机械化秸秆还田技术及配套机具(综述)

本文概括分析了各种作物秸秆还田的作业模式,阐述了为保证秸秆还田的质量,应配套使用的农业机械类型。     

机械化秸秆深还机具的临界规模分析及机具配备

秸秆深埋还田是农作物秸秆综合利用的一项主要措施,能有效改善辽西旱区存在的“气候干旱、耕层浅薄、土壤有机质低”的问题。在实践基础上优化了机械化秸秆深埋还田机械化作业工艺,确定了机械化秸秆深埋还田关键作业机具。为了提升秸秆深还机械化水平,实现机具的合理配备与选型,以技术经济学中的成本理论为基础,建立机械化秸秆深还技术中深开沟、秸秆配肥深施、覆土起垄机具的作业费用数学模型,进而分析主要机具的工作效率、作业成本、最小和最大临界规模;提出了100 hm2玉米秸秆机械化深还技术机具配备方案,实现玉米联合收获、秸秆深埋还田、免耕播种,达到节本增效的目的。     

玉米秸秆深埋机作业质量研判

玉米秸秆深埋机的设计、生产和应用,为秸秆还田及有效地综合利用提供了一个新的路径,经完善、改进和提高,能够达到技术要求,满足作业需求,应用前景广阔。     

秸秆综合利用的途径和效率研究

为探究秸秆综合利用方面效率和途径,在对秸秆综合处理手段和回收利用手段进行归纳与评价的基础上,确定以秸秆还田为主要探讨对象,试验结果表明,秸秆还田对作物生长有一定的促进作用,且秸秆粉碎长度越小,对作物生长的短期效果更明显,秸秆还田与对土壤松土有等同的作用,即增加土壤疏松度,在农业种植中节约劳动力成本。     

秸秆深埋还田新技术探研

宿城区共有耕地面积56万亩，年产农作物秸秆总量在33．5万吨左右。在农作物秸秆做燃料和堆沤农家肥还田逐步由煤和化肥替代后，将闲置的秸秆进行综合利用己是当务之急，秸秆综合利用的有效途径是秸秆直接还田，但其常规还田工艺复杂，机具投入多，作业成本高，仅秸秆粉碎、深耕覆盖、整地、小麦播种等每亩每次作业成本就达750元之多，农民难以接受，为了及时收获，播种下季作物，只好就地将秸秆焚烧，既烧毁树木，污染环境，影响交通，又给国家和人民生活带来巨大经济损失。     

东北地区秸秆腐熟剂在秸秆还田中的应用

农作物秸秆还田可以改善土壤理化性状,提升土壤有机质含量,秸秆腐熟剂可以提高农作物秸秆还田过程中秸秆降解速率、提升肥效,研究分析东北地区秸秆腐熟剂在秸秆还田中的应用,为东北地区秸秆腐熟剂在秸秆还田中的应用推广提供参考。     

犁耕机组作业行程率计算及试验验证

在分析现有机组作业行程率计算公式的基础上，就犁耕作业推导出新的计算公式和最佳小区宽度计算式。与现有公式相比，新算式具有较强的理论性和实用性，尤适于小地块作业情况，试验结果证实了新算式的正确性。     

不同深还秸秆用量对黑土腐殖质组成的影响

针对秸秆利用和土壤亚表层培肥等问题,研究秸秆深还不同用量对黑土腐殖质组成的影响。以吉林农业大学教学科研基地玉米试验田的草甸黑土为研究对象,设置5种处理:未施用秸秆(ck),施用半量玉米秸秆(4.5 t/hm²,1/2CS),全量玉米秸秆(9.0 t/hm²,CS),2倍量玉米秸秆(18.0 t/hm²,2CS)和3倍量玉米秸秆(27.0 t/hm²,3CS)还田,通过腐殖质组成修改法提取水溶性物质、胡敏酸、富里酸和胡敏素。结果表明:秸秆深还能够有效增加土壤肥力,改善腐殖质组成,胡敏酸和富里酸分子结构向简单化方向发展,其中全量秸秆深还(CS)效果最为明显。与ck相比,全量秸秆深还(CS)显著提高了土壤速效养分(N、P、K)含量,其中碱解氮含量表层和亚表层增幅分别为11.94%和29.52%,有效磷含量表层和亚表层增幅分别为27.14%和54.04%,速效钾含量表层和亚表层增幅分别为32.76%和46.25%;与ck相比,全量秸秆深还(CS)显著提高了土壤有机碳(SOC)和腐殖质各组分有机碳含量,表层和...     

