秸秆还田对麦玉系统土壤有机碳稳定性的影响

为揭示不同秸秆还田量对华北小麦-玉米轮作系统土壤有机碳官能团结构及稳定性的影响,研究了秸秆还田5 a后土壤有机碳官能团结构、团聚体组成及有机碳含量、活性有机碳含量、土壤铁离子的变化。田间实验设置4个处理:秸秆不还田作为对照(CK)、秸秆1/3还田(S1)、秸秆2/3还田(S2)、秸秆全部还田(S3)。采用常规方法测定土壤理化性质、粒径、铁离子及土壤微生物量碳含量,13C核磁共振波谱技术(NMR)检测分析土壤有机碳官能团结构。结果表明:秸秆还田5 a后,土壤总有机碳(TOC)、2mm与2.00～0.25 mm团聚体有机碳、可溶性有机碳(DOC)、易氧化态碳(EOC)和微生物量碳(MBC)含量,均随还田量增加而逐渐增加,且不同处理增加量不同,与CK相比,S3处理显著增加了这些有机碳的含量(P0.05)。各处理土壤有机碳以烷基碳与烷氧基碳为主,其次是芳香碳与羰基碳,秸秆还田增加了烷氧基碳、羰基碳(易分解碳组分)含量,降低了烷基碳和芳香碳(难分解碳组分)含量,与CK相比,S3处理显著增加烷氧基碳含量(P0.05)而显著降低了芳香碳含量(P0.05)。与CK相比,S2、S3处理也显著降低了有机碳的芳香度、疏水碳/亲水碳、烷基碳/烷氧基碳比值(P0.05),而对脂族碳/芳香碳影响不明显。与CK相比,S3处理显著增加了2.00 mm团聚体组分,增加了2.00～0.25 mm组分,而降低了0.25～0.053 mm组分和显著降低了0.053 mm组分(P0.05)。秸秆还田对土壤游离铁、活性铁、螯合铁含量的影响不明显。有机碳官能团组成与土壤因子间的冗余分析表明土壤TOC、MBC含量、团聚体组分、铁离子的改变是导致不同处理间有机碳官能团结构存在差异的重要原因。综上所述,由于短期秸秆还田增加了活性有机碳含量、易分解有机碳组分,减少了难分解有机碳组分,降低了微团聚体物理保护作用,改变了微生物活性和铁离子络合作用,在一定程度上降低了土壤有机碳稳定性,可能导致麦玉复种系统土壤碳排放水平的增加。     

小麦-玉米轮作体系不同旋耕和深耕管理对潮土微生物量碳氮与酶活性的影响

【目的】通过研究黄淮平原潮土区两年不同轮耕模式下土壤微生物量碳氮、酶活性的差异和变化特征,为该地区选择适宜的耕作制度提供理论依据。【方法】2016-2018年采用裂区设计进行田间小麦–玉米轮作系统下的轮耕试验。主处理为小麦季旋耕(RT)和深耕(DT),3个副处理为玉米季免耕(NT)、行间深松(SBR)、行内深松(SIR),共6个处理。2017、2018年玉米收获后,每10 cm一个层次,测定了0-50 cm土层土壤有机质、全氮、速效养分、微生物量碳(SMBC)、微生物量氮(SMBN)和脲酶、蔗糖酶、中性磷酸酶活性。【结果】各处理土壤有机质、全氮、速效养分、SMBC、SMBN及酶活性均随土层深度的增加而降低,40-50cm土层不受耕作方式的影响。小麦季深耕和玉米季深松对表层土壤有机质和全氮影响不明显,但显著提高了深层土壤有机质和全氮含量。小麦季旋耕显著增加了玉米季0-10 cm土层中速效养分含量,而小麦季深耕条件下的DT-SBR和DT-SIR处理则显著增加了20-40 cm土层中的速效养分含量。在0-20 cm土层,小麦季旋耕条件下的RT-NT、RT-SBR和RT-SIR处理的SMBC明显高于小麦季深耕条件下的DT-NT、DT-SBR和DT-SIR处理,但在20-40 cm土层,SMBC和SMBN均表现为小麦季深耕处理显著高于旋耕处理,且以DT-SIR处理SMBC (67.99 mg/kg)和SMBN (45.96 mg/kg)最高。小麦季深耕处理提高了深层(30-40 cm)土壤微生物量氮/全氮值,但降低了表层(0-20 cm)土壤中的微生物熵。玉米季深松处理(RT-SBR、RT-SIR、DT-SBR和DT-SIR)较免耕处理(RT-NT和DT-NT)均提高了土壤酶活性,其中,在0-20 cm土层,RT-SBR和RT-SIR处理土壤脲酶活、蔗糖酶和中性磷酸酶活性较高;而DT-SBR和DT-SIR处理则提高了深层(20-40 cm)土壤中这三种酶的活性。【结论】在本试验期内,小麦季旋耕–玉米季深松处理(RT-SBR和RT-SIR)能明显提高0-10 cm土壤速效养分含量、0-20 cm土壤微生物量碳含量,而小麦季深耕–玉米季深松处理(DT-SBR和DT-SIR)则提升了20-40 cm土层土壤有机质、全氮、速效养分、微生物量碳和氮含量;小麦季深耕处理提高了深层(30-40 cm)微生物量氮/全氮比,但降低了表层(0-20 cm)土壤微生物熵。     

