秸秆还田方式对土壤水分影响的机制

为了探究不同秸秆还田方式对土壤水分的影响,并揭示秸秆还田方式对土壤水分的影响机理,本研究设置对照(CK)与6种处理[秸秆翻埋还田(SB)、秸秆轮耕还田(SRT)、秸秆碎混还田(SC)、秸秆覆盖还田(SM)、秸秆留高茬还田(SHS)、秸秆条带还田(SS)],开展室内室外分析和定位试验,测定土壤水分指标并进行相关性分析。结果表明,秸秆还田可以提高土壤的蓄水和供水能力,具体表现为土壤的含水量、饱和持水量、最大分子含水量、比水容量的提高,与对照相比SB处理效果最好;秸秆还田可以增强土壤中水分的运动能力,提高土壤中可被植物利用的水分含量,具体表现为土壤田间最小持水量、毛管持水量、自由水含量、有效水含量的提高;秸秆还田可以提高土壤有机质含量,降低容重,提高黏粒含量,增大土壤总孔隙占比、大孔隙占比、中孔隙占比,提高土壤水分的有效性,与对照相比SB处理效果最好;土壤有机质含量、土壤黏粒含量、土壤总孔隙占比、大孔隙占比、中孔隙占比、土壤团聚体平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)与土壤饱和持水量、田间最小持水量、萎蔫系数、水力传导度呈显著或极显著正相关;土壤团聚体破坏率(PAD)、不稳定团粒指数(E_(LT))与土壤饱和持水量、自由水含量、萎蔫系数、最大分子含水量呈显著或极显著负相关。结合秸秆还田对土壤水分特性的影响和相关性分析结果,可以得出秸秆还田对土壤水分影响的作用机制:秸秆在土壤中被分解后,土壤有机质含量增高,容重降低,大大增加了土壤颗粒的比表面积,土壤中黏粒含量增多,总孔隙、大孔隙、中孔隙的占比提高,土壤结构得到了优化,综合提高了土壤的蓄水和供水能力,促进了土壤对水分的吸收和利用。综合来看,秸秆翻埋还田方式适合中国东北地区,本研究结果为农民选择合适的秸秆还田方式提供了科学指导。

不同秸秆还田方式对土壤团聚体稳定性及有机碳含量的影响

为解决东北西部半干旱区因不合理耕作导致土壤结构性状变差及有机碳含量下降的问题,通过田间定位试验,研究了不同秸秆还田方式下土壤团聚体组成、团聚体稳定性及有机碳在团聚体中的分布,以探究不同秸秆还田方式对东北西部半干旱区土壤团聚体稳定性及有机碳含量的影响,为合理利用秸秆和改良土壤提供理论依据与技术指导。采用定位试验与室内分析相结合方法,设置6个处理,包括轮耕(T1)、秸秆全覆盖(T2)、秸秆半覆盖(T3)、留高茬(T4)、秸秆碎混还田(T5)、未秸秆还田(ck)。秋收后采集0~20 cm耕层原状土,进行团聚体组成、有机碳含量分析。结果表明:与对照处理相比,T1、T3、T4、T5处理土壤,均以>2000μm粒级团聚体含量最高,占全部团聚体的45%~50%(P<0.05),<250μm粒级团聚体含量最小,仅占5%~11%(P<0.05)。与秸秆不还田(ck)相比,秸秆还田土壤团聚体的平均重量直径(MWD)与几何平均直径(GMD)有显著提高,其中T1处理增加最高;团聚体破坏率(PAD)、不稳定团粒指数(ELT)值的变化为ck>T2>T4>T5>T3>T1;秸秆还田显著增加了土壤有机碳的含量,增加幅度为18.37%~65.51%(P<0.05);除T4处理外,其他处理>2000μm和2000~500μm粒级有机碳含量均显著增加;>2000μm团聚体有机碳对土壤有机碳的贡献率也得到提升,其中T1处理最高,为30%。相关性分析表明,土壤有机碳含量与GMD、MWD值呈显著正相关。适宜的秸秆还田可以有效改善土壤结构,提高土壤团聚体的稳定性,并增加土壤有机碳含量,提高大团聚体有机碳对土壤有机碳的贡献率。不同还田方式中,轮耕还田方式效果最好,适合在东北西部半干旱区应用。