Effect of Sweet Corn Straw Returning to the Field on Soil Fertility, Yield and Benefit

It is an important way for realizing sustainable development of sweet corn production to stabilize and improve soil fertility of cultivated land in sweet corn production region.Through the test of sweet corn straw directly returning to the field after 6seasons for 3years,the results showed that continuous single application of chemical fertilizer is not conducive to the stability of soil fertility and yield improvement,and implementation of straw returning could receive fertility,improve soil acidic conditions,and enhance the yield of sweet corn.Compared with before the test,the single application of chemical fertilizer increased soil available phosphorus,while the contents of soil organic matter,available nitrogen and available potassium decreased by 1.08,1.18 and 2.47mg/kg respectively,and the soil pH decreased by 0.15.Under the same fertilizer conditions,organic matter contents of single and double-season straw returning increased by 0.71 and 1.29g/kg,available nitrogen increased by 17.15 and 28.27mg/kg,available phosphorus increased by 0.96 and 1.73mg/kg,available potassium increased by 2.41 and 5.92mg/kg,the soil pH increased by 0.16 and 0.2.Compared with the single application of chemical fertilizer,the average yields of single and double-season straw returning increased by 7.5%and 11.8%,and their average income increased by 87.3and 117.1yuan of per mu(667m^2)respectively.

Study on Humic Acids of the Soil Applied with Corn Stalk by Spectroscopy Measurements

Spectroscopy measurements （Fourier transform infrared differential spectroscopy, Carbon-13 nuclear magnetic resonance spectrometry, Matrix-assisted laser resorption/ionization-time of flight mass spectrometry） were performed to study the humic acids of the soil applied with corn stalk. The results showed that after incorporation of corn stalks into the soil, the soil humic acid （HA） changed significantly in different stages. During first 60 days, new HAs were formed by polymerization and seems to be similar to that of initial HAs from composting corn stalk, some little molecular organic matters also reacted with soil HAs and turned into parts of soil HAs. After 60 days of the corn stalk residue incorporation, new HAs were formed by polymerization of decomposed lignin molecules, some methylenes transformed into methyls and methoxyls since the 90th day. Application of corn stalk led to the increase of aliphatic components in soil HAs, the decrease in aromatic components of soil HAs and the suppression in oxidation degree of soil HAs. The average molecular weight of soil HAs also declined because of application of corn stalk.

Corn straw return can increase labile soil organic carbon fractions and improve water-stable aggregates in Haplic Cambisol

Corn straw return to the field is a vital agronomic practice for increasing soil organic carbon(SOC)and its labile fractions,as well as soil aggregates and organic carbon(OC)associated with water-stable aggregates(WSA).Moreover,the labile SOC fractions play an important role in OC turnover and sequestration.The aims of this study were to determine how different corn straw returning modes affect the contents of labile SOC fractions and OC associated with WSA.Corn straw was returned in the following depths:(1)on undisturbed soil surface(NTS),(2)in the 0–10 cm soil depth(MTS),(3)in the 0–20 cm soil depth(CTS),and(4)no corn straw applied(CK).After five years(2014–2018),soil was sampled in the 0–20 and 20–40 cm depths to measure the water-extractable organic C(WEOC),permanganate oxidizable C(KMnO4-C),light fraction organic C(LFOC),and WSA fractions.The results showed that compared with CK,corn straw amended soils(NTS,MTS and CTS)increased SOC content by 11.55%–16.58%,WEOC by 41.38%–51.42%,KMnO4-C and LFOC by 29.84%–34.09%and 56.68%–65.36%in the 0–40 cm soil depth.The LFOC and KMnO4-C were proved to be the most sensitive fractions to different corn straw returning modes.Compared with CK,soils amended with corn straw increased mean weight diameter by 24.24%–40.48%in the 0–20 cm soil depth.The NTS and MTS preserved more than 60.00%of OC in macro-aggregates compared with CK.No significant difference was found in corn yield across all corn straw returning modes throughout the study period,indicating that adoption of NTS and MTS would increase SOC content and improve soil structure,and would not decline crop production.

