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。     

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。     

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。     

土壤微生物生物量和群落结构对长期秸秆还田的响应分析

秸秆还田是近年来农田土壤增肥保墒、发展绿色农业的重要措施,而作为综合反映土壤肥力、环境质量状况的土壤微生物,能够准确响应土壤质量变化。因此,本研究采用长期定位试验的方法,研究了不同时间秸秆还田对土壤微生物生物量、土壤微生物数量以及作物产量的影响。结果表明:(1)秸秆还田土壤微生物生物量碳、氮、磷含量显著高于秸秆不还田土壤,在整个生育期内,微生物生物量碳、氮、磷含量均呈现SR18SR15SR12SR0,随着还田年限的增加,生育期内的变异幅度逐渐降低,表明随着还田年限的增加,微生物生物量碳、氮、磷的循环就越稳定;(2)在长期秸秆全量还田处理下,能够显著地增加0～30 cm耕层土壤的细菌、放线菌、真菌的数量,细菌、放线菌数量,表现为随着还田时间的增加而增加,而真菌数量在早期秸秆还田能够迅速增加,当达到一定的还田时间后,真菌的数量增幅减小,逐渐趋于稳定;(3)在不同秸秆还田时间处理下,作物产量及相关性状表现为SR18SR15SR12SR0,但随着还田时间的增加作物产量及相关性状的增幅明显减小。因此,长期秸秆还田有利于增加土壤微生物生物量和微生物丰度,从而改良土壤理化性质,增加作物产量,以期为合理利用秸秆资源、发展绿色农业提供理论依据。     

作物秸秆直接还田思考与秸秆多途径利用商榷

作物秸秆直接还田是当前农业生产中常见的一种秸秆处理方式和培肥地力措施,具有重要的科学价值和实践意义,随着秸秆产量的不断增加,连年秸秆直接全量还田导致的问题凸显。为了给作物秸秆科学利用途径的选择提供有益参考,笔者梳理与权衡了作物秸秆直接还田的正负效应,思考与讨论了连年秸秆直接全量还田实践下秸秆腐解不完全存在的潜在隐患,总结了作物秸秆的多途径利用方式和技术,并对符合可持续发展战略的作物秸秆利用方向进行了展望。分析认为,长期秸秆直接全量还田致使土壤中积聚大量未腐解的有机物质,成为农田生态系统的负担,最终可能会超出农田的最大承载力,破坏农田生态系统平衡,因此,生产上应在保证土壤地力持续提升的秸秆还田量基础上,因地制宜多领域综合利用作物秸秆。     

秸秆覆盖对土壤理化性状、微生物及生态环境的影响

研究表明,相对秸秆焚烧,秸秆还田不但可以减少大气污染,更重要的是秸秆还田可以有效调节土壤水、肥、气、热,提高土壤孔隙度、提高水分渗透率、增加土壤水稳性团聚体含量、提高土壤有机质、提高土壤有效养分（N、P、K等）、提高土壤微生物生物量、增强各种土壤酶的活性,同时还可以有效降低各种重金属对土壤的污染;从经济效益来讲,还可以提高作物的产量。总之,秸秆还田可以使生态、社会和经济效益显著提高,是农业持续发展的有效措施和途径之一。     

秸秆还田对土壤培肥与水稻产量和米质的影响

作物秸秆还田是有效利用秸秆资源的重要途径。作物秸秆还田对土壤结构和养分状况、温室气体排放和作物产量等会产生明显影响。为了充分利用作物秸秆资源,并探讨其还田效用,综述了作物秸秆还田相关技术、秸秆还田对稻田土壤性状、水稻产量和米质以及温室气体排放的影响,并从秸秆还田轻简栽培技术、不同稻作方式下秸秆还田的环境效应及不同作物类型秸秆还田效应等方面提出了未来深入开展秸秆还田研究的建议,以期为合理利用作物秸秆、提高水稻产量和改善稻米品质以及保护环境提供理论依据。     

秸秆与紫云英还田下配施化肥对水稻性状的影响研究

目前我国禁止秸秆的焚烧,所以秸秆还田处理不仅能减少大气的污染,而且能提高土壤的腐解能力,从而提高大田的肥力。试验设置秸秆还田量R0(稻草不还田,0);R1(常规还田量,6 000 kg/hm~2)加入紫云英配施3种水平的氮肥N1(不施氮,0)、N_2(施氮,15 kg/hm~2)、N_3(施氮,30 kg/hm~2),通过试验比较不同处理水稻的生长性状及产量表现。结果表明:在同等施肥条件下,秸秆还田处理与秸秆还田+紫云英处理的水稻,整个生育期表现明显优于其他处理;常规施肥与秸秆+紫云英处理的水稻产量略低,秸秆还田+紫云英处理的水稻整体的分蘖数、穗实粒数高于其他处理,千粒重表现一般,所以产量高。结论:长期过量地施用化肥在对土壤造成板结的同时,还会影响作物养分的吸收,导致减产。利用秸秆还田增加紫云英配施化肥,一方面提高了土壤的肥力,另一方面增加了土壤的微生物活动,还提高了作物产量。     

