秸秆还田与化肥减施对水稻生长指标及光合参数的影响

针对水稻生产中存在秸秆处理不当以及化肥用量增多等问题,以山东省济宁市稻麦轮作体系下水稻“圣稻18号”为研究对象,通过田间试验设置3个处理:常规施肥,小麦秸秆不还田(CK);常规施肥+小麦秸秆全量还田(T1);常规施肥量的85%+小麦秸秆全量还田(T2),深入探究秸秆还田与化肥减施对不同生育期水稻生长、光合参数和产量的影响,为制定合理的水稻种植措施提供理论依据。结果表明,稻麦轮作体系下秸秆还田不利水稻前期生长,但能显著提高水稻生长中、后期的生长指标,并增强水稻生长中、后期对氮、磷、钾等养分的吸收。水稻生长中后期T2处理的叶绿素含量、净光合速率以及光谱反射率均为最高,其中灌浆期SPAD值与净光合速率分别较CK处理升高4.4%和37.5%;另外,T2处理生长后期的Fv/Fm、PIabs均较前期所升高。试验还表明,T2处理水稻产量最高,比CK处理增产13.1%,增产的直接原因是单位面积有效穗数的增加。综上所述,秸秆还田配合化肥减施有助于水稻栽培生产中实现高产增效,在实际生产中值得推广应用。     

秸秆还田与施钾对华北低产潮土区作物产量及土壤钾素的影响

在华北平原的低产田上,研究了3年秸秆还田和施钾肥对小麦-玉米作物产量和耕层土壤钾素状况的影响。结果表明,相对于NP处理,NPK和NPK+秸秆还田(St)处理对小麦和玉米均有显著的增产效果;NPK+St处理增产最为明显,而且降低了年度间的产量变异系数。秸秆还田可以显著增加土壤速效形态钾含量。同季作物种植下,NPK+St处理的钾肥利用率、钾肥农学效率和钾肥偏生产力都高于NPK处理。NPK+St能提高0～20 cm耕层土壤速效钾、非交换性钾、矿物态钾和全钾含量。因此,秸秆还田有利于土壤不同形态钾素的稳定和增加,而NPK+St处理不仅能保证作物高产稳产,还能提高土壤各形态钾素含量。     

秸秆还田配施缓控释肥对土壤养分和作物产量的影响

研究基于一个长期定位的裂区试验,其中两个主区为秸秆还田区和秸秆不还田区,每个主区设7个处理,分别为施用180、375和600 kg ha-1控释肥和相应的化肥以及对照,以冬小麦—夏玉米轮作体系为研究对象,主要研究秸秆还田和控释肥对土壤养分变化以及作物产量的影响。研究结果表明:秸秆还田可以提高土壤有机质和全氮含量,其中有机质含量比不还田区增加了10.65%、全氮含量增加了18.68%;土壤速效磷和速效钾含量分别由不还田区的9.17 mg kg~(-1),152.29 mg kg~(-1)提高到秸秆还田区的10.83 mg kg~(-1)和253.66 mg kg~(-1);施用控释肥处理的有机质含量都高于施用化肥的处理;施用控释肥对土壤全氮、速效磷和速效钾含量影响不大。从2009年到2016年,秸秆还田配合施用控释肥的各处理小麦产量高于秸秆还田配施化肥的处理,也高于秸秆不还田的控释肥处理和化肥处理,增加幅度为1.61%~23.59%。秸秆还田配施控释肥的各处理较化肥处理的玉米产量高,也较秸秆不还田下控释肥处理和不还田配施化肥处理高,增加幅度为2.22%~15.06%。秸秆还田配施180 kg ha~(-1)缓控释肥的小麦和玉米多年平均产量为最高。     

