膜下秸秆还田添加腐解剂对旱地土壤碳氮积累及土壤肥力性状的影响

探索全膜双垄膜下秸秆还田添加腐解剂对旱地耕层土壤碳氮积累及土壤肥力性状的影响。2015-2017年在甘肃省农业科学院庄浪试验站,实施了以常规种植(CP)、常规种植+秸秆还田(CP_S)、常规种植+秸秆还田+腐解剂(CP_SD)、全膜双垄种植(FMRF)、全膜双垄种植+秸秆还田(FMRF_S)和全膜双垄种植+秸秆还田+腐解剂(FMRF_SD)为处理的田间定位试验。测定了耕层0~30 cm土壤有机质(SOM)、土壤全氮(TN)、全磷(TP)、全钾(TK)和速效氮(AN)、速效磷(AP)、速效钾(AK)、土壤容重(BD)和土壤pH,计算了耕层秸秆固存率(CSE)和碳氮积累量。结果表明,FMRF_SD通过改善水热环境协同秸秆微生物腐解剂生产增效作用,加速了还田秸秆腐解与养分释放,产生的有机物抵消了土壤有机氮矿化损失,释放的养分补充了作物生长对土壤养分的消耗;改善后的水热肥条件又促进作物旺盛生长,使更多的有机物(落叶、根茬)回归土壤,从而显著促进了耕层SOC和TN的积累、提高了土壤TN、TP、TK和AN、AP、AK的含量,尤其是显著提高AP和AK的含量(P<0.05)。与CP比,FMRF_SD 3年累计固存了41.17%的秸秆碳, 耕层年均增加SOC和TN贮量0.79 mg C·hm^-2和0.04 mg N·hm^-2;使耕层TN、TP、TK和AN、AP、AK 含量提高了0.05、0.03、3.05 g·kg^-1和10.80、8.90、101.50 mg·kg^-1,相应地增加了6.87%、6.94%、15.28%、10.24%、56.69%、55.34%。同时,FMRF_SD使土壤BD和pH值分别降低了3.9%和0.2%。土壤碳氮贮量、氮磷钾养分含量的增加以及土壤BD和pH 值的降低,增加了土壤供肥能力、改善了土壤结构和性状,从而显著提高了肥力。因此,FMRF_SD是适合当地的最有效的农田碳氮库土壤肥力管理模式。     

施肥对全膜双垄沟播玉米土壤养分动态变化的影响

采用大田随机区组试验法,研究了不同施肥水平下全膜双垄沟播玉米土壤有机质、全氮、全磷、碱解氮和速效磷的动态变化情况。结果表明:整个玉米生育时期0～20cm土层各处理的土壤有机质、全氮、全磷、碱解氮和速效磷变化趋势与20～40cm土层基本一致。土壤有机质和碱解氮含量随着玉米生育时期的推进而不断降低,且分别在抽雄期和灌浆期达到最低值,成熟期有机质和碱解氮含量又略有回升。全磷含量从苗期到成熟期逐渐降低。全氮和速效磷含量在玉米生长前期不断增加,且分别在抽雄期和拔节期达到最大值,之后随着生育期的推进而不断降低。两个土层的土壤养分含量存在着明显的垂直递减规律。西北干旱半干旱地区全膜双垄沟播玉米种植密度确定为6.75×104株/hm-2时,最佳施肥量为纯N 210kg/hm2、P2O5168kg/hm2。     

玉米秸秆还田的作用、存在问题及对策

玉米是依安县第1大粮食作物,其丰欠关系着全县经济的发展。依安县常年玉米播种面积10万公顷左右,年产玉米秸杆100.2万吨。随着农业机械化水平的提高,玉米秸杆还田逐步得到普及,到2011年约有3.3万公顷实现了秸秆粉碎还田,产生了很好的经济效益、生态效益和社会效益。但在玉米秸秆还田的地块中,常出现后作黄苗、死苗等现象,造成减产。我们经过多年的调查研究,分析了秸秆还田存在的主要问题,并探索了正确进行秸秆还田的措施。     

