玉米秸秆还田对酸碱度的影响 (秸秆还田对黑土影响)

东北黑土区,作为全球三大主要黑土区之一[1],是我国重要的商品粮生产基地,承担着我国粮食生产“稳压器”的角色,也是重要的生态屏障[2-3]。而由于连续的不合理耕作及漫川漫岗的地形影响,东北黑土地面临着耕层变薄、肥力下降、有机碳库亏缺等耕地质量下降问题,威胁着东北乃至全国的粮食安全与农业的可持续发展[4]

深松能够在不翻转土壤的情况对深土层进行扰动,减少对土壤破坏的同时活化耕层土壤结构,而且深松有利于作物根系生长和养分吸收,与传统耕作相比有一定的增产效果[5]。姬强等[6]研究表明,深松措施使0-30cm有机碳平均增加17.7%,张博文等[7]指出,深松较旋耕可有效降低土壤容重、紧实度,提高土壤孔隙度,改善土壤结构,有利于提高0-10cm土层土壤有机碳转化效率及深层土壤有机碳含量。

王万宁等[8]研究认为,深松可降低玉米各生育时期0-40cm土层土壤容重,提高土壤孔隙度,显著降低拔节期20~40cm土层土壤紧实度。与此同时,也有学者提出不同的观点,王浩[9]认为,深松土壤有机碳储量与翻耕相比并无显著差异,因为深松提高了土壤二氧化碳排放速率(2.1%)。Liu等[10]和Botta等[11]研究指出,深松后土壤结构不稳定,土壤强度较低,易被再次压实,且多年连续深松会增加深层土壤压实的风险。

秸秆还田技术是当今世界范畴内改善农田生态环境、发展现代农业、旱作农业的重大举措,是节本增效型农业的重要环节,也是促进绿色食品产业和农业可持续发展的有效手段[12]。张莉等[13]指出,秸秆还田能提高0~20 cm和20~40 cm土层中土壤有机碳和可溶性有机碳含量,但增加幅度随着还田后时间的延长而降低。Yang 等[14]对土壤性质初步分析表明,秸秆还田处理的土壤总氮含量高于未还田土壤。在不同秸秆还田方式对土壤氮的影响研究中表明,0~20 cm土层的全氮含量要比20~50 cm土层的含量要高,说明全氮的含量主要集中在作物的根系层[15]。

以往的研究多集中在不同深松深度及年限,或不同秸秆还田量、还田深度和还田年限的研究,并且深松和秸秆还田措施在不同气候及土壤类型条件下施用会产生较大的差异,对于两者结合在东北黑土区的研究较少。对此,本研究自2017年在典型东北黑土区--绥化市青冈县开展,探究不同深松秸秆还田措施对东北黑土区土壤理化性质和玉米产量的影响,以期为不同深松秸秆还田措施在东北黑土区的应用提供更为全面的理论依据。

参考文献

[1] 张之一. 关于世界黑土分布的探讨[J]. 黑龙江农业科学, 2010, 190(4): 59-60.

[2] 王立刚,杨黎,贺美,. 全球黑土区土壤有机质变化态势及其管理技术[J]. 中国土壤与肥料, 2016, 266(6): 1-7.

[3] 刘兴土,阎百兴. 东北黑土区水土流失与粮食安全[J]. 中国水土保持, 2009, 322(1): 17-19.

[4] 翟国庆,韩明钊,李永江,. 黑土坡耕地有机碳变化及固碳潜力分析[J]. 生态学报, 2020, 40(16): 5751-5760.

[5] 孙贵臣,冯瑞云,陈凌,. 深松免耕种植对土壤环境及玉米产量的影响[J]. 作物杂志, 2014, 161(4): 129-132.

[6] 姬强,孙汉印,Ak Taraqqi,. 不同耕作措施对冬小麦-夏玉米复种连作系统土壤有机碳和水分利用效率的影响[J]. 应用生态学报, 2014, 25(4): 1029-1035.

[7] 张博文,杨彦明,张兴隆,. 连续深松对黑土结构特性和有机碳及碳库指数影响[J]. 中国土壤与肥料, 2019, 280(2): 6-13.

[8] 王万宁. 深松对土壤物理特性影响及畦灌灌水技术参数研究[D]. 中国农业科学院, 2018.

[9] 王浩. 黄土旱塬麦玉轮作田长期定位耕作的土壤改良及耕地生产力提升效应研究[D]. 西北农林科技大学, 2020.

[10] Liu Z,Qin A,Zhao B, et al. Yield Response of Spring Maize to Inter-row Subsoiling and Soil Water Deficit in Northern China[J]. Plos One, 2016, 11(4).

[11] Botta G,Jorajuria D,Balbuena R, et al. Deep Tillage and Traffic Effects on Subsoil Compaction and Sunflower ( Helianthus Annus L.) Yields[J]. Soil & Tillage Research, 2005, 91(1).

[12] 徐永刚,马强,周桦,. 秸秆还田与深松对土壤理化性状和玉米产量的影响[J]. 土壤通报, 2015, 46(2): 428-432.

[13] 张莉,李玉义,逄焕成,. 玉米秸秆颗粒还田对土壤有机碳含量和作物产量的影响[J]. 农业资源与环境学报, 2019, 36(2): 160-168.

[14] Hongjun Y,Jiaxin M,Zhenyang R, et al. Wheat Straw Return Influences Nitrogen-cycling and Pathogen Associated Soil Microbiota in a Wheat-soybean Rotation System.[J]. Frontiers in Microbiology, 2019, 10.

[15] 冀雅珍,武海霞. 不同秸秆处理方式下春玉米NP、有机质动态变化规律研究[Z]: 水资源开发与管理, 2020.