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深层秸秆还田对土壤生物化学性质及玉米产量的影响

矫丽娜  
【摘要】:土壤有机质是土壤的重要组成部分,是土壤肥力的一个重要指标,同时也是作物产量的主要限制因子。土壤腐殖质是土壤有机质的主体,土壤肥力的重要物质基础。土壤酶活性可以表征土壤发生与发育、土壤肥力的形成等过程。本研究通过室内模拟试验研究玉米秸秆及根系在腐解过程中对周围不同层次土壤的影响、通过原位培养试验研究不同还田深度和还田量对土壤腐殖质各组分有机碳及酶活性的影响,通过田间试验研究不同还田深度和栽培形式与秸秆还田相结合研究秸秆还田对土壤腐殖质各组分有机碳及酶活性的影响、旨在为秸秆还田快速培肥土壤提供理论依据。研究结果如下: (1)在农大试验田采用等量秸秆不同深度还田处理,研究还田深度对土壤腐殖质和酶活性的影响。通过2年研究表明,土壤腐殖质在土层深度的积累数量均表现为0~15cm含量最高。土壤总有机碳和腐殖质含量均随施秸秆呈增加的趋势,△LogK值总体都升高,N、K元素含量增加。2012年的试验研究表明,在玉米整个生育期,土壤过氧化氢酶活性呈增加的趋势,土壤脲酶活性呈降低的趋势,但与不加秸秆相比酶活性增加。2013年的试验表明,秸秆还田后,土壤过氧化氢酶和蔗糖酶活性增强,土壤脲酶活性有所降低。 (2)在田间条件下耕地黑土3个土层(0~20,20~40,40~60cm)添加4%和8%高量玉米秸秆于尼龙袋中原位培养4年后,研究不同层次土壤秸秆转化与有机碳积累的特征以及腐殖质各组分和土壤酶活性的变化。结果表明,添加4%的秸秆量0~20、20~40和40~60cm土层有机碳分别增加31.8%、96.4%和171.1%,8%秸秆添加量分别增加了86.2%、193.5%和265.9%,增加秸秆还田深度有利于土壤有机碳的积累。0~20cm土层在无秸秆还田情况下有机碳下降了29.3%,而20~40cm土层仅下降了1.8%。土壤有机碳和酶活性均随秸秆添加量增加而提高,腐殖质HA/FA比发生较大变化,改善了腐殖质品质。各处理腐殖酸碳含量(HS-C)和胡敏酸碳含量(HA-C)的大小为20~40cm>0~20cm>40~60cm,而40~60cm土层中则更有利于富里酸碳含量(FA-C)的积累。HA-C、FA-C含量与土壤过氧化氢酶活性呈极显著正相关,与脲酶、蔗糖酶活性呈显著正相关性。研究结果为深层秸秆还田促进土壤有机质的积累提供理论依据。 (3)采用尼龙布室内培养试验,研究添加不同有机物料对不同圈土壤结构的影响。玉米秸秆块和玉米秸秆段累计腐解率分别达到了77.7%,62.6%,腐解速率分别是1.11g·g-1·a-1、0.89g·g-1·a-1。与不加有机物料处理相比,各个处理都是随着距离秸秆棒中心的距离增加pH值呈降低的趋势,有机质呈增加的趋势。 (4)在梨树试验田采用三垄两行种植方式,并对试验田进行高量秸秆还田,研究还田深度对土壤腐殖质和酶活性的影响。秸秆还田量为0.44%、0.88%、1.32%有机碳含量分别比不施秸秆增加14.2%、21.8%、32.0%,并随还田量的增加,土壤总有机碳含量呈增加趋势。与未还田相比,还田量为1.32%的处理土壤过氧化氢酶、脲酶、蔗糖酶活性显著提高。


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