秸秆还田与氮肥减施对旱地春玉米 产量及生理指标的影响

通过在陇东黄土旱塬雨养农业区进行的3年田间定位试验,研究了秸秆还田与氮肥减施对旱地春玉米产量、水分利用效率及生理指标的影响。试验设置6个处理,分别为:1)常规施氮(F,225 kg·hm^-2);2)秸秆还田(TS,9000 kg·hm^-2);3)F+TS;4)80% F+TS;5)60% F+TS;6)不施肥不还田(CK)。结果表明:与F+TS相比,不同年份秸秆翻压还田与减量20%~40%氮肥配施均表现出产量和水分利用效率不同程度的增加,差异不显著,平均产量和水分利用效率大小变化顺序均为80% F+TS>60% F+TS>F+TS>F>TS>CK。其中80% F+TS平均产量和水分利用效率较F+TS增加9.9%、8.2%,较CK增加46.9%、52.4%,60% F+TS较F+TS增加2.6%、3.7%,较CK增加37.2%、46.1%。同时,秸秆翻压还田与减量20%~40%氮肥配施提高了春玉米全生育期干物质积累量,改善了产量性状和拔节期玉米光合性能及叶片叶绿素相对含量(SPAD)。因此,在陇东黄土旱塬雨养农业区,60%~80% F+TS处理即秸秆翻压还田与氮肥减量20%~40%的配施方式是该地区最优施氮栽培方式。     

玉米秸杆还田对后茬小麦的影响及解决方法

分析了玉米秸杆还田存在的问题;对后茬小麦的影响并提出了相应的解决方法.     

微咸水膜下滴灌对土壤盐分离子变化及玉米产量的影响

在相同灌水量和施肥量条件下,以不同矿化度的水,采用膜下滴灌施肥方式灌溉玉米,探索土壤盐分离子的变化规律。研究结果表明,随矿化度增高,土壤盐分含量呈增加趋势,但微咸水滴灌也具有脱盐洗盐的作用。灌溉水矿化度为2g/l,可以作为阿拉尔灌区玉米微咸水的灌溉矿化度取值。     

青海旱作全膜双垄沟播甜高粱和复种产量及土壤养分含量

为了探讨甜高粱（Sorghum bicolor）在青海旱地种植和复种的效果,在海拔2 000和2 750 m分别开展了秋季和春季全膜双垄沟种植试验及冬小麦（Triticum aestivum）收获后复种试验。结果表明,秋季覆膜春季播种,甜高粱生长可进入灌浆期,春季覆膜播种可进入拔节中期,鲜草产量分别为100 845和56 040 kghm-2,干草产量分别为35 550和9 525 kghm-2,茎秆糖锤度分别为16.77%和4.40%;复种鲜草产量60 360 kghm-2,干草产量7 530 kghm-2,干草中粗蛋白含量达10.50%,粗纤维在30%以下,糖含量达19.71%,品质优良。种植甜高粱后土壤中全氮、全钾、速效氮、速效磷、速效钾和有机质含量降低,全磷和pH值增高。     

垄覆膜集雨种植对二年龄苜蓿草地土壤养分的影响

旱作条件下,垄覆膜集雨措施应用于紫花苜蓿种植,垄为集雨区,沟为种植区,研究不同沟垄宽比和覆膜方式对2年龄苜蓿草地土壤养分影响。结果表明,垄覆膜种植苜蓿第2年返青前、第2茬刈割后,各处理0～20,20～40 cm土壤全磷(TP)含量均无显著差异,膜垄、土垄处理0～20,20～40 cm土壤有机质(SOM)、全氮(TN)含量均随着垄宽度的增大而增加,且膜垄处理0～40 cm土层SOM、TN、速效氮(AN)、速效磷(AP)、缓效钾(SAK)、速效钾(AK)含量均显著高于土垄处理及CK(平作),所有处理中MR60、MR75土壤养分含量最高。刈割后和返青前相比,膜垄处理0～40 cm土层SOM的减少量显著低于土垄处理,膜垄处理0～40 cm土层TN的增加量及AN、AP、SAK、AK的减少量均显著大于土垄处理;相关性分析表明,各处理0～40 cm土层SOM的减少量与苜蓿的经济产量呈显著的负相关,0～40 cm土层TN的增加量、AP的减少量、AK的减少量均与苜蓿的经济产量呈显著的正相关。说明垄覆膜集雨种植紫花苜蓿能够有效的抑制SOM含量的降低,且膜垄的抑制作用大于土垄,同时促进TN含量的增加,有效地提高0～40 cm土壤养分,有利于土壤的可持续利用。     

