秸秆还田在植烟土壤性状改良上应用的研究进展

为提高烤烟品质,利用作物秸秆还田改良土壤理化性质从而改善烟叶品质是当前烟区的研究热点。农作物秸秆是一种重要的农业资源,秸秆还田也是有效利用秸秆资源和提高农业经济效益的重要途径,秸秆还田能明显改善土壤的理化性状,提高土壤肥力和蓄水保墒能力、增加土壤养分和有机质含量以及微生物的数量,还可以减少焚烧秸秆带来的环境污染,是保证粮食作物高产稳产的有效措施之一,又是保护农村生态环境的一项重要技术。笔者就秸秆对植烟土壤性状改良的原理、研究现状及关键技术作一阐述和分析,为更好地合理利用秸秆资源,发挥秸秆资源在农业可持续发展中的潜力提供理论依据和技术支撑。     

农作物秸杆改良土壤的方式与应用现状

农作物秸秆中含大量的碳、氮、磷、钾、钙、镁、硫和硅等多种营养元素,同时富含纤维素、半纤维素、木质素和蛋白质等有机物质,是一种可以资源化利用的固体废弃物资源。秸秆还田可以改良土壤,具体表现在秸秆还田是氮素的重要来源;秸秆还田可以提高土壤的保蓄性和缓冲性;秸秆还田能够改善土壤物理性质,改良土壤耕性;秸秆还田具有消除农药残毒和重金属污染的作用。此外秸秆还田还可以提高农作物品质、保护农村生态环境、促进农业的生态化发展。     

秸秆还田对白浆土养分含量的影响

秸秆还田可以减少环境污染,培肥土壤,是未来农业生产的发展趋势。本试验研究了不同秸秆还田方式及数量对白浆土养分含量的影响。结果表明,两年的玉米秸秆还田能够增加土壤有机质含量,秸秆还田量越大效果越明显,但对土壤全氮的影响不大;秸秆全量还田可以增加大豆生长后期的土壤全磷和全钾含量,而根茬还田对其影响较小。秸秆还田增加了土壤碱解氮含量;而对土壤有效磷含量影响不大;秸秆全量还田增加了土壤速效钾含量,而根茬还田对土壤速效钾含量没有表现明显影响。     

秸秆还田对土壤-水稻系统中Cd迁移富集影响研究进展

我国是水稻种植大国,每年有大量的秸秆资源可被资源化利用,其中直接还田是秸秆资源化利用的常见方式之一,也是减少秸秆焚烧的有效途径。但随着我国稻田土壤重金属镉(Cd)污染的日益加剧,秸秆受到Cd污染的程度也在增加,导致水稻秸秆富集大量的重金属Cd,所以,水稻秸秆直接还田将会把秸秆中富集的Cd再次带入土壤环境;然而,秸秆腐解过程中产生大量的活性有机物,而这些有机物对土壤中重金属Cd活性的影响比较复杂。因此,如何评价水稻秸秆还田对土壤-水稻系统中Cd迁移富集的影响值得深入研究。本文介绍了目前水稻秸秆Cd污染的状况,重点总结了还田过程中对土壤理化性质,如土壤有机质、pH值以及土壤有效态Cd含量的影响。但秸秆还田在增产的同时可能会增加水稻吸收积累Cd的风险,最后提出了秸秆还田应考虑的实际问题以及未来秸秆安全利用的展望,为今后秸秆安全、资源化利用提供可参考的理论指导。     

秸秆还田对土壤氮磷及水土的影响研究

秸秆还田作为低碳农业、有机农业的重要环节,对改善土壤结构,减少水土流失,提高土壤的养分含量具有积极作用。秸秆还田主要通过增加土壤孔隙度,降低土壤容重从而调节地温,达到蓄水保墒的功能,促进作物生长。秸秆还田能有效增加土壤有机质含量,提高氮肥的利用效率,有效减少氮素、磷素的流失,提高土壤氮素的含量,对土壤中有效磷和全磷含量均有所提高,改善农田生产环境,保障粮食增产能力。秸秆还田能有效减少地表径流量和径流次数,从而减少径流所带走的养分,减缓对周围水系的面源污染,有利于提高土壤含水量。有效的秸秆还田对N2O等温室气体的排放的实验研究,有着不同的研究结果。但是秸秆还田的实施还存在着一定的问题,应进一步深入研究秸秆还田对土壤养分和环境的影响机制,进行长期监测实验,发展恰当的秸秆还田方式,减少化肥的使用,对促进我国农业的持续快速发展有着十分重要的意义。     

