深耕结合秸秆还田提高作物产量并改善耕层薄化土壤理化性质

韩上; 武际; 李敏; 陈峰; 王允青; 程文龙; 唐杉; 王慧; 郭熙盛; 卢昌艾; 《植物营养与肥料学报 》 2020 北大核心 CSCD

摘要：【目的】小麦–玉米轮作区土壤耕层变薄,直接深耕往往导致土壤肥力降低。在存在该类问题的土壤上,研究不同耕作方式和秸秆还田对作物产量和土壤理化性质的影响,以期实现在增加耕层厚度的同时维持作物产量,并提升土壤肥力。【方法】试验于2012—2016年在华北平原南部濉溪县进行,供试土壤为砂姜黑土。在人工剥离5 cm土层的耕层薄化土壤上开展试验,设旋耕(RT)、深耕(DT)、旋耕+秸秆还田(RTS)、深耕+秸秆还田(DTS) 4个处理。在每年玉米和小麦成熟期进行田间测产;在第4季小麦收获后采集0—10和10—20cm土层土样,分析土壤有机碳各组分和土壤养分含量、土壤团聚体分布。【结果】与旋耕(RT)相比,单纯深耕(DT)不能明显提高玉米和小麦产量,显著降低土壤总有机碳含量、0—10 cm土层有机碳各组分含量和土壤速效钾含量,并显著降低10—20 cm土层胡敏酸与富里酸比值及各土层粒径> 0.25 mm水稳性团聚体的比例。深耕配合秸秆还田(DTS)处理玉米和小麦4季平均分别增产7.72%和8.06%,旋耕配合秸秆还田(RTS)处理分别增产7.55%和7.05%。在0—10 cm土层,DTS和RTS处理均明显提升土壤胡敏酸与富里酸比值,提高总有机碳及多数组分碳含量、提高土壤养分含量,RTS处理效果好于DTS处理;而在10—20 cm土层,DTS处理显著提高土壤胡敏酸、全氮和有效磷含量,效果好于RTS处理。DTS和RTS处理均可以显著提高粒径> 0.25mm水稳性团聚体的比例,在0—10 cm土层,以DTS处理效果最高,比RT处理增加23.09%,而在10—20cm土层,以RTS处理效果最好,相比RT处理增加6.32%。【结论】在耕层薄化处理的土壤上,单纯深耕提升作物产量的效果不显著,也不利于土壤有机碳及各组分含量、土壤养分含量的提升,还破坏了土壤团粒结构。秸秆还田配合深耕或者旋耕均能显著提高作物产量,秸秆还田配合旋耕能有效培肥0—10 cm土层土壤,但对10—20 cm土层土壤肥力改善效果有限;秸秆还田配合深耕在增加耕层厚度的同时,还改善了土壤养分状况,明显减弱了单纯深耕对10—20 cm土层土壤结构稳定性的不利影响。

关键词： 耕层厚度 耕作方式 土壤有机碳组分 土壤团聚体 玉米–小麦轮作

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耕层增减对作物产量、养分吸收和土壤养分状况的影响

韩上; 武际; 夏伟光; 陈峰; 雷之萌; 王允青; 郭熙盛; 李敏; 《土壤 》 2018 北大核心 CSCD

摘要：试验于2012—2015年在淮北平原中部的濉溪县展开,设原始耕层(TS)、在原始耕层厚度上人工削减5 cm(TS-5)和在原始耕层厚度上人工增加5 cm(TS+5) 3个处理。在玉米和小麦成熟期采样分析和田间测产,在3季小麦收获后分别采集0~20 cm土层土样进行分析,明确耕层厚度变化对玉米–小麦轮作体系作物产量、养分积累的影响和土壤养分含量的变化规律。结果表明,耕层减少5 cm处理明显降低玉米–小麦轮作体系作物产量和N、P2O5、K2O积累量,与原始耕层处理相比,分别下降了5.61%和8.31%、5.65%、18.38%;耕层增加5cm后作物产量和各养分积累量均未出现显著变化。第1个轮作周期结束时,耕层减少5cm处理的土壤有机质、全氮和速效钾含量明显低于原始耕层处理;而经过3个轮作周期,土壤有机质含量仍处于较低水平,全氮和速效钾含量逐渐回升,与原始耕层对应指标已无显著差异。耕层增加5cm处理明显提高了土壤有机质和各养分含量,并在3个轮作周期后仍处于较高水平。综上,耕层厚度减少5 cm会降低玉米–小麦轮作体系作物产量、各养分积累量和土壤有机质含量,并在短期内难以恢复;增加5 cm耕层虽然能改善土壤养分状况,但对作物产量和养分积累量的提高没有明显效果。