全膜双垄沟播玉米土壤含水率和温度及杂草去除效应

为了明确黑色地膜对全膜双垄沟播玉米土壤含水率、温度和杂草去除效应及玉米主要性状的影响,采用田间试验,研究了黑色地膜对全膜双垄沟播土壤含水率和温度及玉米主要经济性状的变化规律。结果表明,黑色地膜有提高土壤含水率的作用,不同土层含水率表现为80~100 cm>60~80 cm>0~20 cm>40~60 cm>20~40 cm;黑色和白色地膜覆盖下,各土层土壤含水率均呈单峰型消长动态,但黑膜的波动幅度均小于白膜。黑色地膜有降低土壤温度的作用,不同土层温度表现为10 cm>5 cm>15 cm>20 cm>25 cm;黑色和白色地膜覆盖下,各土层土壤温度均呈抛物线型消长动态,但黑膜的波动幅度均大于白色地膜。与白色地膜相比,全膜双垄沟玉米田覆盖的黑色地膜对阔叶杂草和禾本科杂草的株防效和鲜质量防效均达97%和99%以上,对玉米出苗率、成穗率、穗长、穗粗、秃顶等性状无明显影响,但对玉米株高、株高整齐度、生育期、产量有影响。黑色地膜不仅有助于提高土壤含水率、降低土壤温度和防除田间杂草,还对玉米的部分农艺性状有影响。     

玉米秸秆还田配施氮肥对豫西旱地小麦土壤酶活性和氮肥利用效率的影响

This experiment studied the effects on soil enzyme activities,nitrogen fertilizer use efficiency and wheat yield of straw return with nitrogen,in the wheat cultivar Luohan 22. A split field trial design was used with two factors,straw and nitrogen fertilizer. The main plot treatments were：Straw fully cleared（S0）and straw return （S1）. The split-plot treatments consisted of differing nitrogen fertilizer application rates：0（N0）,120（N1）,180 （N2）,240（N3）and 300 kg·ha−1（N4）. Soil urease,sucrase,catalase and protease activities of 0-20 cm and 20-40 cm horizons were determined and the wheat yield,the nitrogen fertilizer agricultural utilization rate,nitrogen fertilizer apparent recovery rate,nitrogen fertilizer partial productivity and nitrogen absorption efficiency were measured. It was found that：1）Compared with nitrogen fertilization treatment alone,the soil enzyme activities,nitrogen fertilizer use efficiency and wheat yield were increased by straw return. The wheat yield under S1N3 was the highest,and was 36. 92% greater than S0N0. 2）Soil enzyme activity showed a trend of initial increase and then decrease with increasing rate of nitrogen application. Urease and sucrase had the highest activities in N2,while all other soil enzymes had the highest activity at N3. The soil enzyme activities gradually decreased with increasing soil depth. 3）The agronomic efficiency and apparent recovery of nitrogen fertilizer initially increased and then decreased with successive increases in nitrogen application rate,with the highest values observed in N2,while the partial nitrogen productivity and nitrogen absorption efficiency decreased gradually with increasing nitrogen application rate. 4）The soil enzyme activities were positively correlated with the wheat yield and the apparent recovery of nitrogen fertilizer. In each reproductive period,urease activity was positively correlated with nitrogen absorption efficiency and nitrogen fertilizer partial productivity during the jointing period,while activities of all other soil enzymes were negatively correlated. Straw return combined with 180-240 kg·ha−1 nitrogen fertilizer was shown to reduce excess nitrogen loss,improve the soil environment and result in efficient utilization of nitrogen resources in rainfed wheat fields of western Henan Province. © 2023 Editorial Office of Acta Prataculturae Sinica. All rights reserved.     

