秸秆还田对宁南旱作农田土壤水分及作物生产力的影响

在宁南旱区通过研究秸秆还田对土壤水分及作物生产力的影响,为该区土壤扩蓄增容及作物水分利用效率的提高提供理论依据。在3年秸秆还田定位试验中,设置了不同秸秆还田量处理（谷子秸秆按3000、6000、9000kg·hm-2粉碎还田;玉米秸秆按4500、9000、13500kg·hm-2粉碎还田,对照为秸秆不还田）,对不同处理条件下的土壤含水量、作物水分利用效率和作物产量等指标进行了分析。结果表明,随秸秆还田量由高到低,在试验第3年（2009年）玉米播种期0～200cm土层的土壤贮水量分别较CK提高8.8%、9.9%和6.8%;成熟期0～200cm土层的土壤贮水量分别较CK提高14.8%、13.9%和12.8%;产量分别较CK显著提高30.7%、29.2%和12.5%（P〈0.05）;作物水分利用效率分别较CK显著提高41.1%、35.9%和21.3%（P〈0.01）。在宁南半干旱区采用秸秆还田能较好地保蓄土壤水分,利于土壤水库的扩蓄增容,且对提高作物产量和作物水分利用效率有显著效果。     

不同耕作方式下秸秆还田对晋中玉米田水分时空分布及产量的影响

为探讨保护性耕作和秸秆还田有机结合对春玉米休闲期蓄水保墒效果、生育期土壤水分时空变化、贮水量季节变化、产量及水分利用效率的影响,设置不同耕作方式(免耕、深松、翻耕)结合秸秆还田(100%秸秆还田、秸秆不还田)6个处理组合,2016-2018年在山西晋中连续2年进行定位试验研究。结果表明:(1)春玉米冬闲期不同耕作处理下土壤贮水量差异显著,且随着时间推移贮水量都有降低趋势,免耕和深松处理分别较翻耕土壤贮水量平均增加10.4,9.3 mm。在玉米的整个生育时期,免耕和深松处理土壤贮水量分别比翻耕提高4.8%,1.2%。(2)平均2年土壤含水量大小顺序为免耕>深松>翻耕,各处理平均土壤含水量分别为23.0%,21.8%,21.5%。丰水年不同耕作方式土壤含水量垂直变化在各生育时期差异较大,干旱年其变化的差异较小。(3)免耕与100%秸秆还田组合下玉米产量和水分利用效率最高,2年平均产量和WUE(水分利用效率)分别为12 679.9 kg/hm²和25.8 kg/(hm²·mm),翻耕与100%秸秆还田处理组合最低。无论是否秸秆还田,免耕和深松处理在春玉米冬闲期土壤蓄水保墒效果、生育期土壤水分状况、产量与水分利用效率均优于翻耕处理;在秸秆还田下免耕和深松耕作方式对玉米田水分的集蓄保用有良好的效果,以免耕秸秆还田效果最佳,可在晋中地区春玉米生产中推广应用。     

秸秆还田结合秋覆膜对半干旱区春玉米的影响

2013-2015年在农业部阜新农业环境与耕地保育科学观测实验站,设置秸秆还田(S)和秸秆还田结合秋覆膜（AM+S）两个春玉米种植处理,其中秸秆还田仅在2013年秋季进行,以裸地种植春玉米为对照(CK)。采用EcH2O土壤水温数据采集器实时观测不同处理的土壤水分和温度动态,结合玉米生长特性,研究秸秆还田结合秋覆膜对春玉米生长和水分利用效率的影响。结果表明,AM+S处理极显著增加了0-50cm土层的地积温和土壤体积含水量,增加了春玉米的耗水量,2014年和2015年春玉米播前1m土层分别较CK多贮水83.92mm和92.68mm。但2014年各处理籽粒产量差异不显著,AM+S处理春玉米水分利用效率显著低于CK和S处理;而在2015年,AM+S处理显著促进了玉米干物质积累,增加春玉米产量,春玉米产量和降水利用效率分别达到13560kg·hm-2、58.52kg·hm-2·mm-1,较CK和S处理分别同时提高97.96%和62.83%,籽粒产量水分利用效率(WUE)达到47.09kg·hm-2·mm-1,较CK和S处理处理分别提高90.34%和65.58%。本研究表明,在雨养农田较干旱的年份,采用秸秆一次性还田结合秋季覆膜技术,是解决半干旱区秸秆过剩,提高半干旱地区春玉米翌年产量和农田水分利用效率的较优方案。     

