渭北地区残茬(秸秆)覆盖农田生态效应及应用技术实例

综合分析各地残茬(秸秆)覆盖试验结果,从土壤物理性状、土壤水分、土壤养分、土壤温度、农田杂草和水保性能等方面对残茬(秸秆)覆盖的农田生态效应进行了总结,并依据渭北地区实际,介绍了适合该地区旱地冬小麦、旱地春玉米和小麦—玉米一年两熟应用的残茬(秸秆)覆盖技术。     

秸秆覆盖下油菜间作紫云英的土壤微环境效应

为探索绿肥紫云英在我国西南地区旱地的应用前景，通过秸秆覆盖下种植紫云英，探讨其对土壤微环境的影响。结果表明：秸秆覆盖可显著提高10 cm土层农田土壤温度，在整个生育期内平均可提高0.11℃，同时间作紫云英显著提高了油菜苗期10 cm处的土壤温度，且在秸秆覆盖下表现更为明显；秸秆覆盖对0~5 cm土层土壤含水量和土壤电导率的影响较小，紫云英单作显著提高了0~5 cm土层土壤含水量，其平均土壤含水量为0.26 m³·m^-3，而紫云英油菜间作则降低了0~5 cm土层土壤含水量和土壤电导率，其平均土壤含水量和土壤电导率分别为0.24 m³·m^-3和0.16 dS·m^-1。另外，不同种植模式对农田土壤养分的影响主要体现在玉米季，而且种植紫云英对油菜季和玉米季的土壤养分综合评价均较好，秸秆覆盖下紫云英单作评价值最高，其中油菜季为1.101，玉米季为1.214。可见，西南旱地秸秆覆盖下种植紫云英可改善农田土壤水热环境，同时有较好的土壤养分综合评价效果。     

秸秆覆盖农田的小气候特征和增产机理研究

利用2000～2002年的试验资料和2002～2003年的示范推广资料,对秸秆覆盖的农田小气候和增产机理进行分析.结果表明:秸秆覆盖对农田近地层气温、空气湿度和地温均产生明显影响,但对风速的影响不明显;秸秆覆盖可使地表层显热通量增大,潜热通量和土壤热通量减小,从而使土壤蒸发受限;由于覆盖抑制土壤表面蒸发,使土壤水分无效消耗减少,增加前期土壤水分积累,有利于植株后期蒸腾,使水分消耗从物理过程向生理过程转化,从无效消耗向有效消耗转化,从而增加作物产量,提高水分利用效率.秸秆覆盖可使冬小麦增产8.08%～10.71%,水分利用效率提高3.5%～8.4%;夏玉米增产6.08%～11.97%,水分利用效率提高7.8%～14.4%.     

长期秸秆和地膜覆盖对旱作冬小麦农田土壤碳组分的影响

地表覆盖秸秆和地膜是我国西北旱作农田土壤固碳的重要田间管理措施，但其对土壤碳组分的长期影响尚不明确。基于田间定位试验，设生育期高量秸秆覆盖(9 000 kg·hm^-2,HSM)、生育期低量秸秆覆盖(4 500 kg·hm^-2,LSM)、夏闲期秸秆覆盖(9 000 kg·hm^-2,FSM)、生育期地膜覆盖(PM)和无覆盖对照(CK)共5个处理，研究了秸秆覆盖和地膜覆盖12 a和13 a后旱作冬小麦农田土壤总有机碳(SOC)、颗粒有机碳(POC)、潜在矿化碳(PCM)和微生物量碳(MBC)含量的变化规律。2 a平均结果表明：与CK相比，HSM和LSM处理均显著提高了0～10 cm土层各碳组分含量以及10～20 cm土层SOC、POC、MBC含量，同时还显著提高了0～20 cm土层POC和MBC占SOC的比例；而FSM和PM处理对各土层土壤碳组分含量及其占SOC的比例均无显著影响。土壤碳组分含量相互之间均存在极显著正相关关系。综上可知，长期生育期秸秆覆盖能有效提高旱作冬小麦农田耕层土壤有机碳及其组分含量，且提高覆盖量有助于促进...     

