秸秆还田对宁南旱区土壤有机碳含量及土壤碳矿化的影响

为了探明秸秆还田对宁南旱区土壤有机碳及土壤碳矿化的影响,为该区作物生产及土壤培肥制度的建立提供参考,通过4a(2007-2010年)秸秆还田定位试验,设置不同秸秆还田量处理,谷子秸秆按3000 kg·hm-2(低L)、6000 kg·hm-2(中M)、9000 kg·hm-2(高H)粉碎还田,玉米秸秆按4 500 kg...     

秸秆还田深度对土壤微生物碳氮的影响

采用网袋的方法明确秸秆还田到不同深度(0、10、20、30、40cm)后对土壤微生物碳、氮的影响。结果表明:秸秆经过120d还田腐解,不同深度的微生物量碳、氮均呈现波浪型趋势。表层覆盖的微生物量碳含量最低在76~250mg·kg~(-1),10cm处理各层次最高,在133~422mg·kg~(-1),20cm处理各层次在134~328mg·kg~(-1),30cm处理各层次101~245mg·kg~(-1),40cm处理各层次在71~294mg·kg~(-1);各处理微生物量氮含量以表层覆盖和10cm处理最高,在2~83mg·kg~(-1),20cm处理和30cm各层次微生物量氮在11~50mg·kg~(-1),40cm处理各层次微生物量氮最低在4~33mg·kg~(-1)。在秸秆还田到各深度土壤后,比较每一深度秸秆的上层、中层、下层土壤的微生物碳氮含量,均以下层土壤微生物量碳、氮的含量高于中、上层土壤。     

玉米秸秆颗粒还田对土壤有机碳含量和作物产量的影响

为改进麦玉轮作区秸秆还田方式,推进秸秆资源高效利用,快速提升土壤质量,以秸秆不还田为对照（CK）,通过连续3年田间微区试验,研究了等量玉米秸秆粉碎还田（CCSI）和颗粒化还田（GSI）对0~20 cm和20~40 cm土层土壤有机碳（SOC）、可溶性有机碳（DOC）和作物产量的影响。结果表明：与CK相比,GSI和CCSI两种秸秆还田方式均能提高SOC和DOC含量,但主要集中在还田后1.5年内,还田后1.5~3年处理间无显著差异。在秸秆还田处理中,GSI处理能快速提高SOC和DOC含量。在还田当年,GSI处理0~20 cm土层SOC和DOC的平均含量较CCSI处理提高6.59%和3.00%,20~40 cm土层分别提高17.36%和12.65%,且两土层DOC/SOC也显著高于CCSI处理,但随着还田后时间延长,CCSI和GSI处理间差异逐渐缩小,还田后1.5年两者无显著差异。此外,GSI处理利于提高作物产量,且在还田当年增产效应更加突出。与CK和CCSI处理相比,GSI处理还田当年小麦产量分别提高9.80%和10.82%,玉米产量分别提高9.54%和3.45%。进一步分析发现,2013—2016年GSI处理虽然增加了经济投入,但由于具有更高的籽粒产量,最终获得较高的年均净利润,分别比CK和CCSI处理提高10.09%和3.24%。研究表明,秸秆颗粒还田较常规粉碎还田能快速提高SOC和DOC含量,促进当季作物增产,获得较高的经济效益。     

玉米秸秆还田对土壤酶活性的影响

现代农业生产发展过程中,秸秆还田已经成为一种常用的增加土壤肥力的手段。但是,秸秆还田对土壤的酶活性是否有影响,还存在争议。     

添加碳氮对大豆秸秆还田土壤酶活性及微生物量碳的影响

试验设置3因素(秸秆(S)、红糖(T)、氮素(N))、2水平(添加(1)、未添加(0)),共8个处理STN1、STN0、SN1、SN0、TN1、TN0、N1、N0,在室温下进行60d的土壤培养试验,测定各处理在培养时期内的土壤呼吸、微生物量碳、3种土壤酶(蔗糖酶、脲酶、过氧化氢酶)的变化特征。结果表明:各处理的土壤呼吸速率均表现为前期快速增加,达到峰值后逐渐下降随之趋于稳定;随培养时间变化,各处理土壤酶活性呈现先升高后降低的趋势,大豆秸秆还田与不还田处理相比,对3种酶(蔗糖酶、过氧化氢酶、脲酶)以及微生物量碳含量有促进作用,其中秸秆+氮肥对土壤脲酶活性的提高最显著,秸秆+红糖+氮肥处理对土壤呼吸速率、蔗糖酶活性、过氧化氢酶活性、微生物量碳含量的影响最显著。     

