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稻麦两熟制秸秆沟埋还田作用特点研究

作　者: 刘春晓
导　师: 卞新民
学　校: 南京农业大学
专　业: 生态学
关键词: 秸秆还田土壤物理性状稻麦两熟制土壤养分拦截
分类号: S141.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

我国是农业大国,每年农作物桔秆产量近7亿吨,是数量巨大的一种资源。长江中下游的稻麦两熟制地区作物产量高,现有的秸秆还田方式无法完全解决秸秆还田中因数量大、时间紧而导致的一些问题。秸秆沟埋还田是指作物收获后在田间按一定间距挖沟,将秸秆集中在沟内掩埋并覆土的一种措施,可望实现秸秆的全量、深埋和机械化还田,并可实现少动土、深翻土和增强土壤碳汇的效果。本文通过实验研究秸秆沟埋还田的作用特点,为开发相应技术体系奠定基础。本研究主要通过大田试验与盆栽模拟试验进行了如下研究：①秸秆沟埋还田对土壤物理性状的影响,②沟埋秸秆深度和埋草集中度对秸秆腐解和CO2排放通量的影响,③沟埋秸秆对氮的拦截与吸附作用,④秸秆掩埋沟对稻麦生长的影响。得到以下主要结论：1)秸秆沟埋还田可有效改善土壤水热条件降雨停止3 d内,埋草沟具有与排水沟相近的土壤降渍效果,距埋草沟和排水沟越近的地方,土壤含水量降低越快,埋草沟和排水沟的降渍效果比较接近。连续降雨后,不同沟深埋草沟的降渍效果优劣排序为30 cm>20 cm>40 cm>50 cm。30cm深草沟排水流速最大,大约在71.4 mL/min。秸秆还田后秸秆以上土层(距地表5cm)温度昼夜变化幅度比对照(未开沟处理)大,秸秆层(距地表20cm)以下土层土壤温度昼夜变化幅度比对照小,低温时秸秆层具有一定的保温作用；通过秸秆沟埋可导致耕作层土壤容重降低,埋草540 d后埋草沟上7cm-14cm土壤容重仍比对照低0.09g/cm3,所以经过多季实施沟埋秸秆还田后可望明显降低耕作层土壤的容重。2)沟埋秸秆深度和埋草集中度显著影响秸秆腐解速度与CO2排放通量本试验运用尼龙网袋法和原位静态碱液吸收法对不同埋草深度和埋草量的秸秆腐解进度和CO2排放通量的测定结果表明：沟埋秸秆的腐解速度受埋草深度的影响明显,水稻秸秆沟埋深度为15 cm和20 cm时腐解速度最快,小麦秸秆沟埋深度为25 cm和30 cm时腐解速度最快；水稻秸秆的埋深超过10cm的处理均表现出第1季腐解快,第2季腐解慢。埋深50cm处理秸秆第2季失重最少,失重率仅为1.85%。水稻秸秆还田初期土壤CO2通量随埋草的深度逐步减小,表明增加埋草深度有利于减少秸秆还田条件下农田土壤CO2排放量,具有提高土壤碳汇能力的效果；不同埋草量处理的土壤CO2通量随着埋草量的增加而增大,但是单位埋草量CO2排放通量随着埋草量的增加而减小,表明增加秸秆掩埋的集中度可以增强土壤碳汇的效果。3)秸秆还田对减少土壤氮素流失具有明显效果通过不同施氮浓度处理的盆栽模拟实验,测定了土壤、秸秆及浸泡液氮素含量,结果表明：秸秆对土壤溶液氮素具有较强的吸附能力,环境溶液浓度含氮量从150mg/L提高到2400 mg/L时,1g秸秆对氮素的吸附量从2.4 mg增加到7.2 mg；计算结果表明每克秸秆对周边溶液中氮素的理论最大吸附量为9 mg；土壤中集中掩埋形成的秸秆层对下渗氮素具有一定的拦截作用,在常规施肥量(18 kg/mu纯氮)条件下每克秸秆拦截的氮素可达0.852 mg。可见秸秆还田可以减少土壤氮素的流失。4)适当增加秸秆沟埋深度和埋草量对稻麦生长无不良影响埋草深度为10 cm、埋稻草量为3 kg/m(或麦秸秆1.5kg/m)和4 kg/m(或麦秸秆2kg/m)处理的出苗数、有效穗数和穗粒数比对照显著减少,对作物生长不利。埋草量≤3kg/m稻草或1.5kg/m麦草(均为1.5倍全量还田)和沟深≥20cm的处理对稻麦生长的影响较小。适当的埋草深度和埋草量对作物生长无不良影响。

