秸秆覆盖对旱地作物水分利用效率的影响

 根据多年田间定位试验资料，研究分析了秸秆覆盖对土壤蓄水、保水和供水的影响。结果表明，在秸秆覆盖下土壤蓄水比对照多45.2～69.3mm，土壤蒸发量比对照减少21.5%～63.2%。而且秸秆覆盖所增加的蓄水量的60%～83%集中在0～50cm土层内；秸秆覆盖有调控土壤供水的作用，使作物苗期耗水减少，需水关键期耗水增加，农田水分供需状况趋于协调。在秸秆覆盖下作物耗水系数比对照减少15.5%～16.7%,作物水分利用效率比对照提高0.11～0.31kg·mm#--1·亩#--1。秸秆覆盖技术大面积推广后，可能会大量节约农业用水，使北方旱区有限的水资源得到高效利用。     

秸秆覆盖对旱地土壤水分及冬小麦水分利用效率的影响

【目的】研究秸秆覆盖方式与覆盖量对冬小麦田土壤水分及冬小麦产量和水分利用效率的影响。【方法】在陕西渭北旱塬,通过连续2年(2007-2009)的不同秸秆覆盖方式(全程覆盖、生育期覆盖、不覆盖(CK)与不同覆盖量(9000,6000,3000kg/hm2)的大田试验,研究秸秆覆盖对土壤水分及冬小麦产量和水分利用效率的影响。【结果】2年的定位试验结果表明,同一覆盖方式不同覆盖量处理的土壤含水量与覆盖量呈正相关;同一覆盖量不同覆盖方式下土壤含水量表现为全程覆盖优于生育期覆盖和CK;全程覆盖方式9000,6000和3000kg/hm2覆盖量处理0～200cm土层平均含水量较生育期覆盖分别提高了11.5%,10.0%和8.0%,较CK分别提高了19.2%,12.9%和8.8%;全程覆盖方式和生育期覆盖方式下,小麦的水分利用效率均以覆盖量为3000kg/hm2处理最大,其中全程覆盖方式的水分利用效率较CK增加了31.5%(P0.05),生育期覆盖方式下2年平均的水分利用效率较CK增加了12.8%(P0.05);不同覆盖量在全程覆盖方式下冬小麦产量较CK增加41.1%～65.7%(P0.05),在生育期覆盖方式下冬小麦产量较CK增加了27.1%～30.2%(P0.05)。【结论】同一秸秆覆盖方式不同覆盖量均可增加冬小麦产量,而同一覆盖量下以全程覆盖方式的增产效果较优;覆盖量为3000kg/hm2时,2种覆盖方式的冬小麦水分利用效率均最大。     

秸秆还田量对土壤和马铃薯产量及水分利用效率的影响

为增强土壤保水续墒,改善土壤质地和团粒结构,提高土壤水分利用效率,以定薯3号为材料,设计玉米秸秆量0、5 000、10 000、15 000、20 000 kg/hm25个处理,3次重复,小区面积33 m2(6.0 m×5.5 m),研究了玉米秸秆还田量对土壤水分含量、容重、马铃薯产量品质及水分利用效率的影响。结果表明,与对照相比,施用秸秆处理的马铃薯块茎中淀粉含量提高0.04～0.92百分点,干物质提高0.18～0.60百分点,商品薯率提高5.2～21.5百分点,产量提高10.68%～54.33%,水分利用效率提高5.93%～30.66%,不同处理对马铃薯产量影响差异显著,施入量为0～15 000 kg/hm2时,马铃薯产量呈上升趋势,超过15 000 kg/hm2产量呈下降趋势,建议推广施用量为15 000 kg/hm2。     

