耕作方式与秸秆还田对砂姜黑土土壤酶活性及冬小麦产量的影响

为探究耕作方式及秸秆还田处理对砂姜黑土土壤酶活性的影响,在河南省商水县砂姜黑土地区设置深耕秸秆不还田、深耕秸秆还田、旋耕秸秆还田和旋耕秸秆不还田4个处理,以超高产小麦品种周麦27为材料进行大田试验,对不同处理的土壤过氧化氢酶、蔗糖酶、脲酶、碱性磷酸酶活性及冬小麦籽粒产量进行测定分析。结果表明,20~40cm土层土壤过氧化氢酶的活性在不同处理间差异大多不显著,小麦拔节期、开花期和成熟期0~20cm土层深耕秸秆不还田处理与其他处理间差异显著。0~20cm土层土壤蔗糖酶活性在小麦生育期内不同处理间有显著差异,秸秆还田处理下土壤蔗糖酶活性高于秸秆不还田处理,而在20~40cm土层小麦拔节期和成熟期不同处理间没有显著差异。在小麦生育期内秸秆还田处理下0~20cm和20~40cm土层土壤脲酶活性显著高于其他处理,深耕秸秆不还田处理在拔节期和成熟期高于旋耕秸秆不还田处理。不同处理间土壤碱性磷酸酶活性在小麦生育期内差异显著,总体表现为深耕秸秆还田旋耕秸秆还田深耕秸秆不还田旋耕秸秆不还田。深耕秸秆还田处理对比其他处理能够显著增加冬小麦籽粒产量及千粒重,但其有效穗数显著低于其他处理。     

秸秆还田方式对土壤理化性质及玉米产量的影响

在辽河平原中西部设两年定点试验,研究秸秆还田方式对土壤理化性质及玉米产量的影响。结果表明,条带旋耕后10~20 cm土层土壤紧实度显著下降,0~40 cm(2016)土壤容重减小、总孔隙度增加;条带旋耕明显增加了丰水年(2016)玉米产量。秸秆还田显著增加10~20 cm土层土壤速效养分含量、提高土壤有机质含量,降低0~30 cm土层土壤容重、增加其总孔隙度。秸秆还田改善土壤理化性质,显著提高玉米产量,干旱年(2015)条带旋耕增产效果最突出。秸秆条带旋耕还田提高土壤通透性、改善土壤结构、增强土壤抗旱能力、提高作物产量,是适宜推广的秸秆还田和耕作组合方式。     

秸秆还田方式对麦田土壤碳、氮、水动态及小麦产量的影响

为了解不同秸秆还田方式的效果,在田间定位试验的基础上,比较分析了玉米秸秆直接还田(J)、过腹即牛粪还田(F)和发酵后沼液还田(Z)后麦田土壤碳、氮、水和小麦产量的变化。结果表明,三种秸秆还田处理均提高了0~60cm土层土壤有机碳增量(即相对于播前土壤有机碳储量的增加量),在0~20和20~60cm土层三种秸秆还田处理土壤有机碳增量均分别以越冬期和拔节期最高。在越冬期,F和Z处理0~40cm土层的土壤氮含量显著增加,J处理土壤氮含量与不还田对照差异不显著;在拔节期和开花期,三种秸秆还田处理0~20cm土层以及F和J处理20~40cm土层的土壤氮含量均显著增加。秸秆还田提高了土壤保水能力,在开花期,三种秸秆还田处理0~80cm土层的土壤含水量均显著高于对照。在越冬期和拔节期,F和Z处理的干物质积累量和单茎干重与对照差异不显著,但J处理显著降低;三种秸秆还田处理的成熟期干物质积累量和单茎干重均显著增加,以J处理最高。三种秸秆还田处理均显著提高了小麦穗数和产量,其中Z处理增产23.0%。因此,三种秸秆还田方式均能改善土壤质量和提高小麦产量,其中沼液还田综合效应最好。     