不同秸秆还田方式对春玉米产量、水分利用和根系生长的影响

为探究耕作方式和秸秆还田对春玉米产量、土壤水肥及根系分布的影响,通过连续两年设置耕作方式(旋耕、翻耕)与秸秆还田方式(秸秆还田、秸秆不还田)两因素田间定位试验,研究了春玉米产量和水分利用效率、根系及土壤水肥分布的特性。结果表明:旋耕和翻耕处理春玉米产量和水分利用效率差异不显著,但前者显著增加了干旱年份(2015年)0—30cm土层的根长密度、根表面积密度和根干重密度,而后者显著降低了10—30cm土层的土壤容重和紧实度,降低了0—40cm土层的土壤含水量、有效磷和速效钾含量,提高了干旱年份30—60cm和湿润年份(2016年)0—60cm土层的根长密度、根表面积密度和根干重密度;秸秆还田较秸秆不还田处理显著增加了春玉米产量和水分利用效率,增加幅度分别为9.5%和7.3%,促进了干旱年份0—60cm土层的根长密度和湿润年份30—60cm土层的根长密度、根表面积密度和根干重密度的增加,还提高了0—60cm土层的土壤含水量、硝态氮、有效磷和速效钾含量。因此,实施旋耕秸秆还田和翻耕秸秆还田可以改善土壤水肥分布,促进深层根系发育,提高春玉米的产量和水分利用效率。     

秸秆还田结合秋覆膜对半干旱区春玉米的影响*1

2013-2015年在农业部阜新农业环境与耕地保育科学观测实验站,设置秸秆还田(S)和秸秆还田结合秋覆膜（AM+S）两个春玉米种植处理,其中秸秆还田仅在2013年秋季进行,以裸地种植春玉米为对照(CK)。采用EcH2O土壤水温数据采集器实时观测不同处理的土壤水分和温度动态,结合玉米生长特性,研究秸秆还田结合秋覆膜对春玉米生长和水分利用效率的影响。结果表明,AM+S处理极显著增加了0-50cm土层的地积温和土壤体积含水量,增加了春玉米的耗水量,2014年和2015年春玉米播前1m土层分别较CK多贮水83.92mm和92.68mm。但2014年各处理籽粒产量差异不显著,AM+S处理春玉米水分利用效率显著低于CK和S处理;而在2015年,AM+S处理显著促进了玉米干物质积累,增加春玉米产量,春玉米产量和降水利用效率分别达到13560kg·hm-2、58.52kg·hm-2·mm-1,较CK和S处理分别同时提高97.96%和62.83%,籽粒产量水分利用效率(WUE)达到47.09kg·hm-2·mm-1,较CK和S处理处理分别提高90.34%和65.58%。本研究表明,在雨养农田较干旱的年份,采用秸秆一次性还田结合秋季覆膜技术,是解决半干旱区秸秆过剩,提高半干旱地区春玉米翌年产量和农田水分利用效率的较优方案。     

旱地玉米秸秆地膜二元覆盖的土壤水热效应研究

为了研究不同覆盖方式对旱地农田土壤水温变化规律和降水高效利用的影响,以探求旱地玉米最佳覆盖种植方式,于2013—2015年在山西省寿阳县连续定点定位设置秸秆地膜二元覆盖(MS)、宽膜覆盖(FM)、窄膜覆盖(NM))3个不同覆盖种植方式,以传统露地平作为对照(CK),研究不同覆盖种植模式对旱地玉米土壤温度、水分和产量的影响。结果表明:(1)二元覆盖昼夜温差比宽膜覆盖、窄膜覆盖和露地变化幅度小,二元覆盖昼夜相差8.8℃;在播后25~35天,15cm土层的土壤温度由19.1℃上升到26.5℃,呈现微弱的增温效应。(2)玉米整个生育期秸秆地膜二元覆盖处理(MS)0—160cm土壤贮水量较CK增加68mm;3年平均含水量显示,MS、FM和NM比CK分别提高4.5%,0.4%和1.2%。(3)秸秆地膜二元覆盖(MS)处理,比露地增产17.4%,水分利用效率提高24.8%。因此,秸秆地膜二元覆盖能综合改善田间温度、水分因子,提高了玉米产量和水分利用效率,是山西省旱地玉米最佳的覆盖方式。     

