秸秆还田对土壤微团聚体特征的影响

采用尼龙网袋法进行秸秆还田的原位模拟,比较不同秸秆还田量在不同深度下还田对土壤微团聚体组成及稳定性、微团聚体有机碳及腐殖酸组分的影响。试验设置秸秆还田量R0(0)、R1(0.44%)、R2(0.88%)、R3(1.32%)和0—15(S1),15—30(S2),30—45(S3)cm 3个不同还田深度交叉处理。结果表明:0.25~0.02mm的微团聚体为优势粒级,秸秆还田使各土层0.25~0.02,0.25mm的团聚体含量增加,而0.02~0.002,0.002mm的微团聚体含量减少,且各粒级含量的变化幅度均在S1层最大。不同秸秆量处理下不同土层,不同粒级的微团聚体的平均重量直径(MWD)较无秸秆还田均有所增加。同时,施用不同量秸秆能提高土壤各粒级微团聚体中有机碳及腐殖酸含量,且在同一土层中随粒级减小,有机碳及腐殖酸含量增加,而在不同土层内,有机碳及腐殖酸含量表现为S1S2S3。胡敏酸与富里酸比值对于不同土层,不同粒级的微团聚体则呈现不同的变化趋势。秸秆还田能促使土壤微团聚体向更大粒级的团聚体转化,有效增强土壤肥力的同时改善了土壤结构。     

不同秸秆还田模式对黑钙土团聚体特征的影响

通过5年田间定位试验,研究了不同玉米秸秆还田方式对黑钙土土壤团聚体含量、稳定性和团聚体有机碳贡献率的影响。结果表明:与秸秆不还田(CK)比较,秸秆还田处理能显著提高土壤大团聚体(>250μm)含量、团聚体平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)(P<0.05)。秸秆轮耕还田(SRT)比秸秆覆盖还田(SCR)能更有利于土壤大团聚体形成,但2个处理的土壤团聚体稳定性之间差异不显著。秸秆轮耕还田与秸秆不还田相比较能显著增加土壤各粒级团聚体有机碳含量和大团聚体有机碳贡献率,同时,秸秆轮耕还田比秸秆覆盖还田更有利于提高>2 000μm粒径和<53μm粒径团聚体有机碳含量,以及250～2 000μm粒径团聚体有机碳贡献率。相关性分析表明,土壤有机碳含量与土壤团聚体稳定性及其碳库之间存在极显著的正相关关系。旋耕/深翻的轮耕还田模式促进了耕层土壤大团聚体形成和土壤结构稳定,显著提高土壤团聚体碳库和对土壤有机碳的贡献,为东北黑钙土区较适宜的玉米秸秆还田模式之一。     

长期秸秆还田对潮土土壤团聚体碳氮和作物产量的影响

为探究潮土区长期秸秆还田对土壤团聚体碳、氮含量和作物产量的影响,以河北省低平原潮土区小麦-玉米轮作系统为研究对象,利用38年化肥与秸秆配施长期定位试验,研究了不施肥(CK)和等量氮、磷肥用量下0 kg/hm²(S0)、2250 kg/hm²(S2250)、4500 kg/hm²(S4500)和9000 kg/hm²(S9000)秸秆还田量下,土壤团聚体碳、氮含量和作物产量。结果表明:与不施肥CK相比,长期施肥与秸秆还田可以增加各粒径团聚体中有机碳和全氮含量,其中,秸秆还田对提高0～10 cm表层土壤水稳性团聚体有机碳含量效果较好,且随秸秆还田量的增加,水稳性团聚体有机碳提升效果越明显。长期秸秆还田对各粒径团聚体中碳氮比无较大影响。>0.25 mm团聚体中有机碳和全氮富集系数较高,且0～10 cm土层,S2250、S4500和S9000处理均表现为随着团聚体粒径减小团聚体中有机碳富集系数逐渐降低。长期秸秆还田可以提高作物产量,且高秸秆还田量对小麦产量的提高效果更明显。>0.25 mm团聚体中有机碳含量与小麦产量之间的关系最密切,当该粒径团聚体中有机碳含量增加1 g/kg时,小麦产量可以增加329.62 kg/hm²;而0.25～0.053和<0.053 mm团聚体中有机碳含量与小麦产量相关性较差。综上,秸秆还田可以增加土壤团聚体中有机碳含量,提升土壤肥力,促进作物增产。     