不同秸秆覆盖保水剂处理对夏玉米产量和水分利用效率的影响

通过大田试验,研究了秸秆覆盖保水剂对夏玉米不同生育阶段的土壤含水量、储水量,以及作物的耗水特征、水分利用效率等的影响。结果表明:与CK相比,各处理提高了夏玉米不同生育阶段0～100 cm的土壤含水量、储水量,促进了干物质的积累,降低了玉米的耗水量,提高了玉米产量和水分利用效率。在各处理中,覆盖保水剂处理的土壤含水量、储水量均高于其他处理,而耗水量最低。在播种-拔节期、拔节-开花期,覆盖保水剂处理干物质积累量显著大于其他处理,而在开花-花后30 d、花后30 d-收获,覆盖保水剂显著大于秸秆覆盖和CK,与保水剂处理差异不显著。最终,覆盖保水剂处理的产量和水分利用效率显著高于其他处理,较CK增产23.34%,水分利用效率增加8.53 kg/(mm·hm²)。     

水分与玉米秸秆还田对小麦根系生长和水分利用效率的影响

【目的】通过两年的防雨棚微区控水试验,探索秸秆还田和水分调控对小麦根系生长、产量及水分利用效率的影响,为提高秸秆还田效果及推广应用秸秆还田技术提供参考。【方法】试验设玉米秸秆粉碎翻压还田（RS）和秸秆不还田（CK）处理;3种土壤水分处理,分别为田间持水量的50%—55%（干旱处理,D）、60%—65%（轻旱处理,SD）和70%—75%（适宜水分处理,N）。测量土壤水分含量、根干重、根干重密度、根系活力、籽粒产量和水分利用效率等指标。【结果】干旱条件下小麦成熟期的次生根数显著降低,与轻旱和适宜水分处理相比,不同生育时期小麦根系活力均显著降低,0—25 cm土层中的根干重密度在不同的生育时期也基本表现为降低趋势,产量下降幅度分别为4.34%—38.30%和14.30%—36.63%,但土壤贮水消耗量分别显著增加7.92%—25.56%和31.34%—90.72%,水分利用效率分别显著增加12.69%—30.09%和11.83%—32.88%。干旱条件下,与CK处理相比,RS处理在返青期和成熟期的单株次生根数分别提高了17.17%—29.41%和5.60%—27.86%,不同生育时期0—25 cm土层中根干重密度降低,花后根系活力及25—50 cm土层中根干重密度的下降幅度增大,产量和水分利用效率分别显著降低了15.02%—19.52%和7.51%—14.56%。轻旱和适宜水分条件下,与CK处理相比,RS处理提高了不同生育时期的单株次生根数,减缓了小麦花后的根系活力及25—50 cm土层中的根干重密度下降幅度,并且增加土壤贮水消耗量,降低灌溉量及总耗水量,除2013—2014年小麦生长季适宜水分条件下不同还田方式间产量和水分利用效率差异未达显著水平外,秸秆还田处理的产量和水分利用效率分别显著提高了6.09%—9.18%和6.77%—11.13%。另外,秸秆还田方式与水分调控的交互作用显著影响小麦产量和水分利用效率。【结论】在较好的土壤水分条件下（轻旱和适宜水分）,秸秆还田对小麦根系生长具有正效应,有利于延缓根系衰老,增加土壤贮水消耗量、产量及水分利用效率,减少灌溉量;而在土壤水分条件较差时进行秸秆还田,小麦产量和水分利用效率显著降低。     

免耕秸秆覆盖对大豆田土壤含水量的影响

试验采用微区定位方法,研究免耕栽培条件下不同秸秆覆盖量对大豆田土壤含水量的影响。结果表明:随着秸秆覆盖量的增加,不同生育时期各处理不同土层的土壤含水量变化均呈增加趋势,0%、30%、60%、100%秸秆覆盖免耕处理平均土壤含水量均显著高于常规垄作处理,平均增幅0.99%~3.77%,其中以100%秸秆覆盖处理保水效果最佳;秸秆覆盖后,免耕大豆在前期表层土壤水分富集现象显著,不同秸秆覆盖处理5 cm土层土壤含水量在播种至出苗期分别较常规垄作处理增加4.81%~9.43%。因此,秸秆覆盖地表还田应因地而异,干旱区适宜,而低湿易涝区则不适宜应用秸秆覆盖地表还田技术。     

