稻-油轮作条件下长期秸秆还田对土壤肥力的影响

在湖北省2个秸秆还田长期定位试验(武穴市8年和荆州市3年)的基础上,研究武穴的传统耕作(W1)、秸秆还田配合传统耕作(W2)、免耕(W3)、秸秆还田配合免耕(W4)以及荆州的施氮磷肥(J1)、氮磷钾肥(J2)、秸秆还田配合氮磷肥(J3)、秸秆还田配合氮磷钾肥(J4)处理对土壤肥力的影响。结果表明:(1)两地耕层(0~20 cm)土壤中各养分(全氮、有机质、碱解氮、速效磷和速效钾)的含量均显著高于20~40 cm土层的,秸秆还田和免耕均能有效提高耕层土壤中有机质和全氮的含量,其中W4和J4处理效果最好;W4比W1有机质和全氮分别增加了1.72%~37.55%和2.09%~15.79%,J4比J1增加了1.41%~21.90%和5.83%~16.38%;油菜季土壤有机质含量普遍高于水稻季;(2)秸秆还田显著提高耕层土壤的速效养分(碱解氮、速效磷、速效钾)的含量,尤其是速效钾,增幅最大;(3)与W1和J1相比,W2和J3减小了耕层土壤的容重(分别减小7.81%和2.39%),增大土壤总孔隙度(分别增大4.75%和1.14%)和毛管孔隙度(分别增大3.77%和9.40%)。稻-油轮作条件下长期秸秆还田显著提高耕层土壤养分的含量,降低土壤容重和增大孔隙度,对培肥土壤有积极的作用。     

长期秸秆还田对旱地玉米土壤有机碳及碳库管理指数的影响

以山西省晋中市寿阳县长期玉米种植区褐土为研究对象,探讨秸秆还田方式对土壤有机碳、土壤活性有机碳组分和土壤碳库管理指数的影响,以期为北方旱地褐土培肥、提高土壤质量提供理论依据。基于连续30年（1992—2021年）秸秆还田长期定位试验,按照等碳量秸秆还田,设置4个处理[秸秆覆盖还田(SM)、秸秆粉碎直接还田(SC)、秸秆过腹还田(CM)、秸秆不还田(CK)]进行分析。结果表明：（1）CM处理的土壤总有机碳含量较SM、SC显著提高了29.23%、35.72%。（2）CM处理的土壤活性有机碳含量较CK显著提高了77.72%,且与SM、SC差异显著;SM、SC、CM处理的土壤微生物量碳含量较CK分别显著提高了26.39%、43.51%、70.83%;SM、SC、CM处理的土壤可溶性有机碳含量较CK分别显著提高了4.32%、31.47%、60.00%。（3）SM、SC、CM、CK间的土壤活性有机碳效率无显著差异,SC处理的土壤微生物量碳有效率和可溶性有机碳有效率较CK分别显著提高了28.04%、17.10%,SM处理的土壤可溶性有机碳有效率较CK显著降低了11.48%,CM对于土壤碳素效率无明显...     

不同耕作方式对农田环境及冬小麦生产的影响

为明确不同耕作方式对农田环境及小麦生产的影响,通过田间定位试验,研究了5种耕作方式对冬小麦田土壤物理特性、杂草、小麦产量及其构成因素的影响。结果表明,小麦拔节期以前,免耕及覆盖秸秆可显著提高表层土壤含水量,覆盖秸秆处理可显著降低土壤温度;小麦拔节后,作物覆盖度增加,处理间土壤含水量、温度差异减小。与旋耕（RT）相比,小麦收获后,免耕及覆盖秸秆可显著增加0~5 cm表土层容重、降低15~20 cm土层容重,可显著降低麦家公、播娘蒿的发生密度、株高及鲜重,显著增加荠菜的发生密度、株高及鲜重,旋耕秸秆还田（RTS）对荠菜的影响不显著,可降低麦家公、播娘蒿的发生密度,但有使其单株平均株高、鲜重增加的趋势。与RT相比,免耕覆盖秸秆3000 kg/hm2（NTS3000）、免耕不覆盖秸秆（NT）区小麦产量分别增加13.0%、8.3%,RTS、免耕覆盖秸秆6000 kg/hm2（NTS6000）区小麦产量分别降低9.1%和17.4%。NTS3000处理区农田环境有利于作物的生长发育,是较适合黄淮海地区的冬小麦保护性耕作方式。     

