稻麦轮作条件下秸秆还田对作物、土壤微生物及碳库的影响

【摘要】：秸秆是农作物生产最主要的副产品,既可作为农田土壤肥力培育的重要资源,也可作为下游产业的重要资源,处理不好则有可能成为农村生态环境的污染源。秸秆还田作为一种直接有效的利用方式,不但可以解决秸秆的环境污染问题,而且可以促进农业资源的循环利用,从而推动农业的可持续发展。本研究选择长江下游地区典型稻麦轮作区,通过田间小区试验,研究了不同秸秆还田量对稻麦轮作农田作物产量、土壤养分、土壤微生物生物量、土壤酶活性以及土壤碳库的影响,以探索适宜当地生产和生态条件的秸秆还田量,为完善该地区秸秆还田技术、提高土壤生产力以及保护生态环境提供理论和实践依据。试验主要研究结论如下： 1.适当的秸秆还田量对作物生长及产量具有明显促进作用 小麦秸秆还田后,在水稻生育前期,不同秸秆还田量处理对水稻分蘖、株高及叶片叶绿素含量的影响不是很明显,直到生育后期才逐渐显现。1500-3000kg·hm-2的小麦秸秆还田处理不但可以显著促进水稻分蘖且保持更多一些有效分蘖,还可以显著增加水稻植株株高和叶片叶绿素含量,利于促进籽粒灌浆和干物质积累。经过一季小麦秸秆还田后,秸秆还田各处理都不同程度地提高了水稻产量,其中1500kg·hm-2和3000kg·hm-2的小麦秸秆还田处理分别比对照不还田实收产量增加8.60%和9.04%。经过周年两季稻麦秸秆还田后,秸秆还田各处理也都不同程度地提高了小麦的产量,其中,1500kg·hm-2小麦秸秆和2250kg·hm-2水稻秸秆连续两季还田处理与3000kg·hm-2小麦秸秆和4500kg·hm-2水稻秸秆连续两季还田处理小麦增产效果明显,比对照不还田实收产量增加了11.45%和11.23%。可见适当的秸秆还田量可以有效促进作物生长,显著提高作物产量。 2.适当的秸秆还田量可以改善土壤环境,对提高土翱巴力具有明显效果 经过一季小麦秸秆还田后,3000kg·hm-2小麦秸秆还田处理稻田土壤微生物生物量碳、生物量氮显著高于对照秸秆不还田；与对照不还田相比,3000kg·hm-2小麦秸秆还田处理还显著提高了稻田土壤脲酶活性、过氧化氢酶活性及蔗糖酶活性。秸秆还田各处理都不同程度地增加了稻田土壤养分,其中1500-4500kg·hm-2的小麦秸秆还田处理与对照不还田显著提高了稻田土壤全氮和速效氮含量。经过周年两季稻麦秸秆还田后,与对照不还田相比,1500kg·hm-2小麦秸秆和2250kg·hm-2水稻秸秆连续两季还田处理显著提高了麦田土壤微生物生物量碳、生物量氮,还显著提高了麦田土壤脲酶活性和过氧化氢酶活性以及蔗糖酶活性；秸秆还田各处理都不同程度地增加了麦田土壤养分,其中3000kg·hm-2小麦秸秆和4500kg·hm-2水稻秸秆连续两季还田处理与对照不还田相比显著提高了麦田土壤全氮、速效氮及有效磷含量。可见适当的秸秆还田量可以显著增加土壤微生物数量和活性,有效改善土壤环境,促进秸秆腐解向土壤释放养分,从而显著提高土壤肥力。 3.适当的秸秆还田量可以显著提高土壤碳汇能力 1500kg·hm-2小麦秸秆和2250kg·hm-2水稻秸秆连续两季还田处理与3000kg·hm-2小麦秸秆和4500kg·hm-2水稻秸秆连续两季还田处理周年粮食产量显著高于对照不还田,增幅分别为9.61%和9.88%。经过周年两季稻麦秸秆还田后,秸秆还田各处理能够影响麦田土壤总有机碳和水溶性有机碳的垂直分布,均表现为0-7cm7-14cm14-20cm。秸秆还田各处理对各土层土壤总有机碳的影响不一,在0-7cm土层和7-14cm土层,秸秆还田各处理土壤总有机碳与对照不还田处理之间差异均不显著；而在14-20cm土层和0-20cm土层,3000kg·hm-2小麦秸秆和4500kg·hm-2水稻秸秆连续两季还田处理麦田土壤总有机碳显著高于对照不还田。秸秆还田各处理对各土层土壤活性碳组分的影响表现出相同的规律：1500kg·hm-2小麦秸秆和2250kg·hm-2水稻秸秆与3000kg·hm-2小麦秸秆和4500kg·hm-2水稻秸秆连续两季还田处理与对照不还田相比土壤水溶性有机碳和易氧化有机碳显著提高。中低量秸秆还田对不同土层土壤活性碳组分有效率以及碳库管理指数方面也表现出明显优势。可见适当的秸秆还田量可以显著提高土壤碳汇能力。 【关键词】：秸秆还田 作物产量 土壤养分 土壤微生物特性 土壤碳库
【学位授予单位】：南京农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：S181
【目录】：

