秸秆机械集中沟埋还田的可行性研究

为测试改进的开沟机开沟质量是否满足秸秆集中沟埋还田开沟埋草、覆土要求,研究了秸秆机械沟埋还田对埋草沟的排水降渍效果及小麦生长情况的影响,通过大田试验,采用秸秆机械沟埋和常规还田方式,将上季作物秸秆进行全量还田(秸秆沟埋量2.1 kg.m-1),设置沟埋深度为20,30 cm,常规还田(CK)3个处理。田间试验结果表明:梯形沟上、下口宽分别约为35.00和19.20 cm,D2,D3处理间平均开沟深度分别为19.50,29.90 cm,集中抛土距离分别为38.00,41.00 cm,集中覆土厚度分别为11.45,17.17 cm,土壤破碎率均达90%以上;埋草沟具有与排水沟相近的土壤降渍效果,各处理下埋草沟含水量下降幅度均大于CK,不同深度埋草沟的降渍效果优劣排序为30.00 cm深优于20.00 cm;埋草沟上小麦出苗及生长情况均好于CK。该机开沟作业质量稳定、性能测试良好、满足埋草覆土要求;埋草沟具有排水功能、对小麦出苗及生长无影响,秸秆机械集中沟埋还田具有可行性。     

秸秆机械集中沟埋还田的经济效益分析

采用秸秆机械沟埋和常规还田方式,将上季作物秸秆进行全量还田(稻麦秸秆沟埋量分别为2.10,1.05 kg·m-1)。设置沟埋深度20 cm(D2),30 cm(D3),常规还田(CK)3个处理,分析稻麦作物从播到收生育全过程农田的成本投入与收入关系以及生态补偿来评价秸秆机械集中沟埋还田对稻麦轮作田总经济效益的影响。结果表明:秸秆常规还田,沟深20,30 cm机械开沟秸秆集中沟埋还田投入成本分别为15 423.80,18 686.89,21 585.56元·hm-2·a-1,经济总收入分别为43 038.24,47 890.57,45 721.98元·hm-2·a-1;CK,D2,D3生态功能价值分别为37 960.75,51 621.85,40 632.34元·hm-2·a-1,生态补偿价值分别为197.68,770.97,525.21元·hm-2·a-1,经济总效益分别为27 812.30,29 974.66,24 661.64元·hm-2·a-1。秸秆机械集中沟埋还田较常规还田成本投入大,通过生态补偿机制建立,获得生态补偿量,沟深20 cm的秸秆机械集中沟埋还田具有更佳的经济总收入和效益,在不影响作物实际产量的情况下,选择适宜的开沟深度进行秸秆机械集中沟埋全量还田可较常规还田获得更高的总经济效益。     

秸秆还田对土壤理化性状和土壤微生物的影响

本文综合分析了不同秸秆形态还田、秸秆与土壤不同混合方式还田、不同耕作措施配合秸秆还田对土壤理化性状和土壤微生物的影响,以期为秸秆还田模式的选择与推广提供技术参考与实践依据。     

耕作方式和秸秆还田对稻田表层土壤微生物群落的短期影响

土壤微生物作为土壤生态系统的重要组成部分,对农艺措施响应敏感,为此采用磷脂脂肪酸(PLFA)法研究短期耕作和小麦秸秆还田对稻田表层土壤(0～5cm)微生物群落结构和多样性的影响。2011年在湖北省均川镇,设置了免耕(NT)和翻耕(PT)两种耕作方式以及6000kg·hm-2(SR3)、4000kg·hm-2(SR2)、2000kg·hm-2(SR1)、0kg·hm-2(SR0)四种还田量试验。为期两年的试验结果表明,试验田土壤共检测出了21种不同的磷脂脂肪酸类型,以iC15:0、C16:0、10Me17:0、Cyc19:0为主,分别占总磷脂脂肪酸的9.6%～11.6%、16.1%～19.0%、8.7%～13.0%和7.6%～9.8%,各处理土壤总磷脂脂肪酸含量在25.35～43.06nmol·g-1波动;免耕显著提高了表层土壤革兰氏阳性菌/革兰氏阴性菌,显著降低真菌和革兰氏阴性菌的生物量以及真菌/细菌、单不饱和脂肪酸/饱和脂肪酸和Shannon-Winner指数;秸秆还田显著提高了细菌、真菌、革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌的生物量以及真菌/细菌、Shannon-Winner指数、Simpson指数和Margalf丰度指数。因此,秸秆还田提高了表层土壤微生物生物量和微生物多样性,短期免耕主要影响微生物群落结构。     

秸秆还田配施生物菌肥对土壤微生物群落的影响

为揭示秸秆还田与生物菌肥配施条件下土壤微生物群落与环境因子间的相互作用机制,进行2年玉米-马铃薯轮作定位试验,设置对照不施肥(CK)、常规施肥(CF)、秸秆还田+常规施肥(SCF)、秸秆还田+常规施肥+生物菌肥(SCBF)4个处理,利用磷脂脂肪酸(PLFA)和Biolog Eco板技术,研究秸秆还田配施生物菌肥对马铃薯...     