玉米连作对土壤微生物和土壤主要养分的影响

为确定河西地区玉米（Zea mays）连作的主要障碍因子,对不同连作年限的玉米田土壤微生物种群和土壤主要养分进行了常规分析。结果表明,在0～20 cm土层深处,细菌随连作年限增加呈递减趋势,与速效磷和有机质含量呈显著正相关,即速效磷和有机质均随连作年限的增加而显著减少（P<0.01）;而真菌数量随连作年限的增加而增加,与速效磷和有机质含量呈显著负相关;放线菌数量在不同连作年限呈先增后减的趋势;碱解氮和速效钾在不同连作年限没有明显的变化规律。说明玉米连作导致土壤微生物种群结构失衡,有益微生物数量减少,土壤真菌化现象严重,积累了大量植物病原菌,造成土壤主要养分减少,病害发生严重。     

西南“旱三熟”区不同作物和秸秆覆盖对土壤团聚体及固碳潜力的影响

为了探讨西南"旱三熟"(小麦/玉米/大豆)套作种植模式下农田土壤团聚体的分布特征及有机碳含量变化情况,进而估算该模式下的土壤固碳潜力,在重庆北碚西南大学试验农场对传统耕作(traditional tillage,T)和传统耕作+秸秆覆盖(traditional tillage+straw mulching,TS)2种处理下的土壤团聚体进行筛分和测定。结果表明,3种作物种植下的2mm粒径与2~0.25mm粒径团聚体含量此消彼长,存在显著的负相关关系(r=-0.985,P0.05)。土壤团聚体结构对不同作物的响应不同,水稳性大团聚体(0.25mm粒径)含量在小麦和大豆种植后高达90%左右,玉米种植后约为80%,说明种植玉米有利于土壤水稳性微团聚体的形成。2~0.25mm粒径团聚体的有机碳含量最高,而水稳性微团聚体的两个粒径团聚体有机碳含量相差不大,有机碳含量在团聚体中的分布规律不受种植作物和耕作方式的影响。秸秆覆盖显著提高了0~5cm和5~10cm土层的本土及各个粒径中的有机碳含量,且5~10cm土层团聚体有机碳受秸秆覆盖的影响较大。通过估算固碳潜力发现,玉米条带的土壤固碳潜力显著大于小麦-大豆条带,在耕作处理保持一致的情况下,土壤团聚体有机碳含量对农作物的响应不同。因此,在西南"旱三熟"地区,农田土壤团聚体分布特征和不同粒径有机碳含量受到耕作措施和种植作物的双重影响,土壤固碳潜力主要由水稳性大团聚体的固碳能力决定,水稳性大团聚体更易受到耕作措施和种植作物的影响,在实践中通过秸秆还田提高土壤固碳外,合理安排农作物也有助于提高土壤的固碳能力。     

古尔班通古特沙漠草方格沙障对土壤养分的影响

以古尔班通古特沙漠引水工程沿线草方格沙障设置区域为研究对象,分析了不同铺设年限草方格沙障对表层土壤有机质、速效氮、速效磷和速效钾的影响。结果表明,铺设草方格沙障可提高土壤有机质、速效氮、速效钾的含量,其中速效氮和速效钾含量增加趋势最显著(P<0.05),但对速效磷含量影响不显著(P>0.05)。土壤养分含量随草方格沙障铺设时间延长而逐渐增加,但达到一定阶段后趋于平缓。本研究结果说明,草方格沙障对土壤定向培育呈现为正向反馈,为采用草方格促进工程沿线生态恢复和重建提供了理论支撑。     