柠条秸秆和地膜覆盖对土壤水分和玉米产量的影响

为了探讨北方农牧交错带不同保墒措施下旱地玉米的土壤水分特征及其对产量的影响,以甘农118为试验材料,监测了单膜(SFP)、双膜(DFP)、柠条秸秆沟埋(CPDP)和裸地(CK)4种不同处理下0~100 cm土壤水分季节变化、垂直变化及年际变化,测定了玉米产量和水分利用效率。结果表明:SFP和DFP处理明显改善0~40 cm土层土壤体积含水率,较CK处理保墒效果提高35.65%~47.91%,但随着玉米生育期的推进,由于玉米生长耗水和土壤蒸发作用,建植后土壤体积含水率均接近或低于萎蔫系数(7.20%)。连续2 a种植玉米4种处理土壤贮水量均有不同程度的减少,CPDP和CK处理土壤贮水量分别减少了68.42和68.07 mm,其次为SFP(53.49 mm),DFP减少最小(48.98 mm),说明研究区内玉米生长需要消耗大量土壤水分。SFP和DFP能够增加玉米对降雨和土壤水的利用,不同年份产量水分利用效率较CK处理分别提高12.55%~35.71%和25.11%~54.70%。SFP和DFP耗水量、产量和水分利用效率均无显著差异(P0.05),因此建议在研究区种植玉米时可以采取SFP措施,而CPDP耗水量较高、产量和水分利用效率相对较低,不宜采取此种保墒措施。     

覆盖方式对夏玉米土壤水分和产量的影响

为探索半湿润偏旱区不同覆盖栽培模式夏玉米田土壤蓄水保墒和增产效果,于2014年6-10月在陕西杨凌节水灌溉试验站,通过设置垄覆地膜沟覆秸秆（PSM）、全覆膜平作（PM）、覆秸秆平作（SM）、露地平作（CK）4种栽培模式进行玉米种植试验,对0-200cm土壤不同深度土层含水率进行全生育期动态监测,分析比较各种模式下土壤含水率、土层贮水量以及作物耗水量的变化规律,并结合产量资料计算各种种植模式的水分利用效率。结果表明：一次30.5mm降水过程结束后,PSM处理的集水作用最明显,降水2d后,垄沟中40cm土层土壤含水率最高,达35.8%。与降水2d后相比,降水6d后,CK、PSM处理沟中（PSM-F）、PM和SM处理40cm土层土壤含水率分别下降10.3%、2.9%、1.8%和0.2%,而PSM处理垄下（PSM-B）含水率则提高10.4%。PSM处理在干旱季沟中和垄下土壤含水量差异明显,降雨较多时,沟垄土壤含水率基本达到平衡。PSM、PM和SM处理能显著提高玉米生育期0-20cm土层贮水量,其中以PSM处理最为显著;各处理苗期以后20-100cm土层贮水量均低于对照;100-200cm土层贮水量以SM处理最高,PSM处理最低。夏玉米产量与拔节-灌浆期耗水量呈显著正相关（r=0.98*）。PSM、PM和SM处理的玉米产量较CK分别提高95.3%、83.1%和55.4%,水分利用效率较对照分别提高75.7%、71.0%和58.8%。研究结果表明垄覆地膜沟覆秸秆栽培模式能够显著提高玉米产量和水分利用效率,适宜在半湿润偏旱区夏玉米生产中应用。     