秸秆与氮肥配施对潮土微生物活性及团聚体分布的影响

为了探索秸秆还田与氮肥配施对砂质潮土微生物活性与土壤团聚体的影响.采用室内培养的方法,在定量秸秆条件下,通过控制尿素用量,研究不同氮肥用量与秸秆配施比例对砂质潮土的有机质、土壤微生物量碳、氮含量、土壤酶活性以及土壤团聚体的影响.结果 表明:与CK相比,秸秆配施适量氮肥,能显著提高土壤有机质(29.04％～41.90％)...     

秸秆还田深度对土壤团聚体组成及有机碳含量的影响

为探究玉米秸秆还田至不同深度后对土壤团聚体及有机碳含量的影响,采用田间微区试验,将秸秆磨碎后分别还田至0～10、10～20、20～30、30～40 cm 4个深度土层,同时设置不还田对照,共计5个处理,连续种植玉米两年后采集土壤样品,采用湿筛法将团聚体分为>2、2～0.25、<0.25 mm共3个粒级,测定了土壤及团聚...     

秸秆还田对盐渍土团聚体稳定性及碳氮含量的影响

以黄河三角洲典型盐化潮土为研究对象,分析了3种盐渍化程度(轻度、中度、重度)和3 a连续秸秆还田下土壤水稳性团聚体组成、稳定性以及各级团聚体C、N含量的变化。研究结果表明:重度盐渍土0.25～2 mm和0.053～0.25 mm团聚体所占比例显著低于轻度和中度盐渍土;土壤盐分含量与0.25～2mm团聚体中有机碳和全氮的分配比例、0.053～0.25 mm团聚体中全氮的分配比例成显著负相关。秸秆还田使轻度盐渍土平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)和0.25 mm团聚体所占比例(R0.25)分别增加47.6%、39.7%和54.0%,使中度盐渍土MWD、GMD和R0.25分别增加31.0%、31.9%和31.4%;各粒级中秸秆还田使轻度盐渍土0.053～0.25 mm粒级有机碳和全氮含量增加最多,增加比例分别为29.1%和28.8%,该粒级中C、N分配比例也显著提高;秸秆还田使中度盐渍土0.25～2 mm团聚体有机碳及其分配比例提高最多,比例分别为56.1%和58.7%。秸秆还田对轻度和中度盐渍土团聚体的稳定性均起到了明显的改善作用,但不同盐渍土秸秆还田对土壤团聚体C、N分布的影响明显不同。     

耕作与秸秆还田深度变化对不同土层团聚体稳定性的影响

耕作和秸秆还田可以改变土壤理化性状,影响土壤团聚体的稳定性。采用田间定位试验,研究耕作与秸秆还田深度变化对旱地草甸土不同深度土层水稳性团聚体稳定性的影响,为科学开展秸秆还田培肥土壤提供依据。结果表明：土壤团聚体稳定性受>2000μm粒径大团聚体影响较大,连续5年翻耕显著降低了表层（0～20 cm）土壤>2000μm粒径水稳性大团聚体的占比,增加了53～250μm微团聚体和<53μm黏粉粒的比例。浅翻（ST）和秸秆浅翻还田（STS）与深翻（DT）和秸秆深翻还田（DTS）分别对10～20和20～30 cm土层黏粉粒的增加影响较大,其中,10～20 cm土层ST较免耕（NT）和DT处理分别增加86.21%和14.65%,20～30 cm土层DT较NT和ST处理分别增加113.82%和59.68%,差异显著（P<0.05）;连续翻耕由于对亚耕层（20～40 cm）的频繁扰动,导致250～2000μm粒径团聚体的稳定性降低,DT较NT和ST与DTS处理较覆盖免耕（NTS）和STS处理分别平均降低19.43%与20.57%,且差异显著（P<0.05）。研究结果表明,连...     