耕作方式与秸秆覆盖对土壤理化性状及花生产量的影响

采用大田裂区随机区组设计试验,研究了耕作方式(免耕、垄作)与秸秆覆盖对土壤理化性质及花生产量的影响,旨在为砂姜黑土区花生的高产、优质和小麦秸秆合理利用提供科学依据。结果表明:花生开花期,起垄覆盖小麦秸秆的耕层土壤温度和盐分均最高,而土壤水分含量最低;花生收获期,起垄覆盖小麦秸秆的耕层土壤p H最高,而土壤容重最小;花生不同生育期,起垄覆盖小麦秸秆的叶片SPAD值均最大;起垄覆盖小麦秸秆的花生产量最高,比免耕不覆盖小麦秸秆的和免耕覆盖小麦秸秆的花生产量分别增加664.7、818.1 kg/hm~2,增产率分别为19.4%、25.0%。免耕不覆盖小麦秸秆,起垄覆盖小麦秸秆和免耕覆盖小麦秸秆等3种方式下,‘远杂9307’分别比‘远杂6’产量增加13.8%、9.9%和15.8%。‘远杂9307’起垄种植,小麦秸秆覆盖量为4500 kg/hm~2,花生产量最高,为4290.0 kg/hm~2,对土壤理化性质改善较佳,建议在花生生产上示范应用。     

玉米-大豆免耕轮作体系玉米秸秆还田量对土壤养分和大豆产量的影响

试验采用微区定位法,研究玉米-大豆隔年轮作免耕条件下,0%、30%、60%、100%4种秸秆覆盖还田量对土壤养分及大豆植株性状和产量的影响,以期为合理使用秸秆及农田的可持续管理提供理论依据。结果表明,秸秆覆盖还田能够有效增加大豆单株叶面积、地上部及地下部的干物质积累量,60%秸秆还田量效果最佳,产量达4 770.2kg/hm2;土壤中有机质、全氮、全磷、碱解氮、速效磷、速效钾含量均随着秸秆还田量增加而增加,且对土壤速效养分含量的影响幅度大于对全量养分的影响。与秸秆不还田相比,秸秆还田土壤有机质增加8.9%~28.1%,全氮增加2.2%~20.0%,全磷增加11.4%~30.2%,碱解氮增加4.5%~27.2%,速效磷增加12.9%~73.3%,速效钾增加6.7%~63.0%,在本地区连续5年免耕条件下,60%秸秆还田量较为适宜。     

覆盖免耕对棉田土壤物理性质及棉花生理特性的影响

采用裂区设计,研究了秸秆覆盖及免耕对土壤温度、容重及棉花功能叶SPAD值、光合特性、生育性状等的影响。结果表明：免耕降低土壤温度、容重以及棉花的净光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度、蒸腾速率,但功能叶SPAD值为免耕>翻耕;秸秆覆盖降低土壤温度,提高土壤含水量;免耕下秸秆覆盖较地膜覆盖和露地提高土壤容重及棉花的气孔导度、胞间CO2浓度、蒸腾速率,翻耕时结果与此相反;翻耕处理棉花长势强于免耕,但单株结铃数差异不显著;秸秆覆盖较露地能显著提高棉花铃数、铃重和衣分;秸秆覆盖量越大,功能叶SPAD值越小,但产量越高。秸秆覆盖免耕下棉花光合能力和产量表现均差于翻耕,但产量与露地及地膜覆盖处理间的差异不显著。     

长期免耕秸秆还田对寒地土壤有机碳及大豆产量的影响

为了优化寒地免耕覆盖栽培技术,利用长期定位试验,研究免耕条件下0%、30%、60%和100%秸秆覆盖还田量对土壤有机碳及微生物生物量碳含量的影响。结果表明,免耕秸秆还田具有显著的固碳效应,有助于提高土壤总有机碳（4.1%~22.3%）、土壤活性有机碳（52.5%~75.5%）及土壤微生物生物量碳含量（14.6%~44.7%）;随秸秆覆盖还田量增加,表层土壤有机碳、土壤活性有机碳和土壤微生物生物量碳含量呈上升趋势,60%秸秆覆盖还田量处理的亚表层土壤总有机碳含量最高,60%和100%处理的亚表层土壤微生物生物量碳含量较高;30%处理的大豆产量最高,60%处理次之。在本试验寒地免耕9年条件下,60%秸秆覆盖还田量对土壤整体有机碳固持及大豆产量提升作用显著。     