玉米秸秆堆腐还田对黑土区土壤性状的影响

本研究针对东北地区秋冬季节气候寒冷特点和秸秆堆腐还田的实际操作需求,开展秸秆堆腐还田试验。在秋季玉米收获之后进行田间堆腐试验,期间连续监测环境温度、降水、秸秆堆温度、秸秆失重率等指标。离田玉米秸秆经过腐熟后作为肥料还田,连续施用3年,检测土壤有机质、碱解氮、速效磷、速效钾、土壤孔隙度、土壤容重等指标。在基本农田和棚室保护地进行为期2年的应用试验。结果表明:120 d秸秆失重率达到31.53%。施用腐熟秸秆3年,土壤有机质提高了4.06~6.31 g/kg、土壤中碱解氮提高了15.08~27.35 mg/kg、速效磷提高了18.11~21.95 mg/kg、速效钾提高63.97~89.93 mg/kg;土壤容重降低了0.10~0.14 g/cm^(3)、土壤田间持水量提高了7.51%~9.24%(V/V)、土壤孔隙度提高了3.69%~5.27%(V/V),且差异显著(P≤0.05)。基本农田和棚室保护地应用试验中,速效养分与有机质有所增长,土壤容重与田间持水量变化显著。逐年施用腐熟秸秆对于提高土壤有机质含量、速效养分具有显著作用。同时,施用腐熟秸秆能够降低土壤容重,提高土壤孔隙度与田间持水量,改善土壤板结问题。腐熟秸秆在改良与保育黑土性质方面具有良好的作用。

天水市旱作区春玉米—冬油菜秸秆带膜翻压还田栽培模式研究

为解决区域内春玉米—冬油菜一膜两用技术中秸秆利用不合理、土壤有机质含量低、有机肥投入不足、化肥施用不合理、土壤水分利用不足、肥料利用率较低等一系列问题,在天水市旱作区开展了春玉米—冬油菜秸秆带膜翻压还田栽培模式研究,以期为区域内化肥减施、地力提升和农业可持续发展提供依据。结果表明,秸秆粉碎带膜翻压还田可以提高玉米籽粒产量7.96%、冬油菜籽粒产量9.91%,增加0~20 cm土壤有机质、全磷、有效磷含量(分别增加2.53 g/kg、0.08 g/kg、10.93 mg/kg),缓冲土壤pH值,影响土壤速效钾、硝态氮和铵态氮水平。

不同玉米秸秆还田方式对土壤化学性质及烤烟产量的影响

玉米秸秆还田不仅可以使农业废弃物高效资源化利用,还可以有效改善烤烟种植过程中田间管理不合理导致的土壤肥力下降和功能退化的状况。本试验共设4个处理(分别为秸秆深埋、深松、粉垄30 cm、粉垄50 cm处理),探究了不同玉米秸秆还田方式对土壤化学性质及烤烟产量的影响。结果表明:粉垄50 cm处理土壤有机质、硝态氮、铵态氮、速效钾、土壤碳氮比提升效果最好;各处理烟叶氮、磷元素含量差异不显著,深松与粉垄50 cm处理烟叶产量较高;粉垄50 cm处理烟株上等烟比例最大,深松、粉垄50 cm处理烟叶产值较高。因此,粉垄50 cm玉米秸秆还田方式可以有效提高土壤营养元素含量,提升烟叶品质,显著增加烟叶产值。

