秸稈還田和耕作方式對夏玉米田土壤微生物特性和有機碳組分的影響.pdf

1、本研究于2013年和2014年在山東農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學試驗站進行，基于12年長期定位秸稈還田和保護性耕作農(nóng)田（始于2002年），系統(tǒng)探討了秸稈處理（秸稈還田P和無秸稈還田A）和冬小麥季長期不同耕作方式（常規(guī)翻耕C、免耕N、深松S和旋耕R）對夏玉米田土壤呼吸、微生物特性和有機碳及其組分的影響。試驗采用田間原位監(jiān)測和室內(nèi)模擬水熱碳（25、30和35℃；55％、65%和75%濕度；添加秸稈和不添加秸稈）培養(yǎng)相結合的方法，對比分析秸稈還田和耕作處理對

2、土壤CO2釋放量和有機碳及其組分的貢獻，從而選擇出適合該地區(qū)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟效益和生態(tài)效益協(xié)同發(fā)展的秸稈處理和耕作組合。主要研究結果如下：
　　1.秸稈還田和耕作方式對土壤呼吸和微生物特性的影響
　　對不同土層土壤剖面呼吸研究得出，除0-10cm土層外，其余各土層的土壤CO2濃度均隨著土層深度的增加而增加。在0-40cm土層，拔節(jié)期和大口期的土壤CO2濃度高于其他時期，隨著土層的深入，土壤CO2濃度峰值出現(xiàn)在開花期和灌漿期。秸稈還田

3、處理土壤剖面CO2濃度高于秸稈不還田，隨著土層的深入，差異逐漸減小，且在拔節(jié)期和開花期提高土壤呼吸，而在大口期、灌漿期和成熟期降低土壤呼吸。在0-40cm土層，深松和免耕土壤剖面CO2濃度低于常規(guī)翻耕和旋耕，而在40-200cm土層免耕較為活躍。
　　秸稈還田和保護性耕作主要在0-10cm土層對土壤微生物起作用。秸稈還田能明顯提高土壤微生物生物量碳（MBC）和微生物活性，降低呼吸商；在相同秸稈處理條件下，深松和免耕比常規(guī)翻耕能顯著

4、降低土壤呼吸商，增加MBC和微生物活性。在整個生育期，秸稈還田結合保護性耕作能顯著提高土壤MBC和微生物活性，降低呼吸商。在0-10cm土層，深松秸稈還田（PS）和免耕秸稈還田（PN）MBC比常規(guī)翻耕無秸稈還田（AC）分別平均顯著提高了95.81%和74.28%，微生物活性提高了97.05%和74.23%。
　　2.秸稈還田和耕作方式對土壤有機碳及其組分的影響
　　各處理土壤有機碳（SOC）及其組分含量在土壤0-10cm土層

5、的分布高于10-20cm土層，且除常規(guī)翻耕外，各處理在0-10cm土層的土壤易氧化碳（ROC）占SOC的比例和微生物商均高于10-20cm土層，保護性耕作土壤呈現(xiàn)明顯的“上富下貧”現(xiàn)象。秸稈還田能夠顯著增加0-10cm土層SOC、ROC和MBC含量。深松和免耕處理能夠顯著提高SOC含量，增加ROC和MBC。各處理在0-10cm土層中，ROC約占SOC的29.47-41.11%，微生物商約為4.56-6.16%，PN處理ROC占SOC比例

6、最高，達41.11%，PS和AS微生物商最高，達6.16%。經(jīng)過12年連續(xù)的秸稈還田和保護性耕作，PS處理能最大程度提高SOC含量及其組分含量，其次為PN處理。
　　3.水熱碳因子對土壤呼吸、有機碳及其微生物生物量碳的影響
　　通過對三種不同耕作方式（PC、PN和PS）的土壤進行不同溫度、濕度和碳源添加培養(yǎng)，得出添加碳源能夠顯著增加土壤CO2的釋放速率，同時增加SOC和MBC含量。低溫和低濕培養(yǎng)能夠顯著降低土壤呼吸速率和土壤

7、CO2累積釋放量，減少SOC消耗，各處理在35℃和碳源添加培養(yǎng)后能最大限度提高MBC含量。培養(yǎng)前和秸稈添加培養(yǎng)后深松SOC含量始終處于最高值，常規(guī)翻耕處理MBC在培養(yǎng)前高于其他處理，秸稈添加培養(yǎng)后，深松MBC含量高于其他處理。深松在55%濕度下能最大限度提高SOC和MBC含量，而常規(guī)翻耕和免耕則要求更高的濕度。深松在25℃培養(yǎng)最有利于SOC的積累，在35℃培養(yǎng)最有利于MBC的積累。在低濕（55%）和碳源添加條件下深松最有利于積累和增加S

8、OC和MBC含量。
　　4.秸稈還田和耕作方式對作物產(chǎn)量及構成的影響
　　除AC和AR外，各處理2014年玉米產(chǎn)量相對于2013年的常規(guī)翻耕處理均有所上升，秸稈還田處理千粒重高于無秸稈還田處理，深松和免耕處理的千粒重高于常規(guī)翻耕和旋耕，秸稈還田處理年均產(chǎn)量較無秸稈還田處理增產(chǎn)9.53%，深松和免耕處理較常規(guī)翻耕處理增產(chǎn)分別達16.11%和6.11%，而旋耕則出現(xiàn)輕微的減產(chǎn)，各處理的產(chǎn)量與其千粒重呈現(xiàn)出正相關。
　　綜上

9、田間原位監(jiān)測和室內(nèi)模擬得出，秸稈還田能夠顯著增加土壤中SOC、ROC、MBC和微生物活性的含量；長期深松和免耕能夠較常規(guī)翻耕降低土壤呼吸，增強土壤微生物活性，增加SOC、ROC和MBC含量。深松和免耕能夠在低濕和秸稈添加下充分提高SOC含量，深松在35℃、55%濕度和碳源添加培養(yǎng)下能最大程度增加土壤MBC含量。PS和PN處理能夠在不擾亂土層的情況下，增加碳源輸入，降低qCO2，增加SOC、ROC和MBC含量，提高ROC占SOC比例和微生