免耕与秸秆还田对农田生态环境和稻麦生产力的影响

稻麦免耕和秸秆还田是一种新型的耕作栽培方式,在一定程度上改变了农田生态环境,影响了稻麦生长发育。通过稻麦两熟制不同耕作方式对农田生态环境、稻麦生长发育和产量品质的研究,揭示土壤的供肥特征、稻麦吸肥特性及稻麦生长发育规律,为稻麦轻型高产、优质、高效栽培提供技术和理论支持,为有效开展免耕、合理轮耕和秸秆还田提供科学依据。本研究通过不同耕作方式的连续定位试验,探讨了免耕与秸秆还田对农田生态环境和周年生产力的影响。主要结果如下: 1免耕处理耕层土壤容重和穿透阻力高于耕翻处理,土壤紧实度略高,但耕层土壤容重均未超过1.45 g·cm-3,穿透阻力均未超过350 N·cm-2,连续免耕不会明显影响下季小麦根系的生长。免耕条件下秸秆覆盖还田有使耕层土壤紧实度降低的趋势,耕翻条件下秸秆还田可明显降低中下层土壤容重和穿透阻力。从小麦播种到播种后30天,土壤呼吸速率随着土壤温度的下降而下降,免耕各处理下降幅度较大。 2秸秆还田4年后,水稻收获后土壤有机质、全N、碱解N、速效P、速效K耕翻有秸秆还田处理比无秸秆还田处理分别增加1.6%-5.7%、1.6%-10.5%、2.8%-14.9%、4.9%-17.9%、3.5%-5.0%,但在免耕处理中,秸秆还田的效应不明显,免耕使有机质和全氮较多地积累在土壤耕层的上层。秸秆还田对土壤速效N有一定的缓冲和调节作用。秸秆还田为土壤微生物提供了充足的营养物质,利于微生物的活动,增加了土壤微生物N的含量,也促进后期土壤速效P、K提高。 3免耕直播水稻,由于无秧池育秧和苗期麦茬的阻碍作用,早期生长受到抑制,株高较低,茎蘖数减少。秸秆还田使水稻植株在后期表现出较快的增长趋势,增加了成熟期水稻倒伏的危险。抽穗后20天内,秸秆还田处理可改善水稻生育后期叶片的氮素营养,提高剑叶光合作用速率,并延缓了光合速率降低的速度。连续免耕不利于水稻干物质的积累,秸秆还田虽影响水稻前期植株的营养生长,但是由于后期秸秆释放养分供水稻吸收,水稻成熟期的干物质积累与无秸秆还田处理持平或略高。随着生育期的推进,除翻耕秸秆还田两处理的植株含钾率在分蘖后期有回复性上升外,含氮率、含磷率、含钾率逐渐降低。耕翻处理植株累积吸氮量低于免耕处理,有秸秆还田处理高于无秸秆还田处理。免耕不利于水稻生育前期累积吸磷量的增加,而秸秆还田有利于植株累积吸磷量的增加。免耕处理的累积吸钾量要低于耕翻各处理,可能与免耕处理较低的干物质积累量有关。秸秆还田有利于水稻高产,但是连续免耕对水稻产量产生不利影响,应在长时间免耕后注意耕翻或轮耕。不同耕作方式下,各处理的加工品质、外观品质指标差距不大,但免耕直播有使水稻外观品质变劣的趋势。耕翻条件下,秸秆还田不利于水稻营养品质的改善,但米粉的最高粘度、崩解值增加,消减值降低,稻米食味品质有变优的趋势。 4拔节期是小麦生长的分水岭,生育前期,秸秆覆盖提高了土壤耕层的温度,有利于小麦植株的生长,但是小麦细长;生育后期,秸秆还田影响小麦植株的生长,程度大小与还田秸秆量成正比。秸秆还田降低了穗下节间长与株高比,改善了小麦植株性状,提高了小麦的抗倒伏能力。免耕处理的叶面积总和低于耕翻处理,秸秆还田有利于提高小麦后期上三叶的面积,为高产创造了有利条件,但要注意秸秆还田量。小麦生育前期,免耕处理的干物质积累量高于耕翻处理,秸秆还田不利于小麦全生育期干物质的积累。随着小麦生育期的推进,除小麦植株含磷率在返青期略有回升外,小麦植株含氮率、含钾率、含磷率逐渐下降。秸秆还田有利于小麦后期对氮素、磷素、钾素的吸收,这可能与土壤微生物活性、秸秆的缓冲调节作用有关。耕作方式对小麦植株累积吸氮量的影响不明显,秸秆还田有利于提高小麦植株累积吸磷量,免耕不利于小麦生育后期对磷、钾的积累。耕翻条件下适量秸秆还田有利于小麦产量的提高,但是秸秆还田量不宜过大。秸秆还田有利于小麦粗蛋白和湿面筋含量的提高,可以改善中强筋小麦的品质,但免耕和秸秆还田处理小麦淀粉的峰值粘度有下降趋势,不利于中筋小麦面条品质的改善。