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。     

长期免耕秸秆还田对寒地土壤有机碳及大豆产量的影响

为了优化寒地免耕覆盖栽培技术,利用长期定位试验,研究免耕条件下0%、30%、60%和100%秸秆覆盖还田量对土壤有机碳及微生物生物量碳含量的影响。结果表明,免耕秸秆还田具有显著的固碳效应,有助于提高土壤总有机碳（4.1%~22.3%）、土壤活性有机碳（52.5%~75.5%）及土壤微生物生物量碳含量（14.6%~44.7%）;随秸秆覆盖还田量增加,表层土壤有机碳、土壤活性有机碳和土壤微生物生物量碳含量呈上升趋势,60%秸秆覆盖还田量处理的亚表层土壤总有机碳含量最高,60%和100%处理的亚表层土壤微生物生物量碳含量较高;30%处理的大豆产量最高,60%处理次之。在本试验寒地免耕9年条件下,60%秸秆覆盖还田量对土壤整体有机碳固持及大豆产量提升作用显著。     

秸秆还田及施肥对土壤养分的影响

秸秆还田是当今世界普遍重视的一项培肥地力的增产措施,对维持农田肥力,减少化肥使用,提高陆地土壤碳汇能力具有积极作用。合理施肥,能为作物生长创造养分贮量丰富、有效性高、贮供协调的土壤生态环境,同时能提高土壤肥力,增加作物产量,改善农产品质量。介绍了秸秆还田对土壤有机质等养分含量的影响和施肥对土壤养分的影响。     

长期定位施肥对土壤有机质、不同形态氮含量及作物产量的影响

通过长期定位试验,研究不同施肥处理对河北省低平原区土壤有机质、不同氮形态含量及作物产量的影响,旨在为该区冬小麦–夏玉米轮作系统秸秆全量还田下土壤肥力和作物产量的提高提供理论依据。结果表明,经过36个小麦玉米轮作周期的不同施肥处理后,与不施肥处理（CK）相比,施肥可以提高土壤有机质和全氮含量,且随化肥施用量的增加而逐渐增加。在化肥施用量≤N 360kg/hm²+P₂O₅ 240kg/hm²时,秸秆还田较不还田可显著提高土壤有机质和全氮含量,在化肥施用量为N 540kg/hm²+P₂O₅ 360kg/hm²时,增加速度减缓。与CK相比,长期施肥提高了土壤碱解氮和硝态氮含量,而对土壤铵态氮含量没有显著影响。单施化肥时,表层土壤碱解氮和硝态氮含量随氮肥施用量的增加而增加;在秸秆还田下,N360+P240+S9000处理表层土壤碱解氮和硝态氮含量最高。施肥显著提高了作物产量,单施化肥处理,小麦、玉米产量均随施肥量的增加而逐渐增加;秸秆还田条件下,小麦产量在化肥施用量≤N 360kg/hm²+P₂O₅ 240kg/hm²时较单独施用化肥的处理增产。由以上结果可知,长期施肥可提高土壤肥力,增加土壤有机质和全氮含量,适宜的氮肥施用量配合秸秆还田可固持土壤有机碳和全氮,过量氮肥不利于土壤有机质的累积。长期单施化肥或化肥配合秸秆还田均可提高土壤碱解氮和硝态氮含量,对土壤铵态氮含量无显著影响。长期施肥可提高作物产量,在秸秆还田条件下,化肥施用量为N 360kg/hm²+P₂O₅ 240kg/hm²时,增产效果较好。     

秸秆还田与生物炭配施对麦-玉轮作体系产量和氮素利用率的影响

通过探究秸秆还田与生物炭配施对麦-玉轮作体系产量和氮素利用率的影响,为黄褐土粮食生产科学施肥提供指导。本研究选取不施肥(CK)、单施生物炭(B)、单施化肥(NPK)、化肥配施秸秆(NPKS)、化肥配施生物炭(NPKB)和化肥配施生物炭和秸秆处理(NPKBS),分析不同处理对作物产量、养分含量和氮肥利用率的影响。结果表明：秸秆与生物炭配施化肥均可显著提高作物穗粒数、产量、土壤全氮、碱解氮、植株籽粒氮积累量;秸秆与生物炭配施化肥均可以显著提高氮素利用率,且小麦利用率高于玉米,真实利用率较当季利用率提高了17.72%~37.43%,其中化肥配施生物炭和秸秆效果最好。综上,化肥配施生物炭和秸秆可以显著提高作物产量,提高氮素真实利用率。     