玉米秸秆还田对土壤理化特性影响的研究

试验设置玉米秸秆还田3、6 次,每次还田量7500、15000 kg/hm2,通过比较玉米秸秆是否还田、连续、间断还田以及不同还田量的土壤养分含量和理化特性差异,考察玉米秸秆还田培肥地力的效果。结果表明：（1）与不还田对照比较,秸秆还田的土壤有机质、有效N、有效P和速效K含量呈上升趋势,而容重呈下降趋势,其中有效N和速效K含量上升趋势特别明显;（2）连续6 年还田的土壤有机质、有效N、有效P 和速效K 含量分别比间断还田平均提高38.26%、18.73%、51.73%和18.74%,容重平均降低3.87%,采用秸秆连续还田对提高土壤养分含量和改善土壤物理特性的效果比隔年还田更佳;（3）较大还田量(15000 kg/hm2)的土壤有机质、有效N、有效P、速效K 含量和总孔隙度分别比较小还田量(7500 kg/hm2)提高18.25%、37.40%、35.45%、19.65%和8.44%,容重降低76.11%,增加秸秆还田数量对土壤养分含量的提高与物理特性的改善效果更加明显。     

长期定位秸秆还田对土壤真菌群落的影响

为了研究不同秸秆还田条件对土壤真菌群落的影响,利用连续进行6年的莱阳潮土区长期定位秸秆还田试验与ITS rRNA扩增子测序技术,研究了小麦、玉米秸秆还田条件下,各处理土壤真菌群落的微生物多样性变化。结果表明,施用秸秆和有机肥能够提高土壤真菌群落多样性。秸秆还田后土壤真菌优势种群为子囊菌、接合菌和担子菌。主成分分析表明,各处理间微生物含量存在差异。两季秸秆还田配施氮肥处理能显著增加土壤全氮、有效磷、有效钾、有机碳含量。两季秸秆还田配施氮肥处理的土壤全氮、有效磷、有效钾、有机碳含量与蔗糖酶、脲酶、纤维素酶活性显著高于两季秸秆还田处理,与此同时,两季秸秆还田配施氮肥提高了当季玉米产量。这说明,秸秆还田施用氮肥显著增加土壤养分含量,增强土壤酶活性,有利于土壤真菌群落的多样性和稳定性的提高,改善土壤生态环境,从而促进作物增产。     

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。     

华北平原秸秆还田生态效应研究进展

华北平原是我国的重要粮食产地,有着丰富的秸秆资源和较高的秸秆还田率。合理的秸秆还田可以有效改善土壤质量、促进作物生长以及提高土壤固碳减排能力,但也会带来出苗率下降、病虫草害发生几率加大等风险,从而引起作物产量降低的负面效应。如何通过调整秸秆还田量、还田方式以及配合农艺措施等缓解秸秆还田带来的不利影响是亟待解决的问题。关于华北平原秸秆还田生态效应的研究应重点关注华北平原秸秆还田的负面效应产生原因及相应的解决措施、秸秆还田对农田系统增温潜势的影响,以及秸秆还田的长期效应与可持续性等方面。     

