小麦-玉米轮作体系中秸秆还田方式对土壤肥力及作物产量的影响

【目的】探讨小麦-玉米轮作体系下不同秸秆还田方式对土壤肥力和作物产量的影响,旨在为促进小麦-玉米连续轮作区的农业可持续发展提供理论依据。【方法】在陕西关中地区,于2008-2010年采用2年4季的田间定位试验,以玉米秸秆不还田-小麦秸秆不还田为对照(CK),比较玉米秸秆覆盖还田-小麦秸秆高留茬还田(T-1)、玉米秸秆直接还田-小麦秸秆高留茬还田(T-2)、玉米秸秆直接还田-小麦秸秆直接还田(T-3)3种秸秆还田方式对土壤碳储量、养分含量及作物周年产量的影响。【结果】与CK相比,3种秸秆还田方式下耕层(0～20cm)土壤总有机碳储量(CT)、土壤活性有机碳储量(CL)、土壤碳库管理指数(CMI)及土壤全磷、硝态氮、速效钾含量和作物周年产量均增加。3种秸秆还田方式对CT、CL及CMI的影响表现为T-3>T-2>T-1;对作物周年产量的影响则表现为T-2>T-3>T-1;对土壤养分的影响无明显规律性,但是对速效钾含量的影响表现为T-2>T-3>T-1。【结论】综合考虑,在陕西关中小麦-玉米轮作体系中,玉米秸秆直接还田-小麦秸秆高留茬还田模式(T-2)是较优的耕作方式。

小麦和玉米秸秆腐解特点及对土壤中碳、氮含量的影响

通过室内模拟培养试验,揭示了不同水分条件下小麦和玉米秸秆在土壤中的腐解特点及对土壤碳、氮含量的影响。结果表明,1)水分条件对有机物质腐解的影响较大,在32 d的培养期间,相对含水量为60%(M60)时,土壤CO2释放速率始终低于含水量80%(M80)的处理。M60条件下释放的CO2-C量占秸秆腐解过程中释放碳总量的40.1%,而M80条件下达到51.5%;M60条件下,添加秸秆土壤中有机碳含量平均提高2.24 g/kg,显著高于M80条件下的1.43 g/kg。2)添加玉米秸秆的土壤,在培养期内CO2释放速率始终高于小麦秸秆处理,CO2-C累积释放量和有机碳净增量分别为408.35 mg/pot和2.12 g/kg;而小麦秸秆处理分别仅为378.94 mg/pot和1.56 g/kg,两种秸秆混合的处理介于二者之间。3)与未添加秸秆相比,土壤中添加小麦或玉米秸秆后,土壤有机碳、微生物量碳、全氮和微生物量氮含量均显著提高,且数量上总体趋势表现为:玉米秸秆>两种秸秆混合>小麦秸秆。可见,适宜水分条件有利于秸秆腐解过程中秸秆中碳向无机碳方向转化,而不利于向土壤有机碳方向转化;且玉米秸秆比小麦秸秆更易腐解。秸秆在土壤中腐解对补充土壤碳、氮作用很大,可改善土壤微生物生存条件,提高土壤质量。

关中平原农田作物秸秆还田对土壤有机碳和作物产量的影响

结合关中平原农业生产现状,通过对不同秸秆还田模式组合下土壤有机碳、活性有机碳含量和作物产量变化趋势的研究,揭示秸秆还田效应,为研究区筛选合理的还田模式以及农田土壤培肥和农业可持续发展提供理论依据。结果表明,小麦秸秆还田后经过一季夏玉米生长,能使耕层土壤(0～40 cm)有机碳有所提升;高留茬还田使0～20 cm土层土壤活性有机碳和碳库管理指数呈现降低趋势,而粉碎直接还田使其有所提高,但差异均未达到显著水平。随后对玉米秸秆进行还田,再经过一季小麦生长后,使得耕层土壤有机碳含量有所提高,其中连续两季进行秸秆粉碎直接还田使有机碳含量提高幅度最大,0～20,20～40 cm土层有机碳分别提高1.86,1.69 g/kg;同时显著增加了耕层土壤活性有机碳含量,其中小麦秸秆进行粉碎直接还田增加趋势更为明显,0～20,20～40 cm土层中分别平均提高0.90,0.85 g/kg;且秸秆还田显著增加了碳库管理指数,秸秆粉碎还田条件下增加趋势更明显。在关中平原的雨热条件下,通过田块尺度上秸秆还田能有效改善土壤有机质状况,尤其使有机碳质量明显提升,就短期效果而言秸秆粉碎直接还田对土壤有机碳的调节作用更为明显;针对研究区域容易出现的季节性干旱现象,在小麦秸秆还田时采用高留茬还田能有效提高夏玉米生长期内水分利用率,保证其稳产高产;轮作期内实施小麦高留茬-玉米粉碎直接还田模式组合,是实现该区域水热资源高效利用,农业高效高产的最优耕作模式组合。

垄沟栽培模式对渭北旱塬区土壤水热状况及冬小麦生长的影响

为有效解决渭北旱塬区水资源匮乏、水分利用效率低的问题,于2008-2010年在陕西渭北旱塬的长武县进行冬小麦田间定位试验,研究不同栽培模式0～2m土壤水分和耕层温度的动态变化及冬小麦产量和水分利用效率。结果表明,①无论是在塬面还是梯田,垄沟栽培模式比常规模式均能显著提高冬小麦生育期0～2m土壤含水量,且储水效果优于单一覆草模式。②垄上覆膜+沟内覆草模式(PM+S)可以有效地调节冬小麦生育期耕层土温,显著降低日较差。与对照处理(CK)相比,其4次温度日较差的降幅分别达69.3%、62.1%、71.9%和64.2%。③与CK相比,垄沟栽培模式下塬面两季冬小麦平均增产40.9%,梯田增产60.3%,增产达显著水平。垄沟栽培虽减小冬小麦实际种植面积,造成其单位面积穗数的明显降低,但其穗粒数和千粒质量显著高于其他处理。④PM和PM+S的水分利用效率高于覆草及其他处理,尤其在梯田,其效果更加显著。综上,垄沟栽培模式可以有效地解决渭北旱塬雨养农业区冬小麦生长中的水分胁迫问题,调节耕层土壤温度,进而提高冬小麦产量,是适合该地区冬小麦生产的栽培模式。

温度与微生物制剂对小麦秸秆腐解及土壤碳氮的影响

【目的】探讨不同温度和添加微生物制剂条件下,小麦秸秆腐解对土壤中不同形态碳、氮含量的影响,为评价秸秆还田措施补充土壤养分、改善土壤肥力的贡献提供理论依据。【方法】采用室内模拟恒温培养方法,于15和20℃条件下,在装有127.5g风干土样的培养盆中,分别添加不同量秸秆(0.961,0g/盆)和微生物制剂(2.88,0.961,0mg/盆),后培养75d,测定秸秆腐解期间CO2释放量及腐解后土壤中不同形态碳、氮的含量。【结果】温度对秸秆腐解和养分释放影响较大,而微生物制剂未表现出作用效果。经75d腐解培养后,添加秸秆与对照相比,15℃下秸秆CO2-C的净累积释放量较20℃下低37.1%,而土壤有机碳和微生物量碳净增量分别增加了260%和949%;同时,15℃下土壤全氮和铵态氮含量分别较20℃下降低了100%和18.4%,微生物量氮提高了262%。【结论】较低的温度有利于秸秆对土壤有机碳和微生物量碳、氮的截留和保蓄,而较高的温度会加速秸秆有机碳向无机碳转化,同时微生物制剂在本研究的水热条件下未能发挥作用。