周年秸秆还田量对麦田土壤养分及产量的影响

为揭示周年秸秆还田量对小麦高产优质栽培的影响机理,在大田条件下,设置稻麦秸秆均不还田(CK)、25%稻麦秸秆均还田、50%稻麦秸秆均还田、75%稻麦秸秆均还田、100%稻麦秸秆均还田、100%麦季稻秸还田、100%稻季麦秸还田等7个秸秆处理,经过三年田间定位试验,分析了周年秸秆还田量对三年麦田土壤养分及小麦产量的影响。结果表明,周年秸秆还田后三年土壤养分和有机质含量均不同程度地提高,且随秸秆还田量的增加呈先增后减的趋势,效果最好的还田量主要集中在50%和75%。其中,第一年以50%秸秆还田量对土壤养分和有机质含量影响最明显;到第三年以75%还田量影响最显著,土壤全氮、有效磷、速效钾和有机质含量分别比CK提高了2.61%、4.05%、18.25%和5.90%。在前两年,不同秸秆还田处理对小麦均有增产效果,但在第三年,100%稻麦秸秆均还田和100%麦季稻秸还田处理略微减产。6个秸秆还田处理中只有50%稻麦秸秆均还田对小麦的增产效果在三年中均达到显著水平,增产幅度分别为11.23%、14.74%和14.29%。综合来看,50%稻麦秸秆均还田最适宜当地小麦高产栽培。     

秸秆还田对连作玉米田土壤微生物学特性的影响

以冷凉地区玉米秸秆还田土壤为研究对象,在大田条件下设玉米秸秆不还田(CK)、玉米秸秆旋耕还田(XG)和深翻还田(SF)3个处理,经过两年田间定位试验,分析短期秸秆还田对连作玉米田土壤微生物学特性的影响。结果表明,秸秆旋耕还田和深翻还田显著提高0~30 cm土壤酶活性及土壤细菌多样性,秸秆旋耕还田可提高耕层(0~30 cm)土壤细菌多样性,秸秆深翻还田可提高耕层(11~30 cm)土壤细菌多样性。秸秆深翻还田土壤中富含功能微生物,可作为筛选功能微生物的样品。     

秸秆还田对黄壤农田氮、磷养分平衡的影响

分析2018～2020年不同处理土壤养分、玉米产量、土壤氮磷平衡的差异,筛选出集增产、土壤养分维系及生态环境保护为一体的施肥模式。结果表明,秸秆还田后,土壤有机质、全磷、碱解氮、有效磷含量均有提高,以T4处理(氮、磷减量10%,秸秆还田)最高。秸秆还田增产效果随还田时间增加逐渐明显;T1处理(不施肥、秸秆不还田)经济产量逐年降低,其他处理产量均显著提高。各施肥处理土壤氮素均有盈余,其中,T4处理盈余量随时间增加有下降趋势,T5处理(氮、磷减量30%,秸秆还田)盈余量最低。各施肥处理磷盈余量为165.41～270.16 kg/hm2。相较T2处理(单施化肥),秸秆还田伴随氮、磷化肥减施利于降低环境污染风险。秸秆还田伴随化肥减施能提升土壤养分含量,增加玉米产量,减轻环境污染风险,综合结果显示,T4处理较优。     

轮耕对冬小麦田土壤酶活性时空变化的影响

为了解轮耕对土壤酶活性的影响,采用田间定位试验,比较和分析了秸秆还田和不还田条件下,连续3年常规耕作(3C)、1年深翻+2年常规耕作(DP2C)、2年深翻+1年常规耕作(2DPC)和连续3年深翻(3DP)处理的冬小麦田土壤酶活性时空变化特点。结果表明,秸秆还田和深翻均可提高0~40cm土层土壤蔗糖酶、脲酶、碱性磷酸酶和过氧化氢酶的活性,其中秸秆还田后平均增幅分别为24.92%、9.20%、6.66%和11.04%,经深翻处理后平均增幅分别为5.33%、6.26%、2.02%和3.43%。随着土层深度增加,各处理土壤酶活性逐渐降低,2DPC和3DP处理相对3C处理20~40cm土层4种土壤酶活性降低幅度较小。秸秆还田配合2DPC、3DP土壤耕作处理不仅能提高酶活性,也有利于酶在土壤中均匀分布。     

