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秸秆还田对土壤有机质和氮素有效性影响及机制研究进展 总被引：68，自引：2，他引：66
秸秆还田作为全球有机农业的重要环节, 对维持农田肥力, 减少化肥使用, 提高陆地土壤碳汇能力具有积极作用。秸秆还田主要通过增加土壤有机质和提高氮肥利用率来改善农田生产环境, 获得高农业生产能力。有效的秸秆还田能为土壤中的微生物提供丰富的碳源, 刺激微生物活性, 提高土壤肥力; 同时矿化的秸秆组分能促进土壤氮循环和矿化, 提高氮素有效性。秸秆还田能够促使集约化高氮输入的农田生态系统维持正常的碳氮比例, 减少氮素淋洗损失, 改善土壤结构板结和连作障碍等现象。目前我国农田秸秆还田率不足50%, 与欧美国家高达90%多的秸秆还田率相比, 还具有很大的发展潜力。因此加强我国秸秆还田率能够逐渐改变我国耕地土壤存在的有机质含量和品质下降、氮素损失严重等现象。目前应进一步深入研究秸秆还田对有机质及氮素有效性的影响机制, 并结合长期监测试验, 以及多种秸秆还田技术进行比较研究, 发展适合当地秸秆还田模式, 促进我国农业生态系统的可持续性。 相似文献
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长期秸秆还田对污染农田土壤与农产品重金属的影响 总被引：4，自引：0，他引：4
在浙东某地选择一污染农田,布设了秸秆还田、秸秆不还田、秸秆还田+石灰及秸秆不还田+石灰4个处理试验,进行了为期9年的土壤、秸秆、谷物、蔬菜等农产品中重金属动态监测。结果表明,污染农田中施用石灰可明显降低水稻秸秆和谷物及蔬菜中重金属的积累,但对土壤重金属含量影响不明显;施用石灰对水稻秸秆和谷物及蔬菜中重金属降低作用随试验时间逐渐减弱。与秸秆不还田比较,秸秆还田在短期内对土壤、水稻秸秆和蔬菜重金属积累的影响较小,但4~5年后秸秆不还田农田土壤镉、汞积累及水稻秸秆和蔬菜中镉、铅、汞积累明显低于秸秆还田农田,对土壤中铅积累的影响较小;随着试验时间的增加,秸秆还田与秸秆不还田农田之间土壤、水稻谷物及蔬菜中重金属积累的差异逐渐加大。秸秆还田农田土壤有机质和速效钾含量高于秸秆不还田农田。研究结果表明,在镉、汞污染农田中长期推行秸秆还田不利于农产品质量的提高,应控制重污染水稻秸秆还田。 相似文献
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为探究秸秆还田配施氮肥对农田土壤可溶性氮转化特征的影响,研发东北冷凉区土壤氮素供应能力提高的秸秆还田技术,采用田间连续定位试验,对比分析了秸秆还田方式(不还田、粉碎翻压还田、堆腐旋耕还田)与氮肥运筹(N180、210、240kg/hm2;氮肥基施、氮肥后移)作用下农田土壤无机氮(IN)、可溶性有机氮(DON)及可溶性全氮(DTN)的动态变化。结果表明,秸秆还田配施氮肥影响农田土壤可溶性氮组分含量,其作用行为受秸秆还田方式、施氮模式和生育时期的多重制约。秸秆还田配施低量氮肥(N180kg/hm2)土壤IN和DTN均低于无秸秆处理,而配施高量氮肥(N240kg/hm2)时高于无秸秆处理;秸秆还田土壤DON于生育前期(播种-拔节期)较无秸秆处理显著增加,而在生育中后期无规律性变化。随着施氮量增加,秆还田土壤IN和DTN显著增加,而DON仅于春玉米旺盛生长期(拔节期-灌浆期)显著增加。随着生育期推进,除秸秆堆腐旋耕还田土壤DON呈三峰曲线变化外,秸秆还田土壤IN、DON和DTN均呈双峰曲线变化,且峰值越来越低。由此可见,在东北农业产区,N210kg/hm2用量下秸秆粉碎翻压还田配施15％氮肥的秸秆还田技术具有优化氮素管理、提高土壤肥力的潜力。 相似文献
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科学耕作与留茬改良小麦-玉米两熟农田土壤物理性状及增产效果 总被引：5，自引：3，他引：2
