通过在陕西省灌溉试验站连续二年的田间定位试验,探讨预处理秸秆还田对旱地土壤水肥因子和作物生长发育及产量的影响。研究结果表明,施用粉碎氨化秸秆或施用粉碎氨化秸秆与硫酸钙的混合物,均具有改善土壤孔隙、抵制无效蒸发、协调土壤养分、培肥地力、保蓄降水、促进作物生长和增加作物产量之目的。本研究为秸秆资源的有效利用和科学合理还田提供了新的方法和途径,对干旱半干旱地区农业可持续发展有重要意义。1.秸秆预处理对旱地土壤墒情、肥力及作物产量的影响(1)比较几种秸秆预处理方法,秸秆粉碎有利于冬前小麦分蘖,但土壤水分散失较快,后期小麦发育较慢;返青后,粉碎氨化秸秆处理条件下的分蘖增加明显,氨化秸秆配施硫酸钙处理次之。长秸秆及粉碎秸秆处理下的小麦生长状况,均不如粉碎氨化秸秆及粉碎氨化秸秆配施硫酸钙处理下的小麦生长健壮。(2)就作物产量而言,2010-2011年,粉碎氨化秸秆处理下的作物产量最高,粉碎氨化秸秆配施硫酸钙处理次之,长秸秆处理产量最低;2011-2012年,粉碎氨化秸秆处理较其它处理增产约6.7%-14.8%,其中较粉碎氨化秸秆配施无机土壤改良剂处理略高。粉碎氨化秸秆处理不仅提高了作物产量,而且提高了水分利用效率。(3)粉碎氨化秸秆配施硫酸钙处理及粉碎氨化秸秆处理条件下,作物播种时的底墒及灌浆期的土壤水分等,均较粉碎秸秆处理及长秸秆处理为高,充分说明对作物秸秆粉碎氨化后再配以无机土壤改良剂是旱地保墒的有效手段。而从旱地土壤保墒及土壤水分有效性的角度出发,推荐采用粉碎氨化秸秆还田。(4)粉碎氨化秸秆混施硫酸钙处理及粉碎氨化秸秆处理显著提高了表层土壤有机质含量,而对亚表层土壤有机质含量影响较小。土壤全氮含量,与土壤有机质的变化呈现近似规律;而两种预处理方式对全磷含量的提高幅度很小。土壤剖面速效氮、速效磷、速效钾含量,上层养分含量明显高于下层。而粉碎秸秆处理及长秸秆处理,由于分解程度较低,对各土壤养分指标的影响甚微。(5)粉碎氨化秸秆混施硫酸钙处理,由于硫酸钙与氨化秸秆混合的交互作用以及硫酸钙自身对土壤养分的吸附作用,较粉碎氨化秸秆处理,降低了土壤养分的有效性,但对土壤硝态氮有更好的保蓄作用。2.预处理秸秆田间效应作用机理(1)施用粉碎氨化秸秆或施用粉碎氨化秸秆与硫酸钙的混合物,显著改善了土壤团聚情况及土壤孔隙分布情况。在湿筛条件下,粉碎氨化秸秆处理或粉碎氨化秸秆混施硫酸钙处理,提高土壤团聚体平均重量直径近一倍(后者更高)。长秸秆对土壤团聚体稳定性及土壤孔隙分布未有改善效果。单施无机土壤改良剂,有效改善了土壤孔隙分布,抑制了土壤水分蒸发。(2)施用粉碎秸秆较长秸秆,提高了土壤饱和含水量并改善了土壤持水及供水特性;粉碎氨化秸秆或粉碎氨化秸秆混施硫酸钙,显著改善了以上水分特性指标。施用粉碎秸秆或长秸秆条件下,土壤脱水速率较高,而施用粉碎氨化秸秆或粉碎氨化秸秆混施硫酸钙条件下,土壤脱水速率较低。(3)粉碎氨化秸秆具有最强的自身分解能力;粉碎氨化秸秆混施硫酸钙次之;粉碎秸秆及长秸秆分解速率最低。