小麦玉米轮作下秸杆还田与氮肥配施对土壤有机质质量及养分的影响

摘要

通过六年的田间定位试验，研究了小麦玉米轮作下不同秸秆还田措施以及秸秆还田配施氮肥下土壤有机质及其活性、微生物量、土壤养分含量等土壤物理性状和作物养分吸收、产量等指标的变化。主要研究结果如下：
　　 1、不同秸秆还田措施连续进行六年后，土壤有机碳含量(TOC)高低依次为：S+N225>C+N225>W+N225>N225，各秸秆还田处理间TOC差异不显著，相对而言，两季秸秆还田和小麦季玉米秸秆还田的土壤TOC、LOC含量以及CMI较高。土壤活性有机碳(LOC)含量大小排列为C+N225>S+N225>W+N225>N225，各秸秆还田处理间差异显著。土壤碳管理指数(CMI)与LOC排列一致。
　　 2、不同秸秆还田措施下，各秸秆还田处理的TOC和LOC均呈不断增长趋势，增长速度均为C+N225>S+N225>W+N225。对连续不同秸秆还田措施下玉米季、小麦季TOC、LOC的平均值进行分析，初步认为玉米生长季由于气候湿热，土壤有机物质容易分解，相对于小麦季而言不利于TOC的积累；土壤LOC的变化受还田秸秆种类、数量和方式等多种因素的影响。
　　 3、秸秆还田能够促进土壤中微生物活性。小麦季对微生物量碳贡献量W+N225小于C+N225和S+N225，对微生物量氮贡献量较小；玉米季对微生物量碳贡献量W+N225大于S+N225DA于C+N225，对微生物量氮贡献量S+N225大于W+N225和C+N225。说明微生物量碳的提升主要受到当季秸秆的影响。微生物量氮在小麦季提升有限，在玉米季提升明显。
　　 4、不同秸秆还田措施均能够不同程度的减少犁底层土壤容重，并增加田间持水量。较单施化肥＼秸秆不还田处理，小麦季S+N225、W+N225、C+N225犁底层土壤容重分别降低0.07g/cm3、0.06g/cm3、0.08g/cm3。玉米季S+N225、W+N225、C+N225犁底层土壤容重分别降低0.08g/cm3、0.07g/cm3、0.05g/cm3。土壤田间持水量S+N225>W+N225>C+N225>CK>N225。
　　 5、连续秸秆还田配施不同数量氮肥六年后，TOC大小排列为S+N225>S+N270>S+N180，但各施肥量处理间TOC差异不显著；LOC含量大小排列为S+N225>S+N180>S+N270，S+N270与另两个施氮水平的土壤LOC差异显著，碳管理指数(CMI)与LOC排列一致。
　　 6、秸秆还田配施氮肥随种植年限增加，土壤TOC均呈上升趋势，增长速率依次为：S+N270>S+N225>S+N180。S+N180与S+N225的LOC随轮作年限呈逐步上升趋势，S+N225的TOC增长速率高于S+N180，S+N270的LOC整体波动较大。
　　 7、土壤全氮含量随施氮量增加而增加，施氮量为270kg/ha时当季作物收获后土壤中仍留有较多氮素。S+N225速效磷含量高于S+N270和S+N180处理，高氮和低氮条件下均不利于磷素向有效态转化。施肥量对速效钾有一定影响，总体上S+N180速效钾含量较低，可能与处理间作物地下部分生长亮有较大差异有关。
　　 8、秸秆还田配施不同量氮肥对微生物量碳含量的影响差异不明显，但对微生物量氮影响显著，小麦收获时期微生物量氮S+N180显著小于S+N270和S+N225，玉米收获期S+N225>S+N270>S+N180。
　　 9、两季秸秆还田和小麦季玉米秸秆还田能够促进作物产量增长，而玉米季小麦秸秆还田与单施化肥相比对产量影响不大。秸秆还田下增加施氮能够增加作物产量，施氮量达到225kg/ha时产量已达到较高水平，施氮量270g/ha产量较225kg/ha有所提高，但从产投效益和农民收益考虑，在秸秆还田条件下以施氮225kg/ha较为适宜。
　　 10、对土壤各养分指标相关性进行分析，LOC与土壤全氮和速效磷、速效钾成极显著正相关，TOC与速效磷，微生物量碳和LOC间成极显著或显著正相关。这说明LOC和土壤养分关系密切，TOC则可能与微生物活性有一定关系。