秸秆还田及蚯蚓活动对小麦-玉米轮作下土壤水分运移的影响

为探讨关中平原小麦-玉米水分高效利用的栽培技术方式,采用田间定点观测方法,研究秸秆还田+接种蚯蚓处理对土壤含水量的影响。设置CK(对照)、S_(1)(秸秆还田3000 kg·hm^(-2))、S_(2)(秸秆还田6000 kg·hm^(-2))、E(接种蚯蚓)、S_(1)E(秸秆还田3000 kg·hm^(-2)+接种蚯蚓)、S_(2)E(秸秆还田6000 kg·hm^(-2)+接种蚯蚓)共6个处理。结果表明:各处理较CK处理均提高了土壤含水量,S_(1)、S_(2)、E、S_(1)E、S_(2)E处理下土壤含水量分别增加0.21%~27.47%、0.43%~32.85%、1.00%~15.53%、3.25%~36.52%、2.97%~51.24%。CK、S_(1)、S_(2)、E、S_(1)E、S_(2)E处理下土壤含水量分别为15.51%、17.14%、17.66%、16.33%、17.94%、18.91%;S_(2)E处理土壤蓄水保水效果最佳,S_(2)、S_(1)处理次之,E处理效果最差。由小麦扬花期、收获期到玉米抽雄期、收获期,不同处理下0~100 cm土壤含水量整体呈增长趋势,最大均值在玉米收获期(20.60%),最小均值在玉米抽雄期(8.63%)。相比于CK处理,其余处理均扩大了高含水区范围,且接种蚯蚓处理下土壤高含水区范围大于未接种蚯蚓处理。对小麦-玉米生长期土壤含水量影响因素相关分析结果显示,土壤含水量与>0.25 mm的大团聚体、SOC含量、TN含量呈显著正相关关系(P<0.05),与0.053~0.25 mm、<0.053 mm的土壤团聚体、pH值、毛管孔隙呈显著负相关关系(P<0.05)。可见,秸秆还田与蚯蚓活动有利于增加土壤含水量,扩大深层高含水区,提高土壤蓄水能力,进而提高降水利用效率。

玉米秸秆还田技术要点

秸秆还田技术的应用对农业资源再利用和改善生态环境具有积极意义。本文从玉米秸秆还田技术的基本情况、优势分析以及技术要点方面进行总结探析。玉米秸秆还田是将玉米秸秆粉碎后覆盖还田,该技术能够培肥地力,改善土壤理化性质,增强土壤中微生物活性,防治病虫草害,提高产量及效益。同时,本文提出了合理选择秸秆还田时机、把握秸秆粉碎长度、耙地深埋、控制秸秆还田量、土壤消毒以及防治病虫害发生等技术要点。为提高作物秸秆利用率,进一步推广玉米秸秆还田技术提供参考。

不同农艺培肥措施对小麦生长和土壤肥力的影响

[目的]设置田间试验,研究秸秆还田、增施有机肥、优化小麦后期氮肥追施比例共3种农艺措施对高标准农田建设项目区小麦生长发育和土壤肥力性状的影响,探讨适宜的土壤耕层培肥措施。[方法]设置玉米秸秆+生物腐熟菌剂直接还田S 1、增施1500 kg/hm^(2)商品有机肥M_(1)、小麦拔节期—孕穗期氮肥追施比例N_(30-0)、N_(20-10)和N_(10-20)共5个处理,以不实施秸秆还田S_(0)、不施有机肥M_(0)为对照,构成7个处理,小麦收获期考察产量性状,分析耕层土壤肥力性状。[结果]实施玉米秸秆生物强化还田、增施商品有机肥、优化小麦后期氮肥追施比例,对后季小麦生长发育有良好的促进作用,与各自的对照相比,小麦籽粒产量分别增长5.89%、5.62%和7.65%,较农民习惯施肥提升6.45%、3.91%和11.82%;土壤pH升高0.18~0.25,酸化程度减轻;土壤有机质、碱解氮、有效磷和速效钾含量分别提高16.02%~19.11%、7.37%~15.68%、13.37%~31.21%和13.35%~14.73%。[结论]实施玉米秸秆+生物菌剂强化还田、增施有机肥料,显著提升了砂姜黑土肥力,实现了高标准农田建设项目厚沃土壤耕作层的目标。