为了探讨不同覆盖耕作方式对农田土壤物理性状及作物产量的影响,该试验研究了免耕、常规2种耕作方式和4种留茬高度的玉米秸秆还田处理,对麦-玉两熟农田土壤含水率、容重、孔隙度以及作物产量的影响。结果表明:在0～40cm土层内,秸秆还田的集雨和保水效果显著,免耕留茬0.5m还田处理的含水率比免耕无覆盖处理增加了15.95%。秸秆还田量对0～40cm内土壤贮水量的影响不同。耕作措施显著影响了土壤容重,小麦播种前常规留茬1m还田、常规全量还田处理容重低至1.0g/cm3左右。秸秆还田能增加土壤总孔隙度、降低毛管与非毛管孔隙度的比值。单一免耕处理降低了作物产量,而免耕覆盖能增产,其留茬1m还田处理比无还田处理增产22.44%,比常规留茬0.5m还田处理高3.64%。因此,免耕留茬1m还田处理在改善农田土壤物理性状和增加作物产量方面显著,该研究可为农田管理过程中耕作措施和秸秆还田量的选择提供参考依据。 相似文献
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秸秆还田是我国培肥地力和增加农田土壤碳固定的重要措施,但进入农田的秸秆存在着活化土壤重金属的风险。为了解不同来源的秸秆对污染水平不同农田土壤重金属活性的影响,采取相应措施防止因秸秆还田对农田土壤重金属的激活,开展了盆栽和田间小区试验研究秸秆还田配施石灰对水田土壤铜、锌、镉、铅活性的影响。盆栽和田间试验在轻度和重度污染2种土壤上同时进行。盆栽试验中施用秸秆包括重污染水稻秸秆、轻污染水稻秸秆和轻污染油菜秸秆3种,石灰用量设对照(0 kg·hm-2)和石灰处理(750 kg·hm-2)2个处理;田间小区试验设对照(不施秸秆和石灰)、秸秆还田及秸秆还田+石灰3个处理。动态观察了试验过程中土壤有效态重金属、重金属形态及水稻籽粒中重金属积累情况。结果表明,试验初期(前20 d)秸秆还田显著增加了水田土壤中水溶性有机碳与水溶性重金属的含量;与对照处理比较,水溶性重金属含量以重度污染土壤增幅较为明显。试验后期(60 d后)秸秆还田对土壤重金属的活性的影响逐渐变得不明显。油菜秸秆还田土壤中水溶性重金属含量低于水稻秸秆还田,重污染水稻秸秆还田土壤中水溶性重金属含量高于低污染水稻秸秆还田。盆栽试验和田间试验的结果都表明,重污染水稻秸秆还田可轻微增加水稻籽粒中镉的积累,但轻度污染水稻秸秆还田与油菜秸秆还田对水稻籽粒镉积累的影响较小;3种秸秆还田对水稻籽粒铅、铜、锌积累的影响不明显。配施石灰可显著降低土壤中水溶性重金属的含量,降低水稻籽粒中重金属的积累。研究认为,在污染农田管理上应控制重污染水稻秸秆还田,在秸秆还田的同时适量配施石灰。 相似文献
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秸秆还田对农田生态环境的影响 总被引：43，自引：1，他引：43
本文根据“八五”期间,制定秸秆还田技术规程的研宪和我国已有研究报道,对秸秆还田对农田生态环境的影响进行探讨,认为秸秆还田的增产机制是优化了农田生态环境,秸秆还田不仅有改良土壤,增加作物养分,培肥地力作用,而且对保持土壤水分,调节土壤温度,抑制杂草生长都有显著作用。 相似文献
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不同耕作措施对黑土碳排放和活性碳库的影响 总被引：2，自引：0，他引：2
农田耕地土壤碳的动态变化是陆地生态系统碳循环的研究热点,明确人为干预下土壤碳固定及排放的主导途径和因素,可以为制定农田固碳减排管理措施提供理论基础。为探究不同耕作措施下农田土壤碳循环特征,在东北典型黑土区黑龙江省青冈县设置不同耕作措施和秸秆还田方式的玉米种植田间试验,包括深松25 cm(T1),深松25 cm+秸秆粉碎还田(T2),深松35 cm(T3),深松35 cm+秸秆粉碎还田(T4),深松35 cm+秸秆粉碎覆盖还田(T5);对5种处理下土壤呼吸速率及碳累积排放量、土壤活性有机碳库组分和作物产量进行了分析。结果表明,秸秆粉碎还田显著增加了土壤碳排放,并且秸秆粉碎翻埋还田在增加土壤有机碳库和提高作物产量方面的效果优于秸秆粉碎覆盖还田。 相似文献
