耕作措施与秸秆还田对麦-玉两熟农田土壤有机碳来源的影响
保护性耕作技术对农业生产具有深远的意义，我国于20世纪70年代开始研究并逐渐进行推广。目前的研究主要是在宏观上各种耕作方式和秸秆还田还田对土壤有固碳的研究，并未深入研究秸秆贡献的具体量和不同耕作方式对秸秆贡献的影响。本试验是以典型的华北平原冬小麦—夏玉米生产系统为主要研究对象，深入的分析了耕作措施与秸秆还田量对作物产量和有机碳来源的影响，确立了提高作物产量和土壤有机碳的适宜耕作与秸秆还田方案，以期能为小麦-玉米两熟高产高效和农田固碳提供理论和技术借鉴。主要研究结果如下： 1耕作方式与秸秆还田对作物产量的影响 与常规翻耕相比较，深松耕作能够显著增加夏玉米的穗粒数，提高夏玉米的产量。免耕措施减少了夏玉米的穗粒数，降低了产量。免耕耕作措施降低了冬小麦的有效穗数和千粒重，减少了产量；深松耕作显著提高了这两项指标，增加了冬小麦的产量。由此，从周年产量深松结合1m秸秆还田量（S-1）处理比常规翻耕秸秆结合无秸秆还田量（CA）增产最高，增产了14.71％；只有免耕结合无秸秆还田（ZA）处理发生了显著减产现象，减产了6.09%。 2耕作方式与秸秆还田量对有机碳的影响 土壤中有机碳的含量随着秸秆还田量的增加而增加，但1m秸秆还田的增幅最大为9.32%。农田有机碳的含量随着土壤深度的加深而减少。与常规翻耕相比，免耕和深松耕作出现显著的表层富集现象。常规翻耕在30-40cm土层显著高于免耕和深松。 3耕作方式与秸秆还田量对土壤13C的影响 土壤13C的千分差值随着土层的加深而增大。与常规翻耕相比，免耕和深松方式下的13C分层现象更加明显。免耕能够显著提高土壤表层的13C千分差值，常规翻耕处理在30-40cm土层最高。土壤13C的千分差值随着秸秆还田量的增加而增加，增幅最大的是夏玉米秸秆1m留茬还田处理。 4耕作方式与秸秆还田对土壤有机碳来源的影响 深松相对于免耕和常规翻耕能够显著增加作物秸秆对土壤有机碳的贡献量，分别提高了17.59%和31.33%。冬小麦秸秆对土壤有机碳的贡献随着夏玉米秸秆还田量的增加而增加，但夏玉米秸秆并未有此规律。冬小麦秸秆对土壤有机碳的贡献量是夏玉米秸秆的1.5倍。同时，冬小麦秸秆对土壤SOC的贡献量随着土壤深度的增加而减少，并且减少的幅度越来越大，但夏玉米秸秆并未有此规律。说明，夏玉米秸秆易分解而冬小麦秸秆易转化为土壤有机碳。 5耕作方式与秸秆还田对土壤有机碳滞留期的影响 夏玉米生长季土壤有机碳的滞留期在150-200天左右，冬小麦生长季时在350天左右。夏玉米生长季中，深松处理的土壤有机碳更新速率最快，但三种耕作方式并未有显著性差异。冬小麦生长季的免耕措施下的MRT值最低。无论夏玉米生长季还是冬小麦生长季，土壤有机碳的更新速率都为随着秸秆还田量的增加而降低的规律。冬小麦生长季的土壤有机碳的MRT值是夏玉米生长季的2.18倍。 6夏玉米、冬小麦作物秸秆的产量及品质 夏玉米秸秆的含水量、钙、钾、可溶性糖和淀粉上显著高于冬小麦秸秆。冬小麦秸秆钙、钾、可溶性糖和淀粉的产量占夏玉米秸秆总产量的为22.83%、3.64%、44.74和22.86%。冬小麦秸秆在粗脂肪、粗蛋白和磷上都显著高于夏玉米秸秆。冬小麦秸秆的粗脂肪、粗蛋白和磷的产量是夏玉米秸秆的178.76%、183.62%和126.43%。 7夏玉米植株冠层CO2的分布及来源 夏玉米植株冠层的CO2仅有16.79%是来自于土壤释放。夏玉米植株冠层 CO2在穗位叶处最低为350.27ppm，距地面最近与最远处 CO2浓度最高为478.33ppm。距地面40cm的冠层 CO2有32.40%来源于土壤释放，并且随着冠层的增高，土壤排放的CO2所占的比例随之减少。理论上，在1400μmol/m2/s光强条件下，土壤释放的CO2对夏玉米穗位叶光合贡献了20.17%。空气CO2对穗位叶光合的作用是土壤排放的CO2的3.96倍。
两熟农田;耕作方式;作物产量;土壤有机碳
山东农业大学
硕士
作物栽培学与耕作学
宁堂原
2016
中文
S343
62
2016-09-14（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）