不同量秸秆还田对玉米产量及水分利用效率的影响

研究同一施肥水平下,秸秆4种不同还田量对0~100 cm土层土壤贮水量、水分利用效率、玉米生长发育及产量的影响。试验结果表明,随着秸秆还田量的增加,玉米生育期0~100 cm土层土壤贮水量较CK提高了4.25%、7.25%和4.49%;株高较CK增加了6.88、14.12和8.21 cm;百粒重较CK增加了4.74%、11.05%和5.72%;玉米产量较CK提高了4.21%、7.50%和4.73%(P<0.05);水分利用效率较CK提高了4.46%、9.27%和5.84%。当秸秆还田量为9 000 kg/hm2时,能够显著提高该地区的玉米产量和水分利用率。     

秸秆覆盖与种植密度对黑龙港平原区夏玉米产量和水分利用效率的影响

在黑龙港平原区夏玉米产区,通过优化秸秆覆盖量与种植密度组合,可进一步提高该区夏玉米的产量和水分利用效率(WUE)。以夏玉米品种京单28为试材,采用二因素三水平裂区试验设计,其中,秸秆覆盖量(M)设无覆盖(0 kg/hm~2,M_1)、中度覆盖(2 625 kg/hm~2,M_2)和重度覆盖(5 250 kg/hm~2,M_3),种植密度(P)设低密度(52500株/hm~2,P_1)、中密度(60000株/hm~2,P_2)和高密度(67500株/hm~2,P_3),研究了不同秸秆覆盖量与种植密度组合对夏玉米产量和水分利用效率的影响。结果表明:玉米产量和水分利用效率均随秸秆覆盖量和种植密度的增加而提高,且受2个因素的影响程度均达到了显著水平,其中受种植密度的影响程度更大,覆盖处理产量和水分利用效率的最大提升幅度分别为4.08%和13.28%,种植密度处理产量和水分利用效率的最大提升幅度分别为7.06%和17.63%。所有处理中,M_3P_3处理的产量和WUE最大,分别达到了10 814.99 kg/hm~2和27.85 kg/(mm·hm~2),该处理实现了产量与WUE的最佳组合。在黑龙港平原区,通过秸秆覆盖与适宜种植密度相结合的方法,可以实现夏玉米节水高产的目的。     

少耕留茬小麦间作玉米的耗水特性

2009—2010年,通过大田试验,在不同灌水梯度下,研究了少耕和秸秆覆盖对小麦间作玉米产量、耗水特性及水分利用效率的影响,旨在为高效节水间作技术体系的构建提供新思路。研究表明：间作处理的土地当量比(LER)为1.46～1.56,间作优势明显;高灌水平与低、中灌水平相比,少耕留茬间作及传统间作中,玉米组分经济产量平均提高44.4%和9.31%,小麦组分经济产量平均提高10.22%和2.36%;少耕留茬显著提高了小麦间作玉米播种前和收获后0～120 cm土层平均贮水量。少耕留茬、间作及灌水量均是影响小麦、玉米耗水量的主导因子,将少耕留茬集成于间作,并结合中灌水处理,为提高小麦、玉米WUE的最优组合。     