旱农地区土壤培肥技术

正1.增加对有机肥施用1.1.秸秆还田在有条件地区可实行秸秆直接还田,秸秆直接还田是采用机械或人工方式将秸秆通过地表覆盖或翻压直接还田。在农牧区,作物秸秆通过畜群过腹还田不仅使秸秆能转化为的动物产品,还可加速还田有机质的养分释放,避免由于直接还田带来的碎解、腐解困难及土壤架空、土壤失水等问题。作物秸秆堆沤还田,既可加速养分释放与有机质腐殖化,又可经高温杀死虫卵,特别是     

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。     

耕作方式与秸秆还田对冬小麦–夏玉米轮作系统中干物质生产和水分利用效率的影响

为探讨黄淮海地区一年两熟制下土壤耕作方式与秸秆还田相结合的适宜模式,2010—2012年进行了两年度的田间试验,研究不同处理对冬小麦–夏玉米轮作系统干物质生产和水分利用效率的影响。通过比较常规耕作+秸秆还田、常规耕作+无秸秆还田、深耕+秸秆还田、深耕+无秸秆还田、深松+秸秆还田、深松+无秸秆还田6个处理,发现深松(耕)与秸秆还田可以增加冬小麦和夏玉米的农田耗水量,降低休闲期农田耗水量,提高作物叶片相对含水量、净光合速率、蒸腾速率和茎秆伤流量,促进植株干物质积累,进而提高作物籽粒产量和水分利用效率。耕作方式与秸秆还田对冬小麦和夏玉米的干物质生产和水分利用效率存在显著交互作用。与常规耕作+无秸秆还田相比,深耕+秸秆还田和深松+秸秆还田处理的作物干物质积累量分别提高19.3%和22.9%,周年作物产量分别提高18.0%和19.3%,水分利用效率分别提高15.9%和15.1%,且两处理无显著差异。因此认为,与本试验相似环境条件下,宜在秸秆还田的基础上配合深松或深耕。     

不同秸秆还田方式对北方超级稻氮素吸收利用的影响

以北方超级稻沈农265为试验材料,研究了秸秆直接还田和秸秆热解成生物炭施入对水稻氮素吸收利用的影响。结果表明:与常规生产相比,秸秆直接还田主要提高了水稻生育中期的叶、茎含氮量,但同时降低了后期穗氮素累积量,氮素回收率、生理利用率和氮肥农学利用率分别下降5.28%、11.65%和16.19%,使产量有降低趋势;少量秸秆生物炭施入有助于提高生育中后期叶、茎含氮量并促进穗氮素累积量增加,氮素回收率和氮肥农学利用率分别增加6.02%和7.71%,有增加产量的潜力;大量秸秆生物炭施入降低了叶、茎和穗含氮量,氮素回收率负向效应强度高达34.31%,但氮素生理利用率增加45.62%,不利于产量的提高。秸秆直接还田和大量秸秆生物炭施入对水稻氮素吸收有一定抑制作用且不利于产量的提升,少量秸秆生物炭施入则能提高水稻氮素利用率并增加产量。     

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。     

秸秆利用现状及其生物炭化前景探析——以辽宁省彰武县为例

随着作物产量水平的提高和农民生活质量的改善,我国秸秆等废弃物资源相对过剩现象变得更为普遍。以辽宁省彰武县为例,在辨别该地区主要农业产品生产情况的基础上,分析了其秸秆等主要农业副产品的综合利用现状,并探讨了秸秆等农业副产品进行生物炭化的经济效益、社会效益和生态效益。通过秸秆炭化前景的分析,可以看出,为了实现逐年降低秸秆焚烧比例、提高秸秆综合利用率、最终实现零焚烧的目的,开展秸秆等农业副产品的生物炭化利用是一条可行的路径。     

稻田保护性耕作研究Ⅲ.秸秆覆盖还田的土壤生态效应

通过田间定位试验和土壤理化性质的测定,探讨了秸秆覆盖还田对土壤的改良效果及对作物产量的影响。研究结果表明·与对照(ck)相比,秸秆覆盖可使土壤总孔隙度增加0·28%~2·02%,土壤容重降低0·02~0·06g/cm2,同时秸秆覆盖还田可以明显减少土壤径流量和侵蚀量。试验表明随秸秆覆盖量的增加,作物增产效果越明显。