不同年限玉米秸秆还田对土壤微生物多样性的影响

秸秆还田是培肥地力、改良土壤的重要措施。内蒙古高原向松辽平原过渡地带春玉米区,玉米长期连作导致了耕层变薄、土壤次生盐渍化等土壤退化问题。采用田间定位试验的方法,研究连续多年(8、5、2年)秸秆旋耕还田条件下对土壤微生物的影响。结果表明,秸秆还田土壤中最丰富的细菌类型为变形菌门(Proteobac-teria),其次为放线菌门(Actinobacteria)、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)、拟杆菌门(Bacteroidetes);真菌类型为子囊菌门(Ascomycota)和担子菌门(Basidiomycota)。随着秸秆还田年限的增加,变形菌门和酸杆菌门(Acidobacteria)相对丰度增加、放线菌门相对丰度下降,拟杆菌门相对丰度较稳定;子囊菌门、担子菌门、接合菌门(Zygomycota)相对丰度先下降后上升,而球囊菌门(Glomeromycota)和壶菌门(Chytridiomycota)相对丰度变化规律相反;属水平上Sphingomonas、Lysobacter、Hannaella相对丰度先上升后下降,而Leptosphaeria和Mono-dictys相对丰度变化规律相反;Pseudarthrobacter、Fusarium相对丰度下降,Gaiella相对丰度较稳定;Guehomyces相对丰度增加;并且细菌和真菌相对丰度拐点均出现在秸秆还田5年后。随着秸秆还田年限的增加,土壤细菌和真菌多样性均有所降低;秸秆还田与秸秆不还田土壤的差异物种有Aquicella、Fusicolla和Spizellomyces;由此可推测,秸秆还田增加土壤氮和钾含量,减少病害;试验区连续多年的玉米秸秆还田改变了土壤微生物群落组成,玉米秸秆连续还田5年后土壤微生物多样性有下降趋势。     

不同质地土壤细菌多样性对玉米秸秆还田配施腐熟剂的响应

为因地制宜鉴选适宜的秸秆腐熟剂,在西辽河平原灌区选择秸秆还田的中壤土和砂壤土连作玉米地,分别配施中农绿康腐熟剂、人元腐熟剂和农富康腐熟剂,以秸秆还田不施腐熟剂为对照,在玉米吐丝期取0～15 cm、15～30 cm、30～45 cm土层样品,采用高通量测序技术,研究不同质地土壤秸秆还田配施腐熟剂下土壤细菌群落结构多样性。结果表明,中壤土和砂壤土秸秆还田配施腐熟剂后均增加了0～45 cm土层细菌特有OTU数。其中,中壤土、砂壤土配施农富康腐熟剂以及中壤土配施人元腐熟剂和砂壤土配施中农绿康腐熟剂效果更为明显。土壤优势菌种均由α-变形菌(Alphaproteobacteria)转变为δ-变形菌(Deltaproteobacteria)纲,均增加β-变形菌纲相对丰度。中壤土配施农富康腐熟剂使0～15 cm土层芽单胞菌(Gemmatimonadetes)、Subgroup_6和亚硝化单胞菌(Nitrosomonadaceae)相对丰度减少,但增加了鞘氨醇单胞菌丰度;而在砂壤土0～15 cm中增加了Nitrosomonadaceae相对丰度。中壤土施用中农绿康和农富康腐熟剂土壤细菌多样性差异显著;中壤土和砂壤土配施中农绿康腐熟剂细菌多样性差异显著;砂壤土配施中农绿康和人元腐熟剂土壤细菌多样性差异显著;砂壤土配施中农绿康腐熟剂显著改变土壤细菌多样性。对各组土壤细菌多样性差异发挥显著性作用细菌有Alphaproteobacteria,Subgroup_6,鞘氨醇单胞菌(Sphingomonas),蓝细菌(Cyanobacteria),c-chloroplast,Gemmatimonadetes,酸杆菌(Acidobacteria)和Blastocatellia。中壤土秸秆还田表层和深层土壤细菌群落功能基因在代谢途径上存在差异;表层土壤常规营养物质代谢活性与微量物质代谢活性均要强于深层。中壤土配施三种腐熟剂的表层土壤功能基因丰度不同;砂壤土秸秆还田配施腐熟剂改变15～30 cm土层细菌功能,显著提高代谢途径基因数量,尤以中农绿康腐熟剂较为明显。不同质地土壤细菌多样性对玉米秸秆还田配施腐熟剂存在较大的差异,秸秆腐熟剂配施应因地制宜。     