基于HYDRUS-1D的秸秆覆盖条件下黑土区玉米田土壤水盐运移规律

为揭示不同秸秆覆盖量对黑土区玉米田农田土壤水盐运移的影响机制,基于田间试验结果,利用HYDRUS-1D模型对秸秆覆盖下农田土壤水盐运移过程进行模拟,分析不同秸秆覆盖量对土壤水盐动态的影响规律。结果表明：秸秆覆盖可以增强土壤保水性、抑制土壤盐分积累,随秸秆覆盖量增加,秸秆覆盖对土壤水盐运移的作用效果更加明显,在玉米全生育期内秸秆半量覆盖及全量覆盖较裸地40 cm耕层内各土层平均含水率分别提高3.38%~5.78%和5.26%~9.62%、平均电导率分别降低4.61%~8.93%和8.87%~12.41%。基于HYDRUS-1D模型模拟结果可知,土壤含水率模拟值与实测值的决定系数介于0.903~0.940,标准误差介于0.010~0.014 cm³·cm^-3,平均相对误差介于3.46%~4.64%;土壤电导率模拟值与实测值的决定系数介于0.817~0.853,标准误差介于0.091~0.111 mS·cm^-1,平均相对误差介于4.06%~5.46%。误差分析表明HYDRUS-1D模型模拟精度较高,能够用于模拟研究区秸秆覆盖条件下农田土壤水盐运移过程。     

中国旱作农区不同量秸秆覆盖综合效应研究进展Ⅰ.不同量秸秆覆盖的农田生态环境效应

随着节水农业和土壤碳循环理论的发展和成熟,不同量秸秆覆盖研究作为当代保护性农业的新颖课题之一,备受广泛关注.为了深刻理解不同量秸秆覆盖的农田生态环境效应,本文综述了不同量秸秆覆盖对土壤温度、水分、养分、酶、土壤碳库、生物结构和农田杂草病虫及小气候影响的研究现状和进展,旨在为该领域的研究和发展提供参考依据.     

秸秆还田对东北黑土水分特征及物理性质的影响

为明确秸秆还田对东北黑土水分特征及物理性质的影响,设置秸秆覆盖还田（FG）、秸秆翻埋还田（FM）和秸秆不还田翻耕(FD)3个处理,测定土壤含水量、水分特征曲线、容重、硬度、土壤三相比及结构稳定性等参数。结果表明：（1）秸秆覆盖还田可显著提高春季耕层（0~30 cm）土壤含水量,较秸秆不还田翻耕处理增幅为11.17%~150.84%;不同处理耕层土壤在水吸力中吸力段土壤含水量变化曲线平滑,秸秆覆盖还田处理具有较高的土壤持水性。（2）秸秆还田能显著提高土壤水分有效性,与秸秆不还田翻耕处理相比,秸秆覆盖还田处理0~10 cm土层土壤田间持水量提高4.85%~11.03%,土壤凋萎系数提高10.85%~18.00%;秸秆翻埋还田处理0~10 cm土层土壤重力水增加9.65%~80.73%。秸秆翻埋还田提升了土壤供水能力,土壤比水容量较秸秆不还田翻耕处理增加4.8%~10.0%。（3）与秸秆不还田翻耕处理相比,秸秆还田降低了收获后土壤紧实度,降低幅度为0.18~0.31 MPa;秸秆覆盖还田增加表层土壤容重,降低土壤孔隙度,促进三相结构趋于合理,显著增加土壤结构稳定性。（4）皮尔森相关分析表明,三相比R值与结构距离（r=0.73^*）、土壤容重（r=0.70^*）相关性显著,在一定范围内三相比R值的增加有利于改善并促进土壤结构稳定。综上可知,东北黑土农田实施秸秆还田是提高春季土壤含水量、增强土壤持水性、提升土壤供水能力、调节土壤紧实性、调控土壤三相比、改善土壤结构和提高土壤宜耕性的有效措施。     

不同覆盖方式对旱地棉田土壤环境及棉花产量的影响

分析普通地膜覆盖、小麦秸秆覆盖、地膜 秸秆覆盖3种覆盖物对旱地棉田土壤环境、棉花产量构成因素的影响,结果表明:覆盖栽培能改善土壤环境,降低土壤容重,提高土壤水分利用率,调节土壤温、湿度,协调水热资源利用的同步性;秸秆覆盖能增加土壤养分含量,特别是速效钾含量;在棉花生长后期,提高叶面积指数,延长叶片功能期,提高棉株的光合能力从而防止棉花早衰,增加铃重,提高棉花产量。     

