秸秆还田对农田生态环境的影响

本文根据“八五”期间,制定秸秆还田技术规程的研宪和我国已有研究报道,对秸秆还田对农田生态环境的影响进行探讨,认为秸秆还田的增产机制是优化了农田生态环境,秸秆还田不仅有改良土壤,增加作物养分,培肥地力作用,而且对保持土壤水分,调节土壤温度,抑制杂草生长都有显著作用。     

秸秆还田对农田棕壤氧化亚氮排放动态的影响

通过田间试验,采用静态箱法对不同量秸秆还田(单施氮肥、半量秸秆还田、全量秸秆还田)下不同时期土壤氧化亚氮排放动态进行了研究。结果表明,和单施氮肥相比,秸秆覆盖还田提高了土壤氮素积累,也同时影响土壤N_2O排放动态。在玉米生长期间,半收获量秸秆还田增加了7.8%的N_2O排放,全量秸秆还田降低了2.2%的N_2O排放,与土壤铵态氮变化一致;玉米收获后,秸秆还田显著增加了N_2O排放,增幅分别为6.7%(半量秸秆还田)和22.6%(秸秆全量还田)。试验期间单施氮肥、半量秸秆还田和全量秸秆还田三个处理N_2O排放的年累计量分别为1183 g hm~(-2)、1269 g hm~(-2)和1294 g hm~(-2)。尽管秸秆还田增加了总的N_2O排放,但是,由于秸秆增加了土壤氮素的投入,当以N_2O损失的氮素占总氮素投入的比例进行估算时,全量秸秆还田损失率最低为0.52%、半量秸秆还田为0.57%、单施氮肥为0.59%。由此可见,秸秆还田在增加土壤肥力的同时,降低了单位氮素的氧化亚氮损失,有利于氮素在土壤中的保留。     

关中平原农田生态系统不同秸秆还田模式的能流分析

为探明小麦、玉米秸秆还田模式下农田生态系统的能流特征,以关中平原农田生态系统的不同秸秆还田模式为对象,运用生态学原理和系统分析方法,分析了各模式的人工辅助能投入、能量产出、投能结构以及能量转化率等能流特征,了解不同秸秆还田模式的生态效益。结果表明:小麦秸秆高留茬玉米秸秆粉碎还田模式的总投能、有机能投入、有机能/无机能、能流循环指数均最高,分别为7.12×1010J.hm 2、5.44×1010J.hm 2、3.25和0.76;光能利用率最高的模式是小麦秸秆粉碎玉米秸秆粉碎覆盖还田,为0.669%;能量转化率最高的是小麦秸秆不还田玉米秸秆不还田模式,为6.05。从能流特征角度来看,秸秆还田模式的功能效益优于不还田模式。从综合评判得分来看,小麦秸秆高留茬玉米秸秆粉碎还田模式得分最高,达到0.792,说明该模式的生态效益最佳,是该区种植业生产的最优模式,可以大力推广。     

农田秸秆覆盖节水效应研究

利用秸秆覆盖农田，是减少棵间无效蒸发量、提高水资源利用的有效措施。在封丘３年试验结果表明，采用秸秆覆盖麦田可有效地降低耗水系数８．１％￣２３．２％，覆盖后减少棵间蒸发量２６．３％，节约灌溉水量２７０ｍ＾３／ｈｍ＾２。其节水机理主要是覆盖麦田可产生调节地温，蓄水保墒，提高了田间水的利用率。     