关键词： 耕层厚度 砂姜黑土 玉米–小麦轮作 产量 养分积累 土壤养分

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控释尿素不同施用条件下冬小麦产量和氮素利用效应

夏伟光; 武际; 高凤梅; 王允青; 郭熙盛; 《农业资源与环境学报 》 2014

摘要：采用田间试验方法研究了控释尿素不同施用条件对冬小麦产量、氮素利用和经济效益的影响。试验共设7个处理,即CK(空白处理,不施氮肥)、100%PU10/0(普通尿素全量基施,N 240 kg·hm-2)、100%PU6/4(60%的普通尿素基施、40%的普通尿素于拔节期追施,N 240 kg·hm-2)、80%PU6/4(60%的普通尿素基施、40%的普通尿素于拔节期追施,N 192 kg·hm-2)、100%CRU(全量树脂包膜控释尿素基施,N 240 kg·hm-2)、80%CRU(80%树脂包膜控释尿素基施,N 192 kg·hm-2)和40%CRU+40%PU(40%树脂包膜控释尿素+40%的普通尿素基施,N 192 kg·hm-2)。结果表明,无论是产量效应还是氮素利用效应,树脂包膜控释尿素(CRU)处理总体优于普通尿素(PU)处理,尤其树脂包膜控释尿素和普通尿素配施(40%CRU+40%PU)效果最佳,以7 709 kg·hm-2的产量、36.44%的氮肥吸收利用率、15 946元·hm-2的相对净收入达到处理间最高水平。该处理在减少氮素投入量的情况下,不仅促进了冬小麦增产,而且显著提高了肥料的利用率,拥有较高的产投比。因此,树脂包膜控释尿素和普通尿素的配施处理(40%CRU+40%PU)是本试验条件下最优的氮肥处理。

关键词： 包膜控释尿素 产量 氮素利用效应 经济效益 冬小麦

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水旱轮作制下秸秆养分资源高效利用关键技术模式研究及应用

武际; 郭熙盛; 余忠; 何传龙; 钱国平; 王允青; 朱奎峰; 桂召贵; 李帆; 唐杉; 《中国科技成果 》 2014

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免耕条件下水稻产量及稻田无机氮供应特征

武际; 郭熙盛; 张祥明; 王允青; 《中国农业科学 》 2013 北大核心 CSCD

摘要：【目的】研究免耕条件下水稻产量及稻田无机氮供应特征。【方法】于2007—2010连续4年采用田间定位试验研究方法。试验设传统翻耕、免耕两个处理,4次重复。供试水稻品种为皖稻68。【结果】免耕显著提高了水稻生育前期耕层土壤NH4+-N含量,但是降低了水稻生育中、后期耕层土壤NH4+-N含量。同时免耕显著提高了0—10 cm土层NO3--N含量,降低了主要生育时期10—20 cm土层NO3--N含量,有利于减少耕层土壤NO3--N的淋失。免耕促进了土壤有机碳和全氮在表层土壤的富集。0—10 cm土层有机碳和全氮含量比翻耕处理显著增加,而10—20 cm土层上述养分含量明显低于翻耕处理。免耕提高了耕层(0—20 cm)土壤容重,增幅为3.06%—6.25%。产量结果显示,免耕使水稻减产4.11%—7.70%。【结论】免耕稻田自拔节期后期土壤NH4+-N供应量的减少使免耕水稻拔节期和抽穗期的氮素吸收量均明显低于翻耕处理,导致免耕水稻成穗率的减少,是免耕水稻产量降低的主要原因。

关键词： 免耕 水稻 产量 土壤无机氮供应特征

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不同水稻栽培模式下小麦秸秆腐解特征及对土壤生物学特性和养分状况的影响

