秸秆还田对宁南旱作农田土壤理化性状及作物产量的影响

【摘要】：本研究在宁南旱区通过设置秸秆不同还田量,于2007～2010年定位研究了秸秆还田对土壤水分、土壤理化性状、作物产量及水分利用效率的影响,探索适宜当地生产和生态的最适秸秆还田量,为完善旱地秸秆还田栽培技术体系,提高旱区土壤扩蓄增容能力,建立土壤培肥制度提供参考。主要研究结论如下: 1.经过四年的定位试验,秸秆还田处理的贮水保墒优势体现的比较明显,随秸秆还田量由高到低,播前和抽穗期0～200 cm土层土壤贮水量分别较CK提高4.56%、3.01%、2.52%和6.44%、4.42%、2.28%,高秸秆还田量处理均较CK差异显著(P0.05);灌浆期和成熟期0～200 cm土层土壤贮水量分别较CK提高6.26%、5.04%、3.77%和9.44%、7.05%、5.30%,高、中秸秆还田量处理均较CK差异显著(P0.05)。谷子生育期内,随秸秆还田量由高到低,0～200 cm土层的土壤贮水量分别较CK增加了22.25 mm、17.97 mm、12.65 mm,不同秸秆还田处理与CK差异显著(P0.05)。 2.秸秆还田有效提高了土壤养分含量。在0～20 cm土层,随秸秆还田量由高到低,土壤有机碳含量分别较CK提高24.16%、20.78%和9.50%(P0.05);全氮含量分别较CK提高38.89%、25.93%和18.52%(P0.05),全磷含量分别较CK提高11.11%、9.26%和5.56%(P0.05),全钾含量分别较CK提高3.60%、2.97%和2.66%;碱解氮含量分别较CK提高70.16%、52.63%和39.67%(P0.05),速磷含量分别较CK提高25.09%、21.40%和16.49%(P0.05),速钾含量分别较CK提高26.65%、23.34%和17.36%(P0.05)。秸秆还田对土壤养分含量的影响随着土层深度的加深而减弱。 3.土壤中三种不同程度的活性有机碳在层次上具有明显的规律性,均表现为随着土层深度的增加而减少;秸秆还田的处理效果随着处理年限的延长表现明显。在0～20 cm土层,随秸秆还田量由高到低,2009年和2010年土壤活性有机碳含量分别较CK提高29.30%、40.76%、30.57%(P0.05)和50.48、46.62%、35.05%(P0.05);高活性有机碳含量分别较CK提高57.89%、47.37%、21.05%(P0.05)和76.19%、61.90%、33.33%(P0.05);中活性有机碳含量分别较CK提高41.67%、43.75%、27.08%(P0.05)和51.92%、48.08%、32.69%(P0.05);土壤碳库管理指数分别较CK提高35.61%、45.45%、35.45%(P0.05)和57.40%、53.43%、41.96%(P0.05)。在20～40 cm和40～60 cm土层也表现出相同的趋势。 4.秸秆不同还田量对土壤有机碳矿化速率及矿化累积量影响明显,各秸秆还田处理的土壤有机碳矿化速率及矿化累积量均高于对照,且随着秸秆还田量的增加而升高。各处理土壤有机碳矿化速率在培养的第7天差异明显,随秸秆还田量由高到低,0～60 cm土层的日均矿化量分别较CK提高了46.79%、39.45%和33.77%(P0.05)。随培养时间的延长不同秸秆还田量处理的土壤CO2产生速率基本接近。土壤样品培养49天后,CO2累积排放量介于516.85～1968.06 g/kg,各土层间差异显著,且随着土层深度的加深而降低。 5.秸秆还田对土壤酶活性影响较大,随秸秆还田量由高到低,2010年0～60 cm土层的土壤过氧化氢酶活性分别较CK提高4.82%、3.22%和2.63%,高、中秸秆还田量处理较CK差异显著;脲酶活性分别较CK提高38.68%、34.89%和22.95%(P0.05);碱性磷酸酶活性分别较CK提高99.05%、71.41%和48.58%(P0.05);蔗糖酶活性分别较CK提高90.12%、80.94%和53.45%(P0.05)。研究还发现,土壤酶活性存在明显的表层富集效应。 6.经过四年研究发现,秸秆还田可以降低土壤容重,提高土壤孔隙度。