秸秆不同还田方式对土壤团聚体及有机碳含量的影响

为提高玉米秸秆综合利用率,本文采用小区试验方法,研究连续5年不同秸秆还田方式对土壤化学性质、土壤团聚体比例及有机碳含量和玉米产量的影响。结果表明:秸秆连续还田后较对照明显增加土壤有机质含量和土壤pH。秸秆还田处理较对照增加土壤2.00 mm和0.25～2.00 mm团聚体粒级含量,其中秸秆全量还田处理的2.00 mm粒级团聚体比例较对照提高38.0%;秸秆全量还田除0.053 mm土壤团聚体有机碳含量均较对照降低,其余均增加;秸秆1/2还田可以有效增加土壤大团聚体粒级含量(0.25 mm),提高0.053 mm粒级团聚体中有机碳含量,明显提高玉米产量。由此可知,秸秆还田后有效改善土壤结构,增强通气与保水能力,提高土壤团聚体的稳定性,并增加土壤有机碳含量和改善土壤团聚体结构,并提高作物产量。     

玉米秸秆还田对宁夏引黄灌区土壤养分和土壤酶活性的影响

对宁夏引黄灌溉平原地区秸秆还田项目区内土壤养分含量和土壤酶活性进行1年监测,研究秸秆还田对土壤养分和土壤酶活性的影响。结果表明：玉米秸秆还田后0～20、21～50 cm土层有机质质量比均显著提高（P<0.05）,同比分别增长11.8%和7.8%,土壤全氮、有效氮、速效磷和速效钾质量比均显著高于秸秆还田前（P<0.05）,分别提高了23.1%和22.9%、12.4%和8.8%、23.0%和21.5%、7.7%和13.6%。土壤蔗糖酶、脲酶、过氧化氢酶和碱性磷酸酶活性分别提高了6.6%和2.0%、13.0%和1.1%、15.5%和4.9%、19.7%和1.7%;土壤过氧化氢酶、脲酶、蔗糖酶和磷酸酶活性与土壤养分的相关性较好。土壤蔗糖酶活性与速效磷、速效钾质量比极显著正相关（P<0.01）,与有机质、有效氮质量比显著正相关（P<0.05）。土壤脲酶活性与有机质、有效氮、速效磷质量比极显著正相关（P<0.01）,与全氮、速效钾质量比显著正相关（P<0.05）。土壤过氧化氢酶活性与有机质、有效氮质量比极显著正相关（P<0.01）,与全氮质量比显著正相关（...     

玉米秸秆还田对土壤酶活性的影响

【目的】研究不同玉米秸秆还田量对土壤酶活性的影响,为秸秆还田提供一定的理论依据。【方法】以采自陕西杨凌农田的土娄土为供试土样,采用室内模拟恒温培养方法,研究玉米秸秆不同还田量(0,6,12,18,24g/kg)处理下,影响碳、氮循环及微生物活性的主要土壤酶类(蔗糖酶、纤维素酶、脲酶、脱氢酶和荧光素二乙酸酯(FDA)水解酶)活性在不同培养时间(1,4,7,15,30,60d)的变化规律,并引入"倍增剂量"的概念评价酶活性的变化幅度。【结果】玉米秸秆还田后5种土壤酶活性均增强,随着培养时间延长,土壤蔗糖酶和纤维素酶活性总体呈减少趋势;脲酶和FDA水解酶酶活性总体呈先增后减的趋势;土壤脱氢酶活性培养初期较低,随着培养时间延长维持在一个较高水平,至培养60d时明显降低。拟合结果显示,5种土壤酶活性与玉米秸秆还田量间均呈极显著正相关,不同酶活性的倍增剂量在不同培养时间下的变化有所差异。5种土壤酶中,以土壤FDA水解酶活性对玉米秸秆腐解过程最为敏感;当玉米秸秆还田量为10g/kg时土壤总体酶活性较高。同时,玉米秸秆还田后,5种土壤酶活性间呈极显著正相关,表明其变化是密切相关的。【结论】玉米秸秆还田对5种土壤酶活性均具有较强的促进作用,从土壤总体酶活性角度得到当地玉米秸秆还田的最佳用量是10g/kg。     