移动式玉米秸秆热解炭化原位还田设备研究

针对目前秸秆炭化还田主要以异位为主,移动式热解设备结构复杂,难以实现秸秆田间炭化还田等问题,基于秸秆内热式低氧炭化原理,建立自供热反应系统,研制热解炭化反应器和热解气清洁燃烧室等关键部件,集成秸秆捡拾收集、粉碎输送、烟气回用烘焙、生物炭原位还田技术,研发移动式热解炭化原位还田设备。样机试制后,进行了静态调试试验,结果表明:该设备原料处理量为50 kg/h,炭得率为21%,系统能量利用率74.6%;排放烟气中NOx质量浓度为184 mg/m^(3),SO_(2)质量浓度为26 mg/m^(3),颗粒物质量浓度为17.8 mg/m^(3),达到烟气排放要求;生物炭中总碳、固定碳及金属元素含量符合DB21/T 3314—2020《生物炭直接还田技术规程》中的Ⅰ级生物炭要求。该设备能够实现低碳排放、炭化能源自给、田间作业等功能,为秸秆还田提供支撑平台。

棉花秸秆腐解特征及其对小麦产量的影响

为探讨还田的棉花秸秆腐解动态及不同还田量的棉花秸秆对小麦产量的影响,于2018-2020年冬小麦播种后,将棉花秸秆机械粉碎覆盖还田,设置全量还田(all stalk returning,AS)、半量还田(half stalk returning,HS)(移出一半秸秆后机械粉碎)、不还田(zero stalk returning,ZS)(移出全部秸秆)3个处理,分析不同还田量棉花秸秆的腐解、养分释放及其结构组分变化规律。结果显示,秸秆腐解速率表现为先快后慢,还田后20 d腐解最快,此后腐解速率逐渐下降;还田后170 d,2018-2019年半量还田和全量还田秸秆腐解率分别为73.4%和66.8%,2019-2020年分别为77.6%和60.4%。秸秆中不同结构组分的释放率存在差异,经过170 d腐解,棉花秸秆可溶性糖释放率为70.7%~81.38%,纤维素腐解率为57.3%~60.7%,木质素腐解率为44.1%~50.3%;秸秆N、P、K释放率也存在差异,N、P、K释放率分别为66.5%~74.7%、71.4%~80.5%和83.1%~87.9%。本研究结果表明,棉花秸秆还田增加了小麦有效穗数,进而提高小麦产量。可见,棉花秸秆还田有利于改善土壤养分状况,提高冬季作物(小麦)产量,其中以全量秸秆还田更好。

吉林省中部黑土区玉米秸秆还田主要技术模式应用效益分析

2018—2021年吉林省实施第二批黑土地保护利用试点项目,在包括公主岭市、梨树县等在内的中部黑土区推广玉米秸秆覆盖条带旋耕种植、玉米秸秆全量深翻还田、玉米秸秆堆沤培肥等技术模式,技术实施后,项目区内土层平均厚度为28.67 cm,土壤有机质平均含量提高3.25%,秸秆还田率达71%,玉米平均增产773 kg/hm2,累计增收4.1209亿元。可以看出,以保护性耕作为主的秸秆还田技术模式对提高土壤有机质含量、提升黑土地质量、改善生态环境和提高农民收入起到了重要作用。

玉米种植的土肥管理技术研究

做好玉米种植过程中的土肥管理,对综合提升玉米的抵御力、调节力意义重大,是保证玉米种植获得高产、优产和稳产的重要措施。从玉米种植实施土肥管理技术必要性出发,从精确科学地把控土肥用量,严格控制土壤有机物平衡,合理正确控制施肥时间3个不同角度,探讨了土肥管理技术在玉米种植过程中的实施原则,重点分析了土壤肥料养分快速测定、绿肥种植、秸秆还田等土肥管理技术在玉米种植中的应用,并提出了技术优化策略。