长期小麦秸秆还田对壤质潮土磷素含量及磷盈亏的影响

明确长期小麦秸秆还田壤质潮土土壤中磷素演变特征,可为潮土区土壤磷素管理和磷肥高效施用提供理论依据。利用壤质潮土长期定位试验（1992-2015年）,比较单施化肥处理（NP、NPK）和小麦秸秆还田配施化肥处理（NPS、NPKS）土壤有效磷、全磷含量变化,量化土壤磷盈亏和累积磷盈亏,并解析土壤有效磷变化量与累积磷盈亏之间的关系。结果表明,长期施用磷肥和小麦秸秆还田显著提高了土壤有效磷和全磷含量,提升了磷活化系数（PAC）,其年增量分别为0.68~0.78mg/kg、0.0031~0.0047g/kg和0.07%~0.09%,且小麦秸秆还田对土壤有效磷含量的增加速率有抑制作用,对全磷含量的增加有促进作用,但效应不显著。小麦秸秆还田增加土壤磷盈余。在土壤磷盈余时,土壤每盈余100kg/hm²磷,有效磷增加9.7~10.0mg/kg,小麦秸秆还田对其影响不大;在土壤磷亏缺时,土壤每亏缺100kg/hm²磷,秸秆不还田土壤有效磷含量降低12.6mg/kg,小麦秸秆还田土壤降低1.95mg/kg,小麦秸秆还田对土壤有效磷含量的维持有缓冲作用。小麦秸秆配施磷肥是提高和维持壤质潮土土壤磷素水平、增强土壤供磷潜力的重要措施。     

半湿润区免耕覆盖对土壤水分、温度及作物产量的影响

以半湿润区冬小麦－夏玉米一年两熟种植制度为研究对象,设置传统耕作(T0)、免耕无秸秆覆盖(T1)和免耕秸秆覆盖(T2)3个处理,研究不同耕作和秸秆覆盖方式对土壤水分、土壤温度和作物生长的影响及其在不同作物季节的功能差异。结果表明冬小麦季免耕覆盖(T2)和不覆盖(T1)处理0-60 cm土壤含水量都高于传统耕作(T0)处理,但免耕处理T1和T2只在表层土壤含水量存在显著差异,说明秸秆覆盖对表层土壤保水效果明显。免耕覆盖降低了土壤表层温度(T2相似文献   

覆盖措施对春小麦田土壤含水量及耗水规律的影响

高效节水措施的使用有利于提高作物水分利用效率,缓解我国荒漠绿洲区灌溉农业生产中水资源不足的问题。基于此设定了大田定点观测试验研究不同覆盖措施对荒漠绿洲区春小麦耗水规律的影响,试验分别设置石子覆盖(S)、地膜覆盖(B)、秸秆覆盖(M)和对照(CK)4个处理。试验结果表明：覆盖措施使土面蒸发量降低了25.6%~37.9%,有效的提高了土壤含水量。春小麦耗水量分别为B处理减少了13%,M处理减少了14%,S减少了8%,但B处理下的春小麦水分利用效率(WUE)和灌溉水分利用效率(WUEi)最高。可见,地膜覆盖是是适合该地区最佳的节水种植方式。     

不同覆盖方式对土壤温湿度及烟草生长发育的影响

为明确不同覆盖方式的烟田生态效应,采用田间试验研究无覆盖、地膜覆盖、立体覆盖和稻草覆盖4种覆盖方式对垄体土壤温湿度及烟草生长发育的影响。结果表明,不同覆盖方式下各土层土壤温度具有相似的变化趋势,均随着土层深度的增加呈下降趋势,且同一覆盖方式不同土层温度变化具有一致性。地膜覆盖对土壤温度的提升效果最好,能促进烟苗早发快长,但团棵期膜内地表温度过高可能影响根系生长;稻草覆盖对生育期内土壤的保温效果较好;立体覆盖处理在烤烟生育内的土壤温度最低。地膜覆盖不利于根系土壤接纳降雨,土壤含水量最低;稻草覆盖对蓄积土壤水分的效果最优;立体覆盖次之。从团棵期烤烟生物量及农艺性状看,地膜覆盖在烤烟团棵期可明显提高烤烟的长势,稻草覆盖次之但烟叶根冠比最高,立体覆盖再次,无覆盖处理的烟叶长势最差。试验表明立体覆盖对烟田土壤温湿度及团棵期烤烟的生长发育的影响效果比地膜覆盖低,后续应对烤烟整个生长发育时期、产质量特征及其覆盖的成本效益和环境影响等进行进一步研究。     

