［目的］本文旨在研究秸秆及生物质炭形式还田下减施氮肥对旱地作物生产及温室效应影响，以期为农业低碳生产及秸秆资源化利用提供依据。［方法］本研究选取华北平原典型旱地土壤（褐土）为研究对象，设置不同施氮水平并配合秸秆直接还田与生物质炭还田施用，对连续两个作物生长季（玉米－小麦）的产量及温室气体排放进行观测。共设置了７个施肥处理：１）不施肥处理（ＣＫ）；２）常规秸秆还田配施全量化肥氮处理（ＳＮ１００）；３）秸秆还田配施化肥减氮１０％处理（ＳＮ９０）；４）秸秆还田配施化肥减氮２０％处理（ＳＮ８０）；５）生物质炭配施全量化肥氮处理（ＢＮ１００）；６）生物质炭配施化肥减氮１０％处理（ＢＮ９０）；７）生物质炭．．．

【目的】探讨关中平原小麦-玉米轮作体系中,秸秆机械化全量还田条件下减量施N对作物产量、土壤碳库及NO-3-N累积的影响,为该地区粮食生产的合理氮肥用量提供理论依据。【方法】2008-06-2012-06在陕西关中平原进行了4年田间定位试验,在作物秸秆全量还田条件下,设置了常规施N(玉米和小麦季施N量分别为188,150kg/hm2)、15%减量施N(玉米和小麦季施N量分别为160,128kg/hm2)、30%减量施N(玉米和小麦季施N量分别为130,105kg/hm2)3个处理,对3个处理的玉米和小麦秸秆、籽粒产量以及植物全氮、土壤硝态氮含量、土壤有机碳及活性有机碳含量进行分析。【结果】与常规...

为明确免耕与秸秆还田对中国农田固碳和作物产量的影响,基于1995—2019年公开发表文献中的1 162对研究数据,综合分析免耕和秸秆还田的农田生态及生产效应。结果表明,在全国(不包括香港和澳门特别行政区、台湾省)范围内,仅考虑耕作影响,以翻耕为对照,免耕试验中,占比75.00%的试验研究表现出固碳速率提高,占比42.70%的试验研究表现出增产;仅考虑秸秆影响,以秸秆不还田为对照,秸秆还田试验中占比88.23%的试验表现出固碳速率提高,占比79.80%的试验表现出增产。与传统方式相比,免耕与秸秆还田技术充分推广后,其固碳潜力可分别增至2.22×10~(10)和7.00×10~(10) kg/年,增幅分别为63.90%和7.00%;全国主要粮食作物总产量分别增加-1.16%和3.72%。回归分析表明,免耕对作物产量和有机碳的影响分别与平均气温极显著相关,与土壤粘粒含量显著相关;秸秆还田对作物产量的影响与试验年限显著相关,与土壤pH极显著相关,而对有机碳的影响则与粘粒含量和土壤pH显著相关。总体上,免耕和秸秆还田可明显提高土壤的固碳能力,但存在地域上的差异,免耕和秸秆还田相对传统耕作在区域Ⅰ、区域Ⅱ和区域Ⅳ等区域表现为固碳速率提高。未来应进一步挖掘免耕与秸秆还田的互作效应,进一步增强农田生态效益,提高作物产量。