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摘要 7-9ABSTRACT 9-12第一章文献综述 12-22 1.1 秸秆还田途径 12-14 1.1.1 直接还田 12-13 1.1.2 间接还田 13-14 1.2 还田秸秆腐解研究 14-15 1.2.1 还田秸秆的腐解特征及机制 14-15 1.2.3 还田秸秆腐解的研究方法 15 1.3 秸秆还田对土壤的影响 15-17 1.3.1 秸秆还田对土壤结构的影响 15-16 1.3.2 秸秆还田对土壤养分的影响 16 1.3.3 秸秆还田对土壤温度和水分的影响 16-17 1.4 秸秆还田对作物生产的影响 17 1.5 秸秆还田减少养分流失的研究进展 17-19 1.5.1 农田养分流失现状 17-18 1.5.2 秸秆还田减少氮肥流失的研究 18-19 1.5.3 秸秆的吸附能力研究现状 19 1.6 秸秆还田存在的问题 19-22 1.6.1 土壤翻耕的问题 19 1.6.2 作物出苗的问题 19-20 1.6.3 病虫草害的问题 20 1.6.4 效益和成本问题 20-22第二章研究思路与技术路线 22-26 2.1 项目来源 22 2.2 秸秆沟埋还田基本思路 22-23 2.3 研究意义 23 2.4 研究内容 23-24 2.4.1 秸秆沟埋还田对土壤物理性状的影响 23 2.4.2 不同沟埋深度条件下稻麦秸秆的腐解特点 23 2.4.3 沟埋深度和埋草集中度对CO_2排放的影响 23-24 2.4.4 沟埋秸秆对氮的拦截与吸附作用研究 24 2.4.5 秸秆掩埋沟对稻麦生长的影响 24 2.5 技术路线 24-26第三章秸秆沟埋还田对土壤物理性状的影响 26-38 3.1 材料与方法 26-29 3.1.1 试验地概况 26 3.1.2 试验设计 26-28 3.1.3 田间管理 28 3.1.4 调查测定内容与方法 28-29 3.2 结果与分析 29-36 3.2.1 秸秆沟埋还田对土壤水分的影响 29-32 3.2.2 埋草沟的渗漏液流速 32-33 3.2.3 草沟对秸秆上下层土壤温度的影响 33-35 3.2.4 埋草沟对土壤容重和总孔隙度影响的后效 35-36 3.3 讨论 36-38第四章沟埋秸秆深度和埋草集中度对秸秆腐解和CO2排放的影响 38-46 4.1 材料与方法 38-40 4.1.1 试验地概况 38 4.1.2 试验设计 38-39 4.1.3 试验的实施与管理 39 4.1.4 测定内容与方法 39-40 4.2 结果与分析 40-45 4.2.1 埋草深度对秸秆腐解进度的影响 40-42 4.2.2 埋草深度对CO_2排放通量的影响 42-43 4.2.3 埋草集中度对CO_2排放通量的影响 43-45 4.3 讨论 45-46第五章沟埋秸秆对可溶性氮的拦截与吸附作用研究 46-56 5.1 材料与方法 46-48 5.1.1 试验设计 46-47 5.1.2 试验的实施与管理 47 5.1.3 测定内容与方法 47-48 5.2 结果与分析 48-54 5.2.1 秸秆对氮素的拦截作用 48-52 5.2.2 秸秆对水分和氮素的吸附作用 52-54 5.3 讨论 54-56第六章秸秆掩埋沟对稻麦生长的影响 56-62 6.1 材料与方法 56-57 6.1.1 试验地概况 56 6.1.2 试验设计 56 6.1.3 田间管理 56 6.1.4 调查测定内容与方法 56-57 6.2 结果与分析 57-61 6.2.1 沟深和埋草量对水稻的影响 57-60 6.2.2 沟深和埋草量对小麦的影响 60-61 6.3 讨论 61-62第七章结论与展望 62-66 7.1 主要结论 62-63 7.1.1 沟埋还田可有效改善土壤水热条件 62 7.1.2 沟埋秸秆深度显著影响秸秆的腐解速度 62 7.1.3 沟埋秸秆深度和埋草集中度显著影响CO_2排放通量 62-63 7.1.4 沟埋秸秆对氮素具有拦截吸附作用 63 7.1.5 适当增加秸秆沟埋深度和埋草量对稻麦生长无不良影响 63 7.2 研究展望 63-64 7.2.1 秸秆沟埋还田技术的应用前景 63 7.2.2 秸秆沟埋还田技术研究的侧重点 63-64 7.3 主要创新点和不足 64-66 7.3.1 主要创新点 64 7.3.2 不足之处 64-66参考文献 66-74硕士期间发表的相关论文 74-76致谢 76

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