秸秆还田对中国农田土壤温室气体排放的影响

为了更好地了解和掌握秸秆还田对中国农田土壤温室气体排放的影响,笔者根据历年国内相关文献,就秸秆还田对中国农田土壤CO2、N2O和CH4等主要温室气体排放的影响进行较全面的综述。研究表明：秸秆还田能增加农田土壤CO2和CH4的排放通量,对N2O排放通量的影响表现为不确定性,分析了秸秆还田对农田土壤温室气体排放的影响因素,探讨了该领域存在的问题及未来的研究方向。秸秆还田对中国农田土壤温室气体排放有一定影响,对各温室气体影响程度和影响机理不同。     

耕作与秸秆还田方式对稻田N2O排放、水稻氮吸收及产量的影响

保护性耕作是改善农田土壤肥力的重要举措,然而其对作物氮吸收与产量的作用尚不明确。为此,本试验于2016—2017年稻季在湖北省武穴市花桥镇,设置常规翻耕与免耕两种耕作方式以及前茬作物秸秆全量还田与不还田两种秸秆还田方法,研究耕作与秸秆还田方式对稻田土壤N2O排放、根系酶活性、水稻氮吸收与产量的影响。结果表明,耕作方式显著影响土壤N2O排放,但不影响根系硝酸还原酶与谷氨酰胺合成酶活性、水稻氮吸收与产量。与翻耕处理相比,免耕处理2016年和2017年土壤N2O排放量分别显著提高了12.5%~18.2%和21.1%~38.6%。秸秆还田显著影响土壤N2O排放量、根系酶活性、水稻氮吸收与产量。相对于秸秆不还田处理,秸秆还田处理2016年和2017年土壤N2O排放量分别显著提高了38.5%~45.5%和13.1%~29.5%。秸秆还田处理相对于不还田处理根系硝酸还原酶与谷氨酰胺合成酶活性分别显著增加了6.7%~45.9%和9.0%~46.7%,水稻氮吸收量提高了12.5%~26.0%,产量增加了9.4%~12.6%。本文认为,虽然秸秆还田提高了水稻氮吸收与产量,但也促进了土壤N2O的排放,因此在评估保护性耕作稻田温室效应时应加强对温室气体(CH4和N2O)排放和土壤碳固定影响的长期监测,以期为发展低碳稻作提供理论依据和技术支撑。     

秸秆全量还田下晚稻季翻耕对双季稻田温室气体排放和产量的影响

翻耕有利于秸秆还田,为了探究秸秆全量还田下不同耕作措施对双季稻产量和温室气化排放的影响,在晚稻季设置浅旋耕和翻耕2个处理,采用静态暗箱–气相色谱法连续监测当季晚稻和第2年早稻季稻田温室气体排放,以阐明秸秆全量还田下晚稻季翻耕对稻田甲烷（CH₄）和氧化亚氮（N₂O）排放及产量的影响。与浅旋耕处理相比,晚稻季翻耕显著降低了当季晚稻CH₄累积排放量（19.04%）、综合温室效应（19.19%）和温室气体排放强度（22.02%）,而对N₂O累积排放量无显著影响。晚稻季翻耕对第2年早稻季稻田温室气体排放无显著影响。可见,翻耕的减排效应只体现在当季。此外,浅旋耕和翻耕处理对当季晚稻和第2年早稻产量及其构成均无显著影响。短期来看,秸秆全量还田下晚稻季翻耕有利于协同实现双季稻稳产和稻田温室气体减排。     

生物质炭对土壤性状和作物产量的影响

摘要： 秸秆还田产生了很好的经济效益,但仍存在问题。因此,提出秸秆炭化还田或利用,以提高秸秆综合利用率。为此,本文综述了秸秆炭化形成的生物量炭（biomass charcoal）对土壤性状和作物产量的影响。生物量炭化后与木炭相似,耐降解,可提高土壤碳库容量,减少温室气体排放。同时炭具有很大的表面积,持水性、吸附性均较强。在一定量下,施炭可增加土壤阴、阳离子交换量、吸附氮、磷及矿物离子,减少养分损失,在一定范围内,普遍能增加作物生物量和产量,因此认为秸秆炭化还田或利用是秸秆综合利用的优势途径。     