【目的】探究陕西关中地区麦玉复种体系下作物生产过程对秸秆还田与氮肥合理配施的响应,为实现当地粮食作物增产及资源高效利用提供理论依据。【方法】本研究于2011年10月至2016年10月,在陕西杨凌地区设置连续5年的定位试验。采用二因素裂区设计,主区为秸秆还田,设秸秆还田(S)和秸秆不还田(S0)2个水平;副区为施氮量,设常规施氮(F1)、减量施氮(F0.8)、不施氮(F0)3个水平,对冬小麦与夏玉米籽粒产量及水肥利用状况进行测定分析。【结果】秸秆还田与施氮及二者交互作用对麦玉两作物产量及其构成因素、水肥利用效率等方面有显著或极显著影响。秸秆还田较不还田处理显著提高土壤有机质、碱解氮、速效磷、速效钾含量,分别达6%—14%、8%—34%、3%—5%、3%—10%;同时显著提高麦玉播种前及收获后0—100 cm土层的储水量,播种前及收获后5季均值分别增加5%—11%、12%—15%(麦)和4%—9%、11%—17%(玉)。与不施氮处理相比,施氮显著提高土壤有机质、碱解氮、速效磷、速效钾含量;并显著提高了秸秆还田水平下麦玉播前及收后土壤储水量。在产量和水氮利用方面,秸秆还田较不还田处理分别显著提高了2012—2016 4季冬小麦和5季夏玉米产量,其中,冬小麦每年依次提高4%—6%、5%—10%、7%—10%、8%—12%,夏玉米依次为1%—2%、3%—6%、4%—7%、5%—8%、3%—7%;秸秆还田显著提高麦玉水分利用率WUE,5季均值分别增加4%—7%(麦)和8%—11%(玉);并显著提高2012—2016 4季麦玉氮肥偏生产力PEPN、2012—2016 4季冬小麦和5季夏玉米农学利用率AEN。施氮较不施氮处理显著提高麦玉产量,且均以F1处理最高,冬小麦F1处理在两秸秆还田水平下分别较F0处理显著增产30%—38%(S)和29%—33%(S0),夏玉米为21%—25%(S)和19%—22%(S0);施氮显著提高了两作物WUE,S0水平下F1处理WUE均值最高,S水平下F0.8处理WUE均值最高;F0.8较F1处理在5季中均显著提高作物PEPN和AEN,5季均值最高的SF0.8处理较最低的S0F1处理分别增加31%和30%(麦)、30%和31%(玉)。经济效益方面,秸秆还田较不还田处理提高了麦玉净收益均值,分别为808—1 258元(麦)和733—1 212元(玉);施氮较不施氮处理提高两作物净收益,施氮处理中以F0.8处理获得收益最大。麦玉5年净收益均呈现出SF0.8>SF1>S0F0.8>S0F1>SF0>S0F0的趋势,其中SF0.8处理下净收益均值较CK分别增加3 052元(麦)和2 145元(玉)。【结论】长期秸秆还田配减量施氮在保证冬小麦及夏玉米维持较高产量的情况下,显著改善作物水肥利用情况。综合考虑作物产量、水肥利用效率及经济效益,不同处理间以秸秆全量还田配施减量氮肥处理效果最优。

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,...

【目的】研究施钾和秸秆还田对华北地区不同种植制度下作物产量和耕层土壤钾素状况的影响。【方法】在华北平原的河北潮土和山西褐土上进行连续13年的施钾和秸秆还田试验。【结果】施钾和秸秆还田能增加小麦和玉米产量,处理之间表现为:NPK+St>NPK>NP+St>NP,施钾处理的作物产量与NP处理的产量差异显著,轮作制度下玉米的施钾效应高于小麦。与山西单作制度相比,河北轮作制度下的土壤钾素损耗严重,除NPK+St处理外土壤钾素均表现亏缺。秸秆还田和施用钾肥较NP处理可不同程度提高河北潮土和山西褐土耕层土的水溶性钾、非特殊吸附钾、非交换性钾、矿物钾及全钾含量,且降低矿物钾比例的同时提高其余几种形态钾的比例...

【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...

【目的】为改善黄河故道砂性土壤地区的秸秆还田效果，提高土壤质量及作物产量。【方法】基于秸秆激发还田技术，分析比较秸秆全量还田模式下，分别增施氮素（N）、有机肥（M）、生物菌剂（B）、有机肥+生物菌剂（MB）、土壤酶助剂（S）、有机肥+生物菌剂+土壤酶助剂（MBS）等不同外源物对土壤养分及作物产量的影响。【结果】增施外源物的秸秆激发还田技术可以提高土壤肥力及作物产量。N处理在增施187.5 kg/hm²的氮量水平下，对土壤养分含量和作物产量的影响不显著。与不施用外源物处理（CK）相比，MB处理能够提高土壤有机质及氮磷钾等养分含量，作物产量也显著提高。MBS处理能够进一步增加秸秆还田效应，与CK处理相比，其土壤有机质含量增加4.5%～10.3%，总氮增加18.3%～33.8%，速效磷增加11.3%～25.5%，速效钾增加52.6%～99.6%；较其他5种配施外源物处理相比，MBS处理使玉米增产3.0%～32.0%、大豆增产0.5%～30.2%、小麦增产5.4%～14.3%，增产效果明显。【结论】所有处理中，秸秆还田配施有机肥+生物菌剂+土壤酶助剂（MBS）对提高土壤养分含量和作物产量效果最好。