河西绿洲灌区灌漠土长期秸秆还田土壤肥力和作物产量特征分析

系统研究长期秸秆还田对河西绿洲灌区灌漠土壤养分的演变规律、土壤肥力特征的影响,分析作物产量及稳定性和持续性,为秸秆还田培肥土壤和资源化利用提供科学和理论依据.利用河西绿洲灌区31年(1988-2018年)的灌漠土长期定位培肥试验,开展了以秸秆与磷肥配施(SP)、秸秆与氮磷肥配施[1/2(S+N)P]、氮磷配施(NP)、不施肥(CK)为处理的田间定位试验,测定了耕层0～20 cm土壤有机质(SOM)、全氮(TN)、全磷(TP)、全钾(TK)、速效氮(AN)、速效磷(AP)、速效钾(AK)、pH,研究了长期秸秆还田对小麦/玉米间作体系灌漠土土壤养分演变规律和作物产量的影响.结果表明:秸秆还田第31年和逐年平均值与试验初始值相比,土壤有机质增加73.3％和25.8％,土壤全氮增加50.6％和21.7％,土壤全磷增加22.5％和3.8％,土壤全钾含量增加19.9％和38.2％;与对照(CK)相比,土壤有机质增加55.3％和20.0％;土壤全氮增加28.8％和15.9％,土壤全磷增加50.2％和13.4％;土壤全钾增加23.5％和0.2％.秸秆连续还田9年后小麦产量比对照平均降低5.8％,第10年开始小麦产量逐年增加,比对照平均增加65.9％.玉米产量在秸秆连续还田13年间比对照平均降低8.2％,之后较对照平均增加22.0％.河西绿洲灌区灌漠土长期施用秸秆或秸秆氮磷肥配施,土壤培肥效果均显著优于单施化肥,可显著增加土壤有机质含量,提升土壤肥力,秸秆与氮磷化肥配施能持续提升作物产量及其稳定性和可持续性.     

留膜留茬免耕栽培对旱作玉米田土壤养分、微生物数量及酶活性的影响

为了探讨不同耕作和覆盖方式对陇东黄土旱塬农田耕层土壤养分、土壤容重、酶活性及微生物数量的影响。采用随机区组设计,设置留膜留茬免耕栽培(T)和全膜双垄沟播栽培(CK)2个处理,测定不同生育时期0~10 cm、10~20 cm、20~40 cm 3个土层土壤养分含量、水解酶(蔗糖酶、脲酶、磷酸酶、过氧化氢酶)活性及微生物(细菌、放线菌、真菌)数量等指标。结果表明:与 CK 相比,留膜留茬免耕栽培显著(P<0.05)提高了收获期表层(0~10 cm)土壤有机质、全量磷钾及速效磷钾含量,随土层深度增加,有机质及全量和速效磷钾含量均呈递减趋势。碱解氮含量在0~20 cm土层降低,在20~40 cm土层出现聚集。留膜留茬免耕栽培显著(P<0.05)增加了0~10 cm、10~20 cm、20~30 cm土层土壤容重,增幅为7.1%~12.4%。不同耕作方式玉米0~40 cm土层微生物数量为细菌>放线菌>真菌。耕作方式对不同土层各生育期土壤微生物数量整体上影响显著(P<0.05),为T>CK。同一生育期随土层深度增加,土壤微生物数量整体上呈减少趋势,以表层(0~10 cm)最高,为T>CK。与CK相比,T的细菌和真菌在苗期、拔节期、抽雄期、灌浆期、收获期分别增加23.7%、64.5%、7.6%、44.0%、5.6%和31.1%、91.7%、85.7%、10.5%、33.3%。放线菌在苗期、拔节期、收获期分别增加79.8%、15.1%、17.6%,抽雄期、灌浆期分别减少17.2%、33.2%。耕作方式对不同土层各生育期土壤酶活性整体上影响显著(P<0.05),为T>CK。同一生育期随土层深度增加,酶活性逐渐降低,以表层(0~10 cm)最高,T效果优于CK,与CK相比,T的蔗糖酶、脲酶、磷酸酶、过氧化氢酶在玉米全生育期增幅分别为4.7%~126.1%、9.8%~47.0%、5.4%~33.7%、2.3%~43.2%。相关分析表明:土壤酶活性之间呈显著(P<0.05)或极显著(P<0.01)相关,细菌与蔗糖酶显著(P<0.05)相关,与磷酸酶极显著(P<0.01)相关,放线菌与土壤酶活性呈显著(P<0.05)或极显著(P<0.01)相关,表明土壤微生物数量与酶活性能较好地反映土壤肥力水平。因此,留膜留茬免耕栽培在旱作农田条件下有利于土壤有机质及磷钾养分含量、酶活性及微生物数量的提高。