长期施钾与秸秆还田对华北潮土和褐土区作物产量及土壤钾素的影响

分析了在华北平原的河北潮土和山西褐土上连续13年施用钾肥和秸秆还田下的大田作物产量和耕层土壤钾素状况。结果表明,在施用氮磷肥基础上长期施钾和秸秆还田能增加小麦和玉米产量,各施钾处理产量与氮磷处理差异显著。两定位点钾肥和秸秆还田的效应不尽相同;小麦年际间各处理产量变异（CV≤13%）小于玉米（CV14%）,河北潮土上的玉米增产效果高于小麦。与山西单作制度相比,河北轮作制度下土壤钾素支出大。秸秆还田和施用钾肥较只施氮磷肥可不同程度提高河北潮土和山西褐土0-20和20-40 cm两土层水溶性钾 （河北0-20 cm平均提高5.8 mg/kg,山西16.9 mg/kg,下同）、非特殊吸附钾（21.2 mg/kg,35.9 mg/kg）、非交换性钾（75.1 mg/kg,57.5 mg/kg）、矿物钾（0.03％,0.01％）及全钾含量;降低矿物钾比例的同时提高其余几种形态钾的比例。随土层加深,除矿物钾外,其余形态钾含量和比例均下降,特殊吸附钾不受施钾措施和土层深度的影响。直接施用钾肥效果优于秸秆还田,且两种措施对上层土壤各形态钾的影响效果大于下层土。     

秸秆还田下化肥减施对苏北地区水稻产量 与氮素吸收利用的影响

探究秸秆还田后化肥减施的响应机制,为苏北地区水稻的科学施肥提供理论依据。采用田间试验方法,在小麦秸秆全量还田条件下,以不施肥处理为对照(CK),研究了当地常规施肥(T1,氮肥的基肥、分蘖肥、穗肥质量比为7∶2∶1)、不同类型肥料减量20%(T2、T3 和T4,氮肥的基肥、分蘖肥、穗肥质量比为5∶3∶2)和氮肥不同基追比例对水稻生长、产量、品质、氮素吸收利用及土壤养分的影响,以期为苏北地区稻麦轮作生产提供合理的施肥技术支撑。结果表明:秸秆还田下水稻分蘖盛期T1 处理群体茎蘖数量(486.2×104 个·hm-2)最高,且更有利于花前干物质的积累,积累率达到68%。化肥减施20% 下,T4 处理的群体茎蘖数最低,但是其成穗率最高,为86.4%,显著高于T1 处理;T2、T3 和T4 处理的花前干物质积累量、总积累量和花后积累率与T1相比均无显著差异,T4 处理更有利于花前干物质的转运,干物质转运量对籽粒的贡献率高达42.7% 以上。在产量构成方面,T2、T3 和T4 处理实际产量均有所增加,T4 处理产量最高,显著高于T1 和T2 处理12.6% 和11.2%,其主要原因在于有效穗数和结实率的提高。从水稻品质来看,CK 显著降低了稻米的整精米率、垩白粒率、垩白度和蛋白质含量,T4 处理精米率和整精米率、垩白粒率和垩白度与T1 相比无显著差异,但是各施肥处理间蛋白质含量无显著差异。成熟期各处理水稻植株地上部氮素积累量在籽粒部分占比达到60% 以上,T3 处理氮素积累量表现为最高,T2 和T4 处理的籽粒和茎叶氮素积累量相较T1 处理均无显著差异。T2、T3 和T4 处理的氮肥利用率、氮肥偏生产力和氮肥农学效率均高于T1,T4 处理的氮肥农学效率显著高于T1、T2 和T3。收获后T1 处理土壤有机质和全氮量最高,化肥减施20% 会减少田间氮素养分残留量。总体而言,苏北地区稻麦轮作体系中,小麦秸秆全量还田下化肥减施20%(氮肥基肥、分蘖肥、穗肥质量比为5∶3∶2),不会影响当季水稻的正常生长和产量,且50% 水溶性有机硅缓释肥配施50% 氮肥有助于增产,提高氮肥利用率和减少稻田养分残留。     

