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不同施肥和耕作方式对新修梯田土壤水分和碳氮磷动态的影响

李隽婷  
【摘要】:在黄土高原半干旱地区,降水量是限制作物产量的主要因素,而梯田可以增加降水的入渗量,减少径流,控制水土流失,因此梯田在黄土高原地区得到了大力推广。新修梯田土壤速效养分较少,微生物活性较低,作物产量非常低下。所以梯田修筑完成后,首先要提高新修梯田的土壤养分,为提高农作物产量奠定基础,为此我们对新修梯田进行了培肥试验研究。本试验研究设计了12个处理:(1)CK:平作不覆膜不施肥;(2)ANP:平作不覆膜只施加氮磷肥;(3)AMNP:平作不覆膜并施加羊粪和氮磷肥;(4)ASNP:平作不覆膜并施加玉米秸秆和氮磷肥;(5)BNP:沟垄不覆膜只施加氮磷肥;(6)BMNP:沟垄不覆膜并施加羊粪和氮磷肥;(7) BSNP:沟垄不覆膜并施加秸秆和氮磷肥;(8) B2SNP:沟垄不覆膜并施加2倍秸秆和2倍氮磷肥;(9)CNP沟垄覆膜只施加氮磷肥;(10)CMNP:沟垄覆膜并施加羊粪和氮磷肥;(11)CSNP:沟垄覆膜并施加秸秆和氮磷肥;(12) C2SNP:沟垄覆膜并施加2倍秸秆和2倍氮磷肥。四种施肥方式中:NP、MNP、SNP处理中氮、磷的投入量一致,MNP和SNP处理中有机碳的投入量一致,在2SNP处理中碳氮磷的投入是SNP处理的两倍。试验所选梯田,于2012年将坡耕地改造成梯田后休闲,试验开始于2013年4月,种植玉米,由于2013年玉米产量极其低下,2014年增加施肥量并休闲一年以改善土壤质量。对于新修梯田0-30cm土壤有机碳,我们得到以下结果:2014年10月与2013年4月相比,0-30cm土壤有机碳含量,CK、ANP、 BNP和CNP变化不显著,其余处理均显著增加,AMNP、ASNP、BMNP、BSNP、 B2SNP、CMNP、CSNP和C2SNP分别提高了1.75、2.59、1.31、3.54、1.61、3.10、1.22和2.68 gkg-1,12个处理中,BSNP对于土壤有机碳含量提高最多。从2013年10月到2014年10月,0-30cm土壤有机碳含量,CK、ANP和AMNP差异不显著,ASNP显著高于ANP。2014年10月ASNP比CK、ANP和AMNP分别高出1.04、1.92和1.84 g kg-1。2013年10月到2014年10月,BSNP始终显著高于BNP.BMNP和B2SNP,2014年10月BSNP比BNP、BMNP和B2SNP分别高出3.24、2.23和1.93 g kg-1。在沟垄不覆膜的情况下,2倍玉米秸秆和2倍氮磷肥不能使土壤有机碳增量加倍。2014年10月,CMNPC2SNPCSNPCNP,含量分别为6.26、5.85、4.39和2.99 g kg-1,其中CMNP和C2SNP差异不显著,其他处理间差异显著。在沟垄覆膜的情况下,羊粪配氮磷肥对于土壤有机碳的提高效果比另三种施肥方式好。2014年10月与2013年4月相比,CSNP和C2SNP分别提高了,1.22和2.68gkg-1,接近1:2,在沟垄覆膜的情况下,2倍玉米秸秆和2倍氮磷肥加倍了土壤有机碳的增加量。2013年10月到2014年10月,ANPBNPCNP,其中2013年10月和2014年10月ANP显著高于CNP,分别高出1.02和0.84 g kg-1,只施加氮磷化肥的情况下,沟垄不覆膜与平作不覆膜相比较对于土壤有机碳积累在两年内没有显著影响,而沟垄覆膜与平作不覆膜相比较不利于土壤有机碳的积累。2013年10月到2014年10月,AMNP和CMNP差异始终不显著,BMNP始终低于AMNP和BMNP2014年10月BMNP显著低于CMNP处理1.79g kg-1,在羊粪配氮磷肥的情况下,沟垄不覆膜不利于土壤有机碳的积累,沟垄覆膜与平作不覆膜相比较对于土壤有机碳积累在两年内没有显著差异。2013年10月到2014年10月,BSNPASNPCSNP, BSNP始终显著高于CSNP,2014年10月高出2.31 g kg-1,B2SNP和C2SNP差异始终不显著,在玉米秸秆配施氮磷肥的情况下,沟垄覆膜不利于土壤有机碳的积累,沟垄不覆膜与平作不覆膜相比较对于土壤有机碳积累在两年内没有显著差异。B2SNP和C2SNP始终无显著差异,所以在2倍玉米秸秆和2倍氮磷肥的情况下,沟垄覆膜和沟垄不覆膜相比较对于土壤有机碳积累在两年内没有显著差异。2013年相同施肥方式下玉米地上生物量,均表现为沟垄覆膜高于沟垄不覆膜和平作不覆膜,并且显著高于沟垄不覆膜。在平作不覆膜和沟垄不覆膜的处理中,相同耕作方式下秸秆配氮磷肥处理玉米地上生物量显著高于其他施肥方式的处理。在沟垄覆膜处理中,CMNP和CSNP玉米地上生物量显著高于CNP和C2SNP。综上所述,羊粪、玉米秸秆、沟垄和覆膜措施对于新修梯田0~30cm土壤有机碳含量均存在影响,而单施氮磷化肥对于土壤有机碳在两年内无显著影响。在12个处理当中,BSNP处理对于土壤有机碳的提升效果最好。在平作和沟垄不覆膜的情况下,秸秆比羊粪对于土壤有机碳的提升更有效;在沟垄覆膜的情况下,羊粪比秸秆对于土壤有机碳的提升更有效。相同施肥方式下,沟垄不覆膜与平作不覆膜相比对于土壤有机碳的提升基本无作用。沟垄覆膜可能不利于施秸秆处理土壤有机碳的积累,但能促进羊粪的分解,加快土壤有机碳的积累。在施秸秆的情况下,沟垄覆膜与玉米秸秆对有机碳的积累有一定的拮抗作用;在施羊粪的情况下,沟垄覆膜与羊粪对有机碳的积累有一定的协同作用。在沟垄不覆膜的情况下,2倍玉米秸秆配2倍氮磷肥不利于土壤有机碳含量的积累。而在沟垄覆膜的情况下,2倍玉米秸秆配2倍氮磷肥加倍了土壤有机碳的增加量。因此,可以在新修梯田修建好后,休闲一年,并采用沟垄不覆膜,施加玉米秸秆配氮磷肥的方式提高土壤有机碳含量,以改良土壤,而在种植农作物的情况下,沟垄覆膜羊粪和氮磷肥配施的处理最有利于对作物产量和土壤有机碳含量的提高。


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