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Effects of Straw Returning and Tillage Methods on Soil Physicochemical Properties, Enzyme Activities and Yield of Winter Wheat
WUFuhai, ZHANGYanxia
Journal of Agriculture ›› 2026, Vol. 16 ›› Issue (4) : 30-35.
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Effects of Straw Returning and Tillage Methods on Soil Physicochemical Properties, Enzyme Activities and Yield of Winter Wheat
To investigate the impact of various tillage methods on soil properties and winter wheat yield when straw is returned to the field in conjunction with a straw decomposing agent, this study established five experimental treatments: rotary tillage with straw returning (CK), rotary tillage with straw returning (XH), subsoiling with straw returning (SH), subsoiling with straw returning and straw decomposing agent (SH+F), and rotary tillage with straw returning and straw decomposing agent (XH+F). The results indicated that compared to CK, other treatments improved soil pH, reduced soil conductivity and bulk density. Compared to CK, XH and SH treatments exhibited increases in soil organic matter, total nitrogen, available nitrogen, available phosphorus and available potassium, although these differences were not statistically significant. Conversely, XH+F and SH+F treatments demonstrated significant improvements in soil organic matter, available nitrogen, and available potassium, thereby enhancing soil fertility. Moreover, compared to CK, XH treatment showed a modest increase in soil enzyme activity, whereas SH, XH+F and SH+F treatments significantly elevated the activities of urease, catalase, dehydrogenase, alkaline phosphatase and invertase in the soil. Compared to the CK treatment, the number of spikes, grains per spike, 1000-grain weight and theoretical yield increased to varying degrees in all treatments. Specifically, the XH treatment significantly enhanced the 1000-grain weight and theoretical yield. Additionally, SH, XH+F and SH+F treatments significantly boosted the number of spikes, grains per spike, 1000-grain weight and theoretical yield per hectare of wheat. Notably, the SH+F treatment demonstrated the highest yield, with a 10.67% increase over the CK treatment. Soil urease activity emerged as the primary factor influencing yield and composition parameters based on correlation analysis. Therefore, soil urease played a pivotal role in determining yield and its composition under the experimental conditions. Considering soil properties and wheat yield, incorporating subsoil straw and implementing straw decomposition proved to be a more suitable tillage approach in this experimental context.
straw returning / straw decomposing agent / tillage method / winter wheat / soil physicochemical properties / soil enzyme activity / yield
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为提高北方地区还田秸秆的降解率，在室内模拟不同量玉米秸秆还田，并设置施用秸秆腐熟剂处理和未施用秸秆腐熟剂处理，测定秸秆填埋后7、14、21、28 d土壤温度、湿度，碱性磷酸酶、过氧化氢酶、脲酶、蔗糖酶、纤维素酶活性，秸秆降解率及土壤养分含量，探讨秸秆还田量和腐熟剂对秸秆降解率和土壤理化性质的影响。结果表明，施用秸秆腐熟剂总体上可以提高土壤酶活性，其中土壤蔗糖酶活性总体以施用秸秆腐熟剂+秸秆填埋量中等（400 g土壤+5 g秸秆+0.25 g秸秆腐熟剂）的处理最高，土壤碱性磷酸酶、脲酶、纤维素酶总体均以施用秸秆腐熟剂+秸秆填埋量高（400 g土壤+10 g秸秆+0.25 g秸秆腐熟剂）的处理最高，且该处理秸秆降解率也最高；未施用秸秆腐熟剂处理中，总体以秸秆填埋量高的处理效果最好。在秸秆还田条件下，施用秸秆腐熟剂极显著增加了土壤速效钾含量，其中以施用秸秆腐熟剂+秸秆填埋量高、中等的处理较高；其他土壤养分含量及温度在各处理间差异均不显著，且在秸秆填埋量相同条件下，施用秸秆腐熟剂对土壤含水量也无显著影响。综上，施用秸秆腐熟剂+秸秆填埋量高的处理效果最佳，值得推广。