【目的】华北平原地区是中国最重要的冬小麦和夏玉米生产基地,不同农田土壤基础性质差异是造成该地区农田生产力空间变异的基本原因。通过研究该地区冲积始成土冬小麦-夏玉米轮作农田土壤剖面性质对水氮过程以及作物产量形成的影响,以期为该地区高产农田的水氮利用与管理提供参考。【方法】选取位于山东省泰安市研究区3块具有不同土壤基础性质且产量存在显著性差异的农田,进行3年田间试验,测定土壤剖面的土壤基本性质,具体包括机械组成、饱和导水率、田间持水量、永久萎蔫点、有机碳、全氮;监测土壤剖面0—160 cm的水分和硝态氮的动态变化以及作物生物量、叶面积指数和产量等。运用根区水质模型(RZWQM)对各农田的水氮过程进...

为准确分析中国农作物秸秆产量及其综合利用现状,采取国家统计局发布的全国31个省(自治区、直辖市)谷物、豆类、薯类和棉花等作物产量,结合作物秸秆系数,对2009—2018年全国主要农作物秸秆产量进行测算。结果表明:2009—2018年中国秸秆产量增加12 672.54万t,年增长率为2.01%,其中玉米秸秆贡献最大;2018年中国秸秆产量分布总体呈现东部和北部省(自治区、直辖市)高、西部和南部省(自治区、直辖市)低的特点;其中,河南省、山东省、黑龙江省、广西壮族自治区、江苏省和安徽省的产量高,北京市、上海市、天津市、浙江省、海南省、西藏自治区、青海省和宁夏回族自治区的产量低;中国耕地秸秆单产总体呈三级阶梯状分布,高产量地区集中在第三阶梯。综上所述,中国农作物秸秆产量巨大,需加大研发秸秆"五化"(秸秆肥料化、秸秆饲料化、秸秆能源化、秸秆基料化和秸秆原料化)利用核心关键技术,以提高综合利用效率。

【目的】通过研究不同水旱轮作方式下秸秆还田与氮肥运筹对作物产量、氮素吸收及氮肥偏生产力的影响，以期为秸秆还田条件下氮肥的合理施用提供理论依据。【方法】２０１３—２０１４年在湖北省孝南、松滋、应城等１４个县（市、区）开展水稻－油菜和水稻－小麦２种轮作条件下秸秆还田与氮肥运筹田间试验。试验共设置５个处理，分别为氮肥习惯３次施用、氮肥习惯３次施用配合秸秆还田、高量氮肥３次施用配合秸秆还田、氮肥２次施用（后肥前移）、氮肥２次施用（后肥前移）配合秸秆还田。分析秸秆还田条件下不同氮肥运筹对水稻、油菜及小麦产量、生物量、氮素吸收量及氮肥偏生产力的影响。【结果】对比秸秆还田下的２种轮作模式，增施氮肥对稻油轮作．．．

【目的】农田中施用腐秆剂能否有效地促进秸秆腐解和养分释放,进而提高作物产量一直存在争议。在全国尺度上,整合分析腐秆剂田间施用的秸秆促腐和作物增产效果,探明不同气候和土壤状况、秸秆特征以及还田条件下腐秆剂施用对还田秸秆降解和作物产量的影响,为科学合理地使用腐秆剂提供指导。【方法】本研究利用整合分析的方法(meta-analysis),系统分析了2001—2019年公开发表的腐秆剂田间应用相关研究论文(共89篇,含腐秆剂促腐秸秆数据63条、腐秆剂提高作物产量数据207条),探讨了气候类型、还田条件、秸秆种类、还田初始碳氮比(C/N)、土壤pH和土壤有机质(SOM)含量等6方面因素对腐秆剂促腐和增产作用的影响。【结果】研究发现,与不施腐秆剂相比,施用腐秆剂总体上可有效促进还田秸秆的降解,但在温带大陆性气候地区,秸秆还田初始C/N≤15以及土壤为中性时,腐秆剂的促腐效应却不显著,效应值的范围分别为-0.010—0.716、-0.302—0.568和-1.01—0.475;还田条件、秸秆种类和SOM含量会显著影响腐秆剂的促腐作用强度。类似地,腐秆剂的田间施用对作物产量的作用总体也表现为显著提升,但在土壤为中性时腐秆剂的增产作用并不稳定,其效应值范围为-0.284—0.751;除了还田环境、SOM含量外,其余4方面因素均会显著改变腐秆剂的增产幅度。此外,线性拟合结果显示秸秆促腐率与作物增产率之间呈现显著正相关关系(R~2=0.307,P

