【摘要】：針對目前黃淮海平原潮土區(qū)普遍實施的覆蓋式秸稈還田所存在的主要問題,本研究提出了基于氮肥激發(fā)的秸稈深埋還田技術,并通過連續(xù)5年(2011-2015)的大田定位試驗進行檢驗。系統(tǒng)比較了秸稈移除、秸稈覆蓋還田、激發(fā)式秸稈深還(秸稈與無機氮肥或有機氮肥配施進行深埋,并于行間種植作物)的3種秸稈還田方式對土壤團聚體形成、土壤有機碳累積、土壤養(yǎng)分和冬小麥產量的影響。主要研究結果如下:黃淮海平原潮土區(qū),土壤機械穩(wěn)定性團聚體主要分布于2000μm粒級中,0-10cm土層占41.09%-52.25%,在10-20cm土層達45.47%-62.46%,且下層該粒級團聚體數量高于上層,激發(fā)式秸稈深還改變了各粒級團聚體的含量組成,在減少A(2000μm)粒級團聚體的同時,增加了B(250-2000μm)和C(53-250μm)粒級團聚體含量,配施有機氮肥(雞糞ISOM)的改良效果優(yōu)于配施無機氮肥(化學氮肥ISF),在上層土壤中差異較為顯著,在下層土壤中則差異不明顯,其中ISOM處理效果最顯著。該地區(qū)水穩(wěn)性土壤團聚體主要分布于250-2000μm,秸稈覆蓋還田及常規(guī)施肥措施均能夠促使土壤團聚體粒徑由53-250μm向250-2000μm轉移,但秸稈覆蓋還田措施對于微團聚體向細大團聚體的轉移促進作用更強烈,激發(fā)式秸稈深還措施不僅促使了土壤粒徑由53-250μm向250-2000μm的轉移,同時2000μm粒級的百分含量也顯示出增加趨勢,且下層土壤中以上所述各種狀況沒有上層顯著,但是,存在該趨勢,故隨著試驗年限的增加,這種效果可能會更加顯著。激發(fā)式秸稈深還能顯著增加0.25mm水穩(wěn)性團聚體含量(WSAC(0.25mm)),上層土壤團聚體的增加數量顯著高于下層,且其增加主要是由53-250μm向250-2000μm轉移的土壤粒徑貢獻而來。上土層平均重量直徑(MWD)和幾何平均直徑(GMD)數值整體高于下土層,且分層土壤中各處理均表現(xiàn)出MWD和GMD均表現(xiàn)出ISOMISFISFRSFRSF0NSFRNSF0的規(guī)律,與WSAC(0.25mm)呈顯著正相關關系,而Da(分形維數)值則呈相反規(guī)律,與WSAC(0.25mm)呈顯著負相關關系。所有土壤穩(wěn)定性指標均表征ISOM處理促進土壤團聚體的穩(wěn)定性效果最佳。土壤有機碳主要包含在250-2000μm和53-250μm粒級水穩(wěn)性團聚體中,激發(fā)式秸稈深還在對原狀土壤有機碳的增加上差異達到顯著水平,0-10cm土層增幅達31.66%-43.95%,10-20cm土層對土壤有機碳的增加量達76.72%-112.5%,下層土壤有機碳含量高于上層,其中激發(fā)式秸稈深還配施16%有機氮肥處理土壤有機碳含量最高。對不同粒徑團聚體有機碳含量,兩層土壤團聚體中的有機碳含量均表現(xiàn)為粉粘微團聚體(53μm)粗大團聚體(2000μm)細大團聚體(250-2000μm)微團聚體(53-250μm),潮土區(qū)土壤有機碳主要位于53μm的粉粘微團聚體和2000μm粗大團聚體之中,另外,各級水穩(wěn)性團聚體土壤有機碳含量均表現(xiàn)為上層高于下層,土壤有機碳的增加比率則表現(xiàn)為下層高于上層,激發(fā)式秸稈深還主要增加0-10cm微團聚體中的有機碳和10-20cm細大團聚體中的有機碳。在0-10cm土層中,激發(fā)式秸稈深還主要增加細大團聚體中的游離態(tài)顆粒有機碳(fPOC)含量和微團聚體中的閉蓄態(tài)顆粒有機碳(oPOC)含量,且該土層中,團聚體中的有機碳主要由礦物結合態(tài)有機碳(MOC)組成。在10-20cm土層中,激發(fā)式秸稈深還主要增加細大團聚體中的fPOC和oPOC,且該土層中,團聚體中的有機碳主要由oPOC和MOC組成。激發(fā)式秸稈深還能夠顯著增加微生物生物量碳、微生物生物量氮、土壤全氮和土壤硝態(tài)氮含量,并顯著提升冬小麥產量。其中無機氮肥激發(fā)秸稈深還處理能顯著增加土壤硝態(tài)氮含量和冬小麥有效穗數,從而顯著提升冬小麥產量,而有機氮肥激發(fā)的秸稈深還處理主要通過提升土壤有機碳,增加冬小麥千粒重來增加產量。所有處理中16%有機氮肥激發(fā)的秸稈深還冬小麥產量最高。
【圖文】：

長期定位施肥試驗表明（圖 1），增施秸稈堆腐形成的有機肥能顯著提升土壤有機質含量，并對作物產量產生顯著影響，而在其他條件相同的情況下，不同的氮肥梯度對土壤有機質的增加作用不顯著，可見，秸稈還田是潮土區(qū)農田土壤有機碳的重要來源。

分級[62,63]，具體操作過程如圖2.圖2.土壤團聚體和土壤有機碳分組流程Fig.2 The group process of soil aggregate and soil organic carbon濕篩法：按各土壤干篩土重比例稱取100g土樣，放置于25℃去離子水中的2000μm篩子上浸泡5min，然后在2min內以3cm的振幅上下振蕩50次，，篩上土樣洗至鋁盒，獲得>2000μm的團聚體，通過2000μm的土壤小心地洗入250μm的篩子，重復上述過程，獲得250-2000μm的團聚體，再用53μm的篩子進行分組，重復上述步驟，獲得53-250μm和<53μm的團聚體。將3各粒徑團聚體在40℃下烘干并稱重。為了獲得足夠數量的團聚體進行下一步密度分級
【學位授予單位】：河南農業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：S141.4

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本文編號：2542831