秸秆还田对双季稻土壤有机碳和全氮含量的影响

在余姚市早稻-晚稻连作农业生产区,以多年不施肥处理、常规施肥处理、秸秆还田+常规施肥处理的双季稻生产系统为对象,研究了试验点耕层土壤有机碳、全氮含量的动态变化特征。结果表明,秸秆还田+常规施肥处理的耕层土壤有机碳、全氮含量高于其他处理,更有利于土壤肥力提升。     

秸秆还田条件下中国农田土壤有机碳含量变化及其影响因素的Meta分析

为明确秸秆还田对土壤有机碳的影响,构建合理的碳库管理策略,收集整理1992—2018年已发表的文献数据,以Meta-analysis方法定量分析秸秆还田对中国农田土壤有机碳含量的影响,并系统解析其影响因素。结果表明:整体上,与秸秆不还田相比,秸秆还田可显著增加土壤有机碳的含量,但不同区域土壤有机碳增加幅度有一定的差异。华东地区土壤有机碳增幅最高,显著增加14.6%,华中地区增幅最低,为7.7%(P0.05);华东、西北和西南地区高于全国12.1%的平均水平(未包括港澳台地区,下同),而东北、华北和华中地区低于全国平均水平。不同土层有机碳含量对秸秆还田的响应也表现出一定的差异,秸秆还田对0～10cm土层土壤有机碳含量的增加效应达11.2%,而对40cm土层(最深达100cm)的增加效应仅为3.9%(P0.05)。此外,试验区域的年均气温、施氮量、土地利用类型以及还田年限等均对秸秆还田下有机碳含量有不同程度的影响。本研究表明,较长的还田年限(6～10年)、适当的耕作措施(免耕结合旋耕翻耕等)和适当的氮肥施用量(120～240kg/hm2)等条件均能有效提升秸秆还田的固碳潜力。     

秸秆还田与浅埋滴灌对玉米耕层土壤水稳性团聚体及其碳含量的影响

为探明秸秆还田与灌溉方式对玉米田耕层土壤水稳性团聚体及其碳含量的影响,本研究于2019—2020年进行玉米秸秆还田定位试验,采用裂区设计,主处理设秸秆还田（S⁺）和秸秆离田（S^-）,副处理设传统畦灌（F）和浅埋滴灌（D）,分析秸秆还田和不同灌溉方式下耕层土壤水稳性团聚体含量、稳定性及其有机碳固持变化特征。秸秆还田可显著提高耕层土壤0.25~5 mm粒径的水稳性团聚体含量,浅埋滴灌可显著提高0.25~1 mm粒径水稳性团聚体含量,秸秆还田与浅埋滴灌互作对>0.25 mm粒径的水稳性大团聚体含量的提高均有正效应;秸秆还田可显著提高>0.25 mm粒径的团聚体含量（R_0.25）,降低不稳定团粒指数（E_LT）,浅埋滴灌可显著提高团聚体平均质量直径（MWD）,秸秆还田与浅埋滴灌互作可显著增加水稳性团聚体平均质量直径（MWD）和几何平均直径（GMD）,从而提高团聚体稳定性;秸秆还田与浅埋滴灌互作效应还可显著提高0.5~3 mm粒径的水稳性大团聚体中有机碳含量,提高1~3 mm粒径水稳性大团聚体有机碳富集系数,从而提高土壤有机碳含量;秸秆还田、浅埋滴灌均可优化土壤三相比,且在吐丝期作用更为明显,秸秆还田与浅埋滴灌互作可显著提高土壤气相占比和广义土壤结构指数。秸秆还田与浅埋滴灌对提高耕层土壤水稳性大团聚体含量及其稳定性作用明显,可增加0.5~3 mm粒径水稳性大团聚体有机碳含量,提高其有机碳富集系数,优化土壤三相比。秸秆还田配合浅埋滴灌种植模式可作为改土培肥、提高耕地质量的种植方式。     