秸秆炭化还田对土壤性状和作物产量的影响

摘要： 秸秆还田产生了很好的经济效益,但仍存在问题。因此,提出秸秆炭化还田或利用,以提高秸秆综合利用率。为此,本文综述了秸秆炭化形成的生物量炭（biomass charcoal）对土壤性状和作物产量的影响。生物量炭化后与木炭相似,耐降解,可提高土壤碳库容量,减少温室气体排放。同时炭具有很大的表面积,持水性、吸附性均较强。在一定量下,施炭可增加土壤阴、阳离子交换量、吸附氮、磷及矿物离子,减少养分损失,在一定范围内,普遍能增加作物生物量和产量,因此认为秸秆炭化还田或利用是秸秆综合利用的优势途径。     

作物秸秆还田研究进展

作物秸秆还田是培肥土壤的重要技术措施,可以有效解决秸秆浪费和田间焚烧所产生的环境问题。为了深入了解秸秆还田技术以及高效合理利用秸秆资源,本文介绍了作物秸秆资源利用现状、秸秆还田的方式以及常见的秸秆还田技术模式和应用,阐述了作物秸秆还田对农田生态环境和作物产量的效应。本文分析了秸秆还田的利与弊,并对今后的研究方向进行了展望,提出未来发展作物秸秆还田的关键是走农艺与农机相结合的道路。     

保护性耕作对农田温室效应的影响研究进展

以耕作和秸秆利用对温室气体排放的影响为重点,简述了当前温室气体排放的研究方法及保护性耕作所产生的温室效应,提出了农田温室气体排放研究方法的主导方向,明确了保护性耕作的温室效应不是免耕与秸秆还田所产生的相对温室效应的简单累加,发展新型保护性耕作技术以及对其温室效应的研究是未来保护性耕作研究的重点     

农作物秸秆炭化后养分变化及还田效应研究

旨在明确不同农作物秸秆炭化和焚烧后氮、磷、钾养分含量变化及秸秆直接还田和炭化还田下对旱作区玉米和水旱轮作区水稻产量和土壤理化性状的影响,本研究选取水稻、油菜、小麦、玉米秸秆,测定炭化和焚烧后氮、磷、钾含量和损失率变化及秸秆直接还田和炭化还田的旱作区玉米和水旱轮作区水稻产量及土壤理化性状变化。结果表明,作物秸秆炭化和焚烧后氮、磷、钾含量均不同程度提高,水稻和油菜秸秆炭化处理较焚烧处理氮含量显著提高5.79%和30.06%,4种作物秸秆焚烧处理较炭化处理均显著提高磷、钾含量。炭化处理较焚烧处理有效降低氮和磷养分的损失率。不同轮作制下秸秆炭化还田较秸秆还田均能提高作物产量和土壤理化性状。秸秆炭化还田较秸秆还田能提高旱作区玉米产量和水旱轮作区水稻产量,通过改善土壤理化性状来培肥土壤,且水旱轮作区施用效果优于旱作区。     

农作物秸秆炭化后养分变化及还田效应

旨在明确不同农作物秸秆炭化和焚烧后氮、磷、钾养分含量变化,秸秆直接还田和炭化还田下对旱作区玉米和水旱轮作区水稻产量及土壤理化性状的影响,本研究选取水稻、油菜、小麦、玉米秸秆,测定炭化和焚烧后氮、磷、钾含量和损失率变化及秸秆直接还田和炭化还田的旱作区玉米和水旱轮作区水稻产量及土壤理化性状变化。结果表明,作物秸秆炭化和焚烧后氮、磷、钾含量均不同程度提高,水稻和油菜秸秆炭化处理较焚烧处理氮含量显著提高5.79%和30.06%,4种作物秸秆焚烧处理较炭化处理均显著提高磷、钾含量。炭化处理较焚烧处理有效降低氮和磷养分的损失率。不同轮作制下秸秆炭化还田较秸秆还田均能提高作物产量和土壤理化性状。秸秆炭化还田较秸秆还田能提高旱作区玉米产量和水旱轮作区水稻产量,通过改善土壤理化性状来培肥土壤,且水旱轮作区施用效果优于旱作区。     