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黄土高原区农田覆盖效应与前景分析 总被引：10，自引：5，他引：10
依据黄土高原区的水热条件,结合已有研究结果,简述了黄土高原地区农田不同覆盖类型,诸如秸秆覆盖、聚氯乙烯薄膜覆盖、生物覆盖等,分析了农田覆盖技术的生态环境效应和经济效应,农田覆盖可提高土壤含水率,增加土壤耕层温度改善土壤肥力状况,减少水土流失,促进作物生长,并指出生物覆盖、秸秆还田和聚氯乙烯薄膜覆盖技术在该区的应用前景。 相似文献
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研究宁夏引黄灌区秸秆还田与籽粒直收玉米配套模式下不同耕作和秸秆还田方式对土壤真菌群落组成及功能的影响,探究土壤真菌群落对耕作和秸秆还田方式响应差异的生物学机制,为优化耕作与秸秆还田方式和提高农田土壤肥力提供理论依据。以宁夏引黄灌区秸秆还田与籽粒直收玉米连作农田土壤为研究对象,采用Illumina MiSeq高通量测序技术,分析2种耕作方式(免耕与深翻)与3种秸秆还田方式(不还田、秸秆半量还田与秸秆全量还田)定位试验条件下,玉米成熟期土壤真菌群落结构与功能的差异,并结合土壤理化性质,进一步探究农田土壤真菌群落结构及功能变化的环境驱动因子。结果表明,免耕结合秸秆半量覆盖还田处理土壤真菌多样性指数表现最优,免耕条件下秸秆不还田与秸秆半量还田处理土壤真菌OTU数均多于深翻,秸秆全量还田处理则相反。各处理优势真菌种群存在明显差异,子囊菌门、担子菌门、被孢菌门、粪壳菌纲、Symmetrospora属、被孢霉属和子囊菌属在各处理中相对丰度普遍较高;免耕处理对不同真菌物种存在不同的影响,可以促进参与木质素腐解的真菌生长发育,降低致病真菌的相对丰度。耕作方式对真菌群落组成的影响显著,免耕结合秸秆不还田、秸秆半量覆盖还田处理下土壤真菌群落组成稳定性较强,其余处理的土壤真菌群落组成稳定性则较差。各处理对真菌群落组成贡献较大的真菌物种存在差异。土壤理化性质与不同菌属的生长繁殖关系密切,主要优势菌属主要受土壤碱解氮、全磷、有效磷、容重的影响。本研究发现,不同耕作与秸秆还田方式改变了农田土壤真菌群落OTU数量、多样性参数以及群落组成,不同的土壤理化性质也是影响各真菌菌属生长繁殖的主要因素;免耕结合适宜的秸秆覆盖还田量能够促进土壤中易腐解秸秆的菌属生长繁殖,利于形成秸秆还田生态圈的良性循环,促进农田土壤生态系统稳定。 相似文献
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黄淮海区域每年生产作物秸秆约2.3亿t,为探讨秸秆不同还田方式对该区主要农田土壤温室气体周年排放的影响,以秸秆不还田(CK)作为对照,设置秸秆直接还田(CS)、秸秆-菌渣还田(CMS)和秸秆过腹还田(CGS)3种还田方式,通过田间小区试验,采用静态箱-气相色谱法,研究了秸秆不同方式还田下小麦-玉米轮作制农田土壤周年温室气体(CO2、N2O和CH4)的排放特征。结果表明,秸秆不同还田方式影响小麦-玉米轮作制农田土壤周年温室气体的排放强度和累计排放量,但不能改变其源/汇功能。秸秆不同还田方式下,农田土壤均为CO2和N2O的排放源,CH4的汇。与CK相比,CS和CGS处理均增加周年CO2和N2O累计排放量,CMS处理则与之相反;3种还田方式均降低周年CH4累计吸收量。秸秆不同还田方式也显著影响温室气体的综合增温潜势(GWP),小麦-玉米轮作制农田土壤周年GWP在3个时间尺度(20a、100a和500a)上,均表现为CGS>CS>CK>CMS,且不同处理间差异显著(P<0.05),即在秸秆-菌渣还田方式下,农田土壤周年GWP最低。因此,可采取秸秆-菌渣还田方式,以降低该区域农田土壤温室气体的综合增温潜势,减缓全球变暖。 相似文献