小麦秸秆还田条件下钾肥减量对水稻产量及养分利用的影响

利用长江中下游稻麦轮作定位试验,研究小麦秸秆还田条件下,钾肥减量施用对土壤钾素含量、水稻产量和钾素累积量以及钾肥利用率的影响,为小麦秸秆还田后水稻钾肥合理施用提供科学依据。试验共设5个处理,分别为：秸秆还田+配方施肥（K_100%）,秸秆还田+配方施肥钾肥减量10%（K_90%）,秸秆还田+配方施肥钾肥减量20%（K_80%）,秸秆还田+配方施肥钾肥减量30%（K_70%）,秸秆还田+配方施肥不施钾肥（K₀）。采集3年水稻不同生育期植株和土壤样品,分析土壤钾素动态变化和水稻钾素吸收富集规律,并统计水稻产量和经济效益。3年试验结果表明,与K_100%相比,K_90%处理的土壤全钾和速效钾含量分别提高了3.13%和6.38%,水稻钾素总累积量和净累积量平均提高1.55%和5.13%,水稻平均增产2.19%;K_80%和K_70%处理的土壤全钾和速效钾含量分别平均减少12.58%~15.31%和4.26%~10.64%,水稻钾素总累积量平均减少了7.49%~13.62%,水稻净累积量平均增加了0.48%~1.78%,K_80%处理的水稻产量平均增加2.32%,而K_70%处理的水稻产量则平均降低了6.43%。与K_100%相比,钾肥减量（K_90%、K_80%、K_70%）能够显著增加水稻钾肥农学效率（15.51%~24.53%）、偏生产力（17.96%~25.40%）和钾素吸收利用率（17.53%~55.36%）（P<0.05）。当钾肥减量大于20%时,经济效益呈下降趋势。小麦秸秆还田条件下,与配方施肥相比（K_100%）,钾肥减量10%对土壤速效钾含量影响不显著,但能够提高水稻钾素累积量;钾肥减量20%~30%会降低土壤速效钾含量以及水稻钾素累积量,提高水稻钾素净累积量;钾肥减量10%~20%对水稻产量影响不显著,但可以增加钾肥农学效率、偏生产力和钾肥吸收利用率及经济效益。     

免耕和秸秆覆盖对旱作区土壤氮素、水分和春小麦产量的影响

采用随机区组设计进行大田试验,设置传统耕作(CT)、免耕(NT)、传统耕作+秸秆覆盖(TS)、免耕+秸秆覆盖(NTS)4种处理,研究不同处理下旱作区春小麦田的土壤容重、含水量、全氮含量、铵态氮含量、硝态氮含量和小麦产量。结果表明:不同处理实施2 a后,NT和NTS处理的0～10 cm土层土壤容重显著(P<0.05)高于CT和TS处理;TS和NTS处理较CT处理增加了土壤含水量和土壤表层(0～40 cm)全氮含量,就2 a试验平均值而言,TS、NT和NTS处理的土壤含水量较CT处理分别增加8.33%、3.17%和3.82%,TS和NTS处理的土壤全氮含量分别较CT处理显著(P<0.05)增加1.78%和3.48%;但TS、NT和NTS处理的土壤铵态氮和硝态氮含量较CT处理显著(P<0.05)降低。从2 a试验平均值看,与CT处理相比,TS和NTS处理的春小麦产量明显增加,而NT处理的春小麦产量下降。     

Effect of mulching with maize straw on water infiltration and soil loss at different initial soil moistures in a rainfall simulation

Mulching and soil water content (SWC) have a significant impact on soil erosion, and this study investigated the effect of straw mulching on water infiltration and soil loss under different initial SWC treatments in a rainfall simulation experiment conducted in northern China. Increasing initial SWC can decrease soil infiltration and increase soil loss. During an 80 mm rainfall event (80 mm·h⁻¹ for 60 min), 8%, 12% and 16% initial SWC treatments decreased cumulative infiltration by 8.7%, 42.5% and 58.1%, and increased total sediment yield by 44, 146 and 315 g, respectively, compared to 4% initial SWC. However, in all the straw mulching treatments, there was no significant difference in stable infiltration rate between the different initial SWC treatments. For all initial SWC treatments, straw mulching of 30% or more significantly enhanced water infiltration by over 31% and reduced soil loss by over 49%, compared to the unmulched treatment. Taking into consideration the performance of no-till planters, a maize straw mulching rate of 30% to 60% (1400–3100 kg·hm⁻²) is recommended for the conservation of water and soil in northern China.     