玉米秸秆还田对盐碱地土壤真菌多样性的影响

为揭示盐碱地秸秆还田改良中土壤真菌群落结构及其多样性变化,以未开垦盐碱地(ZH1)、非盐碱连作玉米田(ZH2)和秸秆还田盐碱玉米田(ZH3)为材料,在玉米吐丝期,利用高通量测序技术与相关生物信息学分析结合,研究表层土壤真菌群落丰富度、多样性和群落结构的变化。结果表明,3个处理土壤真菌群落结构和丰度差异大,已知菌属中ZH1的优势属为马拉色菌,ZH2优势属为暗球腔菌属,ZH3优势属为链格孢属。玉米秸秆还田对盐碱地土壤真菌多样性的影响较大,两年玉米秸秆还田盐碱土壤真菌多样性和物种丰度与未开垦盐碱地比较均有所下降。     

玉米秸秆混合还田深度对土壤有机质及养分含量的影响

秸秆还田是提升土壤肥力的重要措施之一,还田深度是影响还田效果的重要因素。本文以黑土为研究对象,分析了连续3年等量秸秆混入不同深度土层对土壤有机质及养分含量的影响。试验包括4个秸秆混合还田深度,0~15 cm(D15S),0~20 cm(D20S),0~35 cm(D35S)和0~50 cm(D50S),秸秆还田量均为10 000 kg·hm^(-2)。研究结果表明等量秸秆混入不同深度土层,导致不同处理秸秆在土壤中的含量(SC)在1.68~6.06 g·kg^(-1)之间,随着秸秆混入土层深度的增加SC值逐渐减小;秸秆混合还田增加了相应土层土壤有机质含量,与D15S处理相比,D20S、D35S和D50S处理土壤有机质增加量分别降低了27.3%,48.4%和67.8%,但是秸秆的有机质转化率在D35S处理达到了最大值,与D15S、D20S和D50S相比分别增加了28.6%,32.6%和17.5%,不同处理土壤有机质增加的总量表现为D35S>D50S>D15S>D20S,土壤轻组有机碳总量表现出相似的趋势;等量秸秆混入不同深度土层没有显著增加相应土层全量养分的含量,但是显著增加了速效养分含量(P<0.05),与初始值相比,D15S、D20S、D35S和D50S处理土壤碱解氮、速效磷和速效钾含量分别提高了7.17%~20.6%、9.16%~38.2%和12.6%~43.7%,其中土壤速效养分增加率在D35S处理达到了最大值,说明秸秆深混还田能够促进养分在土壤深层的积累,增加全层土壤养分的供给能力。因此,建议研究区域秸秆混合还田的深度为0~35 cm,提高秸秆混合还田对土壤肥力的贡献,实现黑土地保护。     

不同玉米秸秆还田量的土壤大型动物夏季群落动态特征

调查不同玉米秸秆还田量下的农田大型土壤动物群落动态特征,于2016年6—9月玉米生育期内进行,采用手拣法捕获土壤动物。结果表明:共捕获大型土壤动物2 681只,隶属于41个类群。方差分析显示,13 500 kg·hm^-2还田处理(SR4)显著提高了大型土壤动物个体数,12000kg·hm^-2还田处理(SR3)显著提高了大型土壤动物类群数。多样性表明:多样性指数和丰富度指数随玉米生长季总体呈现出先增加后下降的趋势;均匀度指数随玉米生长季总体呈现出下降的趋势;优势度指数总体与多样性指数变化趋势相反,随玉米生长季呈现出先下降后增加的趋势。垂直分布表明:随玉米的生长时期的推移,表层0～10 cm土层的大型土壤动物有向10～20 cm土层下移的趋势。功能群特征表明:捕食性大型土壤动物个体数随玉米生长季呈现先增加后下降的趋势;植食性和腐食性大型土壤动物个体数随玉米生长季呈现增加的趋势;杂食性大型土壤动物个体数在玉米生长季无明显变化。RDA分析表明:受农田土壤环境因子影响较大的大型土壤动物类群主要是研究区的优势类群,大型土壤动物的个体数与土壤有机质含量和土...     