秸秆还田对玉米产量和土壤团聚体组成及有机碳分布的影响

研究秸秆还田对土壤团聚体组成、有机碳分布及玉米产量的影响,为秸秆合理利用与土壤培肥提供科学依据。采用田间定位试验的方法,研究秸秆还田(SNPK)和生物炭还田(BNPK)处理对玉米产量,土壤团聚体组成及其有机碳分布的影响。结果表明,与常规施肥相比,SNPK和BNPK处理4年后玉米产量分别提高6.95%和4.83%;SNPK和BNPK处理均提高了0~20 cm土层2 mm团聚体含量,降低0.25 mm团聚体含量,均降低21~40 cm土层中2 mm团聚体含量;SNPK处理提高0~20 cm土层有机碳含量14.11%,BNPK处理对土壤有机碳提高不明显,二者均提高0~20 cm土层中0.25~1 mm和0.25 mm粒级中的有机碳含量;SNPK处理明显提高0~20 cm土层2 mm粒级团聚体对有机碳的贡献率,BNPK处理对各粒级团聚体对有机碳的贡献率影响不明显。长期秸秆还田和生物炭还田能够改变土壤团聚体的分布,有利于土壤结构的形成,提高土壤固碳能力,增加玉米产量。     

寒地秸秆还田配套深松对土壤肥力及花生生长和产量的影响

为明确寒地玉米秸秆还田和深松对土壤肥力、花生生长及产量的影响,以农花5号为试材,设置旋耕(T1)、旋耕+深松(T2)、旋耕+秸秆还田(T3)、旋耕+深松+秸秆还田(T4)4个处理,进行长期定位试验,测定土壤水分、容重、孔隙度、土壤养分、根系形态和产量。结果表明,深松和秸秆还田处理下,0～40 cm土层土壤孔隙度显著增加,土壤容重显著降低,0～20 cm土层土壤含水量显著增加;与T1处理相比,T3和T4处理可显著增加土壤中有机质、全氮、碱解氮和速效钾的含量,尤以全氮和碱解氮含量增加幅度最大,而T2处理的养分变化不显著;T2和T4处理下花生总根长、根表面积和根体积均高于其他处理,且T4处理下的根系干质量和根系活力始终保持在较高水平;T3和T4处理下的单株饱果数、百果质量、百仁质量和荚果产量均显著增加,且T4处理产量增加幅度较大,而T2处理下各产量指标变化不显著。由此可见,在秸秆还田配套深松措施中,秸秆还田可以增加以氮素为主的土壤养分含量,深松可以改善土壤结构、促进根系生长、维持根系活力,从而实现花生增产,而仅冬前25 cm深松措施并不能显著促进花生产量的增加。     

秸秆还田方式下黑钙土土壤碳氮磷钾化学计量特征研究

以吉林省西部黑钙土为研究对象，探究土壤C、N、P、K及其化学计量特征对秸秆还田方式的不同响应，为科学进行土壤养分管理及筛选适宜耕作培肥技术提供理论依据。设置秸秆深翻还田(SF)、秸秆富集还田(FJ)、秸秆覆盖还田(FG)、秸秆离田(CK)4种方式，采用常规测定方法测定0～20 cm、20～40 cm土壤C、N、P、K含量。结果表明，黑钙土分解有机质速度较快、磷素转化效率较高，相较于土壤中充足的P含量，植物生长易受N元素的限制，且不同养分之间的比值不仅受直接相关养分的制约，还受其他养分的影响。秸秆还田能减缓有机质的分解速度(FG、FJ)及植物生长可能受到的N素威胁(SF、FJ)，建议降少化肥施用量(P、K)以增加黑钙土有机质固持能力。     

