玉米残渣去除后的改良策略

玉米残渣去除后的改良策略

在本周《作物观察》杂志的另外两篇文章中,作者分享了关于去除玉米秸秆及其对养分、土壤侵蚀、土壤有机碳和随后作物产量的影响的研究结果。大多数研究包括每年连续清除玉米和秸秆,以确定潜在的最坏情况和对生产者的建议。一些人研究了诸如添加覆盖作物和/或粪肥等改良措施如何能积极或消极地抵消清除秸秆的任何影响。以下所述的关于改善效果的大学研究已于去年发表,并正在进行中。

研究1

(Ruis等人,2017年)

2013-2016年的一项研究研究了土壤性质的变化和玉米产量,研究了5种玉米残留去除率(0%、25%、50%、75%和100%)和添加3种覆盖作物处理(无覆盖;早禾黑麦在玉米播种前2 - 3周终止;晚期谷物黑麦最常在玉米种植后10天内终止)。研究人员在不灌溉(林肯附近的罗杰斯纪念农场)和灌溉环境(克莱中心附近的中南部农业实验室)中进行了这两种作物的免耕连续种植。这两个地点都是粉砂壤土。每年10月中旬至下旬清除残渣,随后不久进行谷物黑麦覆盖作物处理。盖层作物不进行灌溉以建立或额外生长。

对土壤性质,湿团聚体稳定性(以确定水蚀潜力),颗粒有机质、土壤有机碳和土壤全氮浓度在管理3年后进行了测量。

在完全去除残渣后,湿骨料的稳定性在非灌溉地点降低了三年,表明水侵蚀的潜在增加。灌溉土壤对湿团聚体稳定性对残渣去除的响应可能更有弹性,这表明在短期内,与非灌溉地点相比,灌溉地点可以移除更多的残渣。早期终止对消除玉米秸秆对水蚀潜力的影响不明显。推迟覆盖作物的终止导致湿团聚体在两个地点的稳定性增加。平均而言,晚覆盖作物终止的生物量为0.7吨/英亩,而早覆盖作物终止的生物量为0.2吨/英亩。与未去除残茬相比,去除残茬的覆盖作物生物量增加。作者认为,0.4吨/英亩以上的覆盖作物生物量可以抵消去除作物残茬的潜在水蚀效应。

土壤有机碳和全氮浓度在3年后均不受残茬清除和覆盖茬终止时间的显著影响。这表明在短期内,即使是高速率的残留物清除也不能降低这些浓度。在这两个试验点,去除残茬后添加覆盖作物提高了土壤有机碳浓度。在1英尺深的灌区,后期终止比早期终止和控制处理的颗粒有机物含量增加了13.5%。在2英尺深的地方没有受到影响。

当把这三个年份结合起来时,清除残渣和覆盖作物终止日期并不影响玉米产量。玉米产量存在单独的年和地点效应,表明这些效应可能是特定于年份和/或地点的。结果表明,无灌溉区去除0%残渣后玉米的生长时间较早时的50%和100%残渣时缩短;然而,通过抽穗,高度是一致的。这与灌溉田相似,在全秸秆清除处理下,玉米在季初的高度较高,而在所有秸秆清除处理下,玉米在季初的高度均为0%和50%。残茬清除和覆盖茬终止日期也不影响玉米每年的残茬产量。

本研究的总体结论表明,在某些土壤(如淤泥壤土),使用覆盖作物来改善去除效果时,可能会高于建议的30-50%的残留去除量。

研究2

(Blanco-Canqui等,2017)

内布拉斯加州贝尔伍德附近的另一项研究观察了2013-2015年8月底/ 9月初,航空间种谷物黑麦与无覆盖作物对玉米的影响。在沙壤土上以高水分玉米收获后,分别进行剔除残渣71%或不剔除残渣处理。本研究对条块耕作、灌溉连作玉米进行了研究。

研究人员发现,这些处理不会影响玉米的生育特性或随后的产量。然而,当71%的残渣在沙壤土上收获时,与没有残渣收获或添加黑麦覆盖作物相比,风蚀增加了。3年内,添加黑麦覆盖作物对沙壤土的土壤性质没有显著影响,但有减少土壤侵蚀的趋势。

还注意到,与作者的其他在收获后钻进黑麦的研究相比,黑麦空中间种玉米的生物量生产似乎没有增加覆盖作物的生物量,尽管提前两个月播种。这可能是由于每年空中套种黑麦的建立和生物量产量的变化,这可能也限制了以更积极的方式影响土壤特性。

研究3

(Schmer等人,2017年)

该大学位于黏土中心附近的中南农业实验室正在进行一项为期6年的研究,研究了玉米残渣去除与灌溉率(完全或60%)、肥料管理(112磅N/ac对180磅N/ac)和冬季覆盖作物、肥料、2011 - 2016年连续灌溉玉米产量无改良措施。谷物黑麦在10月底收获后以每英亩100磅的速度钻孔,并在种植玉米前两周终止。在肥料处理方面,以除磷为基础,每两年在玉米和秸秆收获后施用羊粪或牛粪。

在去除秸秆和180磅N/ac施氮量的情况下,产量出现了统计上的增加,这表明,在灌溉、免耕、连续玉米体系中,在粉壤土上去除残茬,产量有望增加。灌水量(完全灌水和有限灌水)和改良措施的产量相似。作为改良措施,添加覆盖作物或粪肥确实增加了研究中测定的氮回收率,同时保持了土壤有机碳,减少了土壤侵蚀。

结论

内布拉斯加州的这些研究表明,在去除玉米秸秆后添加覆盖作物或粪肥不会对后续的玉米产量产生负面影响,因为在没有水资源限制的情况下,可以帮助减少所有土壤类型的侵蚀。可能需要增加覆盖作物生物量(超过0.4吨/英亩),以抵消清除残茬后水侵蚀的任何负面影响。在未来三到五年内,它还可能对土壤表层的土壤性质产生积极的影响。正在进行研究,以确定随着时间的推移产生的额外和一致的影响。改善做法的经济部分也将是有益的。

参考文献

Blanco-Canqui, Humberto, Michael Sindelar, Charles Wortmann, and Gary Kreikemeier. 2017。航空间种覆盖作物和玉米残茬收获:土壤和作物的影响。农学期刊109:1344 - 1351

Ruis, s.j., H. Blanco-Canqui, P.J. Jasa, R.B. Ferguson, and G. Slater. 2017。在灌溉和雨养系统中,覆盖作物的使用是否允许提高用于生物燃料的玉米残渣清除水平?生物能源研究

Schmer, Marty, Virginia Jin, Aaron Sindelar, Richard Ferguson和Brian Wienhold. 2017。灌溉条件下秸秆去除对玉米连作产量和氮素利用效率的影响2017中北部土壤肥力大会