秸秆覆盖对核桃园土壤性状及果实产量和品质的影响

本试验以15年生的‘辽宁1号’核桃树为试材,探究秸秆覆盖对北方旱地核桃园土壤水温变化、有机质含量、果树根系生长及果实产量和品质的影响。结果表明：秸秆覆盖可在气温较低时提高土壤温度,而在气温较高时降低土壤温度。此外,秸秆覆盖可有效提高土壤0~40 cm土层土壤含水量,并显著提高0~60 cm土层土壤有机质含量。与对照相比,秸秆覆盖增加了0~60 cm土层细根的长度和表面积,同时显著提高了果实的含油量及产量。可见,核桃园经秸秆覆盖可以起到蓄水保墒,增加土壤肥力的作用,并最终达到果树增产的目的。     

秸秆覆盖深松对夏玉米田土壤酶活性的影响

探讨秸秆覆盖深松对夏玉米田土壤酶活性的影响。采用4种保护性耕作模式(SS+M、SS+NM、NT+M、NT+NM)在河南西平进行连续3年田间试验,研究不同处理对土壤脲酶、土壤碱性磷酸酶、土壤蔗糖酶、土壤过氧化氢酶活性的影响。结果表明,4种保护性耕作方式下土壤脲酶、土壤碱性磷酸酶、土壤蔗糖酶、土壤过氧化氢酶活性均随着土层的加深而降低。4种酶的活性随着玉米生育期的变化而变化,即随着玉米生育时期的推进,土壤酶活性从播种到花后45天先升高后下降,土壤脲酶和土壤蔗糖酶活性在开花期达到最大值,而土壤碱性磷酸酶和土壤过氧化氢酶活性在花后15天达到最大值。在0～5 cm和5～10 cm土层,秸秆覆盖处理下土壤酶活性显著高于不覆盖处理,SS+M>NT+M>SS+NM>NT+NM;在10～20 cm土层,NT+M处理下土壤酶活性急剧下降;在20～30 cm和30～40 cm土层,在大多数时期深松处理下土壤酶活性显著高于免耕处理,SS+M>SS+NM>NT+M>NT+NM。在豫南雨养区实施秸秆覆盖深松能够提高土壤的酶活性,值得推广。     

不同膜上遮挡措施对旱地玉米土壤理化性状及产量的影响

Aiming at the phenomenon of premature senescence of plants under long-term maize plastic film mulching in rainfed and arid regions in Northwest China, adding cooling measures on mulched maize were taken to study the effects of soil temperature change on maize yield formation and analysis the changes of soil physical and chemical properties in topsoil of maize from the perspective of never changing the water conserving function of plastic film, which would provide the theoretical reference for the analysis of the early senescence in the later growth stage of ordinary plastic film maize. This experiment design using Shaandan 609 (SD 609) as tested materials, based on a 2-year field experiment, compared with the effects of three modes, ordinary plastic film mulch + black sunshade net (A), ordinary plastic film mulch + straw (B) and ordinary plastic film mulch (C) on soil temperature, soil nutrients, dry matter mass accumulation yield and water and fertilizer use efficiency in yield. The results were as follows: (1) Adding coverings on plastic film mulching (black sunshade net, straw) can effectively decrease the soil temperature and compactness, especially early stage of maize growth. (2) Compared with the control treatment C, cooling treatment A and treatment B significantly increased the content of organic matter, total nitrogen and total potassium in the later stage of maize growth, and the average partial fertilizer productivity increased by 7.24% and 6.97%, respectively. (3) Cooling treatments can delay the attenuation of green leaf area in the later stage of maize growth, improve the accumulation rate of dry matter and increase the kernel weight of maize. Compared with treatment C, the 2-year average maize yields of cooling treatment A and treatment B were increased by 6.39% and 5.93% and the average water use efficiency by 8.17% and 7.67%, respectively. In rainfed and arid regions in Northwest China, properly reducing the temperature under the film of mulched maize are helpful to improve soil physical and chemical properties, promote the accumulation of dry matter and the formation of yield and improve the high utilization efficiency of fertilizer and water.     