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该研究设置秸秆未还田(CK)、秸秆还田(T1)和秸秆还田配施有机物料腐熟剂(T2)3个处理,通过田间小区试验,探讨了秸秆还田条件下施用有机物料腐熟剂对小麦产量、土壤碱解氮、速效磷、速效钾养分含量、土壤酶活性及微生物数量的影响。结果显示:各处理间小麦穗数、穗粒数差异不显著,但施用有机物料腐熟剂显著提高了小麦千粒重;与CK相比,T2处理显著提高了土壤细菌数量,降低了真菌数量;秸秆还田条件下,施用有机物料腐熟剂的土壤中性磷酸转化酶、蔗糖酶和过氧化氢酶活性显著提高;施用有机物料腐熟剂后,土壤速效磷、速效钾、全氮、有机质和有机碳含量显著增加。以上表明,秸秆还田条件下,施用有机物料腐熟剂加快了秸秆在土壤中的腐解速率,提高土壤微生物数量和土壤酶活性,促进土壤中矿质养分的解离,增加土壤有效态矿质养分含量,改善了小麦根际土壤环境,促进小麦生长。
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作为中国重要的生态保护和土地后备资源区,黄河三角洲地区土壤盐渍化现象较为严重,因此探究不同功能性物料对其土壤理化性质的影响可为滨海盐渍土土壤改良和提高农作物产量提供理论依据。以黄河三角洲轻中度（T<sub>1</sub>）和重度（T<sub>2</sub>）滨海盐渍土为研究对象,采取秸秆覆盖（F<sub>1</sub>）、秸秆掩埋（F<sub>2</sub>）和秸秆覆盖+掩埋（F<sub>3</sub>）3种秸秆还田方式与脱硫石膏（A）、有机肥（B）和脱硫石膏+有机肥（C）3种改良剂添加方式组成多种改良模式开展改良试验,通过对比分析不同改良模式对盐渍土土壤理化性状及土壤养分变化的影响,探究不同程度滨海盐渍土的最优改良组合。结果表明：成熟期与返青期相比,T<sub>1</sub>F<sub>2</sub>C处理的土壤含水率达最高值（40.65%）,土壤电导率均较其对照处理呈现最大降幅（35.57%）,盐分抑制效率（SIE）值达最高值（31.83%）;T<sub>2</sub>F<sub>3</sub>C处理的土壤含水率均值高达29.26%,SIE值上升18.88%;T<sub>1</sub>和T<sub>2</sub>的土壤养分指标均呈现不同幅度的增加。得出以下结论：不同秸秆还田方式均可降低土壤盐分并起到保水保肥的作用,总体以F<sub>3</sub>>F<sub>2</sub>>F<sub>1</sub>的效果呈现。对于控制水分损失、有效抑制土壤盐分表聚的作用来说,C>A>B;对于提高土壤肥力、增加土壤养分有效性的效果,C>B>A。总体上,F<sub>2</sub>C和F<sub>3</sub>C处理分别对于T<sub>1</sub>和T<sub>2</sub>土壤的水盐改善和养分提高效果较优,为两种程度盐渍土的最佳改良模式,可推广使用。对于不同秸秆还田方式下施肥对土壤养分含量的影响,F<sub>1</sub>和F<sub>3</sub>方式与土壤有机质含量,F<sub>1</sub>方式与土壤有效磷和速效钾含量,F<sub>2</sub>和无秸秆处理方式（CK）与土壤碱解氮含量在一定程度上呈显著或极显著正相关关系。
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刘宇娟, 谢迎新, 董成, 等. 秸秆生物炭对潮土区小麦产量及土壤理化性质的影响[J]. 华北农学报, 2018, 33(3):232-238.
为了探讨生物炭施用对华北潮土农田土壤改良及小麦增产的效果，自2011年开始，在华北小麦-玉米轮作典型潮土农田通过设置0（BC0），2.25（BC2.25），6.75（BC6.75），11.25 t/hm<sup>2</sup>（BC11.25）4个秸秆生物炭处理的田间定位试验，系统研究了施用生物炭对小麦籽粒产量、土壤含水量及土壤理化性状的影响。结果表明，短期施用生物炭对小麦籽粒产量、生物量、土壤硝态氮、有机碳和全氮含量均无显著性影响，连续施用生物炭9季后，与BCO相比，BC2.25、BC6.75、BC11.25处理小麦籽粒产量分别显著增加24.5%，8.8%，9.1%（P <0.05），小麦生物量分别显著增加18.8%，8.1%和6.1%。而且，随生物炭用量增加，土壤含水量和总孔隙度逐渐增加，容重逐渐降低，与对照相比，BC6.75和BC11.25处理土壤总孔隙度分别显著增加14.1%和26.0%（P <0.05），含水量增加34.4%和42.2%，容重降低10.7%和19.6%。此外，生物炭长期施用BC6.75和BC11.25处理土壤硝态氮、有机碳和全氮含量均显著高于其他处理，与对照相比，第9季BC6.75处理土壤耕层硝态氮含量显著增加128.7%，BC6.75和BC11.25处理有机碳含量分别显著增加127.9%和179.6%（P <0.05），全氮含量增加25.4%和30.5%，但BC6.75和BC11.25处理籽粒产量在第9季显著低于BC2.25处理。综上所述，生物炭长期连续施用能够起到降低土壤容重，增加土壤含水量和孔隙度，提高耕层硝态氮、有机碳和全氮含量，以及提高小麦籽粒产量和生物量的作用。从秸秆资源良性循环发展角度来看，研究地区适宜秸秆生物炭用量为2.25 t/hm<sup>2</sup>。
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为解决内蒙古西辽河平原地区还田玉米秸秆腐解困难及腐解周期长等问题，于2020年采用田间秸秆动态堆沤快速腐解试验，分别设置秸秆腐熟剂+秸秆（SRT）、新鲜牛粪+秸秆（SRN）、秸秆腐熟剂+新鲜牛粪+秸秆（SRW）、单一秸秆（CK）4种处理，研究不同外源生物菌剂对堆沤玉米秸秆温度、水分、纤维素酶、脲酶和木质素过氧化氢酶的影响。结果表明，添加秸秆腐熟剂和新鲜牛粪均可提高秸秆腐解速率，并缩短腐解时间。与单一秸秆堆沤相比，添加新鲜牛粪和秸秆腐熟剂均能显著提高堆体秸秆温度和含水率；SRW、SRT和SRN处理纤维素酶活性较CK分别提高15.64%、4.87%和7.96%，脲酶活性分别提高10.29%、3.43%和6.86%，木质素过氧化氢酶活性分别提高71.43%、48.05%和53.25%。因此，添加秸秆腐熟剂和新鲜牛粪可改善堆沤秸秆水热条件和提高秸秆水解酶活性，进而加快秸秆堆沤腐解进程，两者耦合使用效果更佳，可作为一种高效秸秆堆沤方式在内蒙古西辽河平原地区推广应用。
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