农作措施对春玉米农田土壤有机碳影响机制研究

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1、分类号S344.9学校代码10129UDC631.5学号2010302008农作措施对春玉米农田土壤有机碳影响机制研究StudyontheInfluenceMechanismofAgriculturalMeasuresonSoilOrganicCarboninSpringCornFields申请人：赵海超学科门类：农学学科专业：作物栽培学与耕作学研究方向：耕作制度与农业生态系统指导教师：刘景辉教授论文提交日期：二〇一三年六月摘要针对内蒙古西辽河平原春玉米农田土壤有机碳含量下降，土壤肥力持续降低，急需系统的固碳增产农作技术体系等问题，本研究通过施肥措施、种植密度、耕作方式、深松方式和高、中、低产

2、田增碳培肥等5个连续3年的田间定位试验，利用碳素分组方法、有机碳分组方法和溶解性有机物三维荧光光谱法等分析方法，从酶学和生物学方面运用定性与定量相结合的研究方法，系统分析了连续3年不同农作措施下土壤碳素、有机碳、有机碳组分的含量变化、1个春玉米生长期内土壤有机碳的动态变化特征，揭示土壤酶活性和春玉米生长对土壤有机碳的影响机制，阐明不同有机碳组分的肥力指示意义，探讨不同农作措施对春玉米产量和土壤有机碳的影响，结合区域特点并综合前人研究，建立指示该区域土壤肥力的有机碳组分评价指标体系及模型，确定该区域适宜的农作措施体系。研究结果如下：施肥改善了土壤营养状况，影响土壤碳素的输入和耗损的动态平衡。施肥

3、与不施肥相比，土壤有机碳含量增加了4.71%～34.84%。施用有机肥比施用无机肥使土壤碳素增加了6.24%～20.08%；增施氮肥和有机肥对土壤的增碳作用显著。施肥主要使表层土壤有机碳增加，随着土壤深度的增加施肥的增碳作用减小。施磷肥提高玉米生长前期土壤有机碳含量，降低玉米生长后期土壤有机碳含量；施氮肥能够增加玉米全生育期内土壤有机碳含量。施用有机肥特别是有机无机肥配施明显增加土壤有机碳含量。随着种植密度的增加土壤中碳素含量呈先增后降的趋势，有机碳含量呈先降后增趋势，土壤无机碳含量呈上升趋势。低密度有利于犁底层土壤有机碳的累积，高密度有利于耕层土壤有机碳的累积。高密度在玉米生育前期增加表层土

4、壤有机碳含量，生育后期增加耕层土壤有机碳含量；低密度在玉米生育前期促进犁底层有机碳的耗损。不同耕作方式与传统耕作方式相比，土壤有机碳含量增加了0.45%～3.73%。免耕能够增加春玉米农田土壤有机碳含量，免耕深松能够增加耕层土壤有机碳含量，深松可以增加犁底层土壤有机碳含量。免耕深松是该区春玉米高产增碳的耕作方式。不同深松方式与传统耕作相比，土壤有机碳增加了1.04%～7.21%，深松30cm土壤碳素和有机碳均增加，深松30cm比深松40cm土壤增加有机碳效果显著，秋深松比春、夏深松增加土壤有机碳效果显著。该区春玉米高产增碳的深松方式是秋季深松30cm。有机无机肥配施对高、中、低产田各层土壤中有

5、机碳、活性有机碳、轻组有机碳、水溶性有机碳和微生物量碳含量平均增加了0.16%、15.82%、48.83%、9.36%和9.32%。有机无机肥配施能够显著增加土壤活性有机碳含量，主要影响耕层土壤有机碳组分的变化。种植密度增加使土壤中活性有机碳增加，轻组有机碳减少，中等密度下促进土壤微生物量碳增加。产量与土壤不同有机碳组分线性回归方程为（产量）=-4665.61-0.008³（SOC）-0.421³（ASOC）-0.777³（LFOC）+5.370³（DOC）+33.408³（MBC）。活性有机碳和微生物量碳与土壤速效磷、速效钾、碱解氮和玉米产量呈正相关，活性有机碳和微生物量碳具有土壤肥力指示作

6、用。施肥能够促进耕层土壤腐殖酸和富里酸的分解转化。施肥促进高、中产田土壤有机质腐熟程度，增加高产田土壤陆源溶解性有机质，中低产田的生物源溶解性有机质。施肥使土壤中溶解性有机质荧光强度和溶解性有机碳、溶解性有机磷和溶解性有机氮含量平均增加了1.08%、9.36%、-3.39%和-7.54%。土壤腐植酸荧光峰、富里酸荧光峰与土壤溶解性有机碳、溶解性有机氮和溶解性有机磷含量、土壤微生物碳、氮含量和玉米产量均呈显著正相关。土壤溶解性有机质荧光强度能够反映土壤肥力状况，荧光峰值强度越强土壤肥力越高。溶解性有机磷是该地区影响产量的主要土壤溶解性有机质组分，溶解性有机磷含量具有土壤肥力指示作用。施有机肥比无

7、机肥的土壤微生物量碳和氮增加了44.55%和11.41%，蔗糖酶、磷酸酶和脲酶活性分别增加了14.39%、12.29%和12.27%，过氧化氢酶活性降低了37.71%，施氮肥能促进脲酶活性。随着种植密度的增加土壤蔗糖酶活性呈下降趋势，磷酸酶活性呈上升趋势，种植密度过高抑制脲酶活性，中等密度有利于增加土壤脲酶活性和过氧化氢酶活性。免耕比传统耕作土壤中微生物量碳和氮增加了100.00%和11.35%，