麦秸还田下翻耕和不同水肥管理措施对稻田理化性质及水稻产量的影响

稻麦轮作系统中,还田麦秸腐解产生的毒害物质会对水稻产生不利影响。为有效减缓秸秆还田带来的负面影响,筛选适宜的耕作和水肥管理措施,通过设置翻耕（FS+PT）、泡田换水（FS+WR,2 d泡田后换水施肥）、延长泡田时间（FS+IP,施肥后泡田7d）、延长泡田时间并推迟施肥（FS+IP+FP,泡田7 d后再施肥）处理的田间小区试验,同时设置不施秸秆和化肥（CK）、单施化肥（F）、单施秸秆（S）以及施秸秆和化肥（FS）处理,比较在施用秸秆和化肥的基础上,翻耕和不同水肥管理措施对稻田理化性质及水稻产量的影响。结果表明：延长泡田时间的两个处理（FS+IP和FS+IP+FP）能有效降低稻田田面水酚酸含量;秸秆还田配合不同水肥管理措施处理稻田田面水氮磷含量明显低于F处理;合理的施用秸秆能有效促进水稻生长发育,特别是FS+PT处理,其水稻有效穗数比秸秆还田FS处理提高19.9%,其次为FS+WR处理,比FS处理提高15.2%。研究表明,翻耕、泡田换水、延长泡田时间等水肥管理措施均能有效减缓麦秸还田对水稻生长带来的负面效应,进而促进植物养分吸收及增加作物产量;考虑环境风险等综合效应,在麦秸还田时采用翻耕和延长泡田时间是较好的稻田田间管理措施。     

秸秆覆盖下旱地小麦收获指数降低的原因解析

结合田间试验与文献资料,分析了旱地秸秆覆盖条件下小麦收获指数降低的原因。结果表明,虽然大多数资料显示秸秆覆盖能够增加小麦产量,但是覆盖较常规耕作小麦收获指数下降最高达20%,这个现象不容忽视。其原因可能是：(1）小麦生育前期旺长消耗大量土壤水分,造成小麦后期严重的水分胁迫,影响籽粒灌浆。(2）小麦后期水分 胁迫可能引起冠层温度升高,导致热胁迫对籽粒灌浆不利;(3）旱地小麦氮肥播前一次施用方式有可能引起小麦后期氮营养不足,加速叶片衰老,影响花后光合产物形成,也不利于籽粒灌浆。     

水作与地表覆盖旱作水稻的生长和水分利用效率

通过田间试验研究水作水稻和不同地表覆盖旱作水稻的生长和水分利用效率。结果表明 :水作稻田当季用水总量是旱作稻田的 3 5～ 3 7倍 ,旱作稻田灌溉水生产效率是水作稻田的 1 0 6～ 1 6 4倍 ,田间总水分利用效率也达到水作的 3倍左右。尽管地表覆盖有较好的保墒增温效果 ,但因水分胁迫使旱作水稻生育期较水作延长 4～ 1 0d ;旱作中的覆膜处理保墒增温效果最好 ,灌水量最低 ,其耕层土壤温度比其他旱作处理平均高 1℃ ,生育期延长时间最短。水作、覆膜、盖草和裸露处理的水稻产量分别为 95 74、 85 1 8、 84 81和 7833kg·hm-2 。覆膜处理虽在产量和水分利用效率上略高于盖草处理 ,但差异不显著 ,且覆膜处理存在成本高 ,污染土壤等缺陷。因此盖草不失为一项较好的替代水稻覆膜旱作的技术。     