秸秆覆盖对宁南早作农田活性有机质及碳库管理指数的影响

在宁南半干旱区早作农田连续进行了4 a不同秸秆覆盖量的冬小麦栽培试验,对不同秸秆覆盖量下的土壤碳库活度(A)、碳库活度指数(AI)、碳库指数(CPI)和土壤碳库管理指数(CMPI)进行了分析.结果表明:与不覆盖(CK)相比,0.9-0.6万kg/hm2覆盖量下0～20 cm土层土壤总有机碳含量显著提高1.46～1.01...     

不同覆盖方式对温室葡萄耗水规律和产量的影响

为筛选出适合河西走廊地区的日光温室葡萄最佳覆盖模式,在张掖市水务局灌溉试验站,设白膜+秸秆覆盖、黑膜+秸秆覆盖、白膜覆盖、黑膜覆盖、秸秆覆盖和砂子覆盖等不同覆盖处理,对温室葡萄耗水规律和产量表现进行了研究分析。结果表明:1不同覆盖方式均可增加土壤含水量,秸秆+黑膜覆盖下的土壤含水量最大,全生育期内秸秆+黑膜覆盖下的土壤相对含水量达到了16.54%,单一的秸秆覆盖的土壤含水量在中后期也增大较快,土壤含水量增大到了17.64%,秸秆+地膜双重覆盖与单一的秸秆覆盖在中后期均能明显提高土壤储水能力;2不同覆盖处理相比对照(不覆盖)均能增加葡萄产量,以黑膜+秸秆覆盖葡萄的增产效果最好,增产高达28.85%(P0.05),白膜+秸秆覆盖增产25.53%(P0.05);3不同覆盖处理均能调节土壤温度,地膜+秸秆覆盖方式兼备了单一地膜和单一秸秆覆盖处理的特点,前期土壤升温幅度大于秸秆覆盖,后期降温趋势小于地膜覆盖,且以黑膜+秸秆覆盖较为明显,其处理下土壤温度保持在21.13℃左右;4各覆盖处理均可提高灌溉水利用效率(IWUE)和水分生产效率(WUE),达到节水增产的目的,以黑膜+秸秆效果最好,黑膜+秸秆覆盖处理的灌溉水利用效率和水分生产效率均最大,分别达到了6.53 kg·m~(-3)和5.88 kg·m~(-3)。     

不同耕作措施对旱地农田土壤物理特性的影响

通过在山西寿阳地区设置的田间试验,分析比较秸秆还田、免耕覆盖、浅旋耕和常规耕作等4种耕作措施不同时期土壤紧实度、容重、入渗速率、土壤含水量以及土壤温度的变化情况,以了解各耕作措施对旱地农田土壤物理特性的影响程度。结果表明,秸秆还田措施除引起旱地农田土壤入渗速率显著降低外,其他物理特性与常规耕作基本一致;免耕覆盖措施对旱地农田土壤物理特性的影响最大,可导致0~10 cm表层土壤紧实度和容重显著增加,土壤入渗速率在播前显著降低,但随着生育期推进与其他处理间差异逐渐减小,蓄水保墒效果显著,同时会引起土壤温度显著降低,播前较常规耕作平均降低2.0℃;浅旋耕措施则在改善表层土壤紧实度,增加土壤入渗速率方面较秸秆还田和免耕覆盖措施要好,土壤含水量显著高于其他处理,较常规耕作措施平均能提高10%,但同时会引起40~60 cm土层土壤容重增加。     

旱作麦田秸秆覆盖的生态综合效应研究

研究了秸秆覆盖春小麦田土壤温度、水分、养分和微生物数量的变化趋势，结果表明：秸秆覆盖对表层(0～10cm)土温变化有明显的调节作用，在低温时有增温作用，高温时有降温作用；覆盖有一定的抑蒸保墒作用，可提高作物水分利用效率9．61％～20．93％，其保水作用主要发生在上层土体0～40cm，并随覆盖量的增加而增强；覆盖后0～40cm土体中土壤全N、全P在一个生长季节后变化不明显，但土壤有机质、速效钾含量有所增加；覆盖处理后小麦生育时期土壤细菌、放线菌和真菌的数量均高于对照，形成了不同时期新的土壤微生物区系，改变了土壤生物学活性。适量秸秆覆盖有利于寻求适宜作物生长发育的水热组合，具有良好的农田综合效应，可提高产量12．47％～29．63％。     