秸秆还田的土壤酶效应初探

【目的】研究不同秸秆还田模式对土壤有机碳含量及酶活性的影响,探讨秸秆还田适宜模式。【方法】试验地位于陕西关中平原的三原县,在小麦-夏玉米一年二熟轮作模式下,采用田间试验,进行2因素3水平试验设计,分别设置小麦、玉米秸秆还田2个因素,每个因素下设3个水平(小麦秸秆还田:小麦秸秆高留茬覆盖还田模式、小麦秸秆粉碎还田模式和小麦秸秆不还田模式;玉米秸秆还田:玉米秸秆粉碎还田模式、玉米秸秆粉碎深松还田模式和玉米秸秆不还田模式),共组成9种模式,分析不同秸秆还田模式下5~30和30~60cm土层土壤有机碳、易氧化碳含量及β-葡萄糖苷酶、FDA水解酶、蔗糖酶、多酚氧化酶、碱性磷酸酶、脱氢酶活性和总体酶活性(TEI)的变化特征。【结果】与对照(玉米秸秆不还田+小麦秸秆不还田)相比,8种秸秆还田模式有机碳、易氧化碳含量均明显增加,其中小麦秸秆不还田+玉米秸秆粉碎还田模式5~30cm土层土壤有机碳含量增幅最大,达到34.72%;小麦秸秆粉碎还田+玉米秸秆不还田模式5~30cm土层土壤易氧化碳含量增幅最大,达到27.02%。与对照相比,秸秆还田模式总体上提高了5~60cm土层β-葡萄糖苷酶、FDA水解酶、蔗糖酶、多酚氧化酶、碱性磷酸酶和脱氢酶6种酶的活性,除脱氢酶外差异均达到了显著水平;在5~60cm土层,所有秸秆还田模式TEI均高于对照,总体上差异达显著水平,其中小麦秸秆不还田+玉米秸秆粉碎还田模式5~30cm土层TEI增幅最大,达到40.23%。土壤FDA水解酶、蔗糖酶和TEI可在一定程度上用于表征秸秆还田模式的优劣。【结论】综合考虑可知,小麦秸秆不还田+玉米秸秆粉碎还田模式是陕西关中地区适宜的秸秆还田模式。     

Effects of long-term straw return on soil organic carbon fractions and enzyme activities in a double-cropped rice paddy in South China

Long-term straw return is an important carbon source for improving soil organic carbon(SOC) stocks in croplands, and straw removal through burning is also a common practice in open fields in South China. However, the specific effects of long-term rice straw management on SOC fractions, the related enzyme activities and their relationships, and whether these effects differ between crop growing seasons remain unknown. Three treatments with equal nitrogen, phosphorus, and potassium nutrient inputs, including straw/ash and chemical nutrients, were established to compare the effects of straw removal(CK), straw return(SR), and straw burned return(SBR). Compared to CK, long-term SR tended to improve the yield of early season rice(P=0.057), and significantly increased total organic carbon(TOC) and microbial biomass carbon(MBC) in double-cropped rice paddies. While SBR had no effect on TOC, it decreased light fraction organic carbon(LFOC) in early rice and easily oxidizable organic carbon(EOC) in late rice, significantly increased dissolved organic carbon(DOC), and significantly decreased soil p H. These results showed that MBC was the most sensitive indicator for assessing changes of SOC in the double-cropped rice system due to long-term straw return. In addition, the different effects on SOC fraction sizes between SR and SBR were attributed to the divergent trends in most of the soil enzyme activities in the early and late rice that mainly altered DOC, while DOC was positively affected by β-xylosidase in both early and late rice. We concluded that straw return was superior to straw burned return for improving SOC fractions, but the negative effects on soil enzyme activities in late rice require further research.     