秸秆还田对土壤养分及土壤微生物数量的影响

为探明秸秆还田后土壤养分及土壤微生物数量的变化情况，通过田间试验，研究了秸秆还田对小麦-玉米轮作体系中土壤养分及土壤微生物数量的影响。结果表明：秸秆还田可以增加土壤有机质含量，提高土壤养分库容，增加土壤中细菌、真菌及放线菌数量。50%秸秆还田、100%秸秆还田、150%秸秆还田条件下，土壤有机质增幅为0.02~0.04个百分点，土壤碱解氮、有效磷、速效钾分别增加6.64~9.00、3.37~4.07、10.33~19.00 mg/kg。不同秸秆还田量增加土壤微生物丰富度，细菌、真菌、放线菌增幅分别为2.2×10⁸个/g~3.1×10⁸个/g、0.5×10⁶个/g ~3.5×10⁶个/g、1.3×10⁷个/g ~1.9×10⁷个/g。但过量秸秆还田不利于农田生产力。     

易县旺隆建立生态农业结构短期经济效益的评价

根据低山丘陵区的特点,因地制宜地实行农、林、果、牧等生物措施与工程措施相结合,充分发挥当地的资源优势,建立良性的生态农业结构,取得短期的经济效益,是开发低山丘陵区的有效途径。     

沙漠绿洲农业区建立果粮间作模式体系探讨

生态环境脆弱是沙漠绿洲农业的重要限制因子，果粮间作体系是一个生态效益强而稳固、经济效益高而持续的立体农业模式。本文根据内蒙古西部沙漠绿洲的综合特点以及河套地区果粮间作实践经验，阐述了沙漠绿洲农业区建立果粮间作模式体系的重要意义，并指出建立实施该模式体系应该注意的几个关键问题。     

不同施肥措施对小麦－玉米轮作中作物产量和土壤肥力的影响

A 15-year field experiment was carried out in Henan Province, China, to study the effects of different fertilization practices on yield of a wheat-maize rotation. Fertilizers tested contained N alone (N), N plus P (NP) or plus P and K (NPK), all with or without manure (M). Different long-term fertilization practices affected the yields under the rotation system of wheat and maize differently and the effects on yields was in a general trend of MNPK＞MNP＞MN＞NPK＞NP＞M＞N＞the control. The average contribution rate of soil fertility to the highest yield was 37.9%, and the rest 62.1% came from fertilizer applications. The yield effects of the chemical fertilizers were in the order of N＞P＞K and were increased by application of manure.Balanced fertilization with multielement chemical fertilizers and manure can be effective in maintaining growth in agricultural production. Combined application of chemical fertilizer and organic manure also increased the content of soil organic matter.     

Denitrification losses from an irrigated sandy-clay loam under a wheat-maize cropping system receiving different fertilizer treatments

Studies were conducted on denitrification in the plough layer of an irrigated sandy-clay loam under a wheat-maize cropping system receiving different fertilizer treatments. The treatments were: N-100 (urea-N at 100kgha^–1year^–1), N-200 (urea-N at 200kgha^–1year^–1), FYM-16 (farmyard manure at 16 tonnes ha^–1year^–1), FYM-32 (farmyard manure at 32 tonnesha^–1year^–1) and the control (unfertilized). Averaged across sampling dates during the wheat season, the denitrification rate as measured by the C₂H₂-inhibition/soil-core incubation method was highest in N-200 (83gNha^–1day^–1), followed by FYM-32 (60gNha^–1day^–1, N-100 (51gNha^–1day^–1), FYM-16 (47gNha^–1day^–1) and the control (33gNha^–1 day^–1). During the maize growing season, average denitrification rate was highest in FYM-32 (525gNha^–1day^–1), followed by FYM-16 (408gNha^–1day^–1), N-200 (372gNha^–1day^–1, N-100 (262gNha^–1day^–1) and the control (203gNha^–1day^–1). Denitrification loss integrated over the whole vegetation period was at a maximum under FYM-32 (13.9kgNha^–1), followed by N-200 (11.8kgNha^–1), FYM-16 (10.6kgNha^–1) and N-100 (8.0kgNha^–1), whereas the minimum was observed for the control (5.8kgNha^–1). Under both crops, denitrification was significantly correlated with water-filled pore space and soil NO₃ ^–-N. The best multiple regression models accounted for 52% and 70% of the variability in denitrification under wheat and maize, respectively. Results indicated that denitrification is not an important N loss mechanism in this well-drained, irrigated sandy-clay loam under a wheat-maize cropping system receiving fertilizer inputs in the range of 100–200kgNha^–1year^–1. Received: 14 January 1997     