玉米一大豆免耕轮作体系玉米秸秆还田量对土壤养分和大豆产量的影响

试验采用微区定位法,研究玉米一大豆隔年轮作免耕条件下,0%,30%,60%,100%4种桔秆覆盖还田量对土壤养分及大豆植株性状和产量的影响,以期为合理使用秸秆及农田的可持续管理提供理论依据。结果表明,秸秆覆盖还田能够有效增加大豆单株叶面积、地上部及地下部的干物质积累量,60%秸秆还田量效果最佳,产量达4770.2kg/hm²;土壤中有机质、全氮、全磷、碱解氮、速效磷、速效钾含量均随着桔秆还田量增加而增加,且对土壤速效养分含量的影响幅度大于对全量养分的影响。与秸秆不还田相比,桔秆还田土壤有机质增加8.9%~28.1%,全氮增加2.2%~20.0%,全磷增加11.4%~30.2%,碱解氮增加4.5%~27.2%,速效磷增加12.9%~73.3%,速效钾增加6.7%~63.0%,在本地区连续5年免耕条件下,60%桔秆还田量较为适宜。     

秸秆全量还田下土壤氮素特征对耕作措施的响应

为揭示北疆地区秸秆全量还田下不同耕作措施对土壤氮素特征的影响,进而筛选出适宜北疆复播大豆资源高效利用的耕作措施。于2019年进行了复播大豆田间试验,在冬小麦收获后秸秆全量还田条件下,设置了翻耕（TS）、翻耕覆膜（TPS）和免耕秸秆覆盖（NTS）3种耕作措施处理,研究不同耕作措施对复播大豆土壤铵态氮、硝态氮及氨挥发的影响。结果表明,复播大豆花期施肥后,土壤氨挥发速率和积累量表现为TPS>TS>NTS;不同耕作措施下土层0~20cm硝态氮和铵态氮含量差异显著,0~20cm耕层TPS和TS处理土壤硝态氮含量分别较NTS处理高17.12%和18.45%,铵态氮含量分别高82.76%和4.66%。综合考虑认为,秸秆全量还田下,北疆复播大豆适宜的耕作方式为翻耕覆膜。     

轮耕对豫南雨养区夏玉米叶片衰老代谢及产量的影响

为了寻求豫南雨养区适宜的土壤耕作制度,秸秆处理方式设连续4年秸秆覆盖还田与秸秆清除2个处理,土壤耕作方式设4年间隔深松、4年免耕、3年深松+1年免耕和3年免耕+1年深松4个处理,共8个处理组合,研究秸秆处理和基本土壤耕作方式对夏玉米生育后期叶片衰老代谢及籽粒产量的影响。结果表明,秸秆覆盖还田和连续3年深松基础上免耕、连续3年免耕基础上深松处理,可以提高玉米穗位叶叶绿素含量和SOD、POD、CAT活性,降低MDA含量,延缓衰老进程,提高花后干物质生产量、经济系数和籽粒产量。秸秆覆盖还田比不盖还田产量平均提高10.68%;3年深松后1年免耕比4年深松平均增产2.60%;3年免耕后1年深松比4年免耕增产4.21%;秸秆覆盖还田结合3年深松后1年免耕比4年免耕秸秆不还田增产23.32%。多因素方差分析表明,秸秆处理方式和耕作方式及其两者的互作对产量都有显著影响。     