• 目录4-7
• 摘要7-9
• ABSTRACT9-12
• 第一章 引言12-24
• 1.1 研究背景与课题来源12-13
• 1.1.1 研究背景12-13
• 1.1.2 课题来源13
• 1.2 国内外研究进展13-21
• 1.2.1 秸秆还田的国内外研究概况13-14
• 1.2.2 秸秆还田关键技术研究14-16
• 1.2.3 秸秆还田效应的研究16-21
• 1.3 问题的提出21-22
• 1.4 研究目的和意义22
• 1.5 研究内容22-23
• 1.6 技术路线23-24
• 第二章 小麦秸秆还田量对水稻生长及土壤微生物特性的影响24-40
• 摘要24-25
• 2.1 材料与方法25-27
• 2.1.1 试验区自然概况25
• 2.1.2 试验设计25
• 2.1.3 供试品种与田间管理25-26
• 2.1.4 田间取样调查与分析测定26-27
• 2.2 数据分析方法27-28
• 2.3 结果与分析28-35
• 2.3.1 小麦秸秆还田量对水稻生长的影响28-31
• 2.3.2 小麦秸秆还田量对水稻产量及其构成因素的影响31
• 2.3.3 小麦秸秆还田量对土壤养分的影响31-32
• 2.3.4 小麦秸秆还田量对土壤微生物特性的影响32-35
• 2.3.5 水稻产量与土壤微生物生物量碳、氮和酶活性及养分的相关性分析35
• 2.4 本章讨论与小结35-38
• ABSTRACT38-40
• 第三章 稻麦两熟秸秆还田量对小麦产量及土壤微生物特性的影响40-52
• 摘要40-41
• 3.1 材料与方法41-43
• 3.1.1 试验区自然概况41
• 3.1.2 试验设计41-42
• 3.1.3 供试品种与田间管理42
• 3.1.4 间取样与分析测定42-43
• 3.2 数据分析方法43
• 3.3 结果与分析43-48
• 3.3.1 稻麦两熟秸秆还田量对小麦产量及其构成因素的影响43-44
• 3.3.2 稻麦两熟秸秆还田量对土壤养分的影响44-45
• 3.3.3 稻麦两熟秸秆还田量对土壤微生物特性的影响45-46
• 3.3.4 小麦产量与土壤微生物生物量碳、氮和酶活性及养分的相关性分析46-48
• 3.4 本章讨论与小结48-50
• ABSTRACT50-52
• 第四章 稻麦两熟秸秆还田量对农田周年粮食产量及土壤碳库的影响52-64
• 摘要52-53
• 4.1 材料与方法53-54
• 4.1.1 试验区自然概况53
• 4.1.2 试验设计53
• 4.1.3 供试品种与田间管理53
• 4.1.4 田间取样与分析测定53-54
• 4.2 数据分析方法54
• 4.3 结果与分析54-60
• 4.3.1 稻麦两熟秸秆还田量对农田周年粮食产量的影响54-55
• 4.3.2 稻麦两熟秸秆还田量对土壤总有机碳及活性碳组分的影响55-58
• 4.3.3 稻麦两熟秸秆还田量对土壤碳素有效率和碳库管理指数的影响58-60
• 4.3.4 周年粮食产量与土壤总有机碳和活性碳组分及碳库管理指数的相关性分析60
• 4.4 本章讨论与小结60-62
• Abstract62-64
• 第五章 全文讨论与结论64-68
• 5.1 全文讨论64-65
• 5.2 全文结论65-66
• 5.3 创新点66-67
• 5.4 研究不足与展望67-68
• 参考文献68-78
• 硕士期间学术论文发表情况78-80
• 致谢80

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