不同玉米秸秆还田量的土壤大型动物夏季群落动态特征

摘 要 调查不同玉米秸秆还田量下农田大型土壤动物群落动态特征,于2016年6—9月玉米生育期内进行,采用手拣法捕获土壤动物。结果表明：共捕获大型土壤动物2 681只,隶属于41个类群。方差分析显示,13 500 kg?hm-2还田处理(SR4)显著提高了大型土壤动物个体数,12 000 kg?hm-2还田处理(SR3)显著提高了大型土壤动物类群数。多样性表明：多样性指数和丰富度指数随玉米生长季总体呈现出先增加后下降的趋势;均匀度指数随玉米生长季总体呈现出下降的趋势;优势度指数总体与多样性指数变化趋势相反,随玉米生长季呈现出先下降后增加的趋势。垂直分布表明：随玉米的生长时期的推移,表层0~10 cm土层的大型土壤动物有向10~20 cm土层下移的趋势。功能群特征表明：捕食性大型土壤动物个体数随玉米生长季呈现先增加后下降的趋势;植食性和腐食性大型土壤动物个体数随玉米生长季呈现增加的趋势;杂食性大型土壤动物个体数在玉米生长季无明显变化。RDA分析表明：受农田土壤环境因子影响较大的大型土壤动物类群主要是研究区的优势类群,大型土壤动物的个体数与土壤有机质含量和土壤含水量关系紧密。总体上,玉米秸秆还田影响地表土壤的微环境,进而影响了大型土壤动物群落的组成、分布特征和功能群,玉米秸秆还田有益于农田大型土壤动物功能群的发展。     

不同秸秆还田方式对旱地红壤细菌多样性及群落结构的影响

为明确不同秸秆还田方式下土壤细菌群落结构变化特征，以南方典型旱地红壤为研究对象，基于中国科学院鹰潭红壤生态实验站玉米单作系统不同秸秆还田方式的长期试验，利用高通量测序明确了不同秸秆还田方式对土壤细菌多样性及群落结构的影响。结果表明：1）秸秆还田对土壤肥力提升显著，以秸秆猪粪配施（NPKSM）提升效果最佳；2）常规化肥处理（NPK）对细菌多样性无显著影响，但秸秆还田（NPKS）、秸秆猪粪配施（NPKSM）以及生物质炭（NPKB）处理均显著提升土壤细菌多样性；3）速效磷（AP）和土壤有机碳（SOC）变化是影响细菌多样性指数的主要因素，而速效钾（AK）、pH、总磷（TP）以及总氮（TN）均显著驱动细菌群落结构变异。研究结果从培育红壤肥力与微生物多样性的角度，为农业生态系统生物功能和土壤健康的协同提升提供了科学依据。     

小麦玉米秸秆连续还田对土壤有机质红外光谱特征及氮素形态的影响

通过6年的田间定位试验,探讨了CK(不施肥,秸秆不还田)、SF(施肥,秸秆不还田)、T1(施肥,玉米秸秆还田)、T2(施肥,小麦秸秆还田)、T3(施肥,玉米小麦秸秆还田)5种处理对土壤氮素形态和有机质红外光谱特征的影响。结果显示:与SF相比较,T1、T2、T3处理使土壤有机氮含量分别增加3.7%、15.9%和18.5%,土壤无机氮含量分别减少15.5%、15.9%和24.0%,其中铵态氮分别降低11.3%、6.0%和12.0%,土壤硝态氮含量分别降低19.3%、22.9%和32.1%;与SF相比较,T1、T3处理土壤有机质(SOM)的C/N分别降低2.8%和1.4%,T2处理SOM的C/N提高1.4%;C/O分别提高9.2%、12.8%和12.1%;而H/C分别降低4.6%、5.5%和4.6%。红外图谱分析显示,T1、T2、T3处理引起3 500~3 200 cm?1处的吸收峰增加,2 924 cm?1处出现了新的弱峰,表明SOM的脂肪族特征增加,且以1 630 cm?1处为中心的宽带吸收峰强度明显增加,SOM芳构化程度增强。研究表明,施肥显著提高了土壤有机氮、无机氮含量,以及土壤有机质的C/N和C/O。而秸秆还田降低了土壤无机氮,提高了土壤有机氮,使SOM的C/N、H/C下降,C/O上升,同时提高了SOM中酚基、羟基、羧基、芳香碳和酰胺含量,其中以小麦、玉米秸秆双季还田的效果最为显著。     