秸秆还田对设施土壤微生物种群数量的影响

对不同年限的秸秆还田土壤样品进行测试,采用培养计数法分析秸秆还田对土壤微生物种群数量的影响。结果表明：秸秆还田能明显增加设施土壤中固氮菌、钾细菌、有机磷细菌的数量,并随施用年限的增加而增加;亦能减少土壤中无机磷细菌的数量。     

秸秆还田量对冬小麦根际土壤微生物及产量的影响

在大田条件下,以冬小麦百农矮抗58为试验材料,研究了秸秆还田量对其根际土壤微生物数量及产量的影响。结果表明,随着生育进程的推进,根际土壤微生物数量呈先升高后降低的趋势。从整体上看,根际土壤细菌、真菌的数量和产量不同处理间均表现为玉米常量秸秆还田(TS)>玉米倍量秸秆还田(DS)>秸秆不还田处理(NS),而放线菌数量表现为玉米倍量秸秆还田(DS)>玉米常量秸秆还田(TS)>秸秆不还田处理(NS)。综合评价不同秸秆量还田的效应,应采用秸秆全量还田,既能调节土壤物理环境,促进微生物的代谢活动,利于养分的转化,又可减少环境污染。     

玉米秸秆还田对土壤微生物群落组成的影响

为揭示土壤微生物群落对持续玉米秸秆还田的响应机制,采用单因素随机区组设计,以秸秆不还田(T0)为对照,设3000 kg/hm2(T1)、6000 kg/hm2(T2)、9000 kg/hm2(T3)、12000 kg/hm2(T4)4个秸秆还田量.采用磷脂脂肪酸(PLFAs)指纹图谱的方法,研究了连续6年玉米秸秆还田管...     

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。     

秸秆还田对棉田土壤微生物和土壤呼吸速率的影响

通过基质诱导呼吸法和CO2释放量法研究了棉花秸秆还田对棉田土壤微生物生物量碳、土壤微生物活性和土壤呼吸速率的影响。结果表明,棉花秸秆还田提高了土壤微生物生物量碳含量,不同年份和土层土壤微生物生物量碳含量的变化趋势有所不同,两年试验结果0~20 cm土层除2012年8月和9月份外其它时期和20~40 cm土层除2013年8月份外其余时期土壤微生物生物量碳的含量均是秸秆还田显著高于秸秆未还田,而40~60 cm土层差异均未达显著水平。土壤微生物活性在不同年份和不同土层,除20~40 cm2013年4月和9月份以及40~60 cm土层的2013年5月和8月份差异未达显著水平外,其它时期秸秆还田均显著高于未还田处理。秸秆还田提高了土壤呼吸速率,不同年份和不同土层,除20~40 cm的2012年9月份和2013年6月份以及40~60 cm土层的2012年6月份、2013年5月份差异未达显著水平外,其它时期秸秆还田均显著高于未还田处理。     

秸秆还田对稻田氮循环微生物及功能基因影响研究进展

土壤微生物对土壤变化的反应极为敏感,秸秆还田对土壤微生物产生的影响对维持稻田系统氮素循环极其重要。秸秆还田通过对土壤微生态环境的改变影响氮素在土壤中的生物化学转化过程,进而影响水稻生产的氮素管理策略。在查阅近年来发表的相关研究论文基础上,对秸秆还田下水稻土壤氮素转化过程中相关功能微生物的作用以及关键功能基因驱动机制等研究进行综述,以期厘清秸秆还田后稻田生态系统中微生物介导的氮素循环转化机制,为稻田科学施用氮肥提供理论依据。     