武际; 郭熙盛; 鲁剑巍; 万水霞; 王允青; 许征宇; 张晓玲; 《生态学报 》 2013 北大核心 CSCD

摘要：采用尼龙网袋法于2007—2008年连续2a在水稻常规栽培和节水灌溉栽培模式下,研究小麦秸秆腐解特征、养分释放规律及对土壤微生物数量、酶活性和养分状况的影响。结果表明:秸秆还田后,在0—30d腐解较快,后期腐解速率逐渐变慢。90d时累计腐解率达到了48.9%—61.3%。秸秆中养分释放速率表现为K>P>N≈C。节水栽培模式下小麦秸秆还田腐解率和养分释放率均显著高于常规栽培。秸秆还田后,土壤微生物数量以及土壤脲酶、碱性磷酸酶和蔗糖酶活性均呈现"前期迅速增加,中期急剧减少,后期缓慢减少"的变化特征,而纤维素酶活性呈现"前期剧升、中期缓增、后期骤降"的变化趋势。小麦秸秆在节水栽培模式下还田土壤微生物数量和酶活性均显著高于常规栽培。适当增加秸秆用量可以提高微生物数量和酶活性,用量过高对细菌和放线菌数量有负效应。秸秆还田可显著提高土壤有机碳和养分含量。土壤有机碳、全氮、碱解氮和速效磷含量在整个试验期间均呈增加趋势。速效钾含量在秸秆还田30 d时达到最高,而后则逐渐降低。节水栽培模式下秸秆还田后土壤有机碳和养分含量的提高效应显著高于常规栽培。提高秸秆用量对土壤养分含量有显著的正效应。

关键词： 水稻栽培模式 小麦秸秆 腐解特征 生物学特性 养分状况

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水旱轮作制下连续秸秆覆盖对土壤理化性质和作物产量的影响

武际; 郭熙盛; 鲁剑巍; 王允青; 许征宇; 《植物营养与肥料学报 》 2012 北大核心 CSCD

摘要：采用田间定位试验研究方法,于2008～2010连续3年研究了水旱轮作制下连续秸秆覆盖对土壤理化性质和作物产量的影响。结果表明,连续秸秆覆盖显著降低了表层土壤(0—5 cm)容重,提高了0—5 cm和5—15 cm土层土壤含水量。同时连续秸秆覆盖还田还可以显著提高0—25 cm土层土壤有机质、碱解氮、速效磷和速效钾含量。秸秆覆盖对表层(0—5 cm)土壤养分状况的效应更明显。秸秆连续覆盖5季后,0—5 cm土层土壤速效钾含量的增幅(7.64%～15.33%)>速效磷(7.52%～10.03%)>碱解氮(7.30%～8.74%)>有机质(6.08%～7.53%)。秸秆覆盖还田后,可以提高作物产量,其中旱季作物(小麦、油菜)的增产效应要高于水季作物(水稻),并且随着秸秆还田年限和用量的增加,作物的增产幅度也随之提高,起主要作用的产量构成因素是小麦、水稻的有效穗数以及油菜单株角果数和每角粒数。

关键词： 水旱轮作 秸秆覆盖 土壤理化性质 产量

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连续秸秆覆盖对土壤无机氮供应特征和作物产量的影响

武际; 郭熙盛; 鲁剑巍; 王允青; 张晓玲; 许征宇; 《中国农业科学 》 2012 北大核心 CSCD

摘要：【目的】采用田间定位试验研究方法,于2008—2010年研究了水旱轮作制下连续秸秆覆盖对土壤无机氮供应特征和作物产量的影响。【结果】连续秸秆覆盖还田可以显著提高0—5 cm、5—15 cm和15—25 cm土层土壤NH4+-N、NO3--N含量,并且随着秸秆覆盖还田年限的延长和用量的提高,3个土层土壤的NH4+-N、NO3--N含量的增幅也随之增加。第5季水稻收获后,秸秆覆盖处理NH4+-N、NO3--N含量的增幅分别达到了18.83%—36.70%和12.04%—37.70%。秸秆覆盖还田使水稻生育前期土壤NH4+-N、NO3--N含量降低,有利于减少NO3--N的淋失。而后期氮素得到释放满足作物生殖生长的需要,则有利于作物产量的提高。秸秆覆盖还田后,可以提高作物产量。其中旱季作物(小麦、油菜)的增产效应要高于水稻,并且作物的增产幅度随着秸秆还田年限和用量的增加而提高。起主要作用的产量构成因素是小麦、水稻的有效穗数以及油菜单株角果数和每角粒数。【结论】连续秸秆覆盖还田促进了土壤无机氮的供应,从而提高了作物产量。

