干旱区生态环境知识资源中心(Arid): 粮食主产区定量秸秆覆盖还田关键技术研究

Arid

	粮食主产区定量秸秆覆盖还田关键技术研究
	蔡太义; 黄耀威; 黄会娟; 乔卫芳; 牛娟; 黄艳丽; 张合兵; 刘昌华; 付胜堂; 李博; 王锐; 李永亮; 杨永菊
完成单位	河南理工大学
登记(发布)日期	2011
中文摘要	①课题来源与背景：中国博士后科学基金面上项目(2013M541974)及河南省博士后科研项目资助项目。 ②研究目的与意义：自1936年Hallsted和Mathews最早开展秸秆覆盖研究以来,秸秆覆盖在强化土壤有机质积累、调节土壤水温状况、激发土壤酶活性,改善作物光合特性、提高作物产量、增加经济效益和生态效益等方面,已取得了较大研究进展。其研究方法多采取田间定位实验,部分学者采用了人工模拟和模型验证的实验方法。与此同时,秸秆覆盖的定量研究亦取得了重大进展。近年来,半湿润易旱区已开展了不少秸秆覆盖还田试验,在改善土壤理化性质和提高作物产量方面已取得一定成效,然而,不同降水年型、不同秸秆覆盖方式和不同覆盖量条件下春玉米的水温效应和增产机理问题,目前尚不清楚,粮食主产区(半湿润易旱区)适宜的秸秆覆盖量数据更未明确。鉴此,本研究开展不同秸秆覆盖模式的定位、定量试验,集中探讨秸秆覆盖还田的关键技术(对土壤水温效应的调控及作物生理生态的影响)及其生产应用,旨在为旱地农业节水及完善粮食主产区秸秆覆盖栽培理论等提供参考。 ③主要论点与论据： 1) 不同水文年型不同量秸秆覆盖对农田土壤均能起到蓄水保墒作用,并能明显平抑土壤温度。 2)冠气温差可合理反映不同量秸秆覆盖下作物水分亏缺程度和土壤水分变化状况,为快速、无损监测土壤水分提供了新的思路和理论依据。 3) 秸秆覆盖还田强化了土壤有机碳的积累,但LOC和CMI较TOC更能敏捷、准确的反映秸秆覆盖的生态效应。这为适时反映不同量秸秆覆盖效果及未来研究保护性农业的温室气体减排,发挥土壤碳“汇”作用提供了理论依据。 4)半湿润易旱区适宜的秸秆覆盖还田方式为全程覆盖模式、适宜的玉米秸秆覆盖量为9000kg/hm2。 ④创见与创新：该研究揭示了不同水文年型条件下,秸秆覆盖还田量对农田土壤的降温增墒效应,探明了不同秸秆覆盖还田量对作物光合生理、冠层温度和叶片水势的影响机理,并建立了作物生长发育动态变化与秸秆覆盖还田量的定量关系。提出了用活性有机碳(LOC)和碳库管理指数(CMI)评价秸秆覆盖还田培肥农田土壤的新指标,在综合比较不同秸秆覆盖还田模式下作物的产量、水肥利用效率和节水效益的基础上,明确了半湿润易旱区春玉米适宜的秸秆覆盖还田方式。在秸秆还田培肥土壤的评价和半湿润易旱区适宜的秸秆覆盖还田模式方面具有一定的创新性。 ⑤社会经济效益,存在的问题：本研究成果能显著减少土壤水分蒸发、蓄水保墒、平抑地温的效应,亦有改善土壤结构、提高土壤肥力、防止水土流失和减轻土壤盐渍化等综合效应,同时对实现农业废弃物的资源化利用,降低环境污染,保护生态环境,提高农业综合生产能力,促进可持续发展具有极其重要的意义。本研究成果在焦作市及新乡市的应用,明显提高了粮食产量、降低了化肥投入,节约了灌溉用水,节约劳动力,明显增加了农田的收入。同时为相关单位进行农业精准管理提供了理论依据。本研究成果在焦作市及新乡市的效益分别如下：焦作市经济效益计算： ①年度节水费用：0.81万元/km2× 1956km2=1590.42万元; ②年度增加产量效益：9.16万元× 1956km2=17933.97万元。以上产生经济效益共计19524.40万元。新乡市经济效益计算： ①年度节水费用：45元/亩×10万亩=450万元; ②年度增产：项目区粮食单产平均前三年基础上提高8.5%,每亩增收粮食(玉米+小麦)约90kg,单价1.8元/kg。年度经济效益：162元/亩×10万亩=1620万元。存在问题：秸秆覆盖量越高对土壤蒸发的抑制效果越好,但覆盖量对降雨入渗和土壤温度的影响受降雨强度、土壤湿度、土壤类型等具体条件的不同而产生不同的效果,其规律有待进一步研究;不同残茬的种类、长度、覆盖量、覆盖时间等因素对作物的生长发育影响不同,在不同的气候区域、季节仍需做适应性研究;秸秆覆盖可以提高土壤肥力,但田间秸秆的腐解需要时间较长,采取何种措施加快腐解,也是秸秆覆盖中应重点解决的问题。根据不同降水年型,防止不同秸秆覆盖量的负效应发生,进一步发挥覆盖措施的保水、增肥和增产效应,是保护性农业中“生化他感效应”研究的新课题; 在对土壤动物群落结构研究过程中,今后应考虑秸秆覆盖和还田对农田保水、保土、增加土壤养分与农田土壤动物群落多样性的有利条件的同时,也应考虑研究其负面作用,做好预防,以降低不利因素的影响。
中文关键词	秸秆覆盖 ; 粮食主产区 ; 秸秆覆盖还田 ; 定量研究
成果类型	基础理论
中图法分类号	S141.4
URL	http://dbpub.cnki.net/grid2008/dbpub/detail.aspx?dbcode=SNAD&dbname=SNAD&filename=SNAD000001572819
资源类型	成果
条目标识符	http://119.78.100.177/qdio/handle/2XILL650/242953
推荐引用方式 GB/T 7714	蔡太义,黄耀威,黄会娟,等. 粮食主产区定量秸秆覆盖还田关键技术研究[Z]. 基础理论,2011.