氮肥调控对浙北地区秸秆全量还田稻田土壤及水稻产量的影响

于2016—2017年连续开展大田定位试验,采用随机区组设计,以嘉优中科6号为材料,设置4种施氮水平(以纯N计:N0,不施氮;N1,225 kg·hm^-2;N2,300 kg·hm^-2;N3,375 kg·hm^-2),研究秸秆全量还田下氮肥调控对浙北地区稻田土壤养分、碳库、微生物,及水稻产量的影响。结果表明,在秸秆全量还田下,随着施氮量的增加,稻田土壤有机质、全氮、速效磷、速效钾、碳库和微生物数量呈先增后减的趋势。与N0相比,N1处理的全氮、铵态氮、硝态氮、易氧化有机碳含量分别显著(P<0.05)增加了7.14%、9.86%、54.74%和21.70%;N2处理的全氮、速效钾、铵态氮、硝态氮、可溶性碳、易氧化有机碳、微生物碳、土壤细菌、真菌和放线菌数量分别显著(P<0.05)增加了32.59%、20.16%、12.12%、58.34%、54.45%、29.57%、56.49%、211.16%、241.61%和96.10%; N3处理的全氮、铵态氮、硝态氮、易氧化有机碳、微生物碳含量和真菌数量分别显著(P<...     

秸秆还田与氮肥管理对稻田杂草群落和水稻产量的影响

为了研究秸秆还田和氮肥管理对稻油轮作夏季稻田杂草群落分布特征和水稻产量的影响,试验设5个处理：常规施肥NPK+秸秆不还田,N基追肥比例为6：2：2（F₀NS,CK）;常规施肥NPK+秸秆全量还田,N基追肥比例为6：2：2（F₀S）;常规施肥NPK+秸秆全量还田+秸秆腐解剂,N基追肥比例为6：2：2（F₀SA）;常规施肥NPK+秸秆全量还田+秸秆腐解剂,N基追肥比例为7：2：1（F₁SA）;常规施肥PK,N减量15%+秸秆全量还田+秸秆腐解剂,N基追肥比例为6：2：2（F₂SA）。记录杂草种类、数量、密度、生物量等指标,并于2016年9月底进行水稻实收测产。结果表明,与CK相比,F₀S、F₀SA、F₁SA和F₂SA处理的杂草总密度分别降低50.3%、29.2%、20.3%和6.8%,秸秆还田可以有效降低稻田杂草密度、生物量和杂草多样性;与F₀S相比,F₀SA、F₁SA和F₂SA处理的杂草发生数量和发生密度差异不显著,但禾本科和莎草科杂草不同程度地减少,柳叶菜科和玄参科杂草显著增加,配施秸秆腐解剂对农田杂草种类影响显著。在秸秆腐解剂和不同施氮措施下,与F₀SA相比,F₁SA和F₂SA处理杂草种类、生物量增加,杂草相对密度降低,但差异不显著;各处理间优势杂草种类和种群数量减少,但F₂SA处理下生物多样性指数明显高于F₀SA和F₁SA处理。与CK相比,F₀S、F₀SA、F₁SA和F₂SA处理的水稻产量分别提高7.13%、16.55%、17.80%和10.67%,其中F₁SA处理作物产量增幅最高。研究表明,秸秆还田和氮肥管理能有效降低稻田杂草的发生密度、总生物量和和生物多样性,有利于提高水稻产量。     

秸秆还田条件下减量施氮对作物产量及土壤碳氮含量的影响

【目的】探讨关中平原小麦-玉米轮作体系中,秸秆机械化全量还田条件下减量施N对作物产量、土壤碳库及NO-3-N累积的影响,为该地区粮食生产的合理氮肥用量提供理论依据。【方法】2008-06-2012-06在陕西关中平原进行了4年田间定位试验,在作物秸秆全量还田条件下,设置了常规施N(玉米和小麦季施N量分别为188,150kg/hm2)、15%减量施N(玉米和小麦季施N量分别为160,128kg/hm2)、30%减量施N(玉米和小麦季施N量分别为130,105kg/hm2)3个处理,对3个处理的玉米和小麦秸秆、籽粒产量以及植物全氮、土壤硝态氮含量、土壤有机碳及活性有机碳含量进行分析。【结果】与常规施N处理相比,15%减量施N有一定增产效果,作物周年籽粒产量可提高7.2%;且30%减量施N处理并未显著减少小麦和玉米籽粒产量以及小麦秸秆产量。减量施N处理明显降低了土壤NO-3-N累积量,且根据表观氮平衡结果,N肥施用量仍可减少。减量施N处理对土壤有机碳及活性有机碳含量均无显著影响。随着每季作物秸秆还田以及土壤有机碳含量的逐年增加,活性有机碳含量显著增加。【结论】在秸秆还田条件下适量减N,不仅能保证作物不减产,而且还可逐步增加土壤有机碳含量,降低土壤NO-3-N累积量,达到环境效益和经济效益的统一。     

