稻麦联合收获机秸秆撒布板调节方式试验与优化

目前,秸秆还田作为保护性耕作的重要一环,其各阶段技术均广泛引入我国稻麦联合收获机的设计与制造过程中。其中,在秸秆切碎后的抛撒环节,国内大部分收获机型采用撒布板形式,但其调节方式单一、调节角度范围较小,限制了秸秆的田间利用率和还田效果。为此,以久保田988机型为例,以撒布板抛撒位置为试验因素,设计了相应角度调节组合的田间试验,并以秸秆抛撒不均匀度为鉴定依据,分析了其撒布板角度对秸秆抛撒效果的影响。通过对实验数据进行分析,自行设计了一种可手动、电动调节的撒布板角度调节机构,且通过田间试验验证其有效可行,大大提高了秸秆还田利用率,促进了能源再生利用。     

秸秆还田下灌水及施肥对冬小麦气孔特征的影响

为了研究秸秆还田下作物的最佳水肥量,通过布设大田试验在秸秆还田下调控冬小麦灌水时期、施肥时期的灌水量和施肥量,探讨秸秆还田下灌水及施肥对冬小麦叶片气孔形态特征及其空间分布格局的影响。研究结果表明:①在相同灌水时期增加灌水量能导致拔节期的近轴面气孔面积的增加,且远轴面气孔宽度及气孔形状指数增加,远轴面气孔周长减小;然而,减小灌水量将造成拔节期近轴面气孔密度和远轴面气孔形状指数的增加,在生长后期适当延长灌水时间可以降低近轴面的气孔密度。②在生长初期(拔节期+抽穗期)减少施肥量将导致拔节期叶片近轴面气孔密度和面积的增加;然而,增加施肥量却造成生长后期(灌浆期+成熟期)远轴面气孔面积和宽度的增加。③在越冬期施肥较多、拔节期施肥较少的处理下,冬小麦叶片气孔的空间分布格局更加规则。研究结果有助于探索秸秆还田下冬小麦的最佳灌水和施肥措施,为提升黄淮海平原农业水资源短缺区的作物水分利用效率和粮食产量提供数据支撑和理论依据。     

淮北平原浅埋区地下水埋深对土壤水变化的影响研究

为研究淮北平原浅埋区夏玉米生长期地下水埋深对土壤水变化的影响,利用五道沟水文实验站1992-2014年大田玉米生长期0～1.0 m各垂直土层大田土壤水实测资料,结合同期地下水埋深(变幅1～3 m)及气象资料进行分析研究,采用回归分析法,分别建立了0.3～0.4、0.4～0.5、0.5～0.6、0.6～0.8、0.8～1.0和0～1.0 m土层平均含水率与地下水位埋深的回归模型。结果表明:0.3～0.4、0.4～0.5、0.5～0.6、0.6～0.8、0.8～1.0和0～1.0 m土层平均含水率与地下水埋深呈线性负相关关系,拟合优度分别为0.632、0.739、0.788、0.861、0.834和0.780。该研究为及时了解土壤水动态变化、合理调控地下水位、提高田间水利用率具有重要意义。该研究成果为及时了解土壤水动态、合理调控地下水位和提高田间水的利用率具有重要意义。     

畜禽养殖粪水还田技术

根据目前畜禽养殖粪水处理利用现状,结合国内外粪水还田技术的先进经验,本研究构建了粪水还田技术工艺流程,并对粪水还田前的预处理、无害化、贮存、输送、还田方法等工艺环节提出了相关技术要求,促进了畜禽粪水的农田利用,又可防治环境污染,实现种养结合和农牧循环绿色发展。     