小麦秸秆机械全量还田不同作业方式对后茬水稻生长的影响试验简报

为推进上海市秸秆还田工作,研究了3种小麦秸秆全量还田作业方式对2种种植方式的水稻生长的影响,结果表明,小麦秸秆机械全量还田不管是哪种作业方式,对机插稻苗体生长基本没有影响,但有明显的增产作用,特别有利于增加每穗粒数;还田作业方式对机直播苗体生长影响较大,特别不利于出苗以及分蘖生长,最终影响到有效穗数,有明显的减产作用;3种小麦秸秆机械全量还田作业方式中,后茬水稻无论是机插还是机直播,均以联合作业方式产量最高,有利于后茬水稻生长.     

秸秆集中深埋对水稻生长及产量的影响

研究了小麦秸秆集中深埋深度和埋草量对水稻生长及其产量的影响.结果表明:适宜还田量和还田深度能够使水稻增产,建议埋草量为5 kg/m2、埋深为35 cm,该条件下有利于水稻生长,并可以提高水稻产量,为最佳处理组合.     

不同秸秆还田方式对玉米根际土壤微生物及酶活性的影响

为了探明不同秸秆还田方式对玉米根际土壤微生物及酶活性的影响, 设置秸秆覆盖和深埋2种秸秆还田方式, 研究了不同处理(秸秆覆盖于玉米长期连作土壤CT1、秸秆深埋于玉米长期连作土壤CT2、秸秆覆盖于米麦轮作土壤T1、秸秆深埋于米麦轮作土壤T2)对下茬玉米根际土壤微生物及土壤酶活性的影响。结果表明:(1)相同的秸秆还田方式下, T1和T2玉米根际土壤微生物生物量碳、主要微生物及生理类群和土壤酶活性均高于CT1和CT2处理。(2)在玉米长期连作土壤中, 秸秆深埋更能提高下茬玉米根际土壤微生物生物量碳含量, 增加土壤细菌、放线菌、主要微生物生理类群(氨化细菌、好气性固氮菌、硝化细菌)和降低土壤真菌数量, 提高土壤脲酶和转化酶活性。而在米麦轮作土壤中, 秸秆还田方式对玉米根际土壤真菌和主要微生物生理类群(氨化细菌、好气性固氮菌、硝化细菌)、土壤脲酶和过氧化氢酶活性影响不大。在吉林省玉米长期连作种植区, 秸秆深埋比秸秆覆盖更能有效改善土壤微生物结构。     

秸秆还田量对黑土区土壤及团聚体有机碳变化特征和固碳效率的影响

【目的】探讨不同秸秆还田量下土壤及团聚体有机碳的变化特征,阐明土壤及团聚体有机碳储量变化对外源有机碳累积投入的响应关系,揭示黑钙土土壤及团聚体固碳效应和土壤有机碳定量提升机理。【方法】于2012年4月在吉林省农安县玉米主产区设置了玉米秸秆还田量田间定位试验,共设计4个处理:秸秆还田量0(SA0)、秸秆还田量4 500 kg·hm^-2(SA300)、秸秆还田量9 000 kg·hm^-2(SA600)、秸秆还田量13 500 kg·hm^-2(SA900)。利用多年试验土壤有机碳储量与外源有机碳投入的数据分析其量化关系和固碳效率。通过湿筛法筛分>2 mm、2—0.25 mm、0.25—0.053 mm和<0.053 mm粒级团聚体,分析不同粒级团聚体有机碳储量变化特征及固碳效应。【结果】长期秸秆还田能显著提高土壤有机碳含量,秸秆还田SA600和SA900两处理土壤有机碳含量均显著高于秸秆不还田(SAO)、低量秸秆还田(SA300)(P<0.05),并且后3年SA900和SA600两处理土壤有机碳含量差异达显著...     

