耕作深度及秸秆还田对农田黑土土壤供水能力及作物产量的影响

黑土是我国重要的农田土壤,耕作深度和秸秆还田是影响黑土生产力的重要因素。此研究利用一个三年的田间试验,分析了耕作深度和秸秆还田深度对玉米和大豆产量的影响,并探讨了其影响机制。试验采用裂区设计,主处理包括浅耕0~15 cm(D15),中浅耕0~20 cm(D20),深耕0~35 cm(D35)和深耕0~50 cm(D50),副处理对照和秸秆还田(+S)。结果表明增加耕作深度能够增加玉米和大豆的产量,并在D35处理达到了最大值,分别为8 999 kg·hm^(-2)和2 424 kg·hm^(-2),说明耕作深度是影响作物产量的一个重要因子。每个耕作深度又裂区为是否秸秆还田,即增加了D15+S,D20+S,D35+S,D50+S处理,与非秸秆还田处理相比,当秸秆还田深度≤20 cm时,作物产量降低了10.62%~16.81%,而当还田深度≥35 cm时,作物产量提高了2.25%~7.29%,说明秸秆还田深度是影响秸秆还田效果的重要因素,D35+S处理作物的产量达到了最大值。与D15+S相比,D20+S,D35+S,D50+S,0~15 cm土层土壤含水量增加了7.81%~12.63%,作物的出苗率增加了11.42%~16.94%,土壤的供水量增加6.71%~10.43%,其中D35+S的效果最佳,说明上述因素是能够调控秸秆还田效果;虽然D50+S也能够增加作物产量,但是增加了作业成本,同时不利于保水。因此,在典型黑土区为了提高粮食产量,提高大气降水的利用效率,推荐的耕作深度是0~35 cm配以全层秸秆深混还田。

旱作土壤耕层及其肥力培育途径

耕作层是人类为了栽培作物,利用工具对土壤进行扰动的深度层。耕作层的结构和厚度决定了作物的生存环境及养分和水分的供给。随着对粮食需求的不断增加,培育一个肥沃而深厚的耕作层,提高土壤地力得到了越来越多人的关注。文章综合分析了耕作层的演变和功能及其对作物根系生长和产量的重要意义,由此提出了粘质土壤（粘粒含量〉35%）的适宜耕作层深度为0~35 cm,沙质土壤为0~20 cm;综述了秸秆和有机肥还田在培育土壤耕作层方面的研究进展。随着种植结构的多元化和农用机械的不断更新,对未来土壤耕作层培育的技术模式进行了展望,即建立集成作物轮作、有机物料还田、耕作强度和频度的综合技术模式,旨在为合理耕作层培育提供理论支撑。图1,参49。

肥沃耕层构建对白浆土土壤肥力和玉米产量的影响

为探究肥沃耕层构建技术对白浆土土壤肥力和玉米产量的影响,本研究在黑龙江省富锦市的白浆土上进行了3年的定位试验,试验设置常规整地方法(T15)和肥沃耕层构建方法[秸秆深混还田(T35+S)、有机肥深混施用(T35+M)、秸秆与有机肥深混还田(T35+S+M)、深翻35 cm+秸秆深混+有机肥+化肥(T35+S+M+F)]共5个处理。结果表明:1)肥沃耕层构建处理均比常规对照显著增加了玉米产量,增幅15.4%~50.9%。2)与常规对照相比,肥沃耕层构建前两年对土壤pH值影响不显著,到第3年显著提高了耕层(0~15 cm)土壤pH值;T35+S+M+F、T35+S+M、T35+M处理显著提高了亚耕层(15~35 cm土层)土壤pH值,T35+S处理对亚耕层土壤pH值影响不显著。3)肥沃耕层构建处理(T35+S+M+F、T35+S+M、T35+M、T35+S)可提高耕层和亚耕层土壤养分含量,其中亚耕层土壤有机质、全氮、有效磷、碱解氮和速效钾含量分别显著提高了3.2%~46.6%、9.1%~51.8%、17.5%~130.1%、4.4%~62.8%、22.2%~68.7%,导致亚耕层肥力丰富度指数增加,其养分含量趋近于耕层水平,构建了35 cm肥沃耕层。4)肥沃耕层构建处理第2、3年0~35 cm土壤有机质含量分别增加了8.8%~23.2%、13.2%~30.1%;土壤有机碳储量逐步增加。5)T35+S处理碳转化率为9.3%~20.9%,T35+M、T35+S+M和T35+S+M+F处理碳转化率为10.6%~24.6%;肥沃耕层构建处理土壤固碳速率为815.7~3066.4 kg·hm^(-2)·a^(-1),T35+S处理固碳速率随着时间推移逐渐增加,其他3个处理第二年达到碳饱和。采用玉米秸秆或者玉米秸秆配合有机肥深混的肥沃耕层构建方式能够同步培肥白浆土耕层和亚耕层土壤,提高玉米产量,从经济效益考虑,实际生产中可采用秸秆、有机肥和化肥深混一次性还田方式结合保护性耕作培肥白浆土。