玉米秸秆对不同有机碳含量的黑土有机碳库的影响

【目的】研究玉米秸秆不同添加量对不同有机碳含量的黑土土壤有机碳库的影响,为提高退化的黑土质量以及利用秸秆修复退化黑土提供重要参考。【方法】通过室外培养法,在2种不同有机碳含量的黑土中添加不同量(w)的玉米秸秆(0.5%、1.5%和2.5%),研究黑土有机碳库中总有机碳(TOC)、易氧化有机碳(ROC)、微生物量碳(MBC)、溶解性有机碳(DOC)、颗粒有机碳(POC)、轻组有机碳(LFOC)、矿物结合态有机碳(MOC)、重组有机碳(HFOC)和惰性碳(IOC)的含量变化及各组分之间的相关关系。【结果】不同添加量的玉米秸秆均可增加2种有机碳含量黑土的TOC、ROC、MBC、DOC、POC、LFOC、MOC和IOC含量,且对低有机碳含量的黑土提高效果更明显,但却降低了2种黑土的HFOC含量。土壤有机碳库各组分除LFOC和HFOC之外均与TOC具有极显著正相关关系,ROC、MBC、DOC和POC含量之间具有极显著相关性。【结论】添加不同量玉米秸秆对2种有机碳含量的黑土均有一定的影响,高添加量秸秆施入可以有效提升高、低有机碳含量黑土的有机碳库组分,对低有机碳含量的黑土效果更好。在本试验玉米秸秆添加范围内,最佳添加质量分数为2.5%。     

秸秆还田方式对旱地草甸土活性有机碳组分的影响

为阐明不同秸秆还田方式下草甸土活性有机碳组分的分布特征,基于玉米田间定位试验,分析了不同耕作与秸秆还田方式下三个深度土层土壤有机碳及其活性组分的变化。结果表明：频繁的翻耕加速了表层（0~20 cm）土壤有机碳的矿化分解,使有机碳含量下降;免耕秸秆覆盖还田有利于表层土壤有机碳的增加,秸秆翻耕还田促进了中层（20~40 cm）土壤有机碳的积累;秸秆连续翻耕还田提高了中层土壤高活性和中活性有机碳的含量及土壤碳库管理指数,秸秆浅翻还田对表层和中层低活性有机碳的影响显著高于深翻还田与覆盖还田,但短期内秸秆连续浅翻还田与深翻还田对提高土壤碳库管理指数的差异不大。研究表明,土壤高活性和中活性有机碳对耕作深度的响应更加敏感,而秸秆还田主要使低活性有机碳增加,这也是玉米增产的主要原因。     

长期秸秆还田下土壤反硝化细菌群落的有机碳驱动机制

采集连续5 a秸秆还田(SF)和不还田(CK)处理0~20、20~40、40~60、60~80、80~100 cm土层的土壤样品,对各层土壤不同有机碳、氮组分含量,以及反硝化细菌的丰度和种群组成进行分析。结果显示,SF处理0~40 cm土层的颗粒有机碳(POC)、20~60 cm土层的矿物结合态有机碳(MOC)和0~80 cm土层的全氮含量较CK处理分别显著(P<0.05)增加45.69%~142.75%、89.34%~272.68%和14.26%~90.34%,但0~40 cm土层的溶解性有机碳(DOC)和0~60 cm土层的微生物生物量碳(MBC)、硝态氮含量分别显著(P<0.05)减少68.89%~75.93%、35.58%~75.43%和12.91%~61.86%,其中,约63.81%的硝态氮损失发生在0~40 cm土层。相关性分析结果显示,土壤有机碳组分中的POC和MOC与土壤反硝化细菌的丰度显著(P<0.05)正相关,且影响其种群结构变化。SF处理0~60 cm土层nirS、nirK和nosZ基因拷贝数较CK处理增加2.5~6.7倍,并可有效促进unclassified_c_Betaproteobacteria(β-变形菌纲)、unclassified_f_Rhodocyclaceae(红环菌科)、unclassified_k_norank_d_Bacteria和unclassified_o_Burkholderiales(伯克氏菌目,属β-变形菌)的生长。综上,长期秸秆还田下,土壤反硝化细菌的生长及其种群结构变化主要受相对稳定的POC和MOC的驱动,引起的土壤硝态氮损失应在耕地肥力维系和提升,以及作物营养管理中予以必要考虑。     