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。     

深耕和秸秆还田对不同质地土壤团聚体组成及稳定性的影响

在壤土和黏土中分别设置了常规耕作+秸秆还田(CT)、深耕+秸秆还田(DT)、深耕+秸秆不还田(DNT)3个处理,探讨了深耕和秸秆还田对土壤团聚体组成及稳定性的影响。结果表明,深耕和秸秆还田对土壤团聚体组成的影响受土壤质地和土层深度影响,两者均显著影响壤土和黏土0~10 cm土层粒径大于10 mm和粒径介于1~5 mm机械稳定性团聚体的含量,对10~20 cm土层无显著影响;两者对壤土中水稳定性团聚体组成的影响较黏土大,两者均增加壤土和黏土0~10 cm土层粒径介于3~5 mm水稳定性团聚体的含量,降低粒径小于0.25 mm水稳定性团聚体的含量,对10~20 cm土层无显著影响。总体上,深耕能增加壤土耕层下部和黏土机械稳定性和水稳定性团聚体平均质量直径,秸秆还田能增加壤土和黏土机械稳定性和水稳定性团聚体平均质量直径,进而增加土壤团聚体的稳定性。     

长期秸秆还田对农田土壤水分运动与热力学函数关系初探

利用长期定位试验的土壤,研究了温度、水分、热力学函数之间的关系。结果表明,不同玉米秸秆还田土壤比较,土壤水势温度效应为高量玉米秸秆还田>低量玉米秸秆还田>单施化肥;在同一温度条件下,提高土壤水势可增加土壤非饱和导水率,呈现高量玉米秸秆还田>低量玉米秸秆还田、单施化肥;在相同的土壤含水量条件下,增加温度可提高土壤非饱和导水率,其导水率温度效应值(dk/dt)高量玉米秸秆还田<低量玉米秸秆还田和单施化肥。土壤含水量一定时,随着相对偏摩尔自由能变和相对偏摩尔焓变增大,土壤非饱和导水率也增大,并且高量玉米秸秆还田大于低量玉米秸秆还田和单化施肥,拟合得出的相对偏摩尔自由能变和相对偏摩尔焓变与土壤非饱和导水率方程,具有较好的适应性。     

深耕加秸秆还田下施氮量对土壤碳氮比、玉米产量及氮效率的影响

为明确深耕加秸秆还田条件下的适宜施氮量,研究了深耕加秸秆还田条件下不同施氮量[0、240、270、300(当地生产平均施氮水平)、330、360 kg/hm2N]对土壤碳氮比、玉米产量及氮效率的影响。结果表明,深耕加秸秆还田下增施氮肥可以提高玉米植株干物质和氮素积累量,增加土壤有机质和全氮含量,调节土壤碳氮比,进而提高玉米籽粒产量和氮效率。深耕加秸秆还田条件下,随着施氮量的增加,土壤有机质和全氮含量增加,碳氮比降低;玉米植株干物质积累量、氮素积累量、籽粒产量及氮素农学效率、氮素表观利用率均先增加后降低,以330 kg/hm2处理最高,其籽粒产量、氮素农学效率、氮素表观利用率比当地生产平均施氮水平300 kg/hm2处理分别显著提高9.3%、23.6%、46.7%,但其产量与360 kg/hm2处理差异不显著。表明,深耕加秸秆还田条件下,玉米需适当增加氮肥施用量,试验区玉米适宜氮肥用量以330 kg/hm2(较当地平均施氮水平高10%)为宜。     

