【摘要】：本試驗采用山東省推廣面積較大的冬小麥主推品種濟麥22和夏玉米主推品種鄭單958為試驗材料,于2016年10月至2018年10月在山東農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)試驗站連續(xù)兩個小麥-玉米周年進行試驗。設(shè)置小麥-玉米秸稈均不還田(NS)、小麥秸稈還田-玉米秸稈不還田(WS)、小麥秸稈不還田-玉米秸稈還田(MS)和小麥-玉米秸稈均還田(DS)四個處理。研究不同秸稈還田模式對冬小麥-夏玉米周年產(chǎn)量的影響,并從土壤物理、化學(xué)性狀及固碳能力等方面探討秸稈還田條件下土壤質(zhì)量的變化,以期為山東省土壤生產(chǎn)力持續(xù)提升及小麥-玉米周年均衡增產(chǎn)提供科學(xué)依據(jù)。主要試驗結(jié)果如下:1周年秸稈還田模式對土壤物理性狀的影響秸稈還田顯著改善土壤結(jié)構(gòu)。與雙季不還田處理相比,各秸稈還田模式均有效降低了0~30 cm土層土壤容重、土壤三相比偏離值,對土壤孔隙度、大團聚體質(zhì)量比例和團聚體穩(wěn)定性均有不同程度的提高。在兩年的試驗周期中,0~30 cm土層土壤容重平均分別降低5.0%、3.3%、2.6%;土壤孔隙度平均分別提高6.2%、4.3%和3.9%;大團聚體質(zhì)量比例平均分別提高11.9%、10.0%和13.8%;秸稈還田對土壤團聚體分布的影響主要表現(xiàn)為:大團聚體質(zhì)量比例提高,0.25 mm的微團聚體含量減少。三種還田模式中,DS處理最顯著。在30~40 cm土層中,各處理間差異不顯著。2周年秸稈還田模式對土壤養(yǎng)分狀況的影響秸稈還田顯著提高土壤養(yǎng)分含量。與不還田處理相比,三種還田模式下土壤養(yǎng)分均有不同程度的提高,在0~20 cm土層中,土壤全氮平均提高26.7%,速效鉀平均提高19.2%,有機碳平均提高16.2%。其中,DS處理提升效果最顯著。但土壤速效磷含量受秸稈還田的影響較小,在兩年試驗中各處理間無顯著性差異。與基礎(chǔ)地力值相比,雙季秸稈不還田處理下0~20 cm土壤全氮、速效鉀、有機碳含量逐年降低,均低于基礎(chǔ)地力值,兩年平均減少15.1%、8.3%和2.6%。兩種單季還田模式均能夠有效的維持土壤養(yǎng)分的原有水平,并且隨還田年限的延長緩慢提高,具體表現(xiàn)為MS處理效果優(yōu)于WS處理。DS處理則最為顯著提高了土壤各養(yǎng)分含量,兩年平均提高土壤全氮29.6%,速效鉀18.1%,有機碳11.2%。與2016-2017年試驗相比,所有處理下20~40 cm土層中土壤全氮、速效鉀含量均呈降低趨勢;在20~30 cm土層中,DS和MS處理下土壤有機碳含量得到小幅提升;在30~40 cm土層中,各處理均能維持有機碳原有水平。相關(guān)分析表明,在0~10 cm土層中,秸稈還田量與土壤全氮、速效鉀和有機碳含量均呈顯著正相關(guān)關(guān)系。在10~20 cm土層中,秸稈還田量與土壤速效鉀、有機碳含量呈顯著正相關(guān),而與土壤全氮含量無相關(guān)性。同時,土壤有機碳含量與在0~20 cm土層土壤容重呈顯著負相關(guān),與土壤孔隙度和團聚體平均重量直徑呈顯著正相關(guān)。3周年秸稈還田模式對土壤碳庫的影響經(jīng)過兩年的秸稈投入,三種周年秸稈還田模式下土壤有機碳儲量顯著高于秸稈不還田處里,在10~20 cm和20~30 cm土層中,WS、MS和DS土壤有機碳儲量分別平均提高14.8%、17.9%和24.2%。秸稈還田對活性有機碳及其組分的影響在兩年的試驗中表現(xiàn)不一,在2016-2017年試驗中,秸稈還田顯著提高了活性有機碳含量,主要是高活性有機碳含量的提高;在2017-2018年,活性有機碳提升幅度較第一年有所下降,但非活性有機碳含量顯著提升,中、低活性組分提高不顯著。碳庫活度、碳庫管理指數(shù)改善。三種還田模式中,以DS處理效果最為顯著。從土壤團聚體層面來分析,各秸稈還田處理對所有粒級團聚體中有機碳含量均有不同程度的提高。1~0.5 mm粒級團聚體關(guān)聯(lián)有機碳含量的提升是土壤碳庫演變的主要原因。WS處理各粒級團聚體SOC含量平均分別提高6.1%、11.6%、8.8%、6.8%、11.2%、6.0%;MS處理分別提高9.4%、14.8%、14.6%、12.4%、18.1%、19.6%;DS處理分別提高16.7%、16.9%、20.3%、19.5%、23.9%、25.1%。4周年秸稈還田模式對冬小麥-夏玉米產(chǎn)量的影響秸稈還田顯著提高了冬小麥籽粒產(chǎn)量,兩年試驗規(guī)律表現(xiàn)一致,平均提升11.1%,其增產(chǎn)貢獻主要來自有效穗數(shù)(7.2%,P0.05)和穗粒數(shù)(6.4%,P0.05)的顯著提高;夏玉米產(chǎn)量對秸稈還田響應(yīng)顯著,兩年平均提升7.4%,從產(chǎn)量構(gòu)成因素來看,穗粒數(shù)(9.9%,P0.05)的提高是其增產(chǎn)的主要原因。三種還田模式中以DS處理周年產(chǎn)量最高。WS主要提高了夏玉米產(chǎn)量,MS則主要提高了冬小麥籽粒產(chǎn)量。綜上所述,秸稈還田能夠顯著優(yōu)化耕層養(yǎng)分分布,改善土壤結(jié)構(gòu),增強土壤碳固持能力,協(xié)同提高小麥玉米產(chǎn)量。雙季還田模式(DS)是當(dāng)前黃淮海區(qū)域土質(zhì)提升和作物增產(chǎn)的最佳措施。
【圖文】：