免耕轮作对内蒙古地区农田贮水特性和作物产量的影响

2005—2011年,在内蒙古清水河县进行了免耕留高茬覆盖(NHS)、免耕留低茬覆盖(NLS)、免耕留高茬(NH)、免耕留低茬(NL)和常规耕作(T)5种耕作方式与3种轮作模式(燕麦-大豆-玉米、大豆-玉米-燕麦和玉米-燕麦-大豆)对土壤贮水特性和作物产量影响的研究。结果表明,不同免耕轮作处理中以免耕留茬覆盖结合燕麦-大豆-玉米轮作模式对土壤贮水量的提高程度最大,增幅为常规耕作的35.66%~41.63%。不同免耕轮作模式均能提高作物水分利用效率和作物产量,且作物产量高低与降雨量的变化趋势一致。第一个轮作周期后NHS、NLS、NH和NL分别较T作物水分利用效率增加43.77%、31.45%、26.74%和13.91%,作物产量增加29.68%、27.69%、18.05%和15.66%。第二个轮作周期内由于干旱比较严重,免耕方式结合燕麦-大豆-玉米模式效果较轮作第一个周期有所下降,但NHS、NLS、NH和NL仍分别较T作物水分利用效率增加29.83%、20.51%、6.18%和3.15%,作物产量增加17.52%、13.60%、4.33%和1.95%。因此,在土壤水分基本来源于自然降水的内蒙古旱作区,免耕轮作能够提高土壤蓄水保墒能力,增加作物产量,尤其以免耕秸秆覆盖结合燕麦-大豆-玉米模式效果最佳。     

不同耕作方式与秸秆还田对土壤养分及小麦产量和品质的影响

为探寻稻麦两熟区高产优质高效的耕作方式和秸秆还田组合,从2001年开始,在长江中下游稻麦两熟区进行田间连续定位试验。设置稻麦双季免耕与秸秆还田（NTS）、麦季免耕与秸秆减量还田（RNT）、稻季免耕与秸秆减量还田（RCT）、稻麦双季翻耕与秸秆还田（CTS）、稻麦双季少耕与秸秆减量还田（MTS）以及稻麦双季翻耕无秸秆还田（CT,对照）6个处理。分析了不同耕作方式与秸秆还田组合下2009-2018年土壤有机质与全氮含量的变化,进一步明确其对小麦产量与品质的影响。结果表明,连续秸秆还田显著提高耕层土壤养分含量,其中MTS处理下土壤有机质与全氮含量较对照分别增加了29.64%和19.76%,具有明显的养分积累效果;但连续免耕不利于小麦产量的提高,RNT和RCT处理小麦产量较高,分别比NTS处理增加了16.33%和10.34%;同时RNT处理小麦的加工品质及面条质量也有提高趋势。因此,麦季免耕与秸秆还田结合的耕作模式有利于提高中弱筋小麦的产量和品质,可作为该地区发展优质高产高效小麦优先选择的耕作技术组合。     

油(麦)/大豆—玉米一年三熟免耕秸秆覆盖技术原理研究

本试验研究了油/(麦)大豆—玉米一年三熟免耕技术原理,结果表明免耕结合作物秸秆残茬覆盖,可以缓冲降水对地面的冲击,保持耕层表土良好孔隙状况,有利于接纳降水,减少土壤水分蒸发,有利土壤持水量增加;且雨季土壤沥水快,田内不渍水。同时有提高和降低表土温度的双重效应,还能抑制杂草。免耕不翻动土层,有机质分解缓慢,土壤保湿、供肥能力高。秸秆覆盖还田,比翻压还田效果更好。     

保护性耕作对潮土物理性质的影响

为了研究保护性耕作对土壤物理性质的影响,以黄淮海平原典型潮土区小麦—玉米轮作系统的长期定位试验为基础,探讨不同耕作方式与秸秆还田处理下土壤容重、饱和导水率、紧实度、含水量的变化。结果表明,0~20 cm土层,土壤容重、土壤紧实度随着翻耕频率的减少而增加,每两年翻耕一次(CNTW2T)和每四年翻耕一次(CNTW4T)的土壤紧实度比长期免耕分别降低了40%、17%,土壤紧实度与土层深度呈显著正相关;保护性耕作改变土壤导水性能,随着免耕年限的增加,土壤饱和导水率显著降低;少免耕土壤含水量比传统翻耕高0.77%~3.01%。秸秆覆盖能显著降低土壤紧实度,改良土壤压实状况,提高土壤饱和导水率,减少土壤水分蒸发,从而改善土壤保水能力。免耕有利于土壤蓄水保墒,但长期免耕易导致土壤压实,不利于作物生长,少耕(CNTW2T、CNTW4T)既可改善土壤导水、保水性能,又可减少土壤压实,因此在黄淮海平原实施少耕与秸秆还田相结合的保护性耕作有利于改良土壤物理性质,提高土壤保水能力。     

