小麦玉米轮作制度下耕作措施对玉米耕层土壤理化性状及微生物特性的影响

摘要

为进一步探索山东省半湿润易旱区夏玉米高产稳产、生产可持续适宜耕作措施，将冬小麦和夏玉米两季耕作措施为一体作定位试验（自2010年开始），以常规耕作处理（小麦季旋耕+玉米季免耕+秸秆不还田）为对照，设置其它7种耕作措施（秸秆均全部粉碎还田），分别为:W1M2（小麦季旋耕+玉米季免耕）、W2M2（小麦季免耕+玉米季免耕）、W3M2（小麦季深松+玉米季免耕）、W4M2（小麦季深耕+玉米季免耕）、W1M1（小麦季旋耕+玉米季隔年旋耕）、W3M3（小麦季深松+玉米季隔年深松）、W4M4（小麦季深耕+玉米季隔年深耕）。比较分析不同耕作措施对夏玉米季土壤耕层理化性质和微生物特性、酶活性及产量的影响。本试验结果表明: 1、耕作方式对夏玉米季土壤物理性状的影响（2012年） 与玉米吐丝期和灌浆中期相比，收获期土壤含水量受耕作方式影响更显著，其中土壤表层0-20cm土层土壤含水量最高耕作处理为W2M2（小麦季免耕+玉米季免耕+秸秆还田），20-40cm、40-60cm均为W1M2（小麦季旋耕+玉米季免耕+秸秆还田）最高。玉米吐丝期和收获期各土层温度均值（上午8时）为W3M2（小麦季深松+玉米季免耕+秸秆还田）和W1M1（小麦季旋耕+玉米季隔年旋耕+秸秆还田）耕作方式土壤温度最高，比对照（小麦季旋耕+玉米季免耕+秸秆不还田）增加0.4-0.6℃。处理W1M2、W2M2和W4M2（小麦季深耕+玉米季免耕+秸秆还田）表层0-20cm土壤容重显著降低;小麦单季深松和深耕(W3M2、W4M2)和玉米季隔年深耕或深松(W3M3、W4M4)显著降低深层(40-60cm)土壤容重，尤其是小麦、玉米两季均深耕或深松。因此小麦、玉米两季均免耕能显著降低表层土壤容重，增加表层含水量;而深耕、深松耕作方式主要影响深耕层土壤容重，其中玉米季隔年深松或深耕效果优于小麦单季深松或深耕。 2、耕作方式对夏玉米季土壤养分的影响（2012年） 各耕作方式下土壤浅耕层0-20cm土壤有机质含量、全氮含量及速效养分含量明显比深耕层20-40cm高呈现出表层富集趋势;玉米开花期两季均免耕W2M2、两季深松W3M3土壤0-20cm有机质含量最多，比对照增加34％，收获期小麦单季深松W3M2、单季深耕W4M2土壤0-20cm有机质含量最多，比对照增加46％和42％，并且显著增加20-40cm有机质含量;与对照耕作相比，两季深耕（W批）显著增加玉米开花期和收获期土壤0-20cm土壤全氮含量29％、21％，小麦季单季旋耕W1M2、单季深松W3M2、单季深耕W4M2和两季均免耕 W2M2显著增加玉米收获期土壤0-20cm、20-40cm全氮、碱解氮含量。两季均免耕W2M2与双季深耕W4M4显著增加土壤20-40cm碱解氮含量33％、23％;与对照耕作相比，小麦单季旋耕W1M2、单季深松W3M2、单季深耕W4M2显著增加玉米开花期、收获期土壤0-20cm速效磷含量，两季深耕W4M4仅显著增加玉米开花期土壤0-20cm速效磷含量46％。玉米开花期小麦单季深耕W4M2土壤0-20cm速效钾含量最多，与对照相比显著增加57％;两季深耕秸秆还田W4M4显著增加收获期0-20cm和20-40cm土壤速效钾含量约45％。 3、耕作方式对夏玉米季土壤微生物特性和酶活性的影响（2012年） 与对照耕作相比，小麦季旋耕+玉米季隔年旋耕+秸秆还田(W1M1)耕作方式下真菌的数量显著增加1.5倍，而小麦季旋耕+玉米季隔年旋耕+秸秆还田(W1M1)耕作方式下放线菌数量显著减少60％，而其它各耕作措施各类微生物数量与对照相比则没有显著差异;与对照耕作相比，两季均免耕秸秆还田(W2M2)显著增加微生物量碳SMBC含量38％，其qMB值最高，而小麦季深耕+玉米季免耕秸秆还田（W4M2）显著降低SMBC含量43％，其中qMB值最低。与对照耕作相比，各耕作措施间土壤微生物量氮(SMBN)与土壤微生物量碳氮比SMBC/SMBN没有显著差异;W3M2（小麦季深松+玉米季免耕秸秆还田）和W4M2（小麦季深耕+玉米季免耕+秸秆还田）土壤脲酶和蔗糖酶的活性最高，有利于土壤的碳氮转化，W4M2（小麦季深耕+玉米季免耕秸秆还田）和W1M2（小麦季旋耕+玉米季免耕秸秆还田）过氧化氢酶活性最高。 4、耕作方式对夏玉米产量构成因素和产量的影响（2011年、2012年） 各耕作措施比较，对照CK（小麦季旋耕+玉米季免耕+秸秆不还田）连续两年行粒数、穗粒数均表现最低;而小麦季深松+玉米季免耕+秸秆还田(W3M2)连续两年行粒数、籽粒百粒重均较CK显著增加。各耕作措施间比较，对照CK籽粒产量连续两年均最低，其中2011年其它各耕作措施间与对照差异均达到显著水平，而其相互间差异不显著;2012年仅小麦季深松+玉米季免耕+秸秆还田(W3M2)耕作措施产量与对照差异达到显著水平，2011和2012年分别增产29.7％和23.4％。

目录

声明

摘要

前言

1 研究的目的与意义

2 国内外研究的现状

2．1 土壤耕作措施与土壤物理性状

2．2 土壤耕作措施与土壤养分含量

2．3 土壤耕作措施与土壤微生物和酶活性

2．4 土壤耕作措施与作物产量

3 技术路线

试验材料与方法

1 试验点概况

2 试验设计

3 测定项目及方法

4 数据处理与分析

结果与分析

1 不同耕作方式对夏玉米季土壤物理性状的影响

1．1 不同耕作方式对土壤含水量的影响

1．2 不同耕作方式对土壤温度的影响

1．3 不同耕作方式对土壤容重和孔隙度的影响

2 不同耕作方式对夏玉米季土壤养分含量的影响

2．1 不同耕作方式对土壤有机质含量的影响

2．2 不同耕作方式对土壤全氮含量的影响

2．3 不同耕作方式对土壤碱解氮含量的影响

2．4 不同耕作方式对土壤速效磷含量的影响

2．5 不同耕作方式对土壤速效钾含量的影响

3 不同耕作方式对夏玉米季土壤微生物和酶活性的影响

3．1 不同耕作措施对微生物数量的影响

3．2 不同耕作措施对土壤微生物生物量的影响

3．3 不同耕作措施对土壤酶活性的影响

4 不同耕作方式对夏玉米季玉米穗部性状和产量的影响

讨论与结论

1 讨论

1．1 不同耕作方式对夏玉米季土壤物理性状的影响

1．2 不同耕作方式对夏玉米季土壤养分的影响

1．3 不同耕作方式对夏玉米季土壤微生物和酶活性的影响

1．4 不同耕作方式对夏玉米产量构成因素和产量的影响

2 结论

参考文献

导师组意见

致谢

作者简历

在读期间科研学术成果目录