秸秆还田对宁南旱作农田土壤水分及作物生产力的影响

在宁南旱区通过研究秸秆还田对土壤水分及作物生产力的影响,为该区土壤扩蓄增容及作物水分利用效率的提高提供理论依据。在3年秸秆还田定位试验中,设置了不同秸秆还田量处理（谷子秸秆按3000、6000、9000kg·hm-2粉碎还田;玉米秸秆按4500、9000、13500kg·hm-2粉碎还田,对照为秸秆不还田）,对不同处理条件下的土壤含水量、作物水分利用效率和作物产量等指标进行了分析。结果表明,随秸秆还田量由高到低,在试验第3年（2009年）玉米播种期0～200cm土层的土壤贮水量分别较CK提高8.8%、9.9%和6.8%;成熟期0～200cm土层的土壤贮水量分别较CK提高14.8%、13.9%和12.8%;产量分别较CK显著提高30.7%、29.2%和12.5%（P〈0.05）;作物水分利用效率分别较CK显著提高41.1%、35.9%和21.3%（P〈0.01）。在宁南半干旱区采用秸秆还田能较好地保蓄土壤水分,利于土壤水库的扩蓄增容,且对提高作物产量和作物水分利用效率有显著效果。     

不同秸秆还田模式和施氮量对农田CO2排放的影响

以山东省桓台县高产农田为试验对象，分析在高产条件下，不同秸秆还田模式和氮肥施用量对农田CO2排放的影响。结果表明，氮肥施用量与秸秆还田模式都是影响土壤CO2排放的重要因素，玉米秸秆和小麦秸秆全部还田的处理土壤CO2排放通量高于其它中低氮处理，而小麦秸秆还田与不还田的各处理间差别不大。麦秸还田配施高氮处理的CO2排放通量普遍高于其它处理。     

秸秆还田对土壤质量与作物生长的影响研究进展

在提倡低碳、高效和生态农业的需求下,秸秆还田作为一项有效的生态农业措施得以大力推广。本文在介绍了秸秆还田的基本方式后,结合近年来国内外秸秆还田的研究成果,综合阐述了秸秆还田对土壤理化性质、土壤肥力质量、土壤微生物与酶活性、土壤碳平衡、土壤温室气体排放、土壤与作物重金属含量、作物产量及其构成等影响,进一步揭示了秸秆还田在农业生态系统中及其重要的现实意义,可为当前我国新的农业生产模式下,秸秆还田技术的进一步深入发展提供参考依据。     

秸秆还田方式对农田土壤结构及冬小麦产量的影响

为探索一种能够充分发挥秸秆改良土壤结构和提高作物产量作用的秸秆还田措施, 通过2 a小区试验, 以传统的秸秆还田方式[长秸秆(50 mm)覆盖或翻压还田, CK1、CK2]作为对照, 对比研究了粉碎、氨化秸秆以及与无机土壤改良剂(硫酸钙)混合翻压施用措施对农田土壤结构及冬小麦产量的影响。结果表明, 粉碎并氨化秸秆施入土壤后, 能显著(P<0.05)降低耕层(0~15 cm)土壤的容重, 增加土壤孔隙度, 但对耕层以下土壤容重及孔隙度改善效果不明显; 氨化秸秆施入土壤后较未氨化秸秆能显著(P<0.05)增加0~15 cm土壤中>0.25 mm土壤团聚体含量, 粉碎并氨化秸秆能显著(P<0.05)降低土壤团聚体分形维数, 提高0~15 cm土壤平均重量直径和几何平均直径各项评价指标。此外, 冬小麦穗粒数、1 m2有效穗数、千粒重和地上部总干物质量与籽粒产量的相关系数分别为0.30(P>0.05)、0.76(P<0.01)、 0.89(P<0.01)和0.88(P<0.01), 提高冬小麦有效穗数或地上部总干物质量可能是增加作物产量的主要途径。粉碎并氨化秸秆还田较秸秆覆盖能显著(P<0.05)提高冬小麦有效穗数; 粉碎并氨化秸秆与无机土壤改良剂(硫酸钙)混合施用措施提高冬小麦产量效果最为显著, 在冬小麦2个生长季比长秸秆覆盖还田(CK1)分别增产11.12%和17.84%, 比长秸秆翻压还田(CK2)分别增产7.39%和16.58%, 是本试验最佳秸秆还田方式。该研究成果可为干旱、半干旱地区改良秸秆还田措施、提高作物产量提供理论依据。     