玉米秸秆在土壤中的分解速率及其对腐殖质组成的影响

为研究秸秆还田后玉米秸秆在土壤中的分解速率及其对土壤腐殖质组成的影响,采用室内培养试验,以黑土和暗棕壤为研究对象,每种类型土壤分别模拟设置:ck(未施用秸秆)、I2(2倍量秸秆与土混合)、I(全量秸秆与土混合)、I1/2(1/2量秸秆与土混合)、C(全量秸秆覆盖)和D(全量秸秆埋置)共6种处理。利用碱液吸收法测定秸秆分解过程中CO_2-C释放量,腐殖质组成修改法提取土壤腐殖质,富里酸(Fulvic acid,FA)、胡敏酸(Humic acid,HA)和胡敏素(Humin,HM)。研究结果表明:玉米秸秆分解过程中其分解速率迅速增加,在第4天各处理秸秆分解速率达到顶峰为194~1 103 mg/(kg·d),随后迅速下降;在第24天到第260天各处理秸秆分解速率缓慢下降趋于稳定,平均在40~160 mg/(kg·d)。不同秸秆用量下,秸秆分解速率表现为I2II1/2;等量秸秆不同处理方式下,秸秆分解速率表现为IDC;黑土中秸秆分解速率高于暗棕壤中相对应处理。培养260 d后,各处理秸秆分解率为43%~78%;黑土中全量秸秆与混合处理的秸秆分解率最高(78%);不同土壤类型下,黑土各处理的秸秆分解率高于暗棕壤相对应处理4%~13%。相对于ck,各处理下土壤有机碳及腐殖质含量显著增加,2倍量秸秆与土壤混合后累积效果更显著,黑土中秸秆还田的培肥效果优于暗棕壤。各处理下土壤PQ值略有增加,无显著差异。     

秸秆还田对宁南半干旱地区土壤团聚体特征的影响

【目的】探明秸秆还田对土壤团聚体的影响,为宁南半干旱区作物生产及土壤培肥制度的建立提供参考。【方法】本研究通过4年秸秆还田定位试验,设置了不同秸秆粉碎还田量处理：谷子秸秆还田量为3 000 kg•hm-2 (低,L)、6 000 kg•hm-2 (中,M)、9 000 kg•hm-2 (高,H),玉米秸秆还田量为4 500 kg•hm-2 (低,L)、9 000 kg•hm-2 (中,M)、13 500 kg•hm-2 (高,H),对照为秸秆不还田。对不同处理条件下干筛和湿筛下各团聚体指标进行分析。【结果】各秸秆还田处理干筛下0—40 cm土层＞0.25 mm团聚体含量（DR0.25）、平均重量直径（mean weight diameter,DMWD）和几何平均直径（geometric mean diameter,DGMD）均显著高于CK处理,各还田处理的分形维数均显著低于CK;湿筛法分析表明,供试土壤中团聚体以机械稳定性团聚体为主,随秸秆还田量的增加,0—40 cm土层水稳性团聚体的平均重量直径（WMWD）、几何平均直径（WGMD）和分形维数的顺序均为：H,M处理＞L处理＞CK;各处理土壤团聚体破坏率（PAD）和不稳定团粒指数（ELT）在0—40 cm土层内均表现出近似“Z”字形趋势,且CK显著高于各还田处理（P＜0.05）。【结论】在宁南半干旱区采用秸秆还田对提高土壤团聚体含量具有明显作用。     

秸秆不同方式还田对土壤理化性质的影响

针对东北地区玉米种植面积逐年增加,作为重要有机物料的玉米秸秆还田存在困难,为了探索适合黑土最佳还田方式以及还田量,开展秸秆还田对土壤结构及肥力影响的研究,明确秸秆不同还田方式对提高土壤肥力和改善土壤结构的效果,进行田间试验。结果表明:玉米秸秆耕层混拌1/2还田和1/3还田较其它处理降低土壤容重,增加土壤总孔隙和田间持水量明显,较对照差异显著;秸秆全量还田和秸秆全量还田添加腐解剂处理之间差异不显著。秸秆1/2还田和1/3还田较对照增加2.000mm土壤粒级团聚体,说明有机物料最佳还田方式有助于土壤大团聚体(0.250mm)的形成,形成良好土壤结构。秸秆还田各处理均可以增加土壤速效养分,对土壤pH进行调节,并且秸秆还田后大量有机碳源的投入给土壤微生物的生长提供了碳和能源,秸秆还田不同处理微生物量C和微生物量N都相应增加。秸秆耕层混拌1/2还田和1/3还田玉米的生育指标和产量好于其它处理,表明秸秆耕层混拌1/2还田和1/3还田较其它处理方式在改善土壤结构,提高微生物活性及土壤养分,增加作物产量方面表现出优势。