耕作方式对稻田土壤有机碳库的影响

摘要

稻田土壤有机碳库的变化对培肥土壤及农田土壤的碳固定具有重要意义。本文通过对稻季土壤活性有机碳的不同组分及土壤酶活性的动态变化特征的研究,探讨了耕作方式对稻田土壤固碳能力的影响,主要研究结果如下:
　　 1.免耕定位试验稻田土壤微团聚体组成以0.002-0.02mm粒径的团聚体颗粒为主,其次为0.02-0.25mm的颗粒,<0.002mm粒径的微团聚体所占的比例最小。免耕各处理(双季免耕秸秆还田、双季免耕和单季免耕)促进大团聚体在土壤表层(0-5cm)中的形成和积累。
　　 2.水稻全生育期,土壤纤维素酶活性在0-5cm土层表现为双季免耕秸秆还田>单季免耕>双季免耕>翻耕；在5－15cm土层表现为双季免耕秸秆还田>翻耕>单季免耕>双季免耕:在15－30cm土层表现为双季免耕秸秆还田>单季免耕>双季免耕>翻耕。不同处理对土壤蔗糖酶活性的影响不明显。过氧化氢酶活性表现为免耕处理高于翻耕处理。相关性分析表明,土壤蔗糖酶和纤维素酶与土壤总有机碳呈显著正相关,土壤过氧化氢酶与土壤腐殖酸碳呈显著负相关。
　　 3.0－5cm土层土壤总有机碳含量为双季免耕秸秆还田>双季免耕>单季免耕>翻耕；5－15cm土层土壤总有机碳含量为双季免耕秸秆还田>翻耕>双季免耕>单季免耕；15-30cm土层土壤总有机碳含量表现为双季免耕秸秆还田>翻耕>单季免耕>双季免耕。水稻全生育期,腐殖酸碳的动态变化与总有机碳相一致,但其组分胡敏酸和富啡酸碳在不同处理间差异不显著。双季免耕秸秆还田处理表现出了明显的固碳效应。
　　 4.土壤微生物生物量碳在0-5cm土层表现为翻耕高于免耕各处理,5-15cm和15-30cm表现为免耕各处理高于翻耕。与翻耕相比,免耕各处理显著提高了0-5cm土层的土壤水溶性有机碳及易氧化碳含量,5-15cm和15-30cm其碳组分含量与翻耕的差异性减小或小于翻耕处理。易氧化碳组分Ⅰ在0-5cm土层免耕三个处理显著高于翻耕处理,组分Ⅲ和Ⅲ碳含量也高于翻耕处理,但处理间差异不显著。相关性分析表明,组分Ⅰ与有机碳呈显著的正相关关系,组分Ⅱ与有机碳呈显著的负相关关系,组分Ⅲ与有机碳间无显著相关性。经过两季的稻作之后,0-5cm土层土壤中颗粒态有机碳的含量表现为双季免耕秸秆还田>双季免耕>翻耕>单季免耕,5－15cm土层下其含量表现为双季免耕>翻耕>单季免耕>双季免耕秸秆还田,15－30cm土层下其含量表现为双季免耕>翻耕>双季免耕秸秆还田>单季免耕。
　　 5.在水稻的全生育期,土壤活性碳组分的动态变化与土壤总有机碳的动态变化相一致或较土壤总有机碳的变化早,且在作物生长的关键时期其活性增强,反映出活性碳组分比有机碳更加敏感,并利于作物对养分的需求。相关性分析表明,腐殖酸碳、易氧化碳及其组分Ⅰ、水溶性有机碳均与土壤总有机碳呈显著的正相关关系。活性碳组分之间也存在显著的相关性。不同耕作方式下稻田表层土壤(0－5cm)总有机碳、腐殖酸碳及各活性碳组分的含量明显高于底层土壤,且其含量随着土层深度的增加而递减。
　　 6.土壤碳库管理指数变化趋势在0－5cm土层为双季免耕秸秆还田>双季免耕>翻耕>单季免耕；5-15cm土层表现为双季免耕>翻耕>双季免耕秸秆还田>单季免耕:15-30cm土层表现为单季免耕>翻耕>双季免耕秸秆还田>双季免耕。碳素有效率大小表现为EOC/TOC>SMBC/TOC>WSOC/TOC。0-5cm土层,EOC/TOC和SMBC/TOC表现为翻耕大于免耕各处理,WSOC/TOC和POC/TOC表现为免耕大于翻耕处理。5-15cm土层,DNT处理下碳素有效率除了EOC/TOC外明显高于其他处理。15-30cm土层,DNT处理下各碳素有效率明显高于其他处理。

目录

文摘

英文文摘

缩略语表

1 前言

1.1 研究目的及意义

1.2 国内外研究进展

1.2.1 稻田免耕

1.2.2 免耕稻田土壤固碳

1.2.3 免耕稻田土壤活性有机碳组分

1.2.4 免耕稻田土壤腐殖质

1.2.5 免耕稻田土壤微团聚体

1.2.6 免耕稻田土壤酶活性

1.3 需要研究的问题

2 材料与方法

2.1 供试材料

2.2 试验设计及试验地基本情况

2.3 田间取样方法

2.4 室内测定项目及方法

2.4.1 土壤总有机碳的测定

2.4.2 土壤腐殖酸碳的测定

2.4.3 土壤微生物生物量碳的测定

2.4.4 土壤水溶性有机碳的测定

2.4.5 土壤易氧化碳及其组分的测定

2.4.6 土壤颗粒态有机碳的测定

2.4.7 土壤微团聚体组分的测定

2.4.8 土壤酶活性的测定

2.5 统计分析

3 结果与分析

3.1 耕作方式对稻田土壤微团聚体组分的影响

3.2 耕作方式对稻田土壤酶活性的影响

3.2.1 耕作方式对稻田土壤过氧化氢酶活性的影响

3.2.2 耕作方式对稻田土壤蔗糖酶活性的影响

3.2.3 耕作方式对稻田土壤纤维素酶活性的影响

3.2.4 酶活性与有机碳的关系

3.3 耕作方式对稻田土壤总有机碳含量的影响

3.4 耕作方式对稻田土壤腐殖酸碳含量的影响

3.4.1 耕作方式对稻田土壤腐殖酸碳含量的影响

3.4.2 耕作方式对稻田土壤胡敏酸及富啡酸碳含量的影响

3.5 耕作方式对稻田土壤活性有机碳碳含量的影响

3.5.1 耕作方式对稻田土壤微生物生物量碳含量的影响

3.5.2 耕作方式对稻田土壤水溶性有机碳含量的影响

3.5.3 耕作方式对稻田土壤易氧化碳及其组分碳含量的影响

3.5.4 耕作方式对稻田土壤颗粒态有机碳含量的影响

3.6 耕作方式对稻田土壤有机碳库的影响

3.6.1 耕作方式对稻田土壤碳库管理指数的影响

3.6.2 耕作方式对稻田土壤碳素有效率的影响

3.6.3 活性有机碳与有机碳的关系

4 结论与讨论

4.1 讨论

4.1.1 耕作方式对土壤总有机碳的影响

4.1.2 耕作方式对土壤活性碳组分的影响

4.1.3 耕作方式对土壤酶活性的影响

4.2 结论

参考文献

致谢