基于田间试验的秸秆还田化肥替减潜力综合分析

秸秆含有丰富的营养元素,秸秆还田是实现化肥减量的重要途径。中国不同农区种植制度及土壤养分供应条件相差较大,秸秆还田化肥替减率存在差异,为明确不同种植制度及土壤养分条件下秸秆还田化肥替代率,该研究以水稻、小麦、玉米、油菜4种主要大田作物为研究对象,基于2000－2021年“中国知网（CNKI）”公开发表的文献数据和2013－2021年湖北省32个秸秆还田田间试验数据,对田间生产条件下主要农作物秸秆还田化肥替减氮、磷、钾肥比例进行计算,评估区域尺度的秸秆还田化肥节本潜力。结果表明,4种作物秸秆还田平均可替减氮肥12.2%、磷肥23.9%、钾肥43.5%。不同作物秸秆还田氮、磷、钾肥替减率差异均不显著（P＞0.05）。不同轮作制度下,水旱轮作体系（水稻单作和稻油轮作）氮、磷肥替减率较旱地轮作体系（麦玉轮作和玉米单作）分别高出5.0～12.9、18.0～24.8个百分点。此外,土壤养分供应能力是影响秸秆还田化肥替减潜力的重要因素。养分供应能力较低的土壤秸秆还田磷、钾肥可替减率较养分供应能力高的土壤则分别高出9.1～11.5、6.2～14.2个百分点。基于2020年各农作物种植面积和化肥消费量,中国水稻、小麦、玉米、油菜季秸秆还田可减施氮（N）、磷（P2O5）、钾（K2O）肥分别为239.48×104、227.73×104、451.98×104 t,占当前氮、磷、钾肥消费量的12.6%、25.0%、48.5%,化肥节本可达到478.98亿元/a。研究结果为中国主要农作物化肥减施增效提供理论依据和数据支撑。     

秸秆还田与氮磷钾化肥配施对直播冬油菜产量及其构成因子的影响

明确化肥施用和秸秆还田对直播冬油菜产量及其构成因子、群体密度以及养分吸收与利用的影响,为油菜轻简化种植提供理论依据和技术支持。试验于2014~2015年在湖北省武汉市开展,以甘蓝型油菜品种华油杂62为材料,设置对照(CK)、施氮磷钾肥(F)、秸秆还田(S)和氮磷钾肥配合秸秆还田(F+S)4个处理。结果显示,4个处理的油菜籽产量分别为32、1 468、102和1 843 kg/hm2,不施肥处理产量极低,施肥和秸秆还田均能显著提高油菜籽产量,且施肥与秸秆还田具有正交互作用。分析产量构成因子可知,化肥施用显著提高收获密度、单株角果数和每角粒数,而秸秆还田显著提高收获密度。单株角果数对产量直接影响最大,在收获密度55万株/hm2范围内,随密度的增大而增加,收获密度和单株角果数与产量相关程度最高。直播油菜群体密度随生育期推进逐渐降低,CK处理密度降幅最大,其次是S处理,F+S和F处理降低最少,最终收获密度F≈F+SSCK。结果还表明,施肥配合秸秆还田显著促进了油菜对养分的吸收积累。施化肥提高了氮磷收获指数,秸秆还田显著降低氮磷钾素收获指数,但可以提高肥料农学利用率。研究结果说明,秸秆还田和氮磷钾肥配施利于构建良好的产量构成因子,保障收获密度,提高直播冬油菜产量,促进油菜养分吸收和利用。     