秸秆还田对西藏中部退化农田土壤的影响

就不同秸秆还田方式对西藏中部退化农田土壤的影响进行了研究,结果表明:秸秆还田对增加土壤有机质、全N、速效P、全K和速效K具有重要作用。秸秆还田后,能提高土壤综合肥力水平,且有翻埋>高茬>覆盖的趋势。根据当地的生态条件,要控制西藏中部农田土壤的退化趋势,促进已退化土壤生产力的恢复和持续提高,建议该地区采用高茬方式进行秸秆还田。     

作物根茬留田的保土培肥效应

论述了作物根茬留田可以增强土壤的生物活性,促进土壤中的生物化学过程,从而更新土壤中已渐老化的腐殖质,保持地力常新。这种培肥效应,改善了土壤的物理性状和增强土壤的保持水土和保肥供肥性能,增加了作物的产量。连续根茬留田还有迭加效应。     

作物残茬对农田土壤风蚀的影响

通过对不同留茬高度对地表风速的影响以及留残茬(保护性耕作主要方式)、旋耕和常规翻耕3种耕作方式对土壤风蚀的影响进行比较研究,得出如下结果:留茬高度对地表风速的影响程度不明显,仅与地面有无留茬有关,留茬20cm左右即可有效降低地表风速,减少田间扬沙,抵抗土壤风蚀,是比较适宜的留茬高度;留茬(保护性耕作)、旋耕和常规翻耕3种耕作方式对田间扬沙情况的影响差异明显,其中在60cm高度以内,留茬比常规翻耕减少田间扬沙量34.9%,比旋耕方式减少61.5%,因此,留茬(保护性耕作)是一种有效防止农田土壤风蚀的耕作方式。     

小麦留高茬还田的效果

本文总结了多年多点小麦留高茬还田对土壤培肥、水稻增产的机理和效果     

稻茬高度影响轮作紫云英生长及还田效应

大田试验条件下,研究了水稻机械收割不同留茬高度(15cm 、30cm 、40cm,分别标注低茬、中茬、高茬)对轮作紫云英生长、养分积累以及翻压还田后土壤养分、化学性状和微生物量等的影响。结果表明：稻茬高度显著影响轮作紫云英生长、养分积累以及翻压还田效果。紫云英单位面积株数随留茬高度的降低而显著减少；除单株分枝数外,植株株高、茎粗、单株鲜、干重均表现为高茬处理＞中茬处理＞低茬处理,高、低茬处理间差异显著或极显著。产草量受稻茬高度影响明显,单位面积鲜、干草产量均随稻茬高度的降低而显著减少,高茬处理的紫云英鲜、干草产量均最高,分别达到19.22t.hm_^-2和3.27 t.hm_^-2,较低茬处理每公顷增加15.21 t和2.53 t。不同稻茬高度处理的紫云英植株碳及氮、磷、钾含量无显著差异,植株养分积累量则随稻茬高度增加而显著增加,各养分积累量变化趋势一致；不同处理紫云英翻压还田后土壤pH值变化差异不显著,但均较试验前略有上升；土壤电导率则表现为高茬处理大于中、低茬处理,处理间差异极显著; 翻压后土壤养分变化差异较大,各养分含量均表现为随水稻留茬高度降低而减少的趋势,高留茬处理土壤的有机质、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾含量分别较低留茬处理增加41.51%、27.35%、34.96%、68.78%、82.12%。不同处理紫云英翻压还田后,土壤可培养微生物数量存在差异。三大类微生物细菌、真菌、放线菌的数量均以高茬处理最高,除放线菌外,差异均达显著水平,其中,对细菌数量的影响最为明显,高茬处理极显著大于中、低茬处理,中、低茬处理间差异显著。综上,水稻留高茬(茬高40cm)轮作紫云英可获得较高的生物量和养分积累,翻压还田后土壤培肥效果显著优于中、低茬(茬高≦30cm)收割的处理。     

