秸稈還田和耕作方式對(duì)夏玉米田土壤微生物特性和有機(jī)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(xué)農(nóng)學(xué)試驗(yàn)站進(jìn)行，基于12年長(zhǎng)期定位秸稈還田和保護(hù)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(wú)秸稈還田A）和冬小麥季長(zhǎng)期不同耕作方式（常規(guī)翻耕C、免耕N、深松S和旋耕R）對(duì)夏玉米田土壤呼吸、微生物特性和有機(jī)碳及其組分的影響。試驗(yàn)采用田間原位監(jiān)測(cè)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(jié)合的方法，對(duì)比分析秸稈還田和耕作處理對(duì)

2、土壤CO2釋放量和有機(jī)碳及其組分的貢獻(xiàn)，從而選擇出適合該地區(qū)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)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(jié)果如下：
　　1.秸稈還田和耕作方式對(duì)土壤呼吸和微生物特性的影響
　　對(duì)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(shí)期，隨著土層的深入，土壤CO2濃度峰值出現(xiàn)在開(kāi)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(kāi)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(hù)性耕作主要在0-10cm土層對(duì)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?xiàng)l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(gè)生育期，秸稈還田結(jié)合保護(hù)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(wú)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(duì)土壤有機(jī)碳及其組分的影響
　　各處理土壤有機(jī)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(hù)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(dá)41.11%，PS和AS微生物商最高，達(dá)6.16%。經(jīng)過(guò)12年連續(xù)的秸稈還田和保護(hù)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(duì)土壤呼吸、有機(jī)碳及其微生物生物量碳的影響
　　通過(guò)對(duì)三種不同耕作方式（PC、PN和PS）的土壤進(jìn)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(shí)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M(jìn)BC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(duì)作物產(chǎn)量及構(gòu)成的影響
　　除AC和AR外，各處理2014年玉米產(chǎn)量相對(duì)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(wú)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(wú)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(dá)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(guān)。
　　綜上

9、田間原位監(jiān)測(cè)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(zhǎng)期深松和免耕能夠較常規(guī)翻耕降低土壤呼吸，增強(qiáng)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