湖南双季稻田紫云英-稻秸联合利用对土壤团聚体碳的影响

作     者：章子含 

作者单位：南京农业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：曹卫东

授予年度：2022年

学科分类：09[农学] 0903[农学-农业资源与环境] 0901[农学-作物学] 090301[农学-土壤学] 

主      题：绿肥 稻秸 水稻土 团聚体 碳组分 有机碳矿化 

摘      要：种植利用绿肥是提高土壤肥力、改善土壤质量的重要手段。紫云英是我国南方地区主要的冬绿肥品种,紫云英-稻秸联合利用是促进绿肥生产和秸秆资源化利用的双赢措施,已在南方稻区广泛应用,并表现出了良好的节肥增产和培肥土壤的作用。土壤团聚体是土壤有机碳的载体,对土壤有机碳的周转和贮存起到至关重要的作用,且不同粒径的团聚体对有机碳的保护能力不同。本文以湖南双季稻田为对象,研究稻秸、紫云英单独还田以及二者协同利用对土壤团聚体稳定性、团聚体有机碳物理组分以及团聚体有机碳矿化的影响,揭示紫云英-稻秸协同利用对土壤有机碳稳定性的影响机制。田间定位试验位于湖南省长沙县,设6个处理,分别为:冬闲稻秸不还田（Ctrl）、冬闲稻秸半量还田（1/2RS）、冬闲稻秸全量还田（RS）、绿肥稻秸不还田（GM）、绿肥稻秸半量还田（GM1/2RS）、绿肥稻秸全量还田（GMRS）。主要结果如下: 1.紫云英-稻秸联合利用提高水稻的氮、磷、钾的含量和累积量,有效改善土壤肥力。GMRS和GM1/2RS相比RS提高晚稻稻谷氮含量和累积量;GM相比GMRS和RS提高稻谷磷累积量;RS和1/2RS相比GM提高钾累积量。GMRS相比RS显著提高了土壤有机碳和铵态氮的含量;且紫云英-稻秸联合利用相较于单独翻压绿肥显著提高了土壤中硝态氮的含量;RS相比其他处理提高了土壤速效钾含量。 2.紫云英-稻秸联合利用提高水稻土的团聚体稳定性和土壤碳稳定。GMRS相比RS处理,土壤细大团聚体（0.25-2mm）含量和团聚体平均质量直径（MWD）分别增加18.9%和3.41%,粉粘粒（0.25mm）和微团聚体（0.053-0.25mm）中。GMRS相比GM和RS,提高了微团聚体和粉粘粒中的SOC含量和有机碳富集系数(EFSOC)。GMRS处理相比RS显著增加了各粒径团聚体和全土中的f LOC含量及其在碳组分中的占比,降低了细大团聚体、微团聚体和全土中MOC的含量及其在碳组分中的占比。GMRS显著增加了粗大团聚体中f LOC和i POC的含量,相比RS和GM提高了i POC在有机碳组分中的占比。GM1/2RS对f LOC和总SOC以及粗大团聚体中的MOC、i POC有强烈的正影响,说明联合利用对土壤有机碳含量的增加主要通过提高f LOC含量来实现,且能够促进f LOC转移到i POC内以物理保护的形式固存,从而提高土壤碳稳定性。 3.紫云英-稻秸联合利用促进土壤有机碳矿化,提高团聚体中有机碳含量。矿化培养试验结果表明,在所有粒径团聚体以及全土中,2mm和2mm和1-2mm和的团聚体中的有机碳含量分别显著增加了23.34%和12.51%,GMRS及GM1/2RS相比RS及1/2RS均显著增加了0.25-1mm团聚体的有机碳含量。不同处理的酶活性在不同粒径的团聚体中差异明显,其中GMRS处理的α-葡萄糖苷酶、β-葡萄糖苷酶和几丁质酶在0.25mm的团聚体中活性较高。α-葡萄糖苷酶对土壤有机碳矿化量有显著的正影响,过氧化物酶活性对有机碳矿化量有显著的负影响。 综上,紫云英-稻秸联合利用提高水稻的氮、磷、钾的含量和累积量,有效改善土壤肥力,增强土壤团聚体稳定性和土壤碳稳定性,促进土壤有机碳矿化。