玉米秸秆还田对土壤肥力的影响

利用田间微区方法连续3年在沈阳地区草甸土研究玉米秸秆粉碎后直接还田对土壤基本理化性质的影响。结果表明,施用有机物料不仅能够改善土壤的理化性质、培肥地力,还能增加玉米产量,增产效果没有无机肥的增产效果显著。与单施无机肥相比,无机肥配施有机物料能够增加土壤有机质含量,降低土壤容重,提高土壤田间持水量和土壤孔隙度,同时改善土壤的氮、磷、钾养分状况。在等碳量的条件下,玉米秸秆对保持和提高土壤有机质含量的效果好于猪粪肥。     

秸秆不同还田方式对土壤物理性状、玉米产量的影响

采用大区对比试验,设玉米秸秆覆盖还田(SCR)、旋耕还田(SPR)、翻埋还田(SDPR)和不还田(CK)4种方式,对土壤容重、孔隙度、含水率、玉米根系活力、株高等指标进行测定和分析。结果表明,与CK相比,秸秆还田使土壤容重下降3.24%~5.76%,孔隙度增加4.08%~5.89%,土壤含水率增加6.43%~10.86%。秸秆还田对玉米植株生长发育起到促进作用,且SDPR处理效果最好。秸秆还田有利于玉米增产和提高水分利用效率(WUE),SDPR处理产量和WUE最高,其次为SPR和SCR处理,CK最低。SDPR、SPR和SCR处理较CK增产15.14%、9.41%和5.06%,WUE提高28.62%、22.67%和18.11%。     

氮肥运筹和秸秆还田对麦季土壤温室气体排放的影响

为了解氮肥运筹和秸秆还田对麦田土壤温室气体排放的影响,在秸秆还田条件下设置基肥∶壮蘖肥∶拔节肥∶孕穗肥为3∶1∶3∶3(N1)、5∶1∶2∶2(N2)、7∶1∶2∶0(N3)三个氮肥运筹方式,在秸秆不还田条件下设置5∶1∶2∶2一个氮肥运筹方式(N4),采用静态暗箱-气相色谱法对不同处理下麦田土壤排放的二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)和氧化亚氮(N2O)进行观测,测定小麦籽粒产量,估算土壤温室气体排放强度(GHGI)和麦季全球增温潜势(GWP)。结果表明,与秸秆不还田相比,秸秆还田显著促进了麦季CH4和CO2的排放,显著降低了N2O的排放,显著提高了麦季GWP。秸秆还田条件下,不同氮肥运筹方式间CH4、CO2累积排放量和GWP差异不显著,但N3处理显著提高了N2O累积排放量,分别较N1、N2处理提高61.22%、51.92%。N1、N2处理的GHGI最低,分别较N4处理降低41.27%和39.67%,N3处理的GHGI较N4处理增加3.30%。因此,麦季秸秆还田下采用3∶1∶3∶3和5∶1∶2∶2氮肥运筹方式有显著地增产与综合减排作用,是低碳生产的合理施肥措施。     

玉米秸秆不同还田方式对土壤有机质及微生物数量的影响

2011～2015年采用玉米田间原位定位试验方法,探讨农户常规种植(根茬还田)、根茬+1/3秸秆还田、根茬+秸秆全量粉碎耕翻还田对土壤有机质及土壤微生物数量的影响。结果表明,根茬还田(对照)土壤有机质年下降0.14 g/kg,根茬+1/3秸秆还田和根茬+全部秸秆还田处理土壤有机质年分别提高0.03 g/kg和0.26 g/kg。同时,秸秆还田能显著增加细菌、真菌、放射菌、自生固氮菌、硝化细菌、纤维素分解菌的总体数量。根茬+1/3秸秆还田和根茬+秸秆全量粉碎耕翻还田后可使土壤有机质年提高,是吉林中部黑土农田提高土壤有机质可行的农艺措施。