地膜秸秆双覆盖对免耕种植玉米田土壤水热效应的影响

针对免耕秸秆覆盖种植在北方旱区导致土壤温度降低,从而造成作物产量下降的问题,该研究依托山西寿阳农业部旱地农业野外科学试验站长期保护性耕作定位试验,在免耕秸秆覆盖(NTSM)的处理上增加了地膜覆盖措施,研究秸秆地膜双覆盖免耕(NTSMP)措施对农田土壤水分、土壤温度、水分利用效率及作物产量的影响。研究结果表明,在玉米生长前期,NTSMP 0~20 cm土层的土壤含水率分别比NTSM和对照处理(CT)高20.2%和21.5%,差异显著(P0.05),但在40~110 cm土层,NTSMP处理土壤含水率却分别比NTSM及CT低8.8%~14.0%和12.7%~18.8%,差异显著(P0.05)。整个生育期结束后,NTSMP处理的土壤储水量出现了负增长,但与CT处理相比差异并不显著(P0.05)。玉米生育期前期(4月~5月)0~10 cm土壤平均温度,NTSMP处理比NTSM和CT分别高3.2℃和1.9℃,差异显著(P0.05)。NTSMP处理的玉米产量分别比NTSM和CT高50.3%、36.8%(P0.05),水分利用效率分别提高了42.5%和30.4%(P0.05)。可见,NTSMP在玉米生育前期可以增加表层土壤温度,提高表层土壤含水率,为玉米生长提供了良好的水热条件,并最终实现了玉米产量和水分利用效率的大幅提高。     

黄土旱塬区玉米产量最优的有机肥与化肥配施组合研究

为揭示化肥减量、有机肥源替代化肥对黄土高原东部山西旱塬地玉米增容蓄水及增产效应,为旱地玉米增产增效及合理施肥、解决用地养地矛盾提供重要的理论依据。研究以金科玉3306为材料,采用3因素5水平二次通用旋转组合设计,于2018～2020年进行田间定位试验。设5个化肥用量,395.4、600、900、1200、1404.6 kg·hm-2;5个秸秆还田比例,32.95%、50%、75%、100%、117.05%;5个有机肥用量,2385、7500、15000、22500、27615 kg·hm-2;并以单施化肥(1200 kg·hm-2)作为对照。结果表明:随化肥用量增加,土壤容重不断增加。而施用有机肥和秸秆还田可使土壤容重降低,有利于土壤蓄水。随着施肥水平的增加,增施有机肥和提高秸秆还田量均可提高0～200 cm土层土壤的贮水量,但秸秆还田对提高0～200 cm土层土壤的贮水量大于有机肥施用。化肥配施秸秆还田、化肥配施有机肥均可使玉米增产,且增产大小为化肥配施有机肥>化肥配施秸秆还田。可见,有机肥配施可显著降低土壤容重,增加土壤贮水,提高作物产量和水分利用效率。研究提出了玉米化肥减量,有机肥和秸秆还田替代化肥的最优组合为化肥用量795～1061 kg·hm-2、秸秆还田比例69%～89%(即还田4399～5674 kg·hm-2)、有机肥量11723～18848 kg·hm-2,预期产量为13232 kg·hm-2。该产量较单施化肥对照(11729 kg·hm-2)增产12.8%,使化肥减施139～405 kg·hm-2。     

Bodengefüge gegen Verdichtungen schützen – Lösungsansätze für den Schutz landwirtschaftlich genutzter Böden

Protecting soil structure against compaction—proposed solutions to safeguard agricultural soils To safeguard the ecological soil functions and the functions linked to human activities, measures against harmful changes to the soil are required, in line with the precautionary principle. The German Federal Soil Protection Act sets obligations for precaution in agricultural land use and, if harmful changes to the soil are foreseeable, measures for averting a danger. The results of a research project of the Federal Environmental Agency show that it is possible to describe an impairment of the soil structure, using methods of soil analysis. But this as a sole information would not qualify for the identification of harmful changes to the soil in the context of the Soil Protection Act, which requires an assessment of the severity of disruption of soil functions and the respective subject of protection. This would make additional soil investigations on site mandatory. Approaches in agricultural engineering and soil physics have introduced procedures to preserve the soil structure, in accordance with the precautionary principle. But these procedures have different goals and different ranges of application and hence offer partial solutions to safeguard against soil compaction. The assessment model of “trafficability by measuring the rut depth” provides information about the compaction status of the soil under applied conditions for farming gear, without providing detailed information about affected soil layers. The soil‐physical model of classifying soils into “risk classes for harmful soil compaction” focuses on the relationship between topsoil compaction and crop yields. The soil‐physical models “precompression stress” and “loading ratio” provide information for the assessment of subsoil compaction and a prognosis of a possible impairment of the soil structure at the water content of field capacity. It is necessary to validate the individual models with additional regional data about soil structure before a final assessment of the prognoses is made.     

