东北坡岗地秸秆还田对水土氮磷的影响研究

发布时间：2020-09-18 12:28

　　东北坡岗农田水土流失问题长期存在,加上农作物秸秆不能还田利用,多为田间燃烧,大多数农田只用化肥不用有机肥,土壤表层有机质下降,水土流失导致黑土地退化日益严重,土壤耕层减少,蓄水保肥性能差、化肥利用效率下降、抗旱抗涝降低、作物根系发育空间减小、影响作物生长及其产量提高。土壤氮磷伴随水土流失产生的农田面源污染问题也日趋突出。本研究基于东北坡岗地水土氮磷保持与农作物秸秆还田需求,开展东北坡岗地作物秸秆还田对水土氮磷的影响研究。试验设计5个处理:玉米立茬少耕+横垄(CN),苜蓿粉碎还田+横垄(MR),玉米秸秆粉碎还田+横垄(CR),大豆秸秆粉碎还田+横垄(SR),常规种植+顺垄(CK)。通过观测坡岗地水土及其携带氮磷流失数量与发生过程,两年田间试验取得了以下研究结果。秸秆还田对土壤全氮的增加没有达到显著水平,玉米、苜蓿和大豆秸秆还田没有显著差异。玉米秸秆粉碎还田显著高于立茬还田的土壤全氮量的20.6%,建议采用粉碎方式更有利于保持和提升土壤氮素养分容量。作物秸秆还田有利于降低表层土壤的碱解氮含量,能够有效的降低坡耕地农田径流过程中的氮素养分损失;玉米、苜蓿和大豆秸秆粉碎还田之间没有显著差异。作物秸秆粉碎还田显著降低表层土壤的硝态氮含量46.4%-58.4%,能够减少地表径流中的硝态氮流失;MR、CR、SR之间没有显著差异。CN的表层土壤硝态氮浓度比对照增加54.0%,容易引起土壤氮素损失,表明坡地不适合玉米秸秆立茬还田。秸秆还田对表层土壤总磷含量基本没有影响,MR、CR、SR之间没有显著差异,CN与CR也没有显著差异。秸秆还田对土壤速效磷的影响同于总磷,CN的土壤速效磷高于MR 77.4%,主要因为苜蓿吸收土壤磷较多。农作物秸秆还田对表层土壤的有机质提升不显著,MR、CR、SR之间没有显著差异,CN与CR也没有显著差异。可能是试验期太短,秸秆增碳效果没有发挥出来。秸秆还田与横垄种植能够有效的降低坡耕农田的土壤流失负荷。与CK相比,CN、MR、CR、SR土壤流失负荷分别减少24.1%、53.95、37.1%、49.1%。CN与CR相比,CR更有利于农田土壤保持。秸秆还田与横垄种植能够有效的降低坡耕农田径流量。与CK相比,CN、MR、CR、SR径流负荷分别减少51.2%、54.2%、52.2%、61.0%。玉米、苜蓿与大豆三种作物秸秆粉碎还田对坡耕农田地表径流量影响差异不明显,以及CN比CR高2.30%,均表明秸秆粉碎疏松土壤的功效高于秸秆差异。坡岗地玉米顺垄种植的土壤流失产生的总氮污染负荷1.95kg/hm2,CN、MR、CR、SR总氮污染负荷分别减少48.7%、65.9%、51.0%、62.0%;坡岗地玉米顺垄种植的土壤流失产生的总磷污染负荷0.75kg/hm2,CN、MR、CR、SR总磷污染负荷分别减少45.3%、66.7%、50.7%。60.0%。坡岗地玉米顺垄种植的农田径流产生的总氮污染负荷5.81 g/hm2,CN、CR、SR总氮污染负荷分别减少60.1%、32.2%、77.1%,MR提高了21.2%;坡岗地玉米顺垄种植的农田径流产生的总磷污染负荷3.77g/hm2,CN、MR、CR、SR总磷污染负荷分别减少44.8%、67.1%、91.8%、70.3%。由此可以看出,坡岗农田径流不存在氮磷污染。秸秆还田试验结果表明,CN、CR与CK相比,玉米产量均未达到显著差异水平;对玉米秸秆粉碎还田处理而言,第二年产量为8961 kg/hm2与第一年7989 kg/hm2相比达到显著差异水平,说明玉米秸秆粉碎还田有利于玉米增产,玉米秸秆的立茬还田没有表现出增产效应。两年大豆的产量是2366.7、2365.6 kg/hm2,苜蓿的产量是5697.9、5885.4 kg/hm2。由此可见,玉米秸秆粉碎还田横垄种植技术有助于提升坡岗地农田水土氮磷保持效果;基于合适施肥量,苜蓿与大豆粉碎还田也能实现类似的水土氮磷保持功效。
【学位单位】：中国农业科学院
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2016
【中图分类】：S141.4

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