基于离散元的秸秆-土壤复合体载荷传递研究

针对目前玉米秸秆-土壤混合介质下土壤应力传递特性不明确的问题,以黄淮海麦玉一年两熟区土壤为研究对象,借助离散元仿真软件EDEM中Hertz-Mindlin with JKR接触模型,建立了0、30%、40%、50%含量的秸秆-土壤混合介质离散元模型。以室内平板载荷试验为基础,对建立的秸秆-土壤混合模型进行离散元模拟仿真,通过控制加载板的施加力大小和作用时间记录不同加载状态下4种秸秆含量土壤颗粒的运动规律;同时,对土壤剖面进行分割,取土壤模型的3个不同深度土层,深度分别为40、90、140mm,进一步从仿真的角度揭示秸秆含量对土壤应力传递的影响。仿真结果表明:在秸秆-土壤混合介质中,秸秆通过减小土壤颗粒间接触面积来减小土壤间摩擦力以及改变土壤颗粒的运动方向等方式对土壤应力的传递起到阻碍作用;秸秆的添加会导致应力垂直传递减少,在40mm处各应力值比无秸秆时分别降低了21.7%、52.9%、67.2%;在同一施加力情况下,土壤应力随着作用时间的增加呈先降低后增加趋势,随秸秆含量的增加呈先增加后降低趋势。综合而言,适量的秸秆含量能够显著改善土壤的力学行为,当秸秆还田比例为10%~30%时土壤应力值最佳。

玉米秸秆还田方式及对土壤环境的影响

随着国储玉米、地储玉米、临储玉米政策的实施,玉米的种植面积大幅增加,玉米秸秆的产量也随之增多。玉米秸秆中含有丰富的粗纤维、有机质,以及植物生长所需要的氮、磷、镁、钾和钙等营养元素,实施秸秆还田能有效培肥地力,改良土壤理化性质,推进黑土地保护,促进土地可持续利用和农业可持续发展。秸秆还田方式主要有直接还田和间接还田。对于还田方式的选择要因地制宜,根据土壤情况选择合适的还田方式能够有效保护耕地环境。介绍了不同秸秆还田方式的特性,分析了秸秆还田对土壤环境的影响,可为因地制宜选择秸秆还田方式和农业可持续发展途径提供科学依据。

农田不同肥力条件下玉米秸秆腐解效果

为了探讨农田不同肥力对玉米秸秆腐解转化和能态变化的影响,该文采用砂滤管法在陕西关中高、中等、低3种肥力塿土上进行了480d的玉米秸秆腐解试验,研究了腐解进程中玉米秸秆的分解率以及有机碳组成和能态变化。结果显示,随着腐解进行,腐解产物中的苯–醇溶性、水溶性组分下降,半纤维素和纤维素含量先上升后下降,而木质素增加;腐解物的能态呈现上下起伏、下降和相对稳定3个阶段的变化,总体是一个放能过程。腐解产物的热值与其有机碳、苯–醇溶性组分、水溶性组分、半纤维素和纤维素呈显著正相关,但与其灰分、木质素、腐殖物质含量呈显著负相关。腐解480d,3种肥力间比较发现,玉米秸秆在中等肥力田块上矿化率最高,低肥力田块上的最低;中等肥力土壤能够促进玉米秸秆中的水溶性有机组分和木质素的分解,而高肥力土壤能够促进苯–醇溶性组分和半纤维素、纤维素分解,并有利于腐殖物质的形成,而且腐解物的能态最高。

小麦、夏玉米两茬秸秆还田不同耕作方式施肥技术研究

针对太行山前平原小麦-玉米两熟农田秸秆全量还田后的一系列问题,从配套的土壤耕作施肥技术上进行了试验研究。该研究重点比较了不同耕作方式对作物产量的影响,并探讨了结合秸秆还田不同耕作方式的氮磷钾养分配比的效果对小麦、玉米产量的影响。结果表明:小麦、玉米秸秆还田后,两季作物全年适宜施肥量:N420～480kg hm2、P2O5135～150kg hm2。在秸秆还田加深松的地块应控制磷肥的施用量,钾肥在小麦、玉米秸秆还田地块增产效果不明显。

