農(nóng)作措施對春玉米農(nóng)田土壤有機碳影響機制研究

農(nóng)作措施對春玉米農(nóng)田土壤有機碳影響機制研究

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1、分類號S344.9學校代碼10129UDC631.5學號2010302008農(nóng)作措施對春玉米農(nóng)田土壤有機碳影響機制研究StudyontheInfluenceMechanismofAgriculturalMeasuresonSoilOrganicCarboninSpringCornFields申請人:趙海超學科門類:農(nóng)學學科專業(yè):作物栽培學與耕作學研究方向:耕作制度與農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)指導教師:劉景輝教授論文提交日期:二〇一三年六月摘要針對內(nèi)蒙古西遼河平原春玉米農(nóng)田土壤有機碳含量下降,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)

2、田增碳培肥等5個連續(xù)3年的田間定位試驗,利用碳素分組方法、有機碳分組方法和溶解性有機物三維熒光光譜法等分析方法,從酶學和生物學方面運用定性與定量相結(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、有機碳、有機碳組分的含量變化、1個春玉米生長期內(nèi)土壤有機碳的動態(tài)變化特征,揭示土壤酶活性和春玉米生長對土壤有機碳的影響機制,闡明不同有機碳組分的肥力指示意義,探討不同農(nóng)作措施對春玉米產(chǎn)量和土壤有機碳的影響,結(jié)合區(qū)域特點并綜合前人研究,建立指示該區(qū)域土壤肥力的有機碳組分評價指標體系及模型,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態(tài)平衡。施肥

3、與不施肥相比,土壤有機碳含量增加了4.71%~34.84%。施用有機肥比施用無機肥使土壤碳素增加了6.24%~20.08%;增施氮肥和有機肥對土壤的增碳作用顯著。施肥主要使表層土壤有機碳增加,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碳含量,降低玉米生長后期土壤有機碳含量;施氮肥能夠增加玉米全生育期內(nèi)土壤有機碳含量。施用有機肥特別是有機無機肥配施明顯增加土壤有機碳含量。隨著種植密度的增加土壤中碳素含量呈先增后降的趨勢,有機碳含量呈先降后增趨勢,土壤無機碳含量呈上升趨勢。低密度有利于犁底層土壤有機碳的累積,高密度有利于耕層土壤有機碳的累積。高密度在玉米生育前期增加表層土

4、壤有機碳含量,生育后期增加耕層土壤有機碳含量;低密度在玉米生育前期促進犁底層有機碳的耗損。不同耕作方式與傳統(tǒng)耕作方式相比,土壤有機碳含量增加了0.45%~3.73%。免耕能夠增加春玉米農(nóng)田土壤有機碳含量,免耕深松能夠增加耕層土壤有機碳含量,深松可以增加犁底層土壤有機碳含量。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,土壤有機碳增加了1.04%~7.21%,深松30cm土壤碳素和有機碳均增加,深松30cm比深松40cm土壤增加有機碳效果顯著,秋深松比春、夏深松增加土壤有機碳效果顯著。該區(qū)春玉米高產(chǎn)增碳的深松方式是秋季深松30cm。有機無機肥配施對高、中、低產(chǎn)田各層土壤中有

5、機碳、活性有機碳、輕組有機碳、水溶性有機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%。有機無機肥配施能夠顯著增加土壤活性有機碳含量,主要影響耕層土壤有機碳組分的變化。種植密度增加使土壤中活性有機碳增加,輕組有機碳減少,中等密度下促進土壤微生物量碳增加。產(chǎn)量與土壤不同有機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)。活性有機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),活性有機碳和微生物量碳具有土壤肥力指示作

6、用。施肥能夠促進耕層土壤腐殖酸和富里酸的分解轉(zhuǎn)化。施肥促進高、中產(chǎn)田土壤有機質(zhì)腐熟程度,增加高產(chǎn)田土壤陸源溶解性有機質(zhì),中低產(chǎn)田的生物源溶解性有機質(zhì)。施肥使土壤中溶解性有機質(zhì)熒光強度和溶解性有機碳、溶解性有機磷和溶解性有機氮含量平均增加了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碳、溶解性有機氮和溶解性有機磷含量、土壤微生物碳、氮含量和玉米產(chǎn)量均呈顯著正相關(guān)。土壤溶解性有機質(zhì)熒光強度能夠反映土壤肥力狀況,熒光峰值強度越強土壤肥力越高。溶解性有機磷是該地區(qū)影響產(chǎn)量的主要土壤溶解性有機質(zhì)組分,溶解性有機磷含量具有土壤肥力指示作用。施有機肥比無

7、機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%,

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