秸稈還田模式對土壤質(zhì)量及冬小麥-夏玉米產(chǎn)量的影響3 結(jié)果與分析3.1 周年秸稈還田模式對土壤物理性狀的影響3.1.1 土壤容重土壤容重是土壤重要的物理性狀，能夠有效地調(diào)控土壤水肥氣熱變化，是影響作物根系下扎和吸收養(yǎng)分的關(guān)鍵因素。兩年的試驗數(shù)據(jù)顯示，土壤容重隨土層的加深逐漸升高（圖 1），與不還田處理相比，秸稈還田有效降低了 0~30 cm 土層土壤容重，兩年分別降低 3.8%、2.5%、2.2%和 6.1%、4.3%、2.9%（圖 2）。三種還田模式中，以 DS 處理效果最為顯著，兩年分別平均提升 5.0%和 6.1%，說明雙季秸稈還田模式最利于改善土壤結(jié)構(gòu)；且第二年效果較第一年更為顯著。在 30~40 cm 土層中，各處理間差異不顯著，說明秸稈還田效應(yīng)主要體現(xiàn)在表層 0~30 cm 土層中。

山東農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文中，DS 處理下土壤孔隙度增幅最大，，兩年分別平均增加 6.8%和 8.3%。兩種單季還田模式中，小麥季秸稈還田處理（WS）主要提高 0~10 cm 土層土壤孔隙度，玉米季秸稈還田處理（MS）則主要提高 10~30 cm 土層土壤孔隙度，可能是還田方式不同導(dǎo)致的。在30~40 cm 土層中，土壤孔隙度變化不明顯。
【學(xué)位授予單位】：山東農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：S512.11;S513

【參考文獻】

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本文編號：2627940