保护性耕作对麦田土壤微生物特性及理化性状的影响

【摘要】： 本试验于2005~2006年在山东农业大学农学实验站进行。以常规耕作为无秸秆还田(简称常无)为对照,对四种具有不同动土程度的保护性耕作体系(深松耕秸秆还田(简称深还)、耙耕秸秆还田(简称耙还)、旋耕秸秆还田(简称旋还)、免耕秸秆覆盖(简称免覆))和常规耕作秸秆还田(简称常还)的土壤微生物特性和土壤理化状况进行了研究,以期明确保护性耕作与土壤生物微生物特性、土壤酶活性、土壤养分间的关系,为实现低耗高效的耕作方式提供理论基础。 1.保护性耕作对土壤微生物特性的影响 秸秆还田在播种前、越冬期和起身期能显著提高土壤微生物量碳,之后则降低土壤微生物量碳,说明秸秆还田有利于土壤养分调控。对比开花期和收获期的10～20cm土壤微生物量碳发现,相对于常无来说,少耕还田10~20cm土层微生物具有较强的养分调控作用,以旋还最优,深还次之。保护性耕作尤其是免覆和耙还具有较高土壤微生物量碳层化比率因而具有较强的抵抗退化的作用。但保护性耕作引起土壤微生物量碳变化的时间效应有待于进一步研究。 本研究表明活跃微生物量总体趋势是保护性耕作常还常无,秸秆还田利于提高土壤活跃生物量。保护性耕作利于土壤0~10cm活跃微生物量的提高。 保护性耕作的土壤微生物活性在0~10cm高于常规耕作,秸秆还田能提高微生物活性。从整个生育期来看,深还土壤微生物活性最高,达到1.008mgCO2/h/kg,并且表现出较好的养分调节功能。秸秆还田和保护性耕作在作业后期才表现出减少土壤速率的效应。相关分析表明,土壤呼吸主要受微生物活性的影响。 免覆在10~20cm土层呼吸商较高,微生物年轻化,常无在0~10cm土层微生物年轻化,对维持土壤的优良性状和可持续利用潜力有益,这在一定程度上说明机械耕地和生物耕地的同等重要性,充分提高土壤微生物在养分转化中的作用对于降低农业生产中的能耗有重要意义。 2保护性耕作对土壤酶活性的影响 深还0~20cm土层脲酶和蔗糖酶活性较高。相比常无,秸秆还田能提高0~20cm土壤脲酶和蔗糖酶活性。常还提高土壤10~20cm脲酶活性,比常无提高14.7%。在秸秆旺盛分解的小麦越冬期,秸秆还田显著提高土壤蔗糖酶活性和过氧化氢酶活性。 除耙还处理外,其它保护性耕作处理均比常规耕作过氧化氢酶活性高,免覆清除土壤中过氧化氢能力最高。3保护性耕作对土壤理化性状的影响 深还在0~10cm土壤pH值利于土壤微生物的活动和土壤养分转化。相比常无,秸秆还田在开花期利于调节土壤酸碱度,从而有利于养分转化。保护性耕作的保水能力高于与常规耕作,以免覆和耙还较高。深还利于土壤水分的持续和稳定供给。 从整个生育期平均值来看,常规耕作利于0~20cm土壤硝态氮的供给,淋失量小,保护性耕作硝态氮淋失量大,但利于0~20cm土壤铵态氮的供给,从而利于土壤无机氮素的持续供给。 本试验表明,在0~10cm保护性耕作处理土壤速效磷含量高于常无,在10~20cm土层,除免覆外,其他保护性耕作处理土壤速效磷含量低于常无。 与播前相比,收获期的保护性耕作有机质含量增加幅度大于常规耕作,相比常无,秸秆还田提高土壤有机质含量4.58%。保护性耕作和秸秆还田利于提高土壤抗退化能力的增强,而常无则有使土壤抗退化能力下降的趋势。 相比常无,深还和常还能提高土壤全氮含量和全磷含量。常规耕作对氮素和磷素的固持能力较大,不利于土壤氮素和磷素的释放,而保护性耕作利于土壤氮素和磷素的释放,以免覆、旋还对氮磷释放能力较强。就层化比率而言,全磷大于有机质大于全氮。 4保护性耕作对小麦产量的影响 小麦产量深还高于常无11.0%,耙还高于常无10.9%,差异均达到显著水平,常还高于常无4.30%,差异不显著。免覆低于常无2.45%,差异不显著。深还、耙还产量较高的原因是公顷穗数、穗粒数和千粒重协调的发展,而免覆产量最低的原因是公顷穗数和千粒重都显著低于其他处理。通径分析表明,铵态氮和与产量直接影响最大,其次为全氮,而pH值和微生物量碳与产量之间存在负相关关系,表明过高的pH值不利于养分供应,而微生物在小麦产量中的调节作用。 在本试验条件下,综合小麦产量和土壤微生物特性及土壤理化性状,认为深还和耙还处理较优。