秸秆直接还田与炭化还田对潮土硝化微生物的影响

为比较秸秆直接还田和炭化还田对黄淮海平原小麦/玉米轮作体系典型潮土硝化作用及硝化微生物群落的影响,设置4个处理:全量小麦秸秆还田(S)、全量秸秆炭化还田(B)、半量秸秆半量生物质炭还田(SB)和不进行秸秆或生物质炭还田的对照(CK),连续进行3 a田间试验。对小麦、玉米两个生长季土壤理化性质进行分析,用末端限制性片段长度多态性(Terminal-restriction length polymorphism,T-RFLP)技术和克隆文库技术对氨氧化古菌(Ammonia-oxidizing archaea,AOA)和氨氧化细菌(Ammonia-oxidizing bacteria,AOB)群落结构和多样性进行分析。结果表明,在小麦季,与S处理相比,B处理显著降低了土壤容重,提高了土壤pH、有机碳(SOC)和速效钾(AK)含量(P0.05),但并未显著影响土壤水分、铵态氮(NH_4~+-N)和硝态氮(NO_3~--N)含量;B和SB处理的硝化潜势(Potential nitrification rate,PNR)分别为0.58、0.49μg·h~(-1)·g~(-1)(以NO_2~-计,下同),显著高于CK,与S处理(0.40μg·h~(-1)·g~(-1))差异不显著。玉米季,B处理显著提高了土壤水分、SOC和AK(P0.05),各处理玉米季的PNR整体低于小麦季,B处理最高(0.27μg·h~(-1)·g~(-1)),显著高于CK和S处理(P0.05)。小麦季PNR分别与AK、NH_4~+浓度和土壤容重显著相关(P0.05),与AOA和AOB群落组成均无显著关系;玉米季PNR仅与理化因子SOC显著相关,但该季节PNR与AOB群落结构显著相关。冗余分析(RDA)表明,土壤SOC、容重、pH和AK是显著影响硝化微生物群落结构的主要因子,对AOA和AOB群落结构总变异的解释量分别为76.4%和75.5%。系统发育树分析表明,AOA大部分属于土壤古菌Group1.1b,AOB多属于亚硝化螺菌Nitrosospira簇3。综上,与秸秆直接还田相比,炭化还田提高土壤硝化活性,改善部分土壤理化性质,引起土壤硝化微生物群落结构变化。     

长三角地区稻麦轮作土壤养分对秸秆还田响应-Meta分析

研究旨在明确稻麦轮作下秸秆还田对土壤基础养分的影响。以稻麦轮作系统为研究对象,采用Meta分析方法定量研究了土壤基础养分对秸秆还田的响应及其影响因素。结果表明,短期内(<2年)秸秆还田能够显著提升土壤有机碳和活性有机碳的含量,其中活性有机碳对秸秆还田的响应程度要高于总有机碳。低秸秆还田量(RS <3750 kg hm^-2和WS <3000 kg hm^-2)对土壤基础养分的提升效果不显著,而全量秸秆还田(RS 3000~6000 kg hm^-2和WS 3750~7000 kg hm^-2)能够显著提升土壤速效磷、有机碳和活性有机碳的含量。对于不同耕作措施而言,旋耕或翻耕措施均可以显著提升土壤有机碳的含量;此外,旋耕显著提高全氮和活性有机碳的含量,翻耕显著提高土壤速效磷和速效钾的含量。稻麦轮作下秸秆全量还田配合旋耕或者翻耕措施能够增加土壤基础养分含量,达到土壤地力培育的效果。     

秸秆助腐物料添加量对土壤速效养分空间分布动态的影响

通过大田小区试验,以不加助腐物料为对照,研究秸秆还田配施鸡粪有机肥(1 125 kg/hm~2鸡粪有机肥、2 250 kg/hm~2鸡粪有机肥)和HM秸秆腐熟剂(30 kg/hm~2 HM秸秆腐熟剂+75 kg/hm~2尿素、60 kg/hm~2 HM秸秆腐熟剂+150 kg/hm~2尿素)两种助腐物料添加量对土壤速效养分空间分布动态的影响。结果表明,与对照相比,在秸秆还田的基础上腐熟剂和有机肥的施入均不同程度地提高玉米小口期、大口期、吐丝期0～20、20～40 cm土层碱解氮含量,土壤速效磷和速效钾含量总体上也高于对照;20～40 cm土层含量整体低于0～20 cm土层。玉米吐丝后20天及成熟期土壤碱解氮及速效磷含量低于对照,速效钾含量则高于对照。玉米整个生育期内助腐物料添加量较高处理土壤速效养分含量高于添加量较低处理,但差异未达显著水平。     