连续秸秆还田和免耕对土壤团聚体及有机碳的影响

选取湖北省武穴市8年田间定位试验中的传统耕作(CT)、秸秆还田配合传统耕作(CTS)、免耕(NT)和秸秆还田配合免耕(NTS)4种处理,研究连续秸秆还田和免耕措施对表层(0—20cm)和亚表层(20—40cm)土壤团聚体稳定性及有机碳(SOC)的影响。结果表明:CTS、NT和NTS均显著增加了表层5mm水稳性团聚体的含量和团聚体平均重量直径(MWD),秸秆还田显著增加了亚表层土壤水稳性团聚体的MWD。与CT比较,CTS、NT、NTS处理的SOC含量分别增加20.83%,21.98%,32.76%。CTS和NTS处理显著提高了表层5,5~2,0.25mm团聚体中SOC含量,NT则显著提高了5,5~2mm团聚体中SOC含量;CTS显著增加了亚表层0.25 mm团聚体中SOC的含量。秸秆还田增加了表层土壤的碳(C)、氢(H)、氮(N)和氧(O)的含量,免耕降低了H的含量,增加了其他3种元素的含量,但是免耕处理增加了亚表层土壤中H的含量。NT和NTS处理较CT和CTS处理降低了土壤的H/C值,表明土壤的脂肪族成分在不断增加。秸秆还田主要增加了土壤中醇、酚类,芳香类,脂肪族化合物和碳水化合物的含量,而免耕主要增加脂肪族化合物的含量。这些有机组分的增加有助于团聚体稳定性的增强。     

不同秸秆还田年限对稻麦轮作土壤团聚体和有机碳的影响

为了揭示稻麦轮作不同秸秆还田年限下土壤团聚体稳定性以及有机碳组分的变化特征及其响应机制,采用大田小区试验,考察不同秸秆还田年限(0,3,4,5,6,7,8,9a)对土壤团聚体分布特征和团聚体稳定性指数(平均重量直径MWD、几何平均直径GMD、分形维数D)的影响,并研究其与土壤有机碳组分的相关性。结果表明,秸秆还田条件下土壤大团聚体数量R_(0.25)、MWD和GMD均显著提升,分形维数D则显著降低,随还田年限越长趋势越明显,但短期秸秆还田(5a以内)对土壤MWD和分形维数D的改善效果不显著;长期秸秆还田显著提升了土壤总有机碳TOC,但短期秸秆还田(5a以内)与不还田处理差异不显著,长期和短期秸秆还田均对活性有机碳AC的提升效果显著;多元回归分析显示,相比AC,土壤团聚体结构稳定更能促进TOC的增长,GWD与土壤有机碳组分的拟合度最高,更适合用于揭示团聚体与有机碳组分之间的关系。     

不同作物秸秆还田对潮土结构的改良效果

为探究作物秸秆还田对土壤结构的改良效果,采用二因素裂区设计,主因素施肥(F):F1(施NPK复合肥)和F0(不施肥);副因素作物种类(B):B1(油菜)、B2(玉米)、B3(马铃薯)、B4(燕麦)和B5(荞麦),以不施肥不种作物的空白处理为对照CK。采集样品后测定土壤容重、孔隙度、毛管孔隙度和田间持水量,以及团聚体粒径和土壤MWD、GMD和D值。结果表明:5种作物秸秆还田降低了土壤0—60 cm土层的土壤容重,增加了毛管孔隙度和田间持水量,20—60 cm土层为主要改善土层;同时,增加了土壤0.25 mm粒级团聚体含量,且0—20 cm土层团聚体MWD、GMD值增加,D值降低,稳定性增加;秸秆还田配施化肥下,0—60 cm土层土壤0.25 mm粒级团聚体含量呈减少趋势,且团聚体MWD、GMD值降低,D值增加,稳定性下降;各处理下油菜秸秆还田后对土壤容重、孔隙度、田间持水量和团聚体稳定性改善效果较好,荞麦秸秆还田更有利于提高土壤田间持水量,燕麦秸秆还田更有利于提高土壤团聚体稳定性。由此可见,作物秸秆还田对土壤结构具有一定的改良效果,不同作物所起到的效果不同。整体而言,油菜秸秆还田效果更好。     