Soil Erodibility and Physicochemical Properties of Collapsing Gully Alluvial Fans in Southern China

In southern China, collapsing gully erosion produces massive deposits of sediment on the plough layer of alluvial fan farmland, leading to reduced nutrients, increased erodibility, and even desertification. The aim of this study was to investigate soil erodibility (the factor K in the universal Soil Loss Equation, USLE) and physicochemical properties of the alluvial fans of the most severe collapsing gully erosion areas (Hubei, Jiangxi, Fujian, and Guangdong provinces) in southern China. The soils of the collapsing gully alluvial fans had a higher bulk density, but a lower total porosity, saturated water content, and silt and clay fractions than the control (CK) soils from the farmland without desertification. Soil quality gradually decreased from fan edge to fanhead. Significant decreases were found in soil pH, organic matter, cation exchange capacity, and total potassium, nitrogen, and phosphorus, as well as available nitrogen, phosphorus, and potassium, resulting in a gradual decrease in soil nutrients from the fanedge to the fanhead. Soil erodibility was greatest in the fanhead, and soil erodibility K values of the alluvial fans were 53.71%, 66.28%, 67.53%, and 71.68 % greater than that in those of the CK soils of Hubei, Jiangxi, Fujian, and Guangdong, respectively, indicating a significant correlation between the soil erodibility K values and physicochemical properties, particularly sand fraction and organic matter content. The results provide new insights into the relationship between soil physicochemical properties and erodibility of alluvial fans, and suggest that improving soil structure might increase soil fertility in the collapsing gully alluvial fan farmland.     

Soil health – What should the doctor order?

The concept of soil health has been extensively reviewed in the scientific literature, but there is only patchy and inconsistent information available to farmers and growers who are concerned about the declining condition of their soils and are looking for appropriate test methods and management interventions to help reverse it. Although there are well‐established laboratory methods for soil chemical analysis, and a range of laboratory and field methods for measuring soil physical properties, only now are methods starting to emerge for soil biological analysis. This study provides an overview of the methods that are currently available commercially (or are close to commercialization) for farmers and growers in the UK. We examine the science underpinning the methods, the value of the information provided and how farmers and advisors can use results from such assessments for informed decision‐making in relation to soil management.     

土壤孔隙结构与土壤微环境和有机碳周转关系的研究进展

土壤结构是土壤功能的基础,不仅影响土壤养分的供应、水分的保持及渗透、气体的交换等过程,还为土壤微生物提供了物理生境,并调控土壤有机碳的周转这一关键过程。土壤的孔隙特征能够直接、真实地反映土壤结构的好坏;用土壤的孔隙特征作为试验指标能更好地反映土壤结构对这些过程的调节作用。在此基础上,将高度异质性的土壤孔隙结构同土壤微环境的变化和土壤有机碳的周转过程进行定量分析,对深入了解土壤结构在土壤生态系统中的功能至关重要。因此,着重从土壤孔隙结构对土壤微环境的影响及其与有机碳的关系两方面展开,剖析土壤孔隙结构调控作用下的土壤微环境响应过程,阐述土壤孔隙结构对土壤有机碳周转产生的直接、间接影响,强调土壤孔隙结构在调节土壤有机碳周转进程中的重要作用,并对土壤孔隙结构在调节土壤有机碳周转、植物残体分解及其与微生物协调作用机制等方面研究提出展望。     

土壤因子研究综述

介绍了国内外土壤因子的研究方法及研究成果,指出我国目前土壤因子研究中存在的问题,并结合我国土壤因子研究现状,认为继续土壤水蚀机理的研究是今后土壤因子研究的内容之一,同时,随着GIS和RS技术发展,应用GIS和RS技术研究区域土壤因子也将成为潮流。     

土壤润湿性受土壤特性及土地使用的影响

Depth distribution of soil wettability and its correlations with vegetation type, soil texture, and pH were investigated under various land use (cropland, grassland, and forestland) and soil management systems. Wettability was evaluated by contact angle with the Wilhelmy plate method. Water repellency was likely to be present under permanently vegetated land, but less common on tilled agricultural land. It was mostly prevalent in the topsoil, especially in coarse-textured soils, and decreased in the subsoil. However, the depth dependency of wettability could not be derived from the investigated wide range of soils. The correlation and multiple regression analysis revealed that the wettability in repellent soils was affected more by soil organic carbon (SOC) than by soil texture and pH, whereas in wettable soils, soil texture and pH were more effective than SOC. Furthermore, the quality of SOC seemed to be more important in determining wettability than its quantity, as proofed by stronger hydrophobicity under coniferous than under deciduous forestland. Soil management had a minor effect on wettability if conventional and conservation tillage or different grazing intensities were considered.     