西南高原“旱三熟”地区不同覆盖栽培措施的土壤水分效应

在西南高原季节性旱区进行田间试验,研究不同覆盖栽培条件下"旱三熟"种植模式的农田土壤水分效应。研究表明,秸秆、地膜覆盖尤其是秸秆地膜二元覆盖有明显蓄集和保存土壤水的作用,土壤保蓄水度平均提高60.63%,覆盖能有效减少田间水分的无效蒸发,平均减少181.93 mm,使作物蒸腾系数和水分利用效率提高,平均提高19.84%和23.5%,而使作物耗水系数减小,平均减少18.26%,根区是作物耗水与土壤保蓄水的关键区域;农田水分变化沿土层可划分为3个层次,即0~30 cm土层为土壤水分变化活跃层和土壤贮水变化明显层、30~80cm土层为土壤水分变化次活跃层和土壤贮水变化显著层、80~100 cm土层为土壤水分变化相对稳定层和土壤贮水变化缓慢层。覆盖栽培可促进作物耗水量由田间无效蒸发耗水向有效的田间作物蒸腾耗水转化,使农田水分的有效性显著提升。     

不同覆盖方式对旱地玉米田土壤环境及玉米产量的影响

分析普通地膜覆盖、小麦秸秆覆盖及露地栽培3种不同处理对旱地玉米田土壤环 境、玉米产量构成因素的影响,结果表明:覆盖栽培能改善土壤环境,降低土壤容重,提高土壤 水分利用率,调节土温、湿度,协调水热资源利用的同步性;秸秆覆盖能增加土壤养分含量,特 别是速效钾含量;在玉米生长后期,提高叶面积指数,延长叶片功能,提高玉米的光合能力从而 防止玉米早衰,增加穗重,提高玉米产量。     

宁南山区保护性耕作对农田水分状况影响的研究

为研究保护性耕作对宁南山区农田水分状况的影响,在宁夏彭阳县对三种不同保护性耕作措施下玉米农田休耕期及生长期土壤水分、作物生长发育指标进行了实验研究。结果表明:(1)在休耕期,整秸秆覆盖处理的土壤水分贮存量(236.80mm)最高,半秸秆覆盖(224.10mm)次之,传统无覆盖(208.45mm)最低;(2)在生长期,采用秸秆覆盖方式可使春玉米的株高、穗长、生物产量及经济产量等指标得到显著提高,土壤的蓄水保墒性能增强,水分利用效率提高,增产增效明显;与传统方式相比,整秸秆覆盖可使春玉米的产量及水分利用效率分别提高3.5%及16.5%。研究认为,保护性耕作可有效改善玉米田土壤水分状况,促进玉米的生长发育。     

旱地春小麦不同覆盖栽培水肥效应研究

2002年在宁夏西吉县对旱地春小麦膜侧栽培技术及其膜下加盖秸秆和单纯秸秆覆盖栽培技术进行了试验研究。结果表明：这些技术措施都具有明显的节水增效作用,以膜下加盖秸秆效果最为突出。它不仅能改善土壤物理化学性状,平抑地温,提高降水利用率,而且增强了植株活力和群体动态发育,抑制田间杂草,增加土壤有机质,保证了农田土壤肥力的可持续提高。     