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秸秆还田对黄土风沙区土壤微生物、酶活性及作物产量的影响 总被引：5，自引：2，他引：3
《土壤通报》2019,(6):1370-1377
针对内蒙古黄土高原风沙区农作物秸秆利用率低、处置不当和农田土壤生态退化等问题,通过连续2年的田间小区试验,探究了0、3000、6000、12000 kg hm~(-2)不同秸秆还田量对玉米全生育期农田土壤酶活性、微生物动态变化及作物产量的影响。0、3000、6000、12000 kg hm~(-2)秸秆还田量分别相当于当地单位面积玉米农田年生产秸秆数量的0%、25%、50%和100%。结果表明:秸秆还田后,土壤酶活性、微生物数量及作物产量年际间变化趋势一致。与秸秆不还田处理相比,秸秆还田量25%、50%和100%处理土壤的过氧化氢酶活性提高21.4%、30.9%和16.5%(P 0.05),秸秆还田量25%和50%处理土壤脲酶活性显著提高(P 0.05),而秸秆还田量50%处理土壤蔗糖酶活性提高了26.8%(P 0.05);秸秆还田量25%、50%和100%处理土壤细菌数量分别提高了27.3%、33.7%和28.7%,真菌数量提高了9.3%、13.0%和11.1%,放线菌数量提高了22.3%、31.9%、29.3%。在产量方面,秸秆还田量50%处理的玉米产量显著高于秸秆不还田处理,两年分别增产11.7%和12.1%。综上所述,秸秆还田量25%(3000 kg hm-2)、50%(6000 kg hm~(-2))和100%(12000 kg hm~(-2))均可增加土壤酶活性、微生物数量及作物产量,尤其以秸秆还田量50%效果最显著。 相似文献
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土壤有机质是农田肥力的基础与核心，对作物产量、农业环境，甚至地球碳循环意义重大。作物秸秆作为农田土壤有机碳库的重要外部补充，其还田过程对土壤有机碳周转和碳库平衡具有显著影响。激发效应是一种因新鲜有机质输入而导致土壤本底有机质矿化速率发生改变的现象。秸秆还田导致的土壤有机质分解激发，不仅涉及到秸秆资源化高效利用，还直接关系到农田土壤碳库的平衡及其功能，因此备受科学界关注。尽管对外源有机质输入引起的土壤有机质激发效应的理论研究已取得了较大进展，但如何结合最新的理论结果到秸秆还田固碳减排的生产实践中仍面临着较大的挑战，这主要归结于对农田土壤有机质分解激发效应的发生特点和规律，及其背后的土壤、气候、管理等相关的驱动因子和过程还未完全明确。据此，本文首先对土壤有机质分解激发效应发生的理论研究进展（包括：共代谢理论、氮矿化理论、化学计量比和微生物残体再利用）进行了系统综述。其次，结合已有的研究证据和理论假设进一步概述了秸秆还田过程中影响激发强度和方向的潜在驱动因素，如：秸秆类型和数量、还田方式、水肥管理、土壤属性、气候因子等。最后，从秸秆还田的高效性、农田碳库的可持续和农业环境的友好性出发，对秸秆还田土壤有机质分解激发的潜在研究方向进行了展望，并就秸秆还田改善土壤碳库的优化措施提出了建议。 相似文献
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研究秸秆还田形式对旱作覆膜农田土壤团聚特性、有机碳含量及玉米产量的影响，为优化覆膜耕作措施，实现旱作覆膜农田可持续性生产提供理论依据。以长期定位旱作玉米覆膜农田（始于2012年）为研究对象，设置双垄沟覆膜（P）和传统平作（T），分别施加秸秆（S）和生物炭（C），以不还田为对照（N），共形成 6个处理：覆膜秸秆还田（PS）、覆膜生物炭还田（PC）、覆膜不还田（PN）、平作秸秆还田（TS）、平作生物炭还田（TC）和平作不还田（TN）。测定土壤团聚体组成及团聚体有机碳含量，并分析了双垄沟覆膜和不同秸秆碳投入对土壤有机碳含量、团聚体稳定性及玉米产量的影响。