长期施用化肥和有机肥下潮土干团聚体有机氮组分特征

依托中国科学院封丘农业生态实验站长期施肥试验,选取不施肥(CK)、单施化肥(NPK)、有机无机肥配施(1/2OM)、有机肥(OM)处理,对比研究27a连续施用化肥和有机肥对土壤机械稳定性团聚体及其有机氮组分的影响。结果表明,长期施用有机肥显著提高了耕层土壤中大于2 mm团聚体的比例,较CK提高了33%,较NPK增加了17%。施肥显著提高耕层团聚体中有机氮含量,以OM处理效果最明显,大于2 mm、2～0.25 mm、小于0.25 mm团聚体中酸解有机氮含量分别为776.4、837.7、625.3 mg·kg~(-1)。各团聚体中有机氮以酸解铵态氮为主,氨基糖态氮最少。长期单施化肥主要提高了大于2 mm团聚体中酸解铵态氮比例,施用有机肥提高了氨基酸态氮和酸解未知态氮含量及分配比例。长期施用有机肥使潮土结构明显改善,有利于耕层团聚体中全氮及有机氮各组分的积累,氨基酸态氮、氨基糖态氮、非酸解有机氮主要赋存于2～0.25 mm团聚体中,而酸解铵态氮和酸解未知态氮在大于2 mm团聚体中分布较多,有效地提高了土壤供氮能力。     

不同施肥及秸秆还田对潮土有机质及其组分的影响

基于长期田间定位试验样地,研究了裸地(CK1)、不施肥秸秆移除(CK2)、不施肥秸秆还田(CK3)、施无机肥秸秆移除(NPK)、有机无机肥混施秸秆移除(1/2NPK+1/2OM)、有机肥秸秆移除(OM)、无机肥秸秆还田(NPK+S)、有机肥秸秆还田(OM+S)8种处理对土壤有机质及其组分含量的影响。结果表明,CK1土壤有机质及有机质各组分含量最低,但有机质稳定性较CK2、CK3高。与CK2相比,施肥处理(NPK、1/2NPK+1/2OM、OM)、秸秆还田处理(CK3)以及秸秆与肥料混施处理(NPK+S、OM+S)均能不同程度地增加土壤有机质及其各组分的含量,提高土壤有机质稳定性。其中OM处理效果最为显著,有机质含量比CK2高155.1%;有机质各组分中可溶性有机质DOM、富里酸FA、胡敏酸HA、胡敏素HM比CK2分别高39.1%、133.7%、540.0%、152.5%;HA/FA值为0.43,比CK2高173.9%。在CK3的基础上施用肥料(NPK+S、OM+S),土壤有机质含量以及有机质稳定性均有所增加,并且有机肥(OM+S)效果好于无机肥(NPK+S)。可见秸秆还田及有机肥施用对潮土有机质及其各组分含量均有提升作用,促进有机质积累并提高其稳定性。     