秸秆全量还田下施用过氧化钙对南方双季稻产量和稻田温室气体排放的影响

为探明秸秆全量还田条件下施用过氧化钙（CaO₂）对南方双季水稻产量和稻田温室气体排放的影响,设置不施CaO₂（CK）和早稻旋耕前一次性施用CaO₂ 2个处理,采用静态暗箱–气相色谱法监测稻田温室气体排放,以明确秸秆全量还田下施用CaO₂对双季稻产量、稻田温室气体排放、综合温室效应（GWP）和温室气体排放强度（GHGI）的影响。结果表明,与CK相比,施用CaO₂显著增加了2018和2019年晚稻产量,增幅分别为3.44%和2.65%,但对早稻产量无显著影响。施用CaO₂显著降低了早稻季CH₄累积排放量、GWP和GHGI,降幅分别为14.73%、14.74%和15.09%,但是对N₂O累积排放量无显著影响。施用CaO₂对晚稻季CH₄和N₂O排放均无显著影响。与CK相比,施用CaO₂显著增加了2018和2019年的周年产量,增幅分别为1.93%和2.58%;但对CH₄和N₂O累积排放量、GWP及GHGI均无显著影响。因此,施用CaO₂有助于协同实现双季稻增产和稻田温室气体减排。     

秸秆还田研究进展及内蒙古玉米秸秆深翻还田现状

秸秆是培肥土壤重要的可再生资源,秸秆还田是培肥和改良土壤最为经济有效的技术措施,同时可解决田间焚烧秸秆所带来的大气污染问题。本文系统总结了秸秆还田的技术模式和培肥机理,阐述了秸秆还田对土壤理化性状、土壤养分与养分有效性、土壤酶活性与微生物、土壤温室气体减排和作物产量的影响,重点概述了内蒙古玉米秸秆深翻还田的研究进展,并对今后研究方向进行了展望。针对内蒙古平原灌区玉米生产现有的自然环境和农业栽培技术措施,以秸秆培肥土壤为切入点,提出了与农田生态环境相适应的秸秆深翻还田培肥模式。     

秸秆还田对豆-稻-菜循环耕作模式下作物产量和土壤肥力的影响

豆-稻-菜循环耕作模式是中国南方地区最重要的轮作模式之一,但秸秆还田对该耕作制度下作物产量和土壤肥力的影响尚不明确。通过连续7年的田间定位试验（2009—2015年）,研究秸秆还田对豆-稻-菜循环耕作模式下作物产量和土壤养分状况的影响。结果表明：秸秆还田对浙江省豆-稻-菜轮作模式下作物产量的影响显著：与单施化肥相比,秸秆还田有效提高了水稻和小萝卜的产量,且水稻和小萝卜年均增产10%以上;此外,秸秆还田对豆-稻-菜循环种植区域土壤肥力也有较大影响：提高了土壤有机质、全氮、有效磷、速效钾含量和土壤pH值,此外,秸秆还田区域土壤全氮、有效磷和速效钾含量呈逐年增加趋势。由此可见,多熟制耕作制度下秸秆还田仍具有作物增产和土壤培肥作用,可作为耕地质量提升的有效手段长期实施。     