研究结果表明，各秸秆还田处理较不还田处理均可显著（P<0.05）改善各粒级团聚体分布及其稳定性，其中> 0.25 mm团聚体含量平均显著（P<0.05）提高47.32%，各双垄沟覆膜处理MWD和GMD较平作处理分别平均提高9.19%和4.15%；各还田处理可显著（P<0.05）提高0～60 cm土层土壤有机碳含量，其中PC和TC处理分别较对应PS和TS处理土壤有机碳含量提高2.60%和2.73%；各处理团聚体有机碳含量均随粒径增大而增大，秸秆碳投入可显著（P<0.05）提高各粒级团聚体有机碳含量，而双垄沟覆膜处理则降低了土壤有机碳及团聚体有机碳含量；还田方式、种植方式及土壤有机碳对玉米产量有促进作用，施加秸秆及生物炭均能显著（P<0.05）提高旱作覆膜农田玉米产量，平均提高14.6%，而秸秆直接还田处理与生物炭还田处理的增产效果无显著差异。综合分析，在双垄沟覆膜条件下投入秸秆碳能够明显提高土壤稳定性、土壤有机碳含量和作物产量，其中，双垄沟覆膜与生物炭还田的耦合效应对改善农田土壤质量及地力提升有积极作用。 相似文献
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不同有机物料还田对农田系统净温室气体排放的影响 总被引：4，自引：0，他引：4
农业有机物料的循环利用不但能解决自身对环境的污染问题、为农田提供养分,而且对增加土壤碳库、减少温室气体(GHG)排放和应对气候变化也发挥着重要作用。该文选用来自5个涉农系统的有机物料(秸秆、沼渣、菌渣、酒渣和猪粪)进行还田,以单施化肥为对照,基于田间定位试验,研究不同有机物料还田对农田土壤碳库、土壤温室气体排放的影响,在此基础上采用土壤碳库法对农田系统净温室气体排放(NGHGE)进行综合评价。2013-2015年的结果表明:1)与无机肥对照相比,有机物料还田均不同程度地提高农田土壤固碳能力,2013-2015年平均提高0-20cm土壤碳储量63.52%,其中秸秆、沼渣、菌渣、酒渣和猪粪分别比无机肥提高33.13%、86.34%、75.97%、52.66%和69.48%,来自农田系统外的几种有机物料还田效果优于秸秆,更有利于土壤碳储量的增加。2)除秸秆外,有机物料还田均不同程度地增加土壤温室气体排放,与无机肥对照相比,土壤增温潜势(GWPsoil)平均增幅达到67.23%,其中,沼渣、菌渣、酒渣和猪粪处理的土壤GWPsoil分别比秸秆还田处理高30.23%、27.84%、62.10%和52.55%,秸秆还田低于酒渣和猪粪处理(P0.05)。3)各处理的NGHGE均为正值,代表各处理均为温室气体的源,但是,除了菌渣还田处理的NGHGE高于无机肥之外,其他有机物料还田的NGHGE显著低于无机肥处理(P0.05),秸秆、沼渣、酒渣和猪粪的NGHGE分别比无机肥低52.78%、56.30%、54.19%和90.35%,说明猪粪、沼渣和酒渣经过农田系统外循环后还田之后减少温室效应效果优于直接还田的秸秆。综合显示,农业有机物料的循环利用有利于土壤碳储量的增加,除了菌渣之外,猪粪、沼渣、酒渣和秸秆还田虽均增加了土壤温室气体排放,综合土壤固碳和排放,整个农田系统的净温室气体排放还是减少了。 相似文献
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《土壤通报》2015,(1):198-202
以渭南市临渭区对农田和果园两种土地利用方式下土壤养分分层现象进行研究,其中农田进行了连续13年的机械化秸秆全量还田。通过采样分析,研究不同土地利用方式和秸秆还田对土壤有机碳、活性有机碳、全氮、速效磷、速效钾含量和分层的影响,以期为不同土地利用方式和秸秆还田对土壤养分含量和分层提供科学参考。结果表明,两种土地利用方式下土壤有机碳、活性有机碳、全氮、速效磷和速效钾含量随土壤剖面递增逐渐减小;两种土地利用方式对土壤各养分分层趋势的影响不同,各养分(除速效磷)三个层次间的分层比均是农田大于果园;采用秸秆还田后的农田土壤表层(0~5 cm)养分含量显著高于果园,并且养分在农田的三个层次间的差异比果园大,表明秸秆全量还田能加速土壤养分分层趋势。 相似文献