谷子秸秆浸提液及田间覆盖对4种杂草的化感作用研究

为探究谷子秸秆浸提液和田间覆盖对4种谷田恶性杂草（反枝苋、藜、狗尾草、稗草）的化感效应,在室内发芽试验中设置谷子秸秆浸提液原液（100 g/L,W₀）、稀释10×（W₁）、50×（W₂）、100×（W₃）液4个浓度和H₂O（CK₁）处理,测定处理后4种杂草种子的发芽率、根长、芽长、发芽率化感指数、根长化感指数、芽长化感指数、综合化感指数;大田试验设置遮光量对等的秸秆（F）和地膜覆盖（PF）处理,谷子秸秆覆盖量为2 000（F₁）、4 000（F₂）、8 000 kg/hm²（F₃）,地膜遮光处理为50%（PF₁）、70%（PF₂）、100%（PF₃）,以露地不覆盖为对照（CK₂）,测定田间4种杂草的株数、密度、盖度和杂草防效等指标。结果表明：与CK₁相比,谷子秸秆水浸提液对4种杂草种子的发芽率、根长、芽长均具有显著化感作用（P<0.05）,且不同浓度浸提液处理的作用存在显著差异。W₀处理对4种杂草种子的发芽率、根长、芽长均有化感抑制作用,对4种杂草种子萌发的抑制效果由强到弱为：藜（-0.86）>狗尾草（-0.84）>稗草（-0.51）>反枝苋（-0.44）,对反枝苋根长（-1.00）和稗草芽长（-0.84）的化感抑制效果较强;W₁和W₂处理对4种杂草种子萌发均表现为化感促进作用,化感指数由高到低均为：狗尾草（0.19）>反枝苋（0.16）>稗草（0.05）>藜（0.02）;W₃处理对狗尾草、稗草和反枝苋3种杂草种子的萌发有较弱的化感促进作用。大田试验中,随秸秆覆盖量的增加,4种杂草的密度和总盖度呈现逐渐下降的趋势;F₃处理在第3次中雨的5 d后对藜、狗尾草、稗草密度仍有显著的化感抑制作用（P<0.05）,3种杂草密度分别比CK₂减少61.66%、63.67%、86.68%;3次中雨5 d后的杂草总盖度均在F₃处理达到最低,与CK₂相比杂草总盖度分别降低24.23%、33.73%、13.56%;在第1次中雨5 d后,F₁和F₂处理的株防效均显著高于PF₁和PF₂处理,秸秆被雨水淋溶后土壤化感物质浓度增加,导致化感抑制作用增强,分别升高5.23%和19.09%;F₃处理在第1次中雨5 d后鲜重防效达到最大值,为52.45%,第2次中雨5 d后株防效达到最大值,为68.75%。随着秸秆覆盖时间的延长和降雨次数的增加,秸秆对杂草盖度和密度的化感抑制作用逐渐减弱。综上,谷子秸秆浸提液原液（100 g/L）处理对4种杂草种子萌发、根长、芽长的化感抑制效果最显著;谷子秸秆覆盖量为8 000 kg/hm²（F₃）可替代地膜覆盖用于谷田防除杂草。     

不同耕作方式下秸秆还田对土壤活性有机碳的影响

针对黄土高原雨养农业区干旱逆境下农田土壤有机碳累积、矿化的平衡点低等问题,探索了不同耕作方式下秸秆还田对土壤有机碳的影响.采用埋袋法研究了传统耕作不还田(T)、传统耕作秸秆还田(TS)、免耕秸秆覆盖(NTS)、传统耕作秸秆还田加薄膜覆盖(TPS)4种耕作方式对土壤有机碳和活性碳组分含量的影响及其动态变化特征.结果表明:秸秆还田能显著增加土壤有机碳和活性有机碳含量;不同耕作方式下土壤有机碳和活性有机碳含量存在差异,其中土壤有机碳(SOC)含量为TPSNTSTST,水溶性有机碳含量(WSOC)为TSTPSNTST,易氧化有机碳(ROOC)含量为NTSTSTPST;秸秆还田一年内SOC、WSOC、ROOC含量整体呈减小趋势;90~180d土壤有机碳在NTS减少幅度最大,达到9.18%,土壤水溶性有机碳TS减少最大;易氧化有机碳在180~270d减少较多,其含量顺序为NTSTSTPST.