秸秆还田对土壤改良及作物生长影响的研究进展

作物秸秆是一种农业可再生资源,含有大量作物生长所需的矿质元素,具有巨大的应用潜力。秸秆还田既可以缓解因秸秆废弃而带来的环境污染,实现资源的优化配置,又有助于改良土壤质量,促进作物生长。笔者介绍了秸秆还田的主要方法,结合近几年国内外秸秆还田技术的研究成果,从秸秆的主要成分,秸秆还田后对土壤理化性状、土壤微生物、作物生长发育及产质量的影响,秸秆还田配套施用技术和综合效果评价等方面综合阐述了秸秆还田的研究进展。研究结果可为综合利用秸秆还田技术与形成各产区配套的还田模式提供一定的参考依据。     

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。     

不同水分管理条件下秸秆还田方式对作物养分吸收、产量及土壤培肥的影响

盆栽试验结果表明,常规淹水和无水层栽培,秸秆还田的水稻产量提高,油菜秸秆和小麦秸秆处理之间差异不显著,秸秆不同利用方式以覆盖效果较好。秸秆还田处理的后茬油菜产量比不施秸秆的提高1.8%～9.3%。对氮磷钾吸收的影响,常规淹水多于无水层栽培,但秸秆还田能促进氮磷钾的吸收利用。无水层栽培比常规淹水栽培的土壤有机质等养分提高,说明无水层栽培条件下更利于还田秸秆的养分释放和土壤对养分的保持。     

秸秆膨化还田对水稻产量、品质及土壤养分的影响

为提高水稻栽培过程中秸秆资源的高效利用,将膨化技术与秸秆还田相结合,以水稻品种垦粳8号为试验材料,进行盆栽试验,探讨秸秆膨化和未膨化2种还田形态在25%、50%、75%和100%还田量下对水稻产量、品质及土壤养分的影响。结果表明,与秸秆不还田（CK）相比,分蘖期秸秆还田虽抑制了水稻叶面积、干物质积累量以及根系性状,但膨化还田抑制小于未膨化还田,膨化还田水稻齐穗期叶面积指数和干物质积累量均高于其他处理,灌浆期水稻叶面积指数和干物质积累量呈膨化还田>未膨化还田>CK的趋势;2种还田处理对水稻产量均有促进作用,穗数和结实率的增加是其增产的主要原因。同时,膨化还田增加了稻米的精米率、钙和铁含量,降低了垩白粒率、垩白度和蛋白质含量,提高了稻米的食味;2种还田方式均提高了土壤中有机质、全氮、碱解氮和速效钾含量,膨化还田和未膨化还田分别以100%和75%还田量提升效果最佳。总体来说,膨化还田对水稻前期生长抑制较小,有利于提高水稻后期产量、改善食味品质以及提高土壤养分含量。     

施石灰和秸秆还田对双季稻田土壤钾素表观平衡的互作效应

土壤酸化和钾素亏缺是制约南方酸性稻田生产力持续提升的重要因素。施石灰和秸秆还田分别是改良土壤酸化和补充钾素的有效措施,但二者对土壤钾素盈亏平衡的互作效应还不甚清楚。于2015—2018年,在江西省上高县开展施石灰和秸秆还田两因素田间定位试验,共设置4个处理:(1)秸秆不还田,不施石灰;(2)秸秆不还田,仅2015年施一次石灰;(3)每季秸秆全量还田,不施石灰;(4)每季秸秆全量还田,仅2015年施一次石灰。结果表明,秸秆还田显著提高了水稻钾素吸收,施石灰仅显著增加了2016年晚稻钾素吸收。施石灰和秸秆还田仅对2016年晚稻钾素吸收有显著正向互作效应。在秸秆还田下,施石灰使2016年晚稻钾素吸收增加了25.7%;而在秸秆不还田下无显著影响。试验进行4年后,施石灰和秸秆还田对土壤全钾含量无显著影响。但4年土壤钾素表观平衡估算表明,在秸秆还田下土壤总累积钾素表观平衡表现为盈余,秸秆不还田下则为亏缺,而施石灰对其无显著影响。施石灰和秸秆还田对土壤总累积钾素表观平衡有显著的互作效应。在施石灰和不施石灰条件下,秸秆还田分别使土壤累积钾素平均表观盈余19.5 kg hm^–2 a...