猕猴桃园和小麦—玉米轮作田两种土地利用方式对土壤养分状况的影响

为深入了解不同土地利用方式下土壤养分水平的差异及施肥和管理中存在的问题,选取陕西省周至县农耕区为研究区域,采用地统计分析和GIS相结合的方法,研究了猕猴桃园和小麦—玉米轮作田两种不同土地利用类型下土壤养分含量、养分相关性、空间变异特征及其分布格局。结果表明:猕猴桃园有机质、碱解氮、有效磷和速效钾4种养分含量分别为:(19.55±3.13)g·kg~(~(-1)),(80.58±14.69)mg·kg~(~(-1)),(23.37±6.09)mg·kg~(~(-1)),(102.79±12.74)mg·kg~(~(-1)),pH值为7.32±0.49;小麦—玉米农田有机质、碱解氮、有效磷和速效钾4种养分含量分别为:(19.43±2.63)g·kg~(~(-1)),(78.80±11.39)mg·kg~(~(-1)),(24.83±6.06)mg·kg~(~(-1)),(95.03±11.75)mg·kg~(~(-1)),pH值为7.41±0.58。猕猴桃园土壤有机质、碱解氮和速效钾含量均高于小麦—玉米农田,仅有效磷含量比小麦—玉米农田偏低。研究区主要养分要素的变异系数都处于10%~100%,属于中等空间变异性。在猕猴桃园中,有机质、碱解氮、有效磷、速效钾两两之间均呈极显著或显著正相关;在小麦—玉米农田,pH值与有机质表现出显著负相关。研究区土壤有效磷含量较为丰富,碱解氮含量处于中等偏高水平,有机质含量处于中等偏低水平,而速效钾含量总体缺乏。整体上猕猴桃园比小麦—玉米农田养分水平高,这主要与不同的田间管理和施肥状况有关。因此,今后应采取维持氮肥、控制磷肥、增加钾肥的措施,并十分重视有机肥的使用。此外,针对不同土地利用类型和土壤肥力状况进行分区培肥管理,普及科学施肥,提高肥料利用效率也是提升土壤肥力水平的重要措施。     

小麦间作玉米农田耗水特性及产量变化对根系分隔的响应

通过田间试验,研究了小麦间作玉米塑料薄膜隔根(PW//C)、尼龙网隔根(NW//C)、不隔根(W//C)及单作玉米(C)和单作小麦(W)对土壤水分、棵间蒸发和水分利用效率的影响。结果表明,根系分隔显著影响作物的耗水特性,从而显著影响作物产量及水分利用效率的提高。小麦收获前,W//C、NW//C和PW//C处理玉米带土壤水分含量均高于小麦带,分别提高2.38%、3.82%和6.13%;小麦收获后,NW//C和PW//C处理玉米带土壤水分含量却均低于小麦带,分别降低5.41%和16.07%,而W//C处理玉米带和小麦带间水分差异不显著。根系分隔显著增大了间作模式的作物棵间蒸发量,NW//C和PW//C较W//C处理分别显著提高6.71%和20.13%。以单作小麦、单作玉米加权平均为对照,W//C、NW//C和PW//C处理分别显著提高经济产量33.60%、26.93%和24.69%,增大耗水量-0.2%、1.02%和6.69%,显著提高水分利用效率34.93%、26.67%和17.80%。W//C处理较NW//C和PW//C处理分别提高经济产量5.25%和7.14%,降低耗水量1.21%和6.64%,提高水分利用效率6.52%和14.54%。     

留茬对小麦/玉米间作氮素吸收和硝态氮分布、淋失的影响

为减少高产农田硝态氮累积对地下水的潜在污染,在甘肃石羊河流域绿洲灌区设置裂区试验,研究不同留茬方式对单作小麦、单作玉米、小麦/玉米间作氮素吸收、土壤硝态氮分布、淋失的影响。结果表明:不同留茬方式对作物籽粒、秸秆含氮量影响较小。间作比单作显著提高了作物的籽粒吸氮量和氮收获指数;2种作物无论间作或单作,立茬土壤0-20cm硝态氮累积显著高于焚烧和翻还,20-60cm则相反,60cm以下受留茬方式影响差异不显著;土壤硝态氮残留单作小麦翻还比焚烧和立茬处理分别高11.41%和8.13%,单作玉米焚烧比立茬和翻还分别高26.97%和17.02%;植株总吸氮量小麦/玉米间作立茬和翻还分别比焚烧高9.58%和6.10%;硝态氮淋失量小麦/玉米间作平均比单作处理低30.75%,小麦/玉米间作立茬和翻还分别比焚烧处理低28.04%和10.23%。综上所述,小麦/玉米间作立茬硝态氮淋失最少,更有利于环境保护。