長(zhǎng)期輪作與施肥對(duì)旱作農(nóng)田土壤碳、氮庫(kù)變化的影響.pdf

1、土壤有機(jī)碳是反映土壤質(zhì)量和生產(chǎn)力的重要指標(biāo)，其含量多少往往影響土壤肥力大小，但因土壤有機(jī)碳庫(kù)存量大且變異系數(shù)小，單獨(dú)對(duì)這一指標(biāo)的測(cè)定并不能準(zhǔn)確反映土壤質(zhì)量和有機(jī)質(zhì)的變化情況。有機(jī)碳活性組分雖然在土壤有機(jī)碳中所占比例很小，卻能夠指示土壤的綜合活力水平，進(jìn)而為農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供理論依據(jù)。氮素是黃土高原糧食生產(chǎn)的主要限制因素，隨著氮肥用量的提高和不合理施用，氮肥利用效率越來(lái)越低，殘留在土壤中的氮素對(duì)地下水源和環(huán)境造成了嚴(yán)重污染，因而，根據(jù)土

2、壤供氮能力確定合理有效的耕作措施是提高氮肥利用率和保護(hù)環(huán)境的根本途徑。本研究通過(guò)測(cè)定土壤全氮、微生物量氮、潛在礦化氮及顆粒有機(jī)氮，探討施肥與輪作對(duì)土壤氮庫(kù)變化的影響。本研究基于陜西長(zhǎng)武長(zhǎng)期定位試驗(yàn)，選取其中9個(gè)處理，包括4個(gè)施肥處理:對(duì)照處理、單施化肥處理、有機(jī)肥配施化肥處理及長(zhǎng)期休閑地處理;5個(gè)輪作處理:糧飼輪作處理、糧豆輪作處理、糧草短周期輪作處理、糧飼豆輪作處理及糧草長(zhǎng)周期輪作處理，研究了長(zhǎng)期施肥與輪作對(duì)旱作冬小麥農(nóng)田土壤碳、氮庫(kù)

3、的影響，主要獲得的結(jié)論有:
　　(1)長(zhǎng)期持續(xù)施肥30年后，在0～30cm土層，有機(jī)肥配施無(wú)機(jī)肥處理土壤有機(jī)碳、微生物量碳、潛在礦化碳以及碳庫(kù)管理指數(shù)分別較對(duì)照提高了42.2％、55.9％、40.9％和40.0％(P＜0.05)，單施化肥處理土壤有機(jī)碳和微生物量碳與對(duì)照差異不顯著，潛在礦化碳和碳庫(kù)管理指數(shù)分別提高了29.1％和20.0％(P＜0.05)，施肥對(duì)兩種活性有機(jī)碳含量的影響在15～30cm土層表現(xiàn)更加顯著。與種植作物相比

4、，長(zhǎng)期休閑地處理土壤潛在礦化碳含量顯著降低，差異達(dá)到20.5％(P＜0.05)。相關(guān)性分析表明，土壤有機(jī)碳、潛在礦化碳、微生物量碳以及碳庫(kù)管理指數(shù)兩兩之間存在著顯著的正相關(guān)性，且有機(jī)碳組分含量與土壤有機(jī)碳含量在處理間變化具有一致性（除單施化肥處理外），兩種活性有機(jī)碳相對(duì)含量在各處理間差異均不顯著。總的來(lái)說(shuō)，長(zhǎng)期持續(xù)施入有機(jī)肥能夠有效地增加旱作農(nóng)田土壤有機(jī)碳同時(shí)增加其活性組分，有助于培肥地力和土壤固碳。
　　(2)0～30cm土層平

5、均來(lái)看，在輪作系統(tǒng)中，長(zhǎng)周期糧草輪作處理土壤有機(jī)碳含量最高，與糧豆輪作和糧飼豆輪作處理差異顯著，增幅分別為20.5％和29.3％(P＜0.05)，糧草短周期輪作處理微生物量碳含量顯著高于其余各處理，較糧飼輪作、糧豆輪作、糧飼豆輪作和糧草長(zhǎng)周期輪作處理分別增加44.4％、47.8％、27.8％和28.7％(P＜0.05)。有機(jī)碳活性組分含量與其相對(duì)含量在處理間變化具有一致性。與有機(jī)碳含量排序類(lèi)似，兩糧草輪作處理潛在礦化碳含量均較高。糧草短

6、周期輪作處理碳庫(kù)管理指數(shù)最高，并顯著高于其余各處理，與糧飼輪作、糧豆輪作、糧飼豆輪作及糧草長(zhǎng)周期輪作相比，差異分別達(dá)到22.5％、47.0％、27.8％和21.5％(P＜0.05)。相關(guān)性分析表明，土壤有機(jī)碳與各組分及各組分之間均呈現(xiàn)出顯著的正相關(guān)關(guān)系?？偟膩?lái)說(shuō)，多樣的輪作措施有助于增加土壤有機(jī)碳及其組分含量，本研究中，糧草輪作的效果較為突出。
　　(3)在0～30cm土層，有機(jī)肥配施無(wú)機(jī)肥處理土壤全氮、微生物量氮、潛在礦化氮分別

7、較對(duì)照提高了35.0％、27.0％和48.9％(P＜0.05)，且這種增加作用在15～30cm土層更明顯，土壤全氮增幅達(dá)到41.3％(P＜0.05)，但顆粒有機(jī)氮差異并不顯著;此外，該處理微生物量氮、顆粒有機(jī)氮含量較單施化肥處理分別提高了35.2％、307.5％(P＜0.05)。而單施化肥處理與對(duì)照間僅有潛在礦化氮含量差異顯著。與種植作物相比，長(zhǎng)期休閑降低了土壤全氮、微生物量氮、潛在礦化氮和顆粒有機(jī)氮含量，差異分別為:15.0％、1.8

8、％、31.3％和33.6％，但均未達(dá)到顯著水平。相關(guān)性分析表明，土壤全氮、潛在礦化氮、微生物量氮和顆粒有機(jī)氮兩兩之間存在著顯著的正相關(guān)關(guān)系。總的來(lái)說(shuō)，長(zhǎng)期持續(xù)施入有機(jī)肥能夠有效地增加旱作農(nóng)田土壤全氮同時(shí)增加其組分含量，有助于維持土壤健康，保持其供氮能力。
　　(4)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期輪作，0～30cm土層中，糧草長(zhǎng)周期輪作處理土壤全氮含量較糧豆處理、糧草短周期輪作處理以及糧飼豆輪作處理分別增加17.2％、7.9％和15.4％(P＜0.05)

9、，糧飼豆輪作處理微生物量氮含量顯著低于其他處理，糧草輪作系統(tǒng)潛在礦化氮含量增加較為顯著，長(zhǎng)周期輪作處理較糧飼輪作處理、糧豆輪作處理和糧飼豆輪作處理增幅分別達(dá)到34.5％、45.8％和42.3％(P＜0.05)，糧飼輪作處理顆粒有機(jī)氮含量及相對(duì)含量最高，顯著高于其他作物輪作。此外，各活性有機(jī)氮組分含量與其相對(duì)含量在處理間變化具有一致性。除顆粒有機(jī)氮與潛在礦化氮，土壤全氮與氮組分及各組分之間均呈現(xiàn)出顯著的正相關(guān)關(guān)系。總的來(lái)說(shuō)，輪作措施有助于