低土壤肥力下施钾和秸秆还田对作物产量及土壤钾素平衡的影响

为了研究我国华北平原低肥力土壤条件下秸秆还田和施钾肥对作物产量和钾素平衡的影响,于2008年10月～2011年10月在中国农业科学院高新技术园区国家测土施肥中心实验室试验基地(河北省廊坊市),通过3年6季的定位试验,比较了施钾与秸秆还田的增产效应、钾素吸收利用和作物-土壤系统的钾素平衡状况。结果表明:在氮、磷肥充足的情况下,施用钾肥(NPK)、秸秆还田(NP+St)和秸秆还田配施钾肥(NPK+St),均有明显的增产效应,表现为NPK+St>NPK>NP+St>NP;不同施钾措施在夏玉米上的增产效果优于冬小麦;同一作物秸秆还田结合施钾肥的增产效果最好,降低了年度间的产量变异系数,在获得高产的同时,年际间产量稳定,有利于稳产;施钾肥和秸秆还田可显著提高小麦和玉米的钾素吸收总量;NPK+St、NPK、NP+St处理的钾素表观平衡系数分别为1.26、0.42、0.92。秸秆还田和施钾肥有利于钾素的收支平衡,减轻作物对土壤钾素的消耗,缓解土壤钾素肥力下降的程度,可维持土壤钾素肥力的稳定。     

低土壤肥力下秸秆还田和施钾对作物产量及土壤钾素平衡的影响

为了研究我国华北平原低肥力土壤条件下秸秆还田和施钾肥对作物产量和钾素平衡的影响,于2008年10月～2011年10月在中国农业科学院高新技术园区国家测土施肥中心实验室试验基地（河北省廊坊市）,通过3年6季的定位试验,比较了施钾与秸秆还田的增产效应、钾素吸收利用和作物土壤系统的钾素平衡状况。结果表明:在氮、磷肥充足的情况下,施用钾肥（NPK）、秸秆还田（NP+St）和秸秆还田配施钾肥（NPK+St）,均有明显的增产效应,表现为NPK+StNPKNP+StNP;不同施钾措施在夏玉米上的增产效果优于冬小麦;同一作物秸秆还田结合施钾肥的增产效果最好,降低了年度间的产量变异系数,在获得高产的同时,年际间产量稳定,有利于稳产;施钾肥和秸秆还田可显著提高小麦和玉米的钾素吸收总量; NPK+St、NPK、NP+St处理的钾素表观平衡系数分别为1.26,0.42,0.92。秸秆还田和施钾肥有利于钾素的收支平衡,减轻作物对土壤钾素的消耗,缓解土壤钾素肥力下降的程度,可维持土壤钾素肥力的稳定。     

化肥减施配施微生物菌剂对鲜食玉米生长和土壤肥力的影响

本试验研究了化肥减施配施EM微生物菌剂对鲜食玉米产量、品质和土壤肥力的影响。共设置不施加任何肥料和菌剂（CK）、全量化肥（依据当地化肥施用量,CF）、减施40%化肥（RCF）、减施40%化肥和灌施加喷施EM菌剂（RCF+EM）、减施40%化肥和灌施加喷施清水（RCF+W）5个处理。结果表明,RCF+EM处理的玉米产量高于CF处理,但未达到显著水平;玉米可溶性糖、可溶性蛋白和维生素C含量都高于CF处理,其中可溶性蛋白含量达到显著水平,增幅为11.79%;RCF+EM处理下的土壤pH、有机质、速效养分和微生物碳氮均高于CF处理,其中pH、速效钾和微生物氮达到显著水平,增幅依次是20.08%、15.81%、59.96%;RCF+EM处理的土壤真菌数量显著低于CF处理,而细菌、放线菌数量则显著高于CF处理,增幅分别达到153.42%和124.17%。综上,减施化肥配施EM菌剂对使鲜食玉米产量无显著影响,但可显著提高果实品质,改善土壤肥力、提高土壤微生物菌群数量。     