红壤旱地不同覆盖方式对玉米产量及生态经济效益的影响

干旱严重制约了红壤旱地的开发利用。为减轻干旱对农业生产的影响,实现红壤旱地作物生产的可持续发展,作者于2004年7—10月对红壤旱地玉米进行了不同覆盖方式效益的比较试验。结果表明,覆盖种植有利于蓄水保墒,改善土壤物理性状,培肥地力,为玉米生长创造了良好的生态环境,有利于增产增收;特别是秸秆覆盖,在高温干旱季节可以降低土壤温度0.9 ℃,提高土壤含水量0.36 %~1.96 %,使土壤保持较高的含水量,其抗旱效果更佳。而地膜覆盖可提高土壤含水量0.59 %~2.94 %,提高0 cm土壤温度2.8℃,但温度过高不利于玉米生长,再加上地膜消耗,增产增收效应不明显,因此,地膜覆盖在高温的夏季不宜采用。     

油-棉连作棉田油菜秸秆覆盖对棉田杂草发生及土壤杂草种子库的动态影响

在安徽省沿江棉区开展了油菜秸秆覆盖对棉田杂草发生、棉花生长及土壤杂草种子库影响的研究。结果表明：随着油菜秸秆覆盖量的增加,对棉田杂草的抑制效果增强。与未覆盖秸秆且不除草处理相比较,7000 kg/hm²秸秆覆盖量处理棉花单株铃数和子棉产量显著提高。7000 kg/hm²秸秆覆盖量处理在覆盖后30、60、120天逐步减少0~20 cm土层杂草种子库密度,与全程除草剂处理较一致;随着覆盖量减少,对0~20 cm土层杂草种子库密度的降低幅度减小。全程除草剂处理降低0~5 cm土层杂草种子库多样性,而油菜秸秆覆盖则可能增加0~5 cm土层的杂草种子库多样性。3500 kg/hm²覆盖量+秸秆覆盖30天后喷施除草剂处理的抑草效果和增产效果与全程除草剂处理较一致。因此,在安徽省沿江棉区油-棉连作棉田推荐使用3500 kg/hm²油菜秸秆覆盖量+秸秆覆盖30天后喷施除草剂。     

秸秆覆盖下的土壤水热运移

土壤水热耦合运移的数值模拟研究是在二十世纪五十年代在等温水分运动模型的基础上发展起来的,随着秸秆覆盖节水技术的发展,秸秆覆盖下水热耦合运移的数值模型得到不断研究和发展。秸秆覆盖下水热耦合数值模拟由于考虑了覆盖层对水热运移的影响变得复杂,文中综述了土壤水热运移模拟到秸秆覆盖下水热运移数值模拟的发展过程,常用的推求土壤参数的经验公式和秸秆覆盖下土壤水热耦合的上边界条件的确定方法。     

不同保墒耕作措施对小麦、玉米耗水特征及周年水分利用的影响

为探明土壤结构改良与保墒耕作措施对小麦、玉米周年水分利用的作用机制。采用田间试验,研究了常规耕作、秸秆还田、保水剂、有机肥、免耕、深松、深松+秸秆覆盖等措施对小麦、玉米生长过程中的耗水特征、光合特征及周年水分利用的影响。结果表明:深松+秸秆覆盖在小麦生育期内储水量较高。从小麦播种-返青期,深松+秸秆覆盖处理的耗水量最低。而在返青-拔节期,该处理最大,而其在孕穗-抽穗期的耗水量却最低。在拔节-孕穗期,保水剂处理的耗水量最大,而在抽穗-灌浆期,其耗水量最小。在灌浆-收获期,秸秆还田和保水剂处理的耗水量较其他处理低。在玉米整个生育期内,保水剂和免耕处理的耗水量较其他处理低。不同措施改善了小麦和玉米的光合生理特征,促进了小麦、玉米产量和水分利用率的提高。各处理中,以免耕处理的小麦产量和水分生产效率最高,分布较常规耕作提高了18.3%和20.0%。以秸秆还田处理的玉米产量和水分生产效率最高,分别较常规耕作提高了21.6%和23.8%。而深松处理的小麦-玉米复合产量最高,其次为免耕处理,其分别较常规耕作处理增产14.9%和14.3%。而深松+秸秆覆盖处理和免耕处理的总水分生产效率较其他处理高,分别较常规耕作处理提高了18.5%和18.1%。说明深松和免耕处理更利于小麦、玉米周年节水增产。