夏玉米垄作覆盖对农田土壤水分及其利用影响

在小麦-玉米1年两熟雨养旱农区，将垄作和秸秆覆盖技术结合起来，进一步提高天然降雨的利用效率。试验结果表明，在0～40cm土层含水量，夏玉米垄作覆盖较平作有显著的提高，以5～10cm表现尤为突出，随着土层的加深，这种差异逐渐减少；玉米冠层蒸发量平作平均值分别高于平作覆盖、垄作和垄作覆盖12．8％，7．6％和13．2％，地面蒸发量平作平均值分别高于平作覆盖、垄作和垄作覆盖48．6％，29．9％和54．3％；垄作覆盖比平作水分利用效率提高24．32％，叶片失水率较低。这说明了垄作覆盖能最大程度将天然降雨蓄存在土中，并转化为作物可用水资源。     

液体地膜覆盖保水效应研究

采取室内与大田试验相结合的方法，研究了液体地膜覆盖保水效应。结果表明：液体地膜覆盖显著降低水分蒸发。用于土壤保水目的的产品为E，使用浓度20～25倍，适宜用量为112．5～150．0kg／hm^2；而用于抑制水面蒸发目的的产品为D，适宜用量为75kg／hm^2。     

锌肥对作物产量、子粒锌及土壤有效锌含量的后效

1 992年～ 1 998年在河南新乡缺锌褐土进行了微区定位试验 ,研究施锌对作物和土壤的长期效应。结果表明 :施锌提高第一茬作物小麦的分蘖数、穗数、穗长和第二茬作物玉米的穗长、穗粒数和粒重 ,从而显著增加小麦和玉米产量。不同用量的锌对作物产量影响未及显著差异水平。施锌对作物产量的后效不明显 ,最多能维持两茬作物。施锌显著提高土壤有效锌含量 ,尽管施用锌肥 ,经过 4茬之后 ,土壤有效锌含量仍维持在临界值之上 ,但作物产量没有多大影响。施锌显著提高前 2茬小麦和前 3茬玉米子粒中锌含量     

地膜覆盖下玉米田土壤水热生态效应试验研究

为进一步了解地膜覆盖下的土壤水热生态效应,在吉林省东部开展了玉米地膜覆盖栽培试验.结果表明,晴天地膜覆盖使耕层地温增加3～5℃,阴雨天增温不明显.晴天地膜覆盖可使土壤湿度较对照提升2～4个百分点,阴雨天处理间土壤湿度差别不大,多雨时段地膜覆盖下土壤湿度明显低于对照.地膜覆盖能明显改善玉米田土壤水热生态条件,对促进作物生长发育、抗旱防涝起到一定的作用.     

紫色土丘陵区秸秆还田的腐解特征及对土壤肥力的影响

在分析水稻、小麦、油菜秸秆的养分含量和化学组成的基础上，通过田间两年四作的定位试验，探讨了紫色丘陵区秸秆还田的腐解变化及对土壤肥力的影响。结果表明，秸秆含有丰富的养分，经腐解后给土壤提供了大量的碳、氮、磷、钾。在腐解过程中，还田后的前3个月分解快，后期分解缓慢；3种秸秆在田间的分解速率（K）：麦秸〉稻草〉油菜秸，秸秆翻埋〉秸秆面施；养分释放速度钾〉磷〉氮。测定了不同处理的土壤水分特征曲线．并将实验结果拟合为经验关系式。秸秆覆盖还田促进土壤团粒结构形成，提高了土壤水稳性团聚体含量，从而改善了土壤通透性和保水保肥性。秸秆覆盖还田还降低了土壤容重，增加了土壤总孔隙度，使土壤有机质、速效氮、磷、钾得到一定提高，从而达到培肥地力的目的。     

旱地土壤周年覆盖试验效应分析

2000～2002年在平阴、青州、沂水和邹城等县市区的丘陵旱地进行了土壤周年覆盖效应试验。结果表明,旱地土壤周年覆盖有较好的土壤增温和保水效果,能有效地改善作物生长田间环境和土壤理化性状,小麦、花生、玉米等作物增产效果显著。