关键词： 连续秸秆覆盖 土壤无机氮 供应特征 产量

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麦稻轮作下耕作模式对土壤理化性质和作物产量的影响

武际; 郭熙盛; 张祥明; 王允青; 许征宇; 鲁剑巍; 《农业工程学报 》 2012 EI 北大核心 CSCD

摘要：为了探明不同耕作模式对土壤理化性质和作物产量的影响,采用田间定位试验方法,于2007-2010连续4a在麦稻轮作制下开展了本试验研究。结果表明,免耕提高了耕层土壤体积质量,降低了土壤含水率。但是免耕土壤表层(0～10cm)的体积质量仍在作物适宜生长的范围内,并未对作物的生长产生不利影响。免耕促进了土壤有机质和全氮在表层土壤的富集。0～10cm土层有机质和全氮含量比翻耕处理显著增加,而>10～20cm土层上述养分含量明显低于翻耕处理。小麦季免耕土壤的碱解氮、速效磷和速效钾含量的变化趋势与有机质和全氮含量相似,而水稻季免耕处理整个耕层土壤碱解氮、速效磷和速效钾含量均低于翻耕处理。免耕显著的提高了小麦产量,但降低了水稻产量,起主要作用的产量构成因素是小麦和水稻的有效穗数。整个轮作周期的作物产量以小麦免耕水稻翻耕模式的产量较高,比小麦翻耕水稻免耕模式产量增加了5.70%。

关键词： 土壤 水分 土地利用 麦稻轮作 免耕 翻耕 产量 土壤理化性质

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不同水稻栽培模式和秸秆还田方式下的油菜、小麦秸秆腐解特征

武际; 郭熙盛; 王允青; 许征宇; 鲁剑巍; 《中国农业科学 》 2011 北大核心 CSCD

摘要：【目的】于2007—2008连续2年在不同水稻栽培模式和秸秆还田方式下,研究油菜、小麦秸秆腐解特征及养分释放规律。【方法】在水稻常规栽培和节水灌溉栽培模式下,采用尼龙网袋研究法。将装满秸杆的网袋放在水稻田表层和埋入土中,模拟秸秆覆盖还田和土埋还田。【结果】秸秆还田后,在0-30 d腐解较快,后期腐解速率逐渐变慢。油菜秸秆在水稻节水栽培模式下,采用土埋还田腐解率最大,90 d时腐解率达61.06%。试验结束时,小麦秸秆累计腐解率为48.88%-59.95%,油菜秸秆为50.88%-61.06%。常规栽培模式下,秸秆覆盖还田腐解率>秸秆土埋;节水栽培模式下,秸秆土埋>秸秆覆盖。秸秆覆盖还田时,两种栽培模式秸秆腐解率差异不大。而在秸秆土埋还田时,节水栽培秸秆腐解率>常规栽培。秸秆中养分释放速率表现为钾>磷>氮≈碳;90 d时,小麦秸秆中48.29%-63.79%的碳、48.35%-52.83%的氮、54.83%-67.49%的磷和91.98%-95.99%的钾被释放;油菜秸秆中50.29%-66.55%的碳、46.48%-57.67%的氮、56.44%-75.64%的磷和92.31%-96.24%的钾被释放。栽培模式和还田方式对秸秆碳、氮和磷释放率的影响与对秸秆腐解率的影响规律基本一致。腐解30 d时,秸秆中已有超过90%的钾被释放出来。【结论】实行秸秆还田,水稻栽培模式宜采用节水灌溉栽培,可以促进秸秆腐解,提高其养分释放率。

关键词： 水稻栽培模式 秸秆还田方式 油菜秸秆 小麦秸秆 腐解

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