为了研究长期秸秆覆盖还田配合不同施肥处理对成都平原稻-麦轮作下作物产量及土壤肥力的影响及提出该种植模式下的作物最佳施肥方案和明确土壤培肥效果,2005-2011年,在成都平原灰色冲积水稻土壤上,采用秸秆覆盖还田配施不同用量氮磷钾肥连续免耕轮作种植水稻和小麦,研究不同处理对作物产量的影响;于2010年水稻收获后采取耕层(0~5,5~15和15~30cm)土样,分析不同处理对壤理化性状的影响。在相同化肥用量条件下,秸秆覆盖还田能显著增加水稻和小麦产量。在秸秆还田基础上增施氮肥和钾肥都能显著提高水稻和小麦产量,而磷肥只能增加小麦产量,对水稻产量没有影响。秸秆覆盖还田比单施化肥每季每公顷至少能节约60...

为探究化肥氮钾减施配合紫云英秸秆还田对双季稻产量与光合特性的影响。通过田间小区试验,以常规化肥处理(100%化肥)为对照,研究紫云英协同晚稻秸秆还田下早稻减施20%,30%,40%化肥氮和同时减施40%化肥钾对双季稻产量、幼穗分化期倒三叶叶片净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、胞间CO_2浓度(Ci)、蒸腾速率(Tr)、叶绿素含量(SPAD)及早晚稻收获期土壤理化性质的影响。结果表明:不同氮肥减施比例下紫云英协同晚稻秸秆还田均能增强水稻光合作用,提高土壤肥力,增加水稻年产量,且以减施30%化肥氮、40%化肥钾处理(T4)效果较好。与常规施肥处理相比,T4的水稻年产量增加4.5%,早稻稻谷增产6.8%,倒三叶叶片Pn、Gs、Tr和SPAD值分别降低7.8%,23.9%,21.0%,9.5%,Ci提高19.5%;其晚稻稻谷增产2.0%,倒三叶叶片Pn、Gs、Tr和SPAD值分别提高27.0%,55.3%,14.8%,13.4%,Ci降低1.6%;早晚稻收获期土壤碱解氮、有效磷、速效钾和有机质含量均有提高。研究结果,对指导双季稻田紫云英协同晚稻秸秆还田下化肥氮钾减施、水稻增产和地力提升有重要意义。

【目的】秸秆还田配施氮肥可以提高作物生产力，但在气候变化条件下，不同管理措施对夏玉米农田氮素利用存在很大的不确定性。明确在未来气候条件下秸秆还田与氮肥种类对夏玉米产量和土壤氨挥发的影响，以应对气候变化。【方法】利用DNDC模型预测未来不同情景下，秸秆还田和不同氮肥种类对关中地区夏玉米产量和土壤氨挥发的影响。通过田间土壤温度、水分、产量和土壤氨挥发累积量试验数据的验证，DNDC模型可以很好地模拟未来气候条件下不同处理的作物产量和土壤氨挥发累积量。【结果】模拟和实测结果均表明，在当前气候条件下秸秆还田会提高作物产量并促进土壤氨挥发，稳定性氮肥与普通尿素相比对产量无显著影响但会显著减少土壤氨挥发累积量。敏感性分析表明，作物产量与土壤氨挥发累积量均对施氮量最敏感。在RCP4.5排放情景下，单施稳定性氮肥（NF1）和单施尿素（NF2）分别在2050s—2090s和2070s—2090s产量显著降低，秸秆配施稳定性氮肥（SF1）和秸秆配施尿素（SF2）均在2050s—2090s产量显著升高；在RCP8.5排放情景下，单施稳定性氮肥（NF1）在2070s—2090s产量显著降低，单施尿素（NF2）产量无显著变化，秸秆配施稳定性氮肥（SF1）和秸秆配施尿素（SF2）均在2050s—2090s产量显著升高。单施稳定性氮肥（NF1）在RCP4.5排放情景下的2050s—2090s和在RCP8.5排放情景下2030s—2090s土壤氨挥发累积量与当前气候条件相比显著提高，其余各处理在不同排放情景下未来各时期土壤氨挥发累积量与当前气候条件相比均显著降低。【结论】DNDC预测结果表明，在关中地区未来气温和CO2浓度升高以及降水变化的气候条件下，秸秆还田配施稳定性氮肥会显著提高夏玉米产量并降低土壤氨挥发累积量，是最佳的高产减排农田管理方案，可为应对气候变化及合理使用秸秆和氮肥提供理论基础。