生物炭和秸秆还田对干旱区玉米农田土壤温室气体通量的影响

为了研究生物炭及秸秆还田对干旱区玉米农田温室气体通量的影响,以内蒙古科尔沁地区玉米农田为试验对象,采用静态箱-气相色谱法对分别施入生物炭0 t·hm^-2（CK）、15 t·hm^-2（C15）、30 t·hm^-2（C30）、45 t·hm^-2（C45）及秸秆还田（SNPK）的土壤进行温室气体（CO₂、CH₄和N₂O）通量的原位观测,并估算生长季CH₄和N₂O的综合增温潜势（GWP）与排放强度（GHGI）。结果表明：添加生物炭能够显著减少土壤CO₂和N₂O的排放量,并促进土壤对CH₄的吸收作用。其中处理C15对CO₂的减排效果最好,与对照相比CO₂排放量降低21.16%。随着施入生物炭量的增加,生物炭对N₂O排放的抑制作用不断增强,处理C45对减排效果最好,与对照相比N₂O排放量降低86.25%。处理C15对土壤吸收CH₄的促进效果最好,CH₄吸收量增加56.62%;处理C45对CH₄的排放有促进作用,使生长季土壤吸收CH₄减少81.36%。SNPK对温室气体的减排作用接近处理C15。添加生物炭和秸秆还田对提高玉米产量和降低农田GWP与GHGI均有显著效果,施用生物炭及秸秆还田均有效提高了科尔沁地区的玉米产量,且玉米产量随着施入生物炭含量的增大而提升。从GWP上来看,施用15 t·hm^-2生物炭对温室气体减排的整体效果最好。从GHGI上来看,施用生物炭及秸秆还田均具有一定的经济效益和减排意义,其中施用15 t·hm^-2生物炭的综合效益最高。因此综合经济效益与环境因素,建议科尔沁地区农田在种植玉米时添加15 t·hm^-2生物炭,如不具备购买生物炭条件,可以考虑秸秆还田来实现玉米增产与温室气体减排。     

黄土旱塬长期秸秆还田对土壤养分、酶活性及玉米产量的影响

研究黄土旱塬区玉米生产中长期秸秆还田对土壤性质及玉米产量的影响,可为农田土壤可持续利用及质量提升提供科学依据。本研究基于连续24年(1992—2016年)秸秆还田长期定位试验,设置秸秆过腹还田、秸秆直接还田、秸秆覆盖还田以及不还田处理,研究长期不同秸秆还田方式对土壤化学性质、酶活性以及玉米产量的影响。研究表明,秸秆不还田处理累积玉米产量为1.695×105 kg·hm?2,覆盖还田、直接还田和过腹还田处理累积玉米产量分别为1.885×105 kg·hm?2、1.854×105 kg·hm?2、2.001×105 kg·hm?2,其增产率分别为10.1%、8.6%、15.3%。3种秸秆还田均可以显著提高0～20 cm土层土壤有机碳含量6%～14%,对20～40 cm土层土壤有机碳含量无显著影响。与秸秆不还田相比,长期过腹还田可显著增加土壤全氮、全磷、全钾、有效氮、有效磷和有效钾含量,秸秆直接还田可显著增加土壤全氮、全钾、有效氮和有效钾含量,长期覆盖还田仅提高土壤有效氮和有效钾含量。土壤蔗糖酶活性表现为过腹还田最高,直接还田和覆盖还田次之,不还田处理最低。秸秆直接还田0～20 cm纤维素酶活性最高,是不还田处理的2.2倍。过腹还田使土壤脲酶活性和碱性磷酸酶活性分别显著提高13.0%和20.5%,直接还田和秸秆覆盖对脲酶和碱性磷酸酶活性无显著影响。玉米生产中长期连续秸秆过腹还田和直接还田对土壤养分含量及酶活性产生了深远的影响,尤其是土壤蔗糖酶活性的提高与玉米产量稳定和提升有非常紧密联系。     

长期秸秆还田对土壤理化特性及微生物数量的影响

在陇东黄土高原较为贫瘠的土壤依托定位试验,研究不同秸秆还田年限对土壤理化特性及微生物的影响。结果表明,秸秆还田能够显著提升土壤的贮水能力,降低土壤容重及增加土壤孔隙度,改善土壤的结构,同时还能增加土壤有机碳的含量,对较深耕层土壤有良好的改良效果。秸秆还田能增加0～30 cm耕层土壤的微生物数量,且随着还田年限的增加,显著改善土壤微生物群落结构。