添加作物秸秆对土壤有机碳组分和酶活性的影响

【目的】研究小麦和玉米秸秆以不同方式还田对土壤有机碳及其组分和酶活性的影响,为寻求最佳秸秆还田方式提供依据。【方法】采用室内恒温培养法,以连续7季秸秆均还田土及不还田土为供试土壤,研究培养60d后,小麦、玉米秸秆与土壤混匀还田和覆盖于表层还田对土壤总有机碳(TOC)、活性有机碳(LOC)、微生物量碳(MBC)含量,LOC/TOC、MBC/TOC和土壤蛋白酶(PROT)、脱氢酶(DHA)活性的影响。【结果】与不添加作物秸秆相比,无论以何种方式还田,添加小麦或玉米秸秆均明显增加了还田土与不还田土的TOC、LOC、MBC含量,LOC/TOC、MBC/TOC和PROT、DHA活性。还田土的TOC、LOC、MBC含量和PROT、DHA活性均明显高于不还田土;添加小麦秸秆处理土壤的TOC、LOC含量明显高于添加玉米秸秆处理;秸秆与土壤混匀还田处理的TOC、LOC含量和PROT、DHA活性均明显高于秸秆覆盖于表层还田处理;秸秆类型和还田方式对MBC含量、MBC/TOC无显著影响。作物秸秆腐解过程中LOC含量和PROT活性可较为敏感地反映土壤有机碳和微生物活性的变化。【结论】无论是在还田土还是不还田土中,作物秸秆与土壤混匀还田均有利于提高土壤有机碳各组分含量和土壤酶活性。     

深松秸秆还田措施对东北黑土土壤呼吸及有机碳平衡的影响

针对我国东北黑土深松结合秸秆还田措施对土壤呼吸变化特征影响不清晰、土壤有机碳平衡不确定的问题,以东北典型黑土区--绥化市青冈县为例,开展了田间原位监测试验,研究了不同深松深度(深松25 cm、深松35 cm)结合不同秸秆还田(秸秆还田、秸秆不还田)处理对土壤呼吸(包括根呼吸)和土壤有机碳平衡的影响。结果表明:不同田间管理条件下,土壤呼吸速率呈现"先升高,后降低",在7月中旬至8月初呼吸速率达到峰值的变化特征;各个生育期土壤累积呼吸量对总呼吸的贡献有所差别,其中以春玉米拔节期和吐丝期土壤呼吸对总呼吸贡献最大,分别占35.3%~41.2%和25.9%~31.9%。与农民习惯处理(不深松、秸秆不还田,FP)相比,深松结合秸秆还田处理提高了土壤呼吸速率并显著提高土壤呼吸累积量53.2%~108.0%(P<0.05);FP处理土壤有机碳表现为入不敷出,土壤有机碳平衡值为-647 kg C·hm^-2。单独深松处理(T1)土壤有机碳平衡表示为碳亏损,碳支出比FP高102.3%,有机碳损失最严重。单独秸秆还田处理(T2)、深松25 cm+秸秆还田处理(T3)和深松35 cm+秸秆还田处理(T4)较FP分别增加了土壤有机碳收入448.5%、477.7%和448.9%,土壤有机碳平衡均为正值,均能有效固存有机碳;与FP相比,深松和秸秆还田及两者结合的处理均能显著增加玉米产量13.8%~22.4%(P<0.05),达到12 t·hm^-2高产水平。深松结合秸秆还田措施能有效增加土壤活性,提高作物产量,是东北黑土地力提升和有机碳固存的推荐田间管理技术。