有机肥配施化肥对玉米-大豆套作系统土壤有机碳组分及土地生产力的影响

摘要

农田生态系统碳循环对全球气候变化有着重要影响，将碳固定在土壤中是减少碳排放，缓解温室效应，提升土壤肥力的一项重要措施。间混套作等复合种植模式可增加单位面积内作物生物量，具有固碳潜力。同时，增施农业废弃物制成的有机肥是提升土壤有机质含量，减少环境污染的一项重要措施。本研究以田间试验为研究平台，设置玉米/大豆套作(M/S)、玉米单作(MM)、大豆单作(SS)3种栽培模式，不施肥(CK)、施用化学氮磷钾肥(NPK)、1/3化学磷肥用有机肥替代(NP2/3K+OM1/3)、1/2化学磷肥用有机肥替代(NP1/2K+OM1/2)4种培肥方式，探究不同栽培模式与培肥方式下作物地上部生物量和不同点位与深度土壤有机碳组分变化规律，以期为农业生态可持续发展提供理论依据。研究主要结果如下:
　　(1)同种栽培模式下，施肥显著提高了作物地上部生物量和籽粒产量;所有培肥方式下玉米-大豆套作系统的土地当量比(LER)均大于1，说明套作模式较单作模式处于明显优势。套作模式下，玉米秸秆产量以NP2/3K+OM1/3处理最高，而玉米籽粒产量以NPK处理最高，其次是NP2/3K+OM1/3和NP1/2K+OM1/2处理;大豆秸秆产量表现为3种施肥处理(NPK、NP22/K+OM1/3、NP1/2K+OM1/2)显著高于CK，大豆籽粒产量表现为NPK、NP2/3K+OM1/3处理下显著高于CK。
　　(2)耕层(0-20cm)土壤因受到施肥、耕作等人工管理的强烈影响，各处理土壤总有机碳(TOC)含量变异较大，其中套作模式在各培肥方式下耕层土壤TOC均显著高于单作模式，而亚耕层(20-40cm)土壤TOC含量受栽培模式及培肥方式影响较小。
　　(3)在所有培肥方式下，套作模式耕层土壤易氧化有机碳(EOC)均显著高于单作模式。单作模式下，玉米和大豆耕层土壤EOC含量均以NP11/K+OM1/2处理最高，分别较CK处理提升了18.9％和8.8％。套作模式下，玉米带耕层土壤EOC含量在NP2/3K+OM1/3处理下显著高于NPK和CK处理，分别提高了10.7％和23.2％;大豆带耕层土壤EOC含量在NP1/2K+OM1/2和NPK2种培肥方式下显著高于CK，分别提升了5.5％和10.6％。
　　(4)耕层土壤微生物量碳(MBC)含量高于亚耕层土壤，施肥处理高于不施肥处理，套作模式耕作层土壤MBC含量高于单作模式。单作模式下，玉米和大豆耕层土壤MBC含量均以NP1/2K+OM1/2处理最高，分别较NP2/3K+OM1/3、NPK、CK3个处理提高了10.6％和13.9％、8.7％和5.8％、39.3％和20％。套作体系模式下，玉米带耕层土壤MBC含量以NP1/2K+OM1/2模式处理最高，较NP2/3K+OM1/3、NPK和CK分别提高了16.3％、10.3％和14.2％。
　　(5)施肥显著提高了耕作层土壤DOC含量，且随有机肥施入量的增加，土壤DOC持续升高。由于土壤DOC受到雨水淋溶影响较大，所以亚耕层DOC变化与耕层具有一致性。
　　综上，少量化肥用有机肥来替代既可保证作物不减产，又可提升土壤有机碳各组分含量，维持较高的土地生产力，同时实现农业废弃物的循环利用。

目录

声明

摘要

1立题背景及文献综述

1．1研究目的及意义

1．2国内外研究动态

1．2．1农田土壤有机碳在全球碳循环中的角色

1．2．2提升农田土壤有机碳含量的农艺措施研究进展

1．2．3土壤有机碳组分研究概述

1．3研究方案

1．3．1研究目标

1．3．2研究内容

1．3．3技术路线

2材料与方法

2．1试验地概况

2．2供试材料

2．3试验设计

2．4样品采集与测定

2．5数据处理

3结果与分析

3．1栽培模式与培肥方式对作物产量的影响

3．1．1不同栽培模式与培肥方式下玉米秸秆产量

3．1．2不同栽培模式与培肥方式下玉米籽粒产量

3．1．3不同栽培模式与培肥方式下大豆秸秆产量

3．1．4不同栽培模式与培肥方式下大豆籽粒产量

3．1．5不同培肥方式下基于作物产量的LER值

3．2不同培肥方式下土壤有机碳组分的变化

3．2．1不同培肥方式下耕层及亚耕层土壤TOC的变化特征

3．2．2不同培肥方式下耕层及亚耕层土壤EOC的变化特征

3．2．3不同培肥方式下耕层及亚耕层土壤MBC的变化特征

3．2．4不同培肥方式下耕层及亚耕层土壤DOC的变化特征

3．3不同栽培模式下玉米带与大豆带耕层土壤有机碳组分特征

3．3．1不同栽培模式下耕作层土壤TOC含量对比

3．3．2不同栽培模式下耕作层土壤EOC含量对比

3．3．3不同栽培模式下耕作层土壤MBC含量对比

3．3．4不同栽培模式下耕作层土壤DOC含量对比

4讨论

4．1栽培模式对土地产出的影响‘

4．2培肥方式对土壤有机碳组分及土地生产力的影响

5结论

参考文献

致谢

作者简历