黄土旱塬长期秸秆还田对土壤养分、酶活性及玉米产量的影响

研究黄土旱塬区玉米生产中长期秸秆还田对土壤性质及玉米产量的影响,可为农田土壤可持续利用及质量提升提供科学依据。本研究基于连续24年(1992—2016年)秸秆还田长期定位试验,设置秸秆过腹还田、秸秆直接还田、秸秆覆盖还田以及不还田处理,研究长期不同秸秆还田方式对土壤化学性质、酶活性以及玉米产量的影响。研究表明,秸秆不还田处理累积玉米产量为1.695×105 kg·hm?2,覆盖还田、直接还田和过腹还田处理累积玉米产量分别为1.885×105 kg·hm?2、1.854×105 kg·hm?2、2.001×105 kg·hm?2,其增产率分别为10.1%、8.6%、15.3%。3种秸秆还田均可以显著提高0～20 cm土层土壤有机碳含量6%～14%,对20～40 cm土层土壤有机碳含量无显著影响。与秸秆不还田相比,长期过腹还田可显著增加土壤全氮、全磷、全钾、有效氮、有效磷和有效钾含量,秸秆直接还田可显著增加土壤全氮、全钾、有效氮和有效钾含量,长期覆盖还田仅提高土壤有效氮和有效钾含量。土壤蔗糖酶活性表现为过腹还田最高,直接还田和覆盖还田次之,不还田处理最低。秸秆直接还田0～20 cm纤维素酶活性最高,是不还田处理的2.2倍。过腹还田使土壤脲酶活性和碱性磷酸酶活性分别显著提高13.0%和20.5%,直接还田和秸秆覆盖对脲酶和碱性磷酸酶活性无显著影响。玉米生产中长期连续秸秆过腹还田和直接还田对土壤养分含量及酶活性产生了深远的影响,尤其是土壤蔗糖酶活性的提高与玉米产量稳定和提升有非常紧密联系。     

全年稻麦秸秆还田对稻田土壤细菌群落结构的影响

为了研究全年尺度下稻麦轮作系统中稻、麦秸秆全量还田对稻田土壤生态环境的影响,设置全年稻和麦秸秆均不还田(CK)、小麦季稻秸秆还田(W-RS)、水稻季麦秸秆还田(R-WS)、全年稻和麦秸秆全量还田(RWS)4个处理,采用 Illumina高通量测序技术比较了这 4种全年秸秆还田模式下稻田土壤细菌群落结构的变化特征,并分析其理化性质。结果表明:与 CK相比,秸秆还田可提高土壤有机质、氮磷钾养分含量,全年稻、麦秸秆全量还田及 0～ 5 cm土层土壤增幅较大。秸秆还田并没有显著提高土壤细菌多样性指数;各处理中前三位优势菌门为变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi),分别占总序列的     

不同秸秆还田方式对土壤酶活性和玉米产量的影响

为了给吉林省玉米田最适秸秆还田方式提供一定的科学依据,试验采用随机区组法,通过与传统耕作相比较,秸秆深翻还田和秸秆覆盖还田,研究在不同生育时期秸秆还田对土壤含水量、过氧化氢酶、蔗糖酶、脲酶和酸性磷酸酶活性及产量变化的影响。结果表明:随着玉米生长,秸秆深翻还田、秸秆覆盖还田、传统耕作在玉米生育期内土壤含水量和各土壤酶活性变化趋势相一致;在玉米抽雄期,深翻还田和覆盖还田较传统耕作土壤含水量分别增加33.57%、16.20%,过氧化氢酶活性分别增加14.91%、9.29%,蔗糖酶活性分别升高32.20%、20.26%,脲酶活性分别增加10.53%、5.84%,酸性磷酸酶活性分别升高19.79%、8.59%;产量分别增加5.59%和2.39%。因此秸秆深翻还田更有利于提高土壤酶活性和产量,可作为吉林省秸秆还田首选方式。     