玉米秸秆夹层改善盐碱地土壤生物性状

为探索玉米秸秆夹层对盐碱地改良的效果,2008年自通辽市花吐古拉采集盐碱土进行玉米秸秆隔离层处理,2009年开始种植大麦,研究玉米秸秆造夹层对盐碱土中微生物数量、土壤酶活性、大麦生物性状及产量的影响。结果表明,玉米秸秆造夹层显著增加了(P<0.01)盐碱土中细菌、放线菌、真菌、亚硝酸细菌和纤维素分解菌的数量以及脲酶、蛋白酶、淀粉酶、纤维素酶和过氧化氢酶的活性,而降低了(P<0.01)盐碱土中多酚氧化酶的活性。随玉米秸秆用量增加,微生物数量增加(P<0.01),脲酶、蛋白酶、淀粉酶、多酚氧化酶的酶活性升高(P<0.01),而纤维素酶和过氧化氢酶的酶活性变化不明显。随玉米秸秆掩埋深度增加,微生物数量减少(P<0.01),蛋白酶活性降低(P<0.01),多酚氧化酶活性升高(P<0.01),其他酶活性变化不明显。随着时间的增加,盐碱土中微生物数量和酶活性显著增加(P<0.01)。各处理中A3B1(秸秆用量60 000 kg/hm2、掩埋深度10 cm)各种酶活性最高,产量达到1914 kg/hm2,是较优的玉米秸秆造夹层改良盐碱地的处理。该研究表明玉米秸秆夹层处理能够很好地改善盐碱地的生物性状。

中国玉米秸秆直接还田的现状与发展

推广秸秆还田对于改善土壤条件、促进农业可持续发展意义重大。但与美国等发达国家相比,我国玉米秸秆直接还田比例仍较低,地域差异明显。本文旨在从技术和经济两个方面,掌握玉米秸秆直接还田的现状,理清未来推广的重点和思路。为此,采用实地调查、文献资料查阅和专家访谈等研究方法,首先利用技术参数对我国玉米秸秆的资源总量及其使用结构进行估计,从总体上把握玉米秸秆的资源状况和还田发展水平;其次依据文献和调研信息,从积极和消极两个方面系统分析了玉米秸秆直接还田技术应用的经济环境影响,从技术和经济两个角度分析了现阶段推广该技术面临的主要瓶颈;再次结合美国推广的成功经验,论证了我国未来推广玉米秸秆直接还田技术的可行性,并明确了未来推广的关键;最后从政策、技术、舆论和调研四个方面提出了政策建议。

玉米秸秆还田后土壤胡敏酸变化的谱学研究

采用红外示差光谱、13C-核磁共振波谱和激光解吸质谱对玉米秸秆施入土壤后土壤胡敏酸(HA)的谱学特征的动态变化进行了研究。结果表明,在玉米秸秆施入土壤后土壤HA的变化具有阶段性,在开始的60d,主要是以秸秆含有的类胡敏酸物质(秸秆HA)为基础,腐解产物发生聚合作用形成新的与秸秆HA相类似的HA,并且秸秆分解形成的小分子中间产物与土壤原有的HA发生作用而进入HA结构中。而在施入60d后,碳水化合物和酰胺化合物以木质素分解的残体为核心发生聚合作用形成新HA,且在90d后进入HA中的亚甲基成分发生了转化,并伴随有甲氧基和甲基的产生。玉米秸秆分解形成的中间产物与土壤HA发生聚合反应,一部分形成为亚稳态的聚合体。玉米秸秆施入土壤后,土壤HA的芳香度降低,芳香碳减少,而烷基碳和烷氧碳增加,HA的脂肪族特性增强,同时,羧基碳减少,土壤HA的氧化程度下降,HA的平均分子量降低。