不同麦秸还田模式对稻田土壤微生物活性和微生物群落组成的影响

为探讨典型稻麦轮作区土壤微生物活性和群落组成对麦秸还田的响应规律,开展大田试验研究了麦秸直接还田、麦秸与氮肥配施、麦秸泡田还田三种模式下,稻田土壤微生物量碳和微生物量氮含量、酶活性和微生物群落组成的变化响应规律。结果表明:三种麦秸还田模式均显著提高稻田土壤微生物量碳(251 mg·g^-1vs 263~282 mg·g^-1)、氮(16.9 mg·g^-1vs 24.6~27.6 mg·g^-1)含量,降低微生物量碳氮比(14.9 vs 8.58~10.7),提高土壤中多酚氧化酶活性(16.7 mmol·g^-1·h^-1vs 21.5~24.8 mmol·g^-1·h^-1),但对于酸性磷酸酶活性并无显著影响。稻田土壤中过氧化氢酶、蔗糖酶和脲酶活性的变化在不同麦秸还田模式下存在显著差异,秸秆直接还田和麦秸与氮肥配施还田显著提高过氧化氢酶活性;麦秸泡田还田对过氧化氢酶活性无影响,但显著提高蔗糖酶活性;而秸秆直接还田和麦秸泡田还田则显著降低脲酶活性。基于高通量测序,稻田土壤中优势细菌是绿弯菌门(Chloroflexi,24.2%~25.5%)、放线菌门(Actinobacteria,21.5%~24.1%)、变形菌门(Proteobacteria,18.2%~21.1%)、酸杆菌门(Acidobacteria,9.5%~11.1%)和厚壁菌门(Fimicutes,7.1%~8.4%)。与未施用麦秸土壤相比,麦秸还田显著提高了土壤中变形菌门的相对丰度,提升幅度为13.9%。非度量多维尺度分析(NMDS)结果显示,与未施用麦秸还田相比,麦秸直接还田和麦秸与氮肥配施还田改变了土壤中细菌群落组成,而麦秸泡田还田则未能改变土壤中细菌群落组成。综合分析认为,麦秸还田为微生物提供了充足的碳源和能源,提高了土壤微生物量,而酶活性和土壤细菌群落组成对不同秸秆还田模式的响应不同。     

秸秆和秸秆炭对黑土肥力及氮素矿化过程的影响

为实现我国典型黑土区玉米秸秆有效还田与协同提高肥料氮素养分利用提供理论依据,以东北黑土区春玉米种植体系为研究对象,在4年田间连续定位试验基础上,利用15N示踪技术结合淹水培养试验,研究秸秆和秸秆炭对土壤肥力与氮素矿化的影响。试验共设5个处理:对照、单施化肥(N1)、N1+50%玉米秸秆(N2)、N1+100%玉米秸秆(N3)、N1+相当于50%玉米秸秆还田的玉米秸秆炭(N4)、N1+相当于100%玉米秸秆还田的玉米秸秆炭(N5)。结果表明:与N1处理相比较,N2、N3、N4、N5处理均增加了土壤有机质、全氮、速效磷、速效钾、碱解氮含量、微生物量碳和氮含量,且等量秸秆还田处理高于相当于等量秸秆还田的秸秆炭处理,其中100%秸秆还田分别显著提高微生物量碳和氮含量15.1%和23.1%(P0.05);不同处理方式综合土壤肥力指数(IFI)由高到低依次为N3N5N4=N2N1,秸秆、秸秆炭还田可显著提高土壤综合肥力(P0.05);土壤有机氮的矿化量和矿化率随着秸秆和秸秆炭还田量的增加而增加,其中N2处理分别显著提高了23.4%和22.9%,N3处理分别显著提高了53.0%和35.8%(P0.05);N2、N3、N4、N5处理下外源肥料15N的矿化量和矿化率分别显著提高了66.5%和50.0%、213.3%和279.0%、39.4%和36.3%、92.0%和40.0%(P0.05),且随着秸秆炭还田量的增加而显著增加。土壤氮素矿化指标与土壤有机质、总氮、碱解氮、微生物量碳氮含量都存在着显著正相关关系。研究表明玉米秸秆、秸秆炭还田均可以显著提高土壤综合肥力;可协同提高土壤氮素矿化水平,且提高来自外源化肥氮占土壤矿化总氮的比重,其中以100%秸秆还田处理的影响更为明显。     