设施栽培下原状土与扰动土水分特性的试验研究

以四川省双流县设施栽培土壤为研究对象,对其原状土与扰动土的土壤水分特征曲线、水分物理性质和比水容量等项目进行了研究。结果表明,扰动土水分特征曲线总体变化趋势与原状土较为一致。在低吸力阶段,相同吸力条件下扰动土含水量高于原状土,在高吸力阶段两者差异较小。扰动土毛管孔隙度、总孔度和凋萎含水量在剖面上的总体变化趋势与原状土较为一致。扰动土不同土层田间持水量和有效水含量差异较小,原状土的田间持水量和有效水含量均随土层加深而减少。在低吸力阶段,相同吸力条件下扰动土比水容量远高于原状土,但随土壤水吸力增加,扰动土比水容量变化趋势逐渐与原状土一致。     

植物苗期根系抗侵蚀特性试验研究——以构树和顶坛花椒为例

植物的固土抗蚀作用大小与其根系密切相关,而根系特征决定了根的固土抗蚀作用的发挥,本文以相同基质下构树和顶坛花椒不同特征的根系为研究对象.通过研究根系特征与土壤抗冲性、抗蚀性、抗拉性、紧实度的关系,结果表明,苗期根系能强化土壤抗冲性,构树苗、顶坛花椒苗根系强化值大小分别为78.01>77.71;根系可提高土壤抗蚀性,其抗蚀性强弱为.构树苗>顶坛花椒苗>对照,构树、顶坛花椒、对照试验的土壤水稳性指数分别为4.36,3.16,1.67;不同树种根系对土壤的固结能力不同,构树苗生长下的土壤抗拉能力为214.92 N,明显大于顶坛花椒苗生长下的土壤154.87 N;土壤紧实度大小为构树苗>顶坛花椒苗.并采用加权综合指数法综合评价了苗期不同特征植物根系的固土能力强弱,得出构树苗综合指数为1.058.而顶坛花椒苗为0.902.即构树苗的固土能力强于顶坛花椒,以期为今后的水土保持工作提供一定的理论依据.     

长期化肥有机替代对黑土颜色及腐殖物质的影响

基于30年长期定位试验,通过测定黑土光谱反射率和不同腐殖质组分含量,探究了不同施肥对黑土土壤腐殖质含量、土壤颜色及二者之间的关系。试验设置5个处理:(1)休耕(Fallow);(2)不施肥处理(CK);(3)单施化肥(NPK);(4)有机肥部分替代化肥(NPKM);(5)秸秆部分替代化肥处理(NPKS)。结果表明:与NPK处理相比,Fallow、NPKS、NPKM分别显著提高49.7%,74.3%,27.0%的土壤有机碳含量(p<0.05)。NPKM处理中胡敏酸(HA)含量最高为3.9 g/kg,随后依次为CK、NPKS、NPK、Fallow。NPKM、NPKS和Fallow处理中土壤富里酸(FA)含量为2.2~2.3 g/kg,显著高于NPK和CK。NPKM处理中胡敏素(HM)含量为18.6 g/kg,显著高于其他处理(p<0.05)。不同处理间土壤光谱反射率由高到低依次为NPK>Fallow、CK>NPKS>NPKM,与CK处理相比,NPK土壤光谱反射率在平均提高6.5%,NPKS和NPKM则分别降低11.1%和15.1%。根据线性相关分析结果,黑土土壤光谱反射率与土壤HAHM均呈显著负相关关系(p<0.01),相关系数(r)分别为-0.858,-0.681。综合上述结果,长期有机物料投入可以显著提高黑土腐殖物质含量,降低黑土光谱反射率,使黑土颜色加深,而长期化肥施入则使黑土光谱反射率提高,出现"褪色"现象,有机粪肥在黑土中对土壤有机质和腐殖质含量的提升效果优于秸秆。