连续秸秆还田对稻麦轮作农田土壤养分及碳库的影响

为探索苏中地区适宜的秸秆还田量对土壤肥力和产量的影响,本文通过开展大田定位试验,研究了稻麦轮作条件下,不同秸秆还田量对农田土壤养分、碳库以及作物产量的影响。经过连续5季秸秆还田定位试验,结果表明:1不同秸秆还田量能不同程度地增加土壤全氮、有效磷和速效钾含量,且以连续5季75%还田量对土壤养分含量增加效果最为显著,分别比对照提高了3.54%、3.97%和10.28%;2连续5季75%秸秆还田量显著提高了土壤总有机碳含量,而水溶性有机碳和易氧化有机碳含量则以50%和75%还田量表现出明显优势,其对土壤碳素有效率以及碳库管理指数的影响亦是如此;3不同秸秆还田量处理对周年粮食产量均有不同程度的提高,表现为稻麦秸秆均还田仅稻秸或麦秸还田稻麦秸秆均不还田,且以连续5季75%还田量影响最为显著,增幅为10.01%。综合考虑,在该地区稻麦轮作条件下,以75%秸秆还田量为宜,可显著提高土壤肥力,增加作物产量。     

秸秆还田配施氮肥对宁夏扬黄灌区滴灌玉米产量及土壤物理性状的影响

针对宁夏扬黄灌区土壤质地黏重、土壤水分匮乏等导致作物产量低下等问题,研究秸秆还田配施氮肥对土壤物理性状的改良效应。本试验设计在玉米秸秆全量粉碎还田(12 000 kg/hm²)的同时配施4种纯氮施用水平(0、150、300、450kg/hm²),以秸秆不还田常规施氮225kg/hm²为对照,研究秸秆还田配施不同量氮肥对玉米产量及土壤物理性状的影响。结果表明:与处理前相比,施用纯氮300 kg/hm²和450 kg/hm²可分别降低0²0 cm土层土壤容重1.25%和3.20%,土壤孔隙度2.69%和1.89%。与秸秆不还田处理相比,秸秆还田配施氮肥300 kg/hm²和450 kg/hm²可使0～20 cm土层2～5 mm、>5 mm机械稳定性团粒结构显著增加。秸秆还田配施氮肥可显著增加土壤含水量,尤其在作物生长前期,秸秆还田配施氮肥300kg/hm²较对照可显著增加土壤含水量13.6...     

中亚热带稻田不同耕作栽培和施肥模式对土壤肥力的影响

水稻轻型化栽培技术是我国南方双季稻区发展的重要方向。为深入比较和评估不同轻型栽培方式对土壤肥力的影响,本研究于2008年开始在中亚热带设置了耕作方式(深翻耕和浅旋耕)、秸秆还田与否和栽培方式(直播、抛秧和插秧)的田间试验,系统分析了水稻产量、土壤有机质和氮磷钾养分的变化规律。研究结果显示:耕作和栽培方式不会显著影响水稻产量变化;但秸秆还田后水稻产量比不还田增加1.6%~7.6%。在土壤培肥方面,不同栽培方式下土壤有机质和养分的变异较大,而浅旋耕和秸秆还田则能显著提高耕层土壤的有机质和速效养分。与深翻耕相比,浅旋耕方式下土壤有机质、碱解氮、有效磷、速效钾含量分别提高了5.1%~11.5%、2.2%~10.4%、5.5%~29.2%、7.8%~22.1%。与秸秆不还田相比,秸秆还田处理的土壤有机质、碱解氮、有效磷、速效钾含量分别增加了2.7%~6.6%、3.4%~5.5%、2.2%~5.0%、16.3%~49.3%。因此,浅旋耕和秸秆还田可以显著提高土壤肥力,且水稻产量稳定,在中亚热带地区具有很大的推广前景。     

