耕作方式對紫色水稻土有機碳組分的影響.pdf

1、土壤是個巨大的有機碳庫,儲存著高達1500pg的有機碳,約占全球陸地總碳庫的2/3-3/4,是大氣碳庫的3倍,陸地生物量的2.5倍。土壤碳庫的微小變化可以導致大氣C02濃度的顯著變化。有機碳主要受自然因素和人為因素的影響,在未來一定時期內,人類活動將是影響土壤碳循環(huán)的主要因素。人類對農田土壤進行的耕作、施肥、灌溉等管理措施,均會影響土壤有機碳庫的變化,而耕作常常被認為是引起農田土壤有機質含量下降的主要原因。
　　 本研究以198

2、9年設立的,位于西南大學的農業(yè)部重慶紫色土生態(tài)環(huán)境重點野外科學觀測試驗站內的長期免耕試驗田為對象,研究冬水田平作(DP)、壟作免耕(LM)、壟作翻耕(LF)和水旱輪作(SH)四種耕作制度下紫色水稻土壤有機碳(SOC)及活性有機碳組分(包括易氧化有機碳,ROC;微生物生物量碳,MBC;可溶性有機碳,DOC;顆粒態(tài)有機碳,POC;輕組有機碳,LFOC)含量,同時研究了水早輪作處理下土壤有機碳及其活性組分含量的季節(jié)動態(tài),探尋耕作方式對紫色水稻

3、土壤有機碳含量及儲量的影響及土壤有機碳及其活性組分的季節(jié)變化規(guī)律及影響因素,同時通過有機碳庫分層比來表征和評價土壤質量。主要研究結果如下:
　　 1、耕作方式對土壤有機碳及組分的影響
　　 (1)翻耕處理中SOC含量隨土壤深度的降低比較均勻,免耕方式下SOC含量則呈現(xiàn)出明顯的表層富集現(xiàn)象。在0-60cm的深度范圍內,LM處理的SOC含量都顯著高于其他處理,不同耕作方式之間SOC的差異在表層最大,隨著土壤深度的增加,各處理

4、之間的差異逐漸減小。在0-60cm剖面中,SOC含量依次為:LM(17.6g·kg-1)＞DP(13.9g·kg-1)＞LF(12.5g·kg-1)＞SH(11.3g·kg-1),SOC儲量也依次為:LM(158.52MgC·hm-2)＞DP(106.74MgC·hm-2)＞LF(MgC·hm-2)＞SH(MgC·hm-2),LM處理的SOC儲量極顯著高于其他四種處理。
　　 (2)土壤ROC含量總體上隨土壤深度的增加而降低,在

5、0-60cm的深度范圍內,土壤ROC平均含量為:DP(3.67g·kg-1)＞LF(3.49g·kg-1)＞LM(3.28g·kg-1)＞SH(2.69g·kg-1),ROC分配比例為LF(25%)=DP(25%)＞SH(22%)＞LM(14%)。耕作方式對紫色水稻土ROC含量沒有明顯影響(p=0.830),但卻顯著降低了免耕處理下ROC分配比例(p＜0.05)。
　　 (3)同一土層不同耕作方式間MBC的差異在表層最大,隨著土

6、壤深度的增加,各處理之間的差異逐漸減小。MBC含量在土壤剖面上具有明顯的垂直遞減趨勢,翻耕農作下其含量降低的比較穩(wěn)定,而免耕農作下則呈現(xiàn)為表層富集現(xiàn)象。在0-60cm的深度范圍內,MBC含量則依次為:LM(259mg·kg-1)＞SH(213mg·kg-1)＞LF(160mg·kg-1)＞DP(144mg·kg-1)。與其它3種耕作方式相比,長期壟作免耕能夠增加土壤MBC含量。
　　 (4)土壤DOC含量總體上隨土壤深度的增加而

7、降低,在0-60cm的土壤深度內,各耕作處理DOC的平均含量為:LM(32.92mg·kg-1)＞DP(32.63mg·kg-1)＞SH(26.79mg·kg-1)＞LF(22.10mg·kg-1)。單因素方差分析的結果表明,四種耕作方式下土壤DOC含量無顯著差異(p＞0.05)。
　　 (5)物理密度分組通常將土壤分為自由輕組(FreeLightFraction,F-LF)、閉合輕組(OccludedLightFraction

8、,O-LF)和重組(HeavyFraction,HF)。在土壤總有機碳中,重組有機碳占明顯優(yōu)勢,約占土壤總有機碳的69.56%-95.66%,其分配比例隨土壤深度的增加而升高;自由輕組次之,約占土壤總有機碳的5.03%-26.43%,其分配比例隨土壤深度的增加而降低;閉合組分中的有機碳最低,僅占土壤總有機碳的1.37-4.93%,其分配比例的垂直變化不明顯。在0-60cm土壤深度內,不同耕作方式下自由輕組有機碳的平均含量為LM(4.36

9、g·kg-1)＞DP(2.11g·kg-1)＞LF(1.74g·kg-1)＞SH(1.46g·kg-1),相應的有機碳分配比例分別為17.1%、14.0%、12.2%和11.3%;閉合輕組有機碳的平均含量為LM(0.82g·kg-1)＞DP(0.51g·kg-1)＞LF(0.36g·kg-1)＞SH(0.34g·kg-1),相應的有機碳分配比例分別為3.36%、3.45%、2.71%和3.00%。
　　 (6)在0-60cm土壤

10、深度內,總體上POC含量隨土壤深度增加而逐漸降低,耕作方式的差異主要對表層土壤的POC分布產生顯著影響。顆粒態(tài)土壤質量分數(shù)所占比例范圍為30.38%-45.65%,通過方差分析,不同耕作方式中LM與其他耕作方式均達到顯著差異(p＜0.05)。在0-60cm土層中,不同耕作方式POC含量從大到小依次為:LM(48.56g·kg-1)＞LF(35.84g·kg-1)＞DP(32.61g·kg-1)＞SH(25.77g·kg-1)。
　

11、　 (7)以有機碳分層比(CSR)等于2作為土壤質量退化或改善的界限,傳統(tǒng)耕作DP和SH處理均導致土壤質量發(fā)生退化(CSR值分別為1.54和1.92),而長期的免耕和起壟則有效的改善了土壤質量(LM和LF處理的CSR值分別為2.65和2.14)。
　　 2、土壤SOC及活性組分含量的季節(jié)動態(tài)變化
　　 (1)SOC、ROC、MBC和POC含量具有相似的季節(jié)變化特征,表現(xiàn)為在油菜生長初期及末期高于生長中期,且四者的含量均

12、在生長末期達到最高,分別為16.20g·kg-1、3.58g·kg-1、309.70mg·kg-1及6.11g·kg-1。DOC含量的季節(jié)變化模態(tài)為單峰型,在植物生長中期達到最高值37.64mg·kg-1。LFOC含量的季節(jié)變化則表現(xiàn)在在油菜生長中期顯著高于生長初期(p＜0.05),于油菜生長中期達到整個生長季的最高值3.72g·kg-1。ROC、MBC、DOC、LFOC及POC的分配比例均與其組分含量呈現(xiàn)相同的季節(jié)變化動態(tài)。