免耕與秸稈還田對稻麥種植系統(tǒng)土壤有機碳庫與微生物多樣性的影響.pdf

1、土壤有機碳與土壤的健康和生產(chǎn)力密切相關。以免耕和秸稈還田是提高土壤有機碳含量的有效措施。盡管有研究報道了不同耕作措施與秸稈還田方式對作物產(chǎn)量、土壤有機碳庫和微生物多樣性的影響,然而,免耕與秸稈還田下土壤有機碳庫的微生物驅(qū)動機制尚未明確。因此,研究免耕與秸稈還田對土壤有機碳庫、溫室氣體排放和微生物多樣性的影響,以及土壤有機碳庫的微生物驅(qū)動機制,具有重要意義。本研究于2012-2014年在湖北省武穴市大法寺鎮(zhèn)的試驗基地進行,以我國長江中下游

2、典型的稻麥種植系統(tǒng)為研究對象。大田試驗采用裂區(qū)試驗設計,其中耕作措施(常規(guī)翻耕與免耕)為主區(qū),秸稈還田方式(前茬作物秸稈全量還田和秸稈不還田)為副區(qū),共有4個處理,3個重復,共計12個小區(qū),處理分別為:翻耕+秸稈不還田(Conventional intensive tillage with straw removal,CTNS)、翻耕+秸稈還田(Conventional intensive tillage with straw retu

3、rning,CTS)、免耕+秸稈不還田(No-tillage with straw removal,NTNS)與免耕+秸稈還田(No-tillage with straw returning,NTS)。經(jīng)過3年的稻麥種植,主要的試驗結(jié)果如下:
　　(1)耕作措施與秸稈還田方式顯著影響表土層(0～5cm)土壤有機碳(Soilorganic carbon,SOC)、可溶性有機碳(Dissolved organic carbon,DOC

4、)、微生物量碳(Microbial biomass carbon,MBC)和土壤團聚體SOC。與翻耕相比,免耕處理下土壤SOC、DOC、MBC、2～1mm和1～0.25mm土壤團聚體SOC含量分別提高了2.3％～15.5％、8.8％～12.6％、15.1％～39.8％、4.6％～19.9％和13.4％～14.6％。與秸稈不還田相比,秸稈還田提高了SOC、DOC、MBC、2～1mm和1～0.25mm土壤團聚體SOC的含量,分別為6.5％～

5、9.5％、13.0％～29.9％、18.1％～33.3％、12.5％～17.4％和6.2％～7.0％。
　　(2)耕作措施與秸稈還田方式顯著影響表層土(0～5cm)CO2和CH4的累積排放量,然而對土壤N2O排放無顯著影響。與翻耕相比,免耕處理CO2排放量和CH4排放量分別降低7.2％～19.8％和5.8％～19.7％。與秸稈不還田相比,秸稈還田處理CO2排放量和CH4排放量分別增加了9.1％～4.1％和18.6％～232.9％。

6、
　　(3)耕作措施與秸稈還田方式顯著影響表層土(0～5cm)土壤微生物群落結(jié)構(gòu)。與翻耕相比,免耕處理土壤細菌的生物量、辛普森指數(shù)和香農(nóng)指數(shù)分別提高了45.4％～74.6％、2.3％～3.4％和6.1％～12.2％,然而,免耕處理革蘭氏陽性菌/革蘭氏陰性菌(G+/G-)和單不飽和脂肪酸/飽和脂肪酸(MUFA/STFA)分別降低了12.0％～25.4％和28.2％～42.3％。與秸稈不還田相比,秸稈還田處理的土壤細菌生物量、MUFA

7、/STFA、辛普森指數(shù)和香農(nóng)指數(shù)提高了20.6％～58.1％、5.9％～30.0％、3.1％和12.8％,然而秸稈還田處理降低了G+/G-9.5％～20.7％。
　　(4)耕作措施與秸稈還田方式顯著影響表層土(0～5cm)土壤微生物功能多樣性。與翻耕相比,免耕處理土壤微生物的香農(nóng)指數(shù)、辛普森指數(shù)和均勻度指數(shù)分別提高了1.9％～7.1％、0.3％～1.3％和1.3％～2.7％。與秸稈不還田相比,秸稈還田處理土壤微生物的香農(nóng)指數(shù)、辛普

8、森指數(shù)和均勻度指數(shù)分別增加了17.1％～25.5％、12.0％～27.5％、19.6％～33.7％、1.1％～8.8％、0.2％～1.5％和1.3％～3.8％。
　　綜上所述,經(jīng)過3年的稻麥種植,本研究發(fā)現(xiàn)免耕與秸稈還田是增加長江中下游稻麥種植系統(tǒng)的土壤有機碳含量的有效途徑。耕作措施與秸稈還田方式通過影響細菌群落,改變了2～1mm土壤團聚體有機碳含量和甲烷排放,從而影響土壤有機碳含量。然而,免耕與秸稈還田下土壤(0～20cm)有機