深的增加而增大,但小于0.31 mm。潜水位埋深为0.5 m时冻融期土壤蒸发量最大,砂壤土和壤砂土分别为47.28 mm和25.60 mm,随着潜水位埋深的增加,冻融期土壤蒸发量呈指数型减少,土壤颗粒直径相对较大的壤砂土土壤蒸发量随潜水位埋深的增加而衰减的幅度较为明显。该研究可为地下水浅埋区土壤盐渍化的防治和地下水资源量的科学评价提供依据。