黑土蓄水能力对秸秆施入土体不同位置的响应

水分是东北黑土区旱作农业的主要限制因子之一，秸秆还田是调控土壤水分的重要方式。秸秆还田的不同深度是影响秸秆还田效果的主要因素之一，但是就秸秆还田不同深度对黑土蓄水能力的影响还鲜有报道。本项目拟利用四种秸秆还田方式，即覆盖，浅层混施（0-15 cm），深层混施（0-35 cm）和深部施用（15-35 cm），研究土壤饱和持水量、田间持水量、毛管持水量的变化和剖面土壤水分运移特征。通过分析常规耕作和与秸秆不同还田深度间土壤入渗参数、容重、孔隙状况和团聚体稳定性的变化，阐明影响黑土蓄水能力的因素；提出了秸秆微域的概念，并假设秸秆微域会对土壤持水能力产生影响，研究秸秆微域对土壤持水能力的贡献。本项研究将为提出优化的秸秆还田方式和生产上利用秸秆还田提高黑土的蓄水能力提供科学依据，同时也为发挥黑土降水保蓄潜力，实现土壤水库的高效扩蓄提供参考。

通过分析近50年东北黑土区大气降水的数据，得到其降水的特点为年际间和季节性分配不均，枯水年会占到三分之一，通常在每年6-7月份会出现土壤水分缺乏的状态，严重影响作物的生长发育，因此水分是东北黑土区旱作农业的主要限制因子之一，秸秆还田是调控土壤水分的重要方式。秸秆还田的不同深度是影响秸秆还田效果的重要因素之一。通过分析秸秆施入土体不同位置对黑土蓄水能力的影响，将为提出优化的秸秆还田方式和生产上利用秸秆还田提高黑土蓄水能力提供科学依据，同时也为发挥黑土降水保蓄潜力和实现土壤水库的高效扩蓄提供参考。本项目利用田间定位试验系统地分析了不同秸秆还田深度和还田量对黑土蓄水能力的影响。系统研究结果表明：秸秆还田能够显著改善土壤的容重，特别是将秸秆施入20-35 cm犁底层（深部混施），在打破犁底层的同时，秸秆在该层次中起到了“楔子”的作用，增加了土壤的孔隙度，与原状土相比容重减小了13.7%，在0-20 cm土层土壤容重与秸秆施入量之间呈显著的负相关关系；土壤饱和持水量和田间持水量受秸秆还田位置和还田数量影响显著，在0-20 cm土层随着秸秆还田数量的增加，土壤饱和持水量和田间持水量呈增加的趋势，与对照相比，当12000kg/hm2秸秆施入20-35 cm土层时土壤的饱和持水量和田间持水量分别增加了41.4%和37.7%；秸秆进入土体后打破了土壤固有的紧实状态，增加了土壤的孔隙度，改善了水分在土壤剖面的分布，在降水丰富的7-8月份秸秆施入20-35 cm土层和0-35 cm土层均增加了降水向剖面深层的运移，在0-20 cm土层土壤含水量增加了10.6%，在>20 cm土层土壤含水量平均增加了7.6%，说明秸秆施用打破犁底层能够增加降水在土壤剖面中的蓄积；入渗是指水分进入土壤形成土壤水的过程，它是降水、地面水、土壤水和地下水相互转化的一个重要环节，土壤的稳定入渗速率有随着秸秆还田量增加而增加的趋势，将秸秆还田量与稳定入渗速率之间进行线性相关分析得到每增加1t的秸秆输入量，土壤的稳定入渗速率增加了0.65 mm/min。.本项目取得的研究成果：解析了秸秆施入土体不同位置和秸秆不同还田量对土壤容重和入渗速率的影响；揭示了土壤水分常数对秸秆施入土体不同位置和秸秆还田量的响应；明确了秸秆还田调控黑土蓄水能力的机理。共发表文章12篇，其中SCI刊源文章3篇，中文核心9篇。