不同秸秆还田方式对土壤线虫群落特征的影响

通过不同方式的秸秆还田处理,研究其对农田土壤线虫数量、属的种类、群落结构及相关生态学指数的影响。田间试验分为A（小麦秸秆全部还田,玉米秸秆不还田）、B（玉米秸秆全部还田,小麦秸秆不还田）、C（小麦玉米秸秆全部还田）、D（施肥但秸秆不还田）、E（小麦秸秆50%还田,玉米秸秆不还田）、F（玉米秸秆50%还田,小麦秸秆不还田）、G（秸秆不还田也不施肥）共7个处理。结果表明：秸秆还田增加了总氮、总磷和有机质含量;在7个处理中共鉴定出36属线虫,其中食细菌类线虫15属,食真菌类线虫5属,植物寄生类线虫9属,杂食-捕食类线虫7属。与G组相比,秸秆还田增加了线虫总量和食真菌类线虫、捕食杂食类线虫种类,提高了线虫的多样性指数、丰富度指数和瓦斯乐斯卡指数,其中以小麦秸秆50%还田的E组指数值最高。研究表明,秸秆还田有助于土壤养分的积累,可增加土壤线虫的数量和多样性,提高土壤的抗干扰能力。     

秸秆还田配施氮肥对冬小麦产量及氮素调控的影响

以周麦23为供试材料,采用裂区设计的大田试验研究 了关中地区秸秆还田配施不同氮肥水平 对冬小麦产量及氮素调控的影响。结果表明：相较于单施氮肥处理,秸秆还田配施氮肥处理 冬小麦产量在低施氮量处理时有降低的趋势,在高施氮量处理时有增加的趋势,但两者间的 差异不显著;秸秆还田配施氮肥能有效提高冬小麦的氮素利用效率,冬小麦的氮肥表观利用 率提高了1.6%～9.1%;秸秆还田措施配施适量的氮肥有降低冬小麦百公斤籽粒需氮量的趋势 。综合考虑到生产成本及潜在环境污染的可能性因素,在秸秆还田条件下,试验地区冬小 麦施氮量以252～321 kg·hm^-2为宜。     

玉米秸秆添加量对温室土壤氨挥发及辣椒氮素吸收的影响

为探明玉米秸秆添加量对设施土壤氨挥发和辣椒氮素累积的影响，采用室内盆栽的试验方法，以蔬菜大棚土壤作为研究对象，以辣椒为试材，设置4个处理，即在常规施肥（N 100 kg·hm^-2、P₂O₅ 70 kg·hm^-2、K2O 80 kg·hm^-2）的条件下不添加秸秆（CK）和加入秸秆量分别为4 500 kg·hm^-2（S1）、9 000 kg·hm^-2（S2）、13 500 kg·hm^-2（S3）。采用通气法对盆栽辣椒土壤原位氨挥发进行监测，并在不同时期对土壤铵态氮、硝态氮含量及辣椒地上部总氮量进行测定。结果表明：监测期内不同秸秆添加量土壤的氨挥发量和氨挥发速率均在第7天达到峰值，S2的氨挥发量较CK、S1、S3分别减少了43.0%、12.8%和17.9%，氨挥发速率平均值分别降低了30.0%、7.5%和20.0%；土壤铵态氮含量各处理均在第7天达到峰值，S2较其他3个处理分别减少了24.2%、11.5%和14.8%，且S2与CK差异极显著；硝态氮含量在第21天达到峰值，S2较其他3个处理分别增加62.8%、25.8%和47.2%，且处理之间均差异显著；辣椒成熟期地上部总氮含量在第60天时，S1、S2、S3较CK增加了13.7%、19.1%和9.3%，且S2与CK、S1、S3均呈显著差异（P<0.05）； S2处理辣椒产量与CK相比增加14.3%；在监测期内土壤氨挥发累积量与植株地上部氮素累积量和辣椒产量均呈显著负相关（P<0.01）。研究表明，秸秆添加量为9 000 kg·hm^-2时能够显著减少设施土壤氨挥发量，有效降低土壤铵态氮含量，提高硝态氮含量，对植株氮素累积具有显著的促进作用，可减少农业面源污染。     

稻草不同还田方式对土壤动物群落结构的影响

为研究稻草不同还田方式下的土壤动物群落结构特征,以未进行稻草还田处理作为对照,采用大型手捡和干、湿漏斗法,于2016年6月和9月(稻草还田后2个月和5个月),对稻草焚烧、覆盖、填埋3种还田方式下的土壤动物群落特征进行调查。结果显示:调查获得的土壤动物隶属于50个类群,各处理下均以线虫纲为优势类群。还田后,稻草覆盖处理的土壤动物密度较对照显著(P<0.05)提高,但二者动物类群数无显著差异。与对照相比,还田2个月后,各处理土壤动物的多样性指数间无显著差异;但还田5个月后,稻草覆盖和填埋处理的土壤动物优势度指数显著(P<0.05)高于对照。说明恰当的稻草还田方式有利于改善土壤动物群落结构。