激发式秸秆深还对土壤养分和冬小麦产量的影响

针对目前黄淮海平原潮土区普遍实施的覆盖式秸秆还田所存在的主要问题,本研究提出了基于氮肥激发的秸秆深埋还田技术,并通过连续4年(2011—2014)的大田定位试验进行检验。系统比较了秸秆移除、秸秆覆盖还田、激发式秸秆深还(秸秆与无机氮肥或有机氮肥配施进行深埋,并于行间种植作物)的3种秸秆还田方式对土壤养分和冬小麦产量的影响。结果表明:激发式秸秆深还在各项土壤养分指标和冬小麦产量方面均有显著优势,该处理能够显著增加土壤有机质、微生物生物量碳、微生物生物量氮、土壤全氮和土壤硝态氮含量,并显著提升冬小麦产量。其中无机氮肥激发秸秆深还处理能显著增加土壤硝态氮含量和冬小麦有效穗数,从而显著提升冬小麦产量。而有机氮肥激发的秸秆深还处理主要通过提升土壤有机质,增加冬小麦千粒重来增加产量。所有处理中16%无机氮肥激发的秸秆深还冬小麦产量最高。     

施用不同有机物料对棕壤酶活性的影响

为研究施用不同有机物料对棕壤酶活性的影响,在昌图棕壤试验地上设6个处理,测定不同培肥方式下土壤酶活性,并研究了土壤酶与土壤肥力因子的相关关系。结果表明:(1)秸秆还田和施用厩肥均能显著提高土壤酶活性和纤维素分解强度。在提高脲酶、转化酶活性方面施用厩肥效果好于秸秆还田,全量施用优于半量施用;在提高酸性磷酸酶、过氧化氢酶方面秸秆还田效果好于施用厩肥。各处理中,秸秆还田配施厩肥对提高脲酶活性效果最好,对提高其他各类酶活性效果一般。除过氧化氢酶外,其他各类酶活性均随着土层深度的增加而降低。(2)各种土壤酶之间存在一定的相关关系。脲酶与转化酶呈极显著正相关关系(r=0.913**);转化酶与磷酸酶呈极显著负相关(r=-0.643**);磷酸酶与过氧化氢酶呈极显著正相关关系(r=0.639**)。土壤酶与其他肥力因子之间也具有一定的相关关系。土壤脲酶与纤维素分解强度、碱解氮、速效磷、速效钾、有机质、含水量均达到极显著正相关关系(r分别为0.906**、0.821**、0.911**、0.917**、0.888**、0.867**);土壤转化酶与纤维素分解强度、碱解氮、速效磷、速效钾、有机质、含水量均达到极显著正相关关系(r分别为0.958**、0.857**、0.855**、0.842**、0.820**、0.831**);土壤酸性磷酸酶与含水量呈极显著负相关关系(r=-0.666**),与土壤容重呈显著负相关(r=-0.560*);土壤过氧化氢酶与土壤容重呈极显著负相关(r=-0.765**)。     

秸秆还田对宁南旱作农田土壤活性有机碳及酶活性的影响

在宁南旱区通过研究秸秆还田对土壤活性有机碳及酶活性的影响,旨在为该区作物生产及土壤培肥制度的建立提供参考。在为期3a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3000kg·hm-（2低L）、6000kg·hm-（2中M）、9000kg·hm-2（高H）粉碎还田;玉米秸秆按4500kg·hm-（2低L）、9000kg·hm-（2中M）、13500kg·hm-（2高H）粉碎还田,对照为秸秆不还田,对不同处理条件下的土壤有机碳、土壤酶活性及其相关性进行了分析。结果表明,土壤总有机碳、活性有机碳含量和土壤酶活性均随土层的加深而减少;各处理0～60cm土层土壤有机碳含量和酶活性大小为中、高量秸秆还田〉低量秸秆还田〉秸秆不还田;秸秆还田不仅增加了土壤活性有机碳含量,同时提高了活性有机碳占总有机碳含量的比重。相关性分析表明,运用土壤活性有机碳和碳库管理指数表征土壤酶活性及土壤肥力变化,比土壤有机碳更具灵敏性。在宁南半旱区采用秸秆还田能有效提高土壤活性有机碳含量和土壤酶活性。     