不同施肥及秸秆还田对潮土有机质及其组分的影响

基于长期田间定位试验样地,研究了裸地(CK1)、不施肥秸秆移除(CK2)、不施肥秸秆还田(CK3)、施无机肥秸秆移除(NPK)、有机无机肥混施秸秆移除(1/2NPK+1/2OM)、有机肥秸秆移除(OM)、无机肥秸秆还田(NPK+S)、有机肥秸秆还田(OM+S)8种处理对土壤有机质及其组分含量的影响。结果表明,CK1土壤有机质及有机质各组分含量最低,但有机质稳定性较CK2、CK3高。与CK2相比,施肥处理(NPK、1/2NPK+1/2OM、OM)、秸秆还田处理(CK3)以及秸秆与肥料混施处理(NPK+S、OM+S)均能不同程度地增加土壤有机质及其各组分的含量,提高土壤有机质稳定性。其中OM处理效果最为显著,有机质含量比CK2高155.1%;有机质各组分中可溶性有机质DOM、富里酸FA、胡敏酸HA、胡敏素HM比CK2分别高39.1%、133.7%、540.0%、152.5%;HA/FA值为0.43,比CK2高173.9%。在CK3的基础上施用肥料(NPK+S、OM+S),土壤有机质含量以及有机质稳定性均有所增加,并且有机肥(OM+S)效果好于无机肥(NPK+S)。可见秸秆还田及有机肥施用对潮土有机质及其各组分含量均有提升作用,促进有机质积累并提高其稳定性。     

激发式秸秆深还对土壤养分和冬小麦产量的影响

针对目前黄淮海平原潮土区普遍实施的覆盖式秸秆还田所存在的主要问题,本研究提出了基于氮肥激发的秸秆深埋还田技术,并通过连续4年(2011—2014)的大田定位试验进行检验。系统比较了秸秆移除、秸秆覆盖还田、激发式秸秆深还(秸秆与无机氮肥或有机氮肥配施进行深埋,并于行间种植作物)的3种秸秆还田方式对土壤养分和冬小麦产量的影响。结果表明:激发式秸秆深还在各项土壤养分指标和冬小麦产量方面均有显著优势,该处理能够显著增加土壤有机质、微生物生物量碳、微生物生物量氮、土壤全氮和土壤硝态氮含量,并显著提升冬小麦产量。其中无机氮肥激发秸秆深还处理能显著增加土壤硝态氮含量和冬小麦有效穗数,从而显著提升冬小麦产量。而有机氮肥激发的秸秆深还处理主要通过提升土壤有机质,增加冬小麦千粒重来增加产量。所有处理中16%无机氮肥激发的秸秆深还冬小麦产量最高。     

秸秆与有机无机肥配施对不同质地潮土土壤质量和小麦产量的影响

秸秆与化肥和粪肥配施是改善土壤质量的有效措施,但其在不同质地潮土中对小麦产量的影响及影响机制尚不清楚。本研究基于中国科学院封丘农业生态实验站设置的7年长期定位试验,选取砂质、壤质和黏质3种质地潮土（下文分别简称砂土、壤土和黏土）,每种质地潮土均包含5个处理：不施化肥+秸秆离田（N0S0）、不施化肥+秸秆还田（N0S）、常规施化肥+秸秆离田（NS0）、常规施化肥+秸秆还田（NS）和施化肥+秸秆还田+鸡粪替代20%氮肥（NSM）,研究了不同施肥模式在不同质地潮土中对土壤质量和小麦产量的影响。结果表明,在砂土、壤土和黏土中,与N0S0处理相比,NS处理的籽粒产量分别增加611.56%、440.00%和403.55%,NSM处理的籽粒产量分别增加676.56%、546.67%和492.86%。在砂土、壤土和黏土中,与N0S0处理相比,N0S和NS0处理的土壤质量指数（SQI）显著提升,NS处理则进一步提升。NSM处理在砂土中SQI优于NS处理,但在壤土和黏土中与NS处理无显著差异。随机森林分析表明,砂土中,pH、碱解氮（AHN）、可溶性有机氮（DON）、有效磷（AP）、有机碳（SOC）和速效钾（AK）是影响籽粒产量的关键土壤性质;壤土中,AP、pH、AK、AHN、微生物生物量碳（MBC）和SOC是影响籽粒产量的关键土壤性质;黏土中,AP、DON、AHN和pH是影响籽粒产量的关键土壤性质。偏最小二乘路径模型表明,在砂土、壤土和黏土中,影响小麦产量的关键土壤性质均受施肥模式显著调控,且均对SQI具有显著影响,而SQI均对小麦籽粒产量具有直接显著影响,影响小麦产量的关键土壤性质可以作为监测土壤质量和小麦产量变化的指标以指导优化施肥。此外,在壤土中,SQI还通过影响小麦产量构成因素而间接影响籽粒产量。因此,秸秆与化肥和鸡粪配施改善了土壤质量,并在不同质地潮土中通过不同作用方式直接或间接影响了小麦产量。     