不同耕作方式下玉米秸秆还田对土壤真菌群落的影响

研究宁夏引黄灌区秸秆还田与籽粒直收玉米配套模式下不同耕作和秸秆还田方式对土壤真菌群落组成及功能的影响,探究土壤真菌群落对耕作和秸秆还田方式响应差异的生物学机制,为优化耕作与秸秆还田方式和提高农田土壤肥力提供理论依据。以宁夏引黄灌区秸秆还田与籽粒直收玉米连作农田土壤为研究对象,采用Illumina MiSeq高通量测序技术,分析2种耕作方式(免耕与深翻)与3种秸秆还田方式(不还田、秸秆半量还田与秸秆全量还田)定位试验条件下,玉米成熟期土壤真菌群落结构与功能的差异,并结合土壤理化性质,进一步探究农田土壤真菌群落结构及功能变化的环境驱动因子。结果表明,免耕结合秸秆半量覆盖还田处理土壤真菌多样性指数表现最优,免耕条件下秸秆不还田与秸秆半量还田处理土壤真菌OTU数均多于深翻,秸秆全量还田处理则相反。各处理优势真菌种群存在明显差异,子囊菌门、担子菌门、被孢菌门、粪壳菌纲、Symmetrospora属、被孢霉属和子囊菌属在各处理中相对丰度普遍较高;免耕处理对不同真菌物种存在不同的影响,可以促进参与木质素腐解的真菌生长发育,降低致病真菌的相对丰度。耕作方式对真菌群落组成的影响显著,免耕结合秸秆不还田、秸秆半量覆盖还田处理下土壤真菌群落组成稳定性较强,其余处理的土壤真菌群落组成稳定性则较差。各处理对真菌群落组成贡献较大的真菌物种存在差异。土壤理化性质与不同菌属的生长繁殖关系密切,主要优势菌属主要受土壤碱解氮、全磷、有效磷、容重的影响。本研究发现,不同耕作与秸秆还田方式改变了农田土壤真菌群落OTU数量、多样性参数以及群落组成,不同的土壤理化性质也是影响各真菌菌属生长繁殖的主要因素;免耕结合适宜的秸秆覆盖还田量能够促进土壤中易腐解秸秆的菌属生长繁殖,利于形成秸秆还田生态圈的良性循环,促进农田土壤生态系统稳定。     

秸秆直接还田及炭化还田对土壤酸度和交换性能的影响

【目的】 本研究旨在通过连续4年田间微区定位试验,比较等氮磷钾养分条件下秸秆炭化还田与等量秸秆直接还田对土壤酸度及交换性能的影响,以期为土壤酸化改良及秸秆、生物炭资源合理利用提供理论依据。 【方法】 试验以沈阳农业大学植物营养与肥料研究所玉米渗滤池微区定位试验为基础,共设6个处理,分别为不施肥 (CK)、氮磷钾配施 (NPK)、单施生物炭 (C)、生物炭+NPK(CNPK)、单施秸秆 (S)、秸秆+NPK(SNPK)。其中NPK、CNPK和SNPK处理养分投入总量相等,均为N 225 kg/hm2、P₂O₅ 112.5 kg/hm2和K₂O 112.5 kg/hm2,S处理秸秆施用量为4500 kg/hm2,单施生物炭处理生物炭施用量为1500 kg/hm2。应用化学分析法对土壤活性酸、交换性酸、阳离子交换量及交换性盐基离子进行分析和测定。 【结果】 经过连续4年的不同施肥处理,施用生物炭及秸秆均显著提高了土壤pH,降低了土壤交换性酸总量和交换性铝含量,但各处理间交换性H+含量差异不显著。相较于试验前土壤 (pH 6.05),单施生物炭和单施秸秆处理分别使土壤pH提高了0.55和0.45个单位。在等氮磷钾养分条件下,CNPK和SNPK处理较试验前分别使土壤pH提高了0.31和0.13个单位,且CNPK处理显著高于SNPK,但二者之间对土壤交换性酸含量的影响无显著差异。同时各处理交换性盐基离子总量均显著高于CK,单独施用生物炭对提高土壤盐基总量、交换性Ca2+和交换性Mg2+的效果显著优于单独施用秸秆。在等秸秆量与等氮磷钾养分条件下,秸秆炭化还田及秸秆直接还田较不施肥对照分别使交换性盐基总量提高了17.6%和15.1%,且秸秆炭化还田对提高土壤有效阳离子交换量的效果显著优于秸秆直接还田。与CK处理相比,C、CNPK、S和SNPK处理分别使土壤阳离子交换量提高了1.68、2.52、1.53、2.30 cmol/kg,其中以CNPK处理效果最佳。 【结论】 在等秸秆量和等氮磷钾养分条件下,施用生物炭和秸秆能有效降低土壤酸度和交换性酸中交换性铝含量,提高土壤盐基离子含量及交换性能,且秸秆炭化还田的效果更为明显。      

