農(nóng)作措施對(duì)春玉米農(nóng)田土壤有機(jī)碳影響機(jī)制研究.pdf

1、針對(duì)內(nèi)蒙古西遼河平原春玉米農(nóng)田土壤有機(jī)碳含量下降，土壤肥力持續(xù)降低，急需系統(tǒng)的固碳增產(chǎn)農(nóng)作技術(shù)體系等問題，本研究通過施肥措施、種植密度、耕作方式、深松方式和高、中、低產(chǎn)田增碳培肥等5個(gè)連續(xù)3年的田間定位試驗(yàn)，利用碳素分組方法、有機(jī)碳分組方法和溶解性有機(jī)物三維熒光光譜法等分析方法，從酶學(xué)和生物學(xué)方面運(yùn)用定性與定量相結(jié)合的研究方法，系統(tǒng)分析了連續(xù)3年不同農(nóng)作措施下土壤碳素、有機(jī)碳、有機(jī)碳組分的含量變化、1個(gè)春玉米生長期內(nèi)土壤有機(jī)碳的動(dòng)態(tài)變化

2、特征，揭示土壤酶活性和春玉米生長對(duì)土壤有機(jī)碳的影響機(jī)制，闡明不同有機(jī)碳組分的肥力指示意義，探討不同農(nóng)作措施對(duì)春玉米產(chǎn)量和土壤有機(jī)碳的影響，結(jié)合區(qū)域特點(diǎn)并綜合前人研究，建立指示該區(qū)域土壤肥力的有機(jī)碳組分評(píng)價(jià)指標(biāo)體系及模型，確定該區(qū)域適宜的農(nóng)作措施體系。研究結(jié)果如下：
　　施肥改善了土壤營養(yǎng)狀況，影響土壤碳素的輸入和耗損的動(dòng)態(tài)平衡。施肥與不施肥相比，土壤有機(jī)碳含量增加了4.71%～34.84%。施用有機(jī)肥比施用無機(jī)肥使土壤碳素增加了6

3、.24%～20.08%；增施氮肥和有機(jī)肥對(duì)土壤的增碳作用顯著。施肥主要使表層土壤有機(jī)碳增加，隨著土壤深度的增加施肥的增碳作用減小。施磷肥提高玉米生長前期土壤有機(jī)碳含量，降低玉米生長后期土壤有機(jī)碳含量；施氮肥能夠增加玉米全生育期內(nèi)土壤有機(jī)碳含量。施用有機(jī)肥特別是有機(jī)無機(jī)肥配施明顯增加土壤有機(jī)碳含量。
　　隨著種植密度的增加土壤中碳素含量呈先增后降的趨勢，有機(jī)碳含量呈先降后增趨勢，土壤無機(jī)碳含量呈上升趨勢。低密度有利于犁底層土壤有機(jī)碳

4、的累積，高密度有利于耕層土壤有機(jī)碳的累積。高密度在玉米生育前期增加表層土壤有機(jī)碳含量，生育后期增加耕層土壤有機(jī)碳含量；低密度在玉米生育前期促進(jìn)犁底層有機(jī)碳的耗損。不同耕作方式與傳統(tǒng)耕作方式相比，土壤有機(jī)碳含量增加了0.45%～3.73%。免耕能夠增加春玉米農(nóng)田土壤有機(jī)碳含量，免耕深松能夠增加耕層土壤有機(jī)碳含量，深松可以增加犁底層土壤有機(jī)碳含量。免耕深松是該區(qū)春玉米高產(chǎn)增碳的耕作方式。不同深松方式與傳統(tǒng)耕作相比，土壤有機(jī)碳增加了1.04%

5、～7.21%，深松30cm土壤碳素和有機(jī)碳均增加，深松30cm比深松40cm土壤增加有機(jī)碳效果顯著，秋深松比春、夏深松增加土壤有機(jī)碳效果顯著。該區(qū)春玉米高產(chǎn)增碳的深松方式是秋季深松30cm。
　　有機(jī)無機(jī)肥配施對(duì)高、中、低產(chǎn)田各層土壤中有機(jī)碳、活性有機(jī)碳、輕組有機(jī)碳、水溶性有機(jī)碳和微生物量碳含量平均增加了0.16%、15.82%、48.83%、9.36%和9.32%。有機(jī)無機(jī)肥配施能夠顯著增加土壤活性有機(jī)碳含量，主要影響耕層土壤有