水稻秸秆还田对土壤溶液养分与酶活性的影响

水稻秸秆还田对于增加土壤有机质,减少碳排放具有重要意义。试验针对寒地水稻,在连续三年水稻秸秆还田条件下,研究了秸秆还田对土壤溶液中氮、磷、钾含量和土壤酶活性的影响。结果表明:水稻生育期间,秸秆还田与不还田处理土壤溶液中无机氮含量均呈现降低升高再降低的变化动态;土壤溶液中磷、钾含量呈逐渐降低的变化趋势;秸秆还田使水稻分蘖期土壤溶液中无机氮含量和整个生育期间土壤溶液中磷含量降低,增加了钾的含量。秸秆还田处理降低了土壤脲酶的活性,提高了蔗糖酶活性,对酸性磷酸酶和过氧化氢酶无明显影响。     

秸秆覆盖对红壤旱地作物生长及土壤质量的影响

为了解红壤旱地秸秆覆盖还田的效应,在江西典型红壤旱地上建立定位试验,以研究秸秆覆盖还田对土壤质量演变及作物产量的影响,为提高红壤旱地的综合生产能力提供依据。4a定位试验的结果表明:(1)红壤旱地作物行间秸秆覆盖还田有利于促进作物根系和地上部生长、提高作物产量,作物单产较对照(不覆盖)提高15%～20%;(2)提高土壤肥力水平,有机质提高1.8g/kg、土壤速效N、K含量分别较对照提高8.0%、8.1%;(3)增加土壤生物活性,土壤真菌、细菌的数量分别较对照增加92.0%、31.1%,土壤脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶的活性分别较对照提高37.6%、19.9%和42.1%;(4)改善土壤结构,土壤容重降低了0.022g/cm3,干旱时土壤含水量较对照高出4个百分点左右。而且随着定位时间的延长,作物增产和培肥改土效果更明显。     