秸秆带状覆盖对旱地冬小麦农田土壤特性及产量的影响

2019—2020年在黄土高原雨养条件下以不覆盖露地（CK）和地膜覆盖（PM）为对照,设置3种秸秆带状覆盖处理：SM3（覆盖带50 cm,种植带35 cm,播种3行）,SM4（覆盖带50 cm,种植带50 cm,播种4行）及SM5（覆盖带50 cm,种植带70 cm,播种5行）,研究了不同带幅秸秆带状覆盖对冬小麦农田土壤特性、籽粒产量和水分利用效率的影响。结果表明,秸秆带状覆盖较CK和PM显著降低土壤0~20 cm土层土壤容重4.49%~7.07%,增加土壤孔隙度4.41%~7.28%,且>0.25 mm机械稳定性团聚体含量增加5.30%~5.31%,水稳性团聚体含量增加4.55%~7.21%,平均重量直径(MWD)提高6.45%~60.31%,平均几何直径(GMD)提高8.73%~20.57%,土壤有机碳含量提高6.06%~6.15%。地膜覆盖对土壤各特征指标影响较小。秸秆带状覆盖处理较CK提高小麦籽粒产量5.07%,水分利用效率提高12.04%。3种秸秆带状覆盖处理中,SM3处理对土壤各特征指标影响最大,SM5处理在改善土壤理化性状的基础上,对小麦籽粒产量及水分利用效率的提升表现出较大优势。因此,SM5处理（覆盖带50 cm,种植带70 cm,播种5行）是适宜于西北半干旱区冬小麦种植的“绿色高效”措施。     

不同耕作措施对冬小麦农田土壤水分和温度的影响

在多年田间定位试验的基础上,研究了内陆河绿洲灌区不同耕作措施对冬小麦农田土壤水分和温度的影响.结果表明,冬小麦返青至成熟,0～150 cm土层深度范围内免耕秸秆覆盖处理土壤平均含水量较免耕和传统耕作处理高0.21%和0.23%,免耕对土壤含水量影响不明显;冬小麦收获后,0～150 cm土层深度范围内土壤含水量平均值的高低顺序为:免耕秸秆覆盖＞免耕＞传统耕作.冬小麦返青至成熟期间,无论晴天还是阴天,0～25 cm土层深度范围内免耕秸秆处理土壤温度均低于免耕和传统耕作处理,免耕秸秆覆盖和免耕处理土壤温度平均值较传统耕作分别低2.8℃和2.6℃,免耕秸秆覆盖处理可以稳定土壤温度.相关分析表明,土壤含水量与土壤温度存在显著负相关关系.     

保护性耕作对黄土高原半干旱区农田土壤N2O排放的影响

一氧化二氮(N2O)是大气中重要的温室气体之一,在全球气候变暖问题中备受关注,而农田土壤是其主要排放源.在影响农田N2O排放的诸多因子中,耕作措施作为关键因素,其对旱地农田土壤N2O的排放规律尚不明确.为此,本试验以传统耕作(T)为对照、布设免耕(NT)、传统耕作+秸秆覆盖(TS)、免耕+秸秆覆盖(NTS)3种保护性耕...     

旱作区环保型材料覆盖对马铃薯生长的影响及其降解特性

2015年在宁夏南部旱作区进行了垄上覆盖普通地膜结合内覆盖不同材料(普通地膜、玉米秸秆、生物降解膜、麻地膜及液体地膜)的降解特性及其土壤水温效应对马铃薯生长的影响研究。结果表明,不同覆盖材料对马铃薯生育期土壤水温状况的调节作用表现为:生物降解膜覆盖处理0~25 cm土层平均土壤温度较不覆盖处理(对照)提高1.4℃,而秸秆和液态地膜覆盖处理在整个生育期分别低于对照1.5℃和0.7℃;地膜和秸秆覆盖处理在马铃薯生育期具有较强保墒作用,地膜、秸秆、生物降解膜、麻地膜覆盖处理下0~200 cm土层平均土壤贮水量较对照分别增加5.1%、6.2%、3.7%、3.1%;在生育前期,地膜、生物降解膜和秸秆覆盖处理植株株高及茎粗显著高于对照,而生育中后期麻地膜和秸秆覆盖处理显著高于对照,在整个生育期液体地膜覆盖处理马铃薯生长与不覆盖无差异。地膜、秸秆和麻地膜覆盖处理下马铃薯增产显著,分别较对照增产34.3%、56.1%、11.3%;秸秆、地膜和液态膜覆盖处理商品薯率分别较对照提高4.7%、3.4%、3.0%,以秸秆覆盖处理的纯收益最高(19 676.1元·hm-2)。在马铃薯收获期液态地膜可完全降解,70%以上麻地膜发生降解,生物降解膜次之。覆盖秸秆措施通过调节土壤水温状况可实现增产增收,是宁南旱区马铃薯覆盖栽培的有效措施。