稻草还田对春玉米生长发育与产量的影响

连续4年进行晚稻稻草异茬还田,以提供春玉米生长所需钾肥的定位试验,结果表明:(1)第1年由于稻草未能完全腐解而影响玉米的生长发育,玉米的生物学产量和经济产量均有所下降;从第2年开始,化肥 稻草处理(NPS)的生物学产量和经济产量均明显高于化肥处理(NPK),4年平均增产7.3%和7.6%。(2)在玉米生长的拔节期前,NPS处理的生长发育往往不如NPK处理,但拔节期之后,NPS处理能明显促进玉米的生长发育,其出叶速度、叶面积指数、株高等指标均明显高于NPK处理,抗旱能力增强,穗长、穗行数、百粒重等产量构成指标亦明显提高,空秆率和秃顶度等显著降低。     

秸秆还田对再生稻田土壤有机碳组分的影响

  【目的】  在再生稻系统下,探讨秸秆还田对再生稻田土壤有机质组分及其养分含量的影响。  【方法】  试验设置秸秆不还田(CK)、水稻秸秆半量还田(SH)、水稻秸秆全量还田(SW)和水稻秸秆全量还田配施腐熟剂(SWF)共4个处理,分析各处理土壤有机碳及其组分和土壤速效养分含量。  【结果】  与秸秆不还田相比,秸秆还田能提高土壤有机碳及其组分含量。与CK处理相比,在头季和再生季水稻收获期,秸秆还田处理(SH、SW、SWF)土壤中水溶性有机碳含量分别增加了19.62%～22.63%、20.99%～41.48%;土壤中颗粒有机碳含量分别增加了8.47%～20.62%、24.71%～30.90%;三个施秸秆的处理间土壤总有机碳、胡敏酸和富里酸含量无明显差异。秸秆还田可以改变水溶性有机质结构,使其结构趋于简单。秸秆还田下土壤碱解氮、有效磷、速效钾和铵态氮含量均呈增加趋势;在头季水稻收获期,SWF处理的碱解氮、有效磷和速效钾含量显著高于CK处理。在再生季水稻收获期,与头季稻收获期相比,CK处理土壤速效养分含量呈下降趋势,而秸秆还田下各处理速效养分含量均呈增高趋势。  【结论】  秸秆还田可以提高再生稻田土壤有机碳、颗粒有机碳、水溶性有机碳以及腐殖酸组分的含量,促进水溶性有机质结构的变化,从而有效改善土壤养分的供给能力。     

秸秆不同还田模式下磷钾释放特征及其对玉米产量的影响

连续两年(2021—2022年)在吉林省四平市设置田间定位试验,采用尼龙网袋法测定覆盖(SM)和翻压(SB)两种秸秆还田方式和不施氮肥(N0)、180 kg·hm^-2(N180)两种施氮水平下秸秆磷、钾释放率,旨在明确黑土区玉米秸秆磷、钾释放规律对还田方式和氮肥管理的响应及其对玉米产量的影响。结果表明,还田方式与施氮显著影响秸秆磷、钾释放,SB处理秸秆磷两年累积释放率平均为69.7%,显著高于SM处理的54.5%;与N0处理相比,施氮处理秸秆磷释放率提高了12.3%。SB处理秸秆钾两年累积释放率平均为95.6%,显著高于SM处理的94.2%;而施氮对秸秆钾累积释放影响同样显著,肥料氮素投入使秸秆钾累积释放率提高1.1%。通过对秸秆磷、钾替代潜力的估算,认为秸秆磷对磷肥(P₂O₅)替代潜力较低,为9.1 kg·hm^-2;但秸秆钾对钾肥(K₂O)替代潜力较高,为141.0 kg·hm^-2。两年间还田方式对玉米产量无明显影响,但玉米穗粒数存在一定差异。SB处理玉...     