保护性耕作对潮土团聚体组成及其有机碳含量的影响

利用保护性耕作长期定位试验平台,研究了小麦-玉米轮作条件下连续5年实施免耕与秸秆还田对农田潮土团聚体组成、团聚体中有机碳含量的影响。结果表明:相比于常规翻耕,常规翻耕+秸秆还田、免耕、免耕+秸秆还田处理下5 mm粒级机械稳定性团聚体含量显著提升,增加比例分别为16.62%、16.05%、44.23%;而免耕、免耕+秸秆还田能显著提升5~2 mm粒级水稳性团聚体含量,提升比例分别为29.81%和64.28%,同时团聚体稳定率也有一定的提高;实施免耕能显著提高5~2、2~1 mm粒级水稳性团聚体中有机碳含量;除常规翻耕+秸秆还田处理下2~1 mm粒级外,秸秆还田对各粒级团聚体中有机碳含量均有不同程度的提升作用。     

长期秸秆还田对潮土土壤各形态磷的影响

基于黄淮海低平原区潮土上33年长期肥料定位试验,采用蒋柏藩―顾益初的石灰性土壤无机磷分级方法,研究冬小麦―夏玉米轮作中长期不同氮磷用量下秸秆还田对土壤全磷、有效磷(Olsen-P)及各形态无机磷的影响。结果表明:黄淮海低平原区潮土上冬小麦―夏玉米轮作中P2O5用量0~240 kg hm~(-2),随磷肥用量的增加,土壤全磷、Olsen-P、无机磷总量及无机磷中Ca2-P、Ca8-P、Al-P和Fe-P均显著增加,O-P和Ca10-P无显著变化;当土壤输入磷量低于作物输出磷量时,无论秸秆还田与否,土壤全磷、无机磷总量、Olsen-P和无机磷中除Ca8-P外的其他各形态磷均无显著变化;当土壤输入磷量高于作物输出磷量时,随秸秆用量的增加土壤全磷、Olsen-P和无机磷中的Ca2-P、Ca8-P、Al-P均显著增加,其中以Olsen-P增幅最大,无机磷中以Ca2-P增幅最大,其次为Ca8-P,再次为Al-P;土壤磷素盈余和亏缺量与土壤中各磷形态含量均呈显著正相关关系。     

长期秸秆还田对水稻土团聚体有机碳及胞外酶的影响

土壤团聚体有机碳和胞外酶对于改善土壤结构和提高土壤碳固存能力至关重要，且易受农艺生产措施的影响。为探讨秸秆还田下土壤有机碳组分及胞外酶活性变化，开展了35年水稻-小麦轮作试验。本试验设置了无肥区(CK)、化肥区(NPK)和秸秆还田+化肥区(NPKS)，研究了不同农艺措施对土壤团聚体有机碳(SOC)及其活性组分（可溶性有机碳(DOC)、易氧化有机碳(EOC)、微生物生物量碳(MBC)）含量与碳循环相关胞外酶（β-1,4-葡萄糖苷酶(BG)、β-1,4-木糖苷酶(BX)、β-D-纤维二糖水解酶(CBH)）活性的影响。结果发现，大于0.25 mm团聚体中SOC、DOC和MBC含量显著高于小于0.25 mm粒级，且均以NPKS处理的效果最优，促进了土壤大团聚体有机碳组分更新。各粒级团聚体中MBC/SOC和DOC/SOC比值相对稳定，这表明MBC和DOC与SOC的动态变化趋势较为一致，可作为评价土壤有机碳的敏感指标。2~0.25 mm粒级是团聚体胞外酶主要载体，均以NPKS处理活性最高；但大于2 mm团聚体酶活性在不同农艺措施之间差异不显著。土壤团聚体中有机碳组分与胞外酶表现为互相促进的关系，其中SOC、DOC和MBC分配差异的主要影响因子为CBH，次要影响因子是BG；而EOC仅受到CBH的正向影响。CBH和BG可促进土壤有机碳周转，且在2~0.25 mm大团聚体中互促作用更剧烈。综上，长期秸秆还田配施化肥不仅有利于提升大团聚体碳的更新和周转速率，还提高了SOC含量，是稻田土壤可持续固碳的重要农艺途径。