耕作方式与秸秆还田对川中紫土土壤碳库与玉米产量的影响

为探明不同耕作方式和小麦秸秆还田对川中丘陵地区紫色土壤碳库和玉米产量的影响,于2015,2016年设置了秸秆还田旋耕(RTS)、秸秆还田免耕(NTS)、秸秆不还田旋耕(RT)、秸秆不还田免耕(NT)4个处理,研究耕作方式与秸秆还田对川中紫土土壤碳库与产量的影响。结果表明:秸秆还田提高了土壤有机碳含量,2016年玉米成熟期0~10 cm和10~20 cm有机碳NTS较NT处理分别提高了21.9%,1.6%,RTS较RT处理分别提高了23.1%,15.9%。与秸秆不还田相比,2015年玉米成熟期秸秆还田0~10 cm和10~20 cm土壤活性有机碳含量分别提高了40.1%,17.5%,2016年则分别提高了70.0%,16.0%。秸秆还田能提高土壤碳库活度(A)、活度指数(AI)、碳库指数(CPI)和碳库管理指数(CPMI)。免耕处理提高了土壤碳库活度、活度指数和碳库管理指数,与旋耕处理相比,免耕处理0~10 cm和10~20 cm土层碳库活度指数分别提高了15.7%,28.9%,碳库管理指数分别提高了12.5%,46.6%。RTS较NT处理产量提高了35.3%。     

土壤微生物生物量和群落结构对长期秸秆还田的响应分析

秸秆还田是近年来农田土壤增肥保墒、发展绿色农业的重要措施,而作为综合反映土壤肥力、环境质量状况的土壤微生物,能够准确响应土壤质量变化。因此,本研究采用长期定位试验的方法,研究了不同时间秸秆还田对土壤微生物生物量、土壤微生物数量以及作物产量的影响。结果表明:(1)秸秆还田土壤微生物生物量碳、氮、磷含量显著高于秸秆不还田土壤,在整个生育期内,微生物生物量碳、氮、磷含量均呈现SR18SR15SR12SR0,随着还田年限的增加,生育期内的变异幅度逐渐降低,表明随着还田年限的增加,微生物生物量碳、氮、磷的循环就越稳定;(2)在长期秸秆全量还田处理下,能够显著地增加0～30 cm耕层土壤的细菌、放线菌、真菌的数量,细菌、放线菌数量,表现为随着还田时间的增加而增加,而真菌数量在早期秸秆还田能够迅速增加,当达到一定的还田时间后,真菌的数量增幅减小,逐渐趋于稳定;(3)在不同秸秆还田时间处理下,作物产量及相关性状表现为SR18SR15SR12SR0,但随着还田时间的增加作物产量及相关性状的增幅明显减小。因此,长期秸秆还田有利于增加土壤微生物生物量和微生物丰度,从而改良土壤理化性质,增加作物产量,以期为合理利用秸秆资源、发展绿色农业提供理论依据。     

连续3年玉米秸秆还田对土壤理化性状及作物产量的影响

秸秆还田能增加土壤有机质含量,提高土壤养分,降低土壤容重,改善土壤理化性状。本研究结果表明,与秸秆还田前土壤的基础背景值和常规施肥的无秸秆还田(CK)相比,常规施肥实施玉米秸秆还田能有效提高土壤养分含量,土壤有机质、碱解氮、有效磷、速效钾含量均有不同程度增加,土壤容重下降,土壤理化性状得到改善,后作莴苣产量增加,同时能有效减少秸秆焚烧带来的环境污染问题,值得大力推广。     