砍切式玉米秸秆还田机的设计与试验

针对中国北方一年两熟区玉米收获后地表秸秆量大,甩刀式秸秆还田机粉碎长度合格率低,影响后续小麦少免耕播种等问题,基于四连杆机构往复运动原理,利用地表作为支撑,提出了利用砍切对秸秆切段还田的思路,进而研发出一种砍切式玉米秸秆还田机。为避免后续小麦播种时出现拥堵现象,设计秸秆切断长度不超过小麦窄行行距的一半(6 cm);通过理论计算和动力学仿真分析,优化了切刀的运动轨迹并确定切秆装置各杆件尺寸并分析了机具切割功耗为28.39 kW;利用ANSYS软件对切刀进行有限元静力分析,切刀力学性能满足设计要求。田间对比试验结果表明,在玉米收获后秸秆全量保留的条件下,与甩刀式秸秆还田机相比,砍切式秸秆还田机粉碎后秸秆平均长度短0.73 cm,秸秆长度不合格率小5个百分点,秸秆长度变异系数小0.218;机具运行平稳性试验表明砍切式玉米秸秆还田机振动略大于甩刀式玉米秸秆还田机,但差异不显著,该机平稳性满足作业要求;切刀入土平均深度为7.71 cm,可明显降低0~10 cm土层土壤容重;后续播种试验试验表明在砍切式秸秆还田机作业后地表进行播种时,播种机无拥堵现象且播种深度合格率比甩刀式大2.3个百分点。该文研究成果能够为中国北方一年两熟区玉米秸秆还田提供一种新型装备,有利于促进秸秆还田技术的推广。     

马铃薯||玉米间作对土壤细菌多样性的影响

为探明连续马铃薯、玉米单作及间作种植对土壤细菌群落组成的影响,利用IonS5~(TM)XL高通量测序平台,分析了单作玉米(M)、单作马铃薯(P)、马铃薯||玉米间作(PM)下,土壤细菌群落组成以及多样性间的差异。结果表明:与单作相比,马铃薯||玉米间作土壤有机质含量显著升高(P0.05),但土壤全氮、碱解氮、全磷、速效钾、土壤pH等没有显著变化。所获得的56 787个土壤细菌可操作分类单元(OTUs)共分为46门、55纲、114目、208科、455属。土壤变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)和放线菌门(Actinobacteria)细菌占总相对丰度的57.68%～65.11%,为优势菌门;间作对土壤细菌群落多样性(香农指数、辛普森指数)、丰富度(ACE指数和Chao1指数)无显著影响,但改变了基于门、属水平上的细菌群落组成。与单作马铃薯相比,间作显著降低了土壤变形菌门(Proteobacteria)相对丰度(P=0.023),提高了浮霉菌门(Planctomycetes)的相对丰度(P=0.043)。在属水平上,相对丰度较低的芽单胞菌属(Gemmatimonas)、Candidatus Solibacter属更易受到种植方式的影响;间作提高了节杆菌属(Arthrobacter)、芽球菌属(Blastococcus)和芽孢杆菌属(Bacillus)的相对丰度。随细菌群落结构变化,细菌群落功能上出现差异,通过KEGG功能预测共得到7个一级功能层, 35个二级功能层,表现出功能上的丰富性,土壤细菌群落在代谢、遗传信息处理和细胞过程方面功能活跃。7个一级功能层中的代谢功能组在马铃薯||玉米间作与马铃薯单作间有显著差异。利用前向选择,经蒙特卡罗检验表明,连续马铃薯、玉米单作及间作栽培5年后的土壤各理化性状指标与土壤细菌群落组成、多样性间的相关性均不显著。连续马铃薯||玉米间作及单作5年条件下土壤细菌群落组成的变化是由马铃薯||玉米间作作物种间互利和竞争关系而驱动的。     

秸秆还田对土壤氮素转化的影响

利用原状土柱田间培养法 ,测定了冬小麦、夏玉米农田土壤氮 (N)素的年净矿化量 ;利用氯仿熏蒸浸提茚三酮反应氮法测定了土壤微生物量氮的数量 ;利用连续流动分析仪测定了土壤表层无机氮的含量。结果表明 ,在冬小麦秸秆覆盖、夏玉米秸秆翻埋的土壤中 ,第 1年土壤氮净矿化量为N 210kg/hm2,第 2年为 179kg/hm2,2年的净矿化量均基本与同期施氮量相当。在秸秆不还田的土壤中 ,第 1年土壤氮净矿化量为N 164kg/hm2,第 2年为248kg/hm2,年际变化较大。翻埋玉米秸秆导致小麦季土壤表层无机氮数量增加 ,引发土壤氮矿化的正激发效应 ;表层覆盖小麦秸秆对玉米季土壤表层无机氮的影响不明显。秸秆还田后 ,每个生育期开始时 ,土壤微生物量氮比不还田土壤的增加 72 %～ 2.34% ,每个生育期结束时增加 34%～ 72%。在实施秸秆还田的最初 2年内 ,土壤微生物量但氮处于动态调整阶段 ,尚未达到新的稳定状态