秸秆还田替代化肥对黄土旱塬小麦产量及水肥利用的影响

为研究不同秸秆还田量替代部分化肥后对黄土高原冬小麦产量、水肥利用效率和硝态氮积累特征的影响。于2018—2021年在晋南黄土旱塬冬小麦种植区,设置秸秆不还田(S0)、秸秆半量还田(S1/2)、秸秆全量还田(S1)、秸秆2倍量还田(S2)4个还田量处理,研究不同秸秆还田量替代化肥对冬小麦产量形成、水肥利用效率及土壤硝态氮残留的影响。结果表明:在黄土旱塬麦区,秸秆还田替代8.3%~31.9% N和15.7%~63.2% P₂O₅的基础上,冬小麦产量总体随秸秆还田量增加而增加,且在降水丰沛年份,增加秸秆还田量可产生更大的产量效应。3年试验总体表明,S2处理冬小麦平均产量分别较S0、S1/2和S1处理分别高17.5%(P＜0.05),10.4%(P＜0.05),4.3%。连续3年秸秆还田均提高了冬小麦穗数,S2处理冬小麦平均单位面积穗数分别较S0、S1/2和[JP]S1处理高17.1%(P＜0.05),12.3%(P＜0.05),3.6%,不同处理间穗粒数和千粒重差异不显著。播前2 m土壤贮水量总体随着还田量的增加而增加,试验期间S2处理平均贮水量较S0提高8.3%(P＜0.05)。冬小麦生育期耗水量也表现为随着还田量的增加而增加,S2处理平均耗水量较S0处理增加了10.0%(P＜0.05)。不同处理间水分生产效率差异不显著,平均为14.9 kg/(hm²·mm)。在秸秆还田替代部分化肥基础上,旱塬冬小麦肥料利用效率随着秸秆还田量的增加而增加,其中,S2处理平均氮肥偏生产力(PFP_N)、氮肥农学效率(AE_N)、氮肥当季回收率(RE_N)和磷肥偏生产力(PFP_P)较S0处理分别提高66.4%,155.8%,113.5%,105.2%。连续3年秸秆不还田使0—2 m土壤硝态氮残留量较2018年播前提高100.6%,并随水向下淋溶在深层土壤中累积,而秸秆还田处理2 m土层硝态氮累积量均低于2018年播前,S2处理2 m土壤硝态氮残留量最低,为244.8 kg/hm²。综合考虑,晋南黄土旱塬麦区,在秸秆还田替代8.3%~31.9% N和15.7%~63.2% P₂O₅基地上,可增加播前土壤底墒,降低肥料残留,并提高肥料利用效率,进而提高冬小麦产量,其中,以2倍秸秆还田量(平均为7 477 kg/hm²)产生的产量和水肥效应最佳。研究结果可为推进旱作麦区面源污染防控和冬小麦高产高效绿色生产提供理论依据。     

不同配施比例下秸秆和木本泥炭对快速提升土壤有机质和作物产量的耦合影响

木本泥炭和秸秆配施有快速提升土壤有机质（SOM）和作物产量的潜力,但其配施比例如何影响作物产量及其微生物机制尚不清楚。本研究通过田间试验,在施用秸秆和激发剂（RJ）基础上,比较分析了木本泥炭和秸秆三种施用比例2:1（RJM1）、3:1（RJM2）、4:1（RJM3）对土壤理化性质、细菌群落组成和水稻产量影响,并与不施用有机物料的对照（CK）进行比较;同时基于网络分析和路径分析,明确不同处理特定细菌菌群与作物产量之间潜在关系。结果表明,RJM1、RJM2、RJM3间的水稻产量差异不明显,但平均比RJ和CK显著增产16.09%和31.46%。五个处理按土壤理化性质分成显著不同的三组（P < 0.01）,第一组为RJM2+RJM3,以pH、SOM、可溶性有机碳（DOC）、有效磷（AP）、速效钾（AK）含量显著升高为特征;第二组为RJ+RJM1,以硝态氮（NO3--N）和可溶性有机氮（DON）含量显著升高为特征;第三组为CK。RJM2+RJM3的SOM、DOC、AP比RJM1处理平均高29.69%、22.65%和23.95%,表示RJM2+RJM3能迅速提升土壤有机质含量。RJM2和RJM3的细菌群落组成类似,并主要受制于土壤pH、SOM、DOC的变化,但与RJM1的群落组成显著不同。RJM2+RJM3显著增加了与水稻产量正相关的盖勒氏菌（Gaiellaceae unidentified）、类诺卡氏菌（Nocardioidaceae unidentified）、土壤球菌（Terracoccus）、从毛单胞菌（Comamonadaceae unidentified）、WD2101 unidentified、鞘脂杆菌（Sphingobacteriales unidentified）的丰度,而RJM1显著增加了上述除鞘脂杆菌外的其它5个物种的丰度,表示RJM2+RJM3比RJM1刺激更多的与作物产量有正相关的优势物种。上述结果表明,RJM2+RJM3通过改善土壤pH、SOM、DOC,比RJM1刺激更多的有利于作物增产的优势物种;同时由于RJM1的SOM含量与对照没有显著变化,导致其增产的可持续性要低于RJM2+RJM3处理。综合上述结果和经济效益,推荐RJM2,即木本泥炭和秸秆的施用比例为3:1时具有同时快速提升SOM和作物产量的效果。