长期秸秆还田不同施肥对土壤腐殖质含量及结构的影响

为了给提高耕层肥力、合理利用农业废弃秸秆提供良好的依据,采用腐殖质组成修改法与红外光谱法分析了不同秸秆还田条件下各施肥处理对非石灰性潮土腐殖质含量及结构的变化。以青岛农业大学长期定位秸秆还田试验为基础,设5个试验处理,施氮肥条件下设小麦、玉米秸秆还田(WCN)、一季小麦秸秆还田(WN)2个处理,同时设小麦玉米两季秸秆还田(WC)、对照(CK)、单施有机肥(M)处理。结果表明:随着时间的延续,秸秆还田条件下,2015年各处理土壤中胡敏酸(HA)、富里酸(FA)含量分别平均较2009年提高了117.68%,102.5%。与CK相比,秸秆还田模式各处理土壤腐殖酸总含量(HE)平均增幅21.8%~47.9%,其中腐殖质含量最高为WCN,2015年较CK增长118.8%,较2009年原始土壤增长了183.63%。两季秸秆还田配施化肥处理,能够增加土壤胡敏酸和富里酸的含量,胡富比值增大,增加腐殖酸含量并使之平稳增长。土壤腐殖物质活力从高到低为:WCNWNMWC。两季秸秆还田及配施有机肥,提高了芳香族类、羧基类化合物含量,而多糖类化合物含量减少,可提升土壤腐殖质的活性及芳化程度。两季秸秆还田配施氮肥可提高土壤中有机碳含量,提高土壤地力。     

耕作和有机物料还田对麦田土壤理化性质及产量效益的影响

为了解决不合理耕作和长期施用化肥造成的土壤质量及生产力下降等问题,探讨了不同耕作和有机物料还田耦合下麦田土壤理化性质及产量效益的变化。试验设深耕(S)、深耕+猪粪(SF)、深耕+玉米秸秆(SJ)、浅耕(Q)、浅耕+猪粪(QF)、浅耕+玉米秸秆(QJ)6个处理。结果表明:在麦田土壤理化性质方面,深耕耦合有机物料还田能显著改善土壤容重和土壤孔隙度,同时提高了土壤有机质、全磷及20~100 cm土层全氮含量,此外深耕处理还能提高20~40 cm土层土壤含水量;在产量效益方面,深耕耦合有机物料还田可改善小麦产量性状,增加小麦产量,相较于浅耕不还田处理,其余处理的相对增益率提高了2.01%~39.98%,其中深耕+猪粪还田处理具有最高的净收入,每公顷净收入较浅耕不还田处理增加了3 242.89元。综合来看,深耕条件下猪粪还田(2 300 kg/hm2)能有效改善土壤物理结构,增加土壤养分,提高作物产量且具有可观的经济效益,是更有效的耕作和施肥方式。     

不同种植模式下冬小麦水分利用特性研究

为探讨限水条件下冬小麦高产或稳产的种植模式,于2015-2016年研究了不同种植模式和灌溉方式相结合对冬小麦产量、水分利用效率、耗水特性、表层土壤水分含量、株高、最大叶面积指数和群体变化的影响。试验设秸秆覆盖,微喷灌(T1);全膜覆土穴播,微喷灌(T2);全膜覆土穴播,滴灌(T3);全膜覆土穴播,不灌水,肥料一次性施入(T4);免耕宽幅沟播,微喷灌(T5);微喷灌对照(T6);畦灌对照(T7);常规种植,不灌水,肥料一次性施入(T8);空白对照,不灌水,不施肥(不种小麦,T9)共9个处理。结果表明,T2处理籽粒产量最高,其次为T3处理,二者较T6处理分别增加5.0%和3.3%。千粒质量和穗粒数高是其产量高的主要原因,T2、T3处理千粒质量较T6处理分别增加6.3%和7.2%,较T7处理分别增加13.1%和14.1%;T2、T3处理穗粒数较T6处理分别增加11.5%和10.2%,较T7处理分别增加7.3%和6.0%,差异均显著。T1、T5处理总耗水量较T6处理分别减少17.3%和16.1%,土壤水消耗量较T6处理分别减少32.0%和29.8%,差异均显著。小麦生育前期免耕沟播种植模式显著增加耕层(0~20 cm)土壤含水量,全膜覆土穴播模式显著增加21~60 cm土层土壤含水量。在本年度气候条件下,秸秆覆盖种植模式有减产趋势,而全膜覆土穴播种植模式有增产趋势。