6、機(jī)碳組分的變化。種植密度增加使土壤中活性有機(jī)碳增加，輕組有機(jī)碳減少，中等密度下促進(jìn)土壤微生物量碳增加。產(chǎn)量與土壤不同有機(jī)碳組分線性回歸方程為（產(chǎn)量）=-4665.61-0.0083（SOC）-0.4213（ASOC）-0.7773（LFOC）+5.3703（DOC）+33.4083（MBC）?；钚杂袡C(jī)碳和微生物量碳與土壤速效磷、速效鉀、堿解氮和玉米產(chǎn)量呈正相關(guān)，活性有機(jī)碳和微生物量碳具有土壤肥力指示作用。
　　施肥能夠促進(jìn)耕層土壤

7、腐殖酸和富里酸的分解轉(zhuǎn)化。施肥促進(jìn)高、中產(chǎn)田土壤有機(jī)質(zhì)腐熟程度，增加高產(chǎn)田土壤陸源溶解性有機(jī)質(zhì)，中低產(chǎn)田的生物源溶解性有機(jī)質(zhì)。施肥使土壤中溶解性有機(jī)質(zhì)熒光強(qiáng)度和溶解性有機(jī)碳、溶解性有機(jī)磷和溶解性有機(jī)氮含量平均增加了1.08%、9.36%、-3.39%和-7.54%。土壤腐植酸熒光峰、富里酸熒光峰與土壤溶解性有機(jī)碳、溶解性有機(jī)氮和溶解性有機(jī)磷含量、土壤微生物碳、氮含量和玉米產(chǎn)量均呈顯著正相關(guān)。土壤溶解性有機(jī)質(zhì)熒光強(qiáng)度能夠反映土壤肥力狀況，

8、熒光峰值強(qiáng)度越強(qiáng)土壤肥力越高。溶解性有機(jī)磷是該地區(qū)影響產(chǎn)量的主要土壤溶解性有機(jī)質(zhì)組分，溶解性有機(jī)磷含量具有土壤肥力指示作用。
　　施有機(jī)肥比無機(jī)肥的土壤微生物量碳和氮增加了44.55%和11.41%，蔗糖酶、磷酸酶和脲酶活性分別增加了14.39%、12.29%和12.27%，過氧化氫酶活性降低了37.71%，施氮肥能促進(jìn)脲酶活性。隨著種植密度的增加土壤蔗糖酶活性呈下降趨勢，磷酸酶活性呈上升趨勢，種植密度過高抑制脲酶活性，中等密度有

9、利于增加土壤脲酶活性和過氧化氫酶活性。免耕比傳統(tǒng)耕作土壤中微生物量碳和氮增加了100.00%和11.35%，蔗糖酶、脲酶、磷酸酶活性分別增加了41.60%、47.02%和
　　47.02%，過氧化氫酶活性降低了10.34%，深松比傳統(tǒng)耕作土壤中微生物量碳和氮增加了94.03%和7.30%，蔗糖酶、脲酶和磷酸酶活性增加37.29%、20.87%和21.87%，過氧化氫酶活性降低了29.31%。夏深松脲酶和磷酸酶活性較高，春深松過氧化

10、氫酶活性較高。深松40cm比深松30cm蔗糖酶活性和過氧化氫酶增加了10.30%、50.40%，脲酶和磷酸酶活性降低了8.93%、8.38%。蔗糖酶、脲酶和磷酸酶活性與土壤有機(jī)碳含量及微生物碳含量呈顯著正相關(guān)，過氧化氫酶活性與土壤有機(jī)碳含量及微生物碳含量呈顯著負(fù)相關(guān)。土壤中有機(jī)碳、有機(jī)氮和有機(jī)磷的轉(zhuǎn)化相互影響。
　　施肥使春玉米產(chǎn)量增加了26.15%～52.66%，施用有機(jī)肥能顯著增加玉米百粒重，磷肥和有機(jī)肥配施有利于減少禿尖長度

11、。密度過高春玉米禿尖長度增加穗行數(shù)減少從而降低了單穗重，密度過低禿尖長度減少及穗行數(shù)增加，中等密度產(chǎn)量最高。免耕能夠通過增加百粒重增加玉米產(chǎn)量。深松比傳統(tǒng)耕作春玉米產(chǎn)量增加了3.59%。且秋深松優(yōu)于夏深松優(yōu)于春深松，深松40cm比深松30cm產(chǎn)量增加了1.11%。土壤有機(jī)碳含量與春玉米百粒重呈顯著正相關(guān)，與禿尖長度呈顯著負(fù)相關(guān)?；钚杂袡C(jī)碳和微生物量碳與產(chǎn)量和單穗重呈顯著正相關(guān)。該區(qū)春玉米高產(chǎn)增碳的農(nóng)作技術(shù)為有機(jī)無機(jī)肥配施、中等密度、免耕