随秸秆还田量由高到低,与基土相比0～60 cm土层的土壤容重分别降低了3.37%、3.13%和1.21%,土壤孔隙度分别提高了2.93%、2.60%和0.86%,CK处理基本无变化。另外,秸秆还田显著提高了0～20 cm土层0.25 mm的土壤机械稳定性和水稳定性团聚体含量,增强了该土层土壤团聚体的稳定性。 7.四年试验期间,秸秆还田处理的作物产量表现比较稳定,而且始终高于CK。随秸秆还田量由高到低,2009年玉米产量分别较CK提高30.72%、29.18%和12.51%(P0.05),作物水分利用效率分别较CK提高41.10%、35.89%和21.28%(P0.01);2010年谷子产量分别较CK提高27.45%、23.18%和11.53%(P0.05),作物水分利用效率分别较CK提高35.79%、29.53%和15.57%(P0.05)。 综合四年的秸秆还田试验成果,短期内中量秸秆还田对作物的增产效果显著,但从长远还田周期来看,高量秸秆还田对作物增产更有优势。 【关键词】：秸秆还田 旱作农田 土壤理化性状 有机碳 作物产量 水分利用效率
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：S141.4
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第一章 文献综述12-19
• 1.1 研究背景12-13
• 1.2 研究目的及意义13
• 1.3 国内外研究概况13-18
• 1.3.1 秸秆还田对土壤水分的影响13-14
• 1.3.2 秸秆还田对土壤养分的影响14-16
• 1.3.3 秸秆还田对土壤酶活性的影响16
• 1.3.4 秸秆还田对土壤物理性质的影响16-17
• 1.3.5 秸秆还田对作物生长发育、产量和水分利用效率的影响17-18
• 1.4 研究目标与内容18-19
• 1.4.1 研究目标18
• 1.4.2 研究内容18-19
• 第二章 材料与方法19-23
• 2.1 试验区自然概况19-20
• 2.2 试验设计20
• 2.3 测定项目与方法20-22
• 2.3.1 土壤水分20
• 2.3.2 土壤养分20-21
• 2.3.3 土壤酶21
• 2.3.4 土壤容重与孔隙度21
• 2.3.5 土壤团粒结构21-22
• 2.3.6 作物产量22
• 2.4 数据处理22-23
• 第三章 不同秸秆还田量对土壤水分变化的影响23-27
• 3.1 不同秸秆还田量对2007 年玉米田0～200 CM 土层土壤水分变化的影响23
• 3.2 不同秸秆还田量对2008 年谷子田0～200 CM 土层土壤水分变化的影响23-24
• 3.3 不同秸秆还田量对2009 年玉米田0～200 CM 土层土壤水分变化的影响24-25
• 3.4 不同秸秆还田量对2010 年谷子田0～200 CM 土层土壤水分变化的影响25-27
• 第四章 不同秸秆还田量对土壤养分状况的影响27-34
• 4.1 不同秸秆还田量对土壤全效养分的影响27-28
• 4.2 不同秸秆还田量对土壤速效养分的影响28-30
• 4.3 不同秸秆还田量对土壤有机碳和碳库管理指数的影响30-31
• 4.4 不同秸秆还田量对土壤有机碳矿化的影响31-34
• 4.4.1 不同秸秆还田量对土壤有机碳矿化速率的影响31-33
• 4.4.2 不同秸秆还田量对土壤有机碳矿化累积量的影响33-34
• 第五章 秸秆还田对土壤酶活性的影响34-38
• 5.1 不同秸秆还田量对土壤酶活性的影响34-36
• 5.2 土壤酶活性与土壤有机碳的相关性分析36-38
• 第六章 秸秆还田对土壤物理性状的影响38-43
• 6.1 秸秆还田处理对土壤容重及孔隙度变化的影响38-39
• 6.2 秸秆还田对土壤机械稳定性团聚体的影响39-41
• 6.2.1 秸秆还田对土壤机械稳定性团聚体组成状况的影响39-40
• 6.2.2 秸秆还田对土壤机械稳定性团聚体平均重量直径的影响40-41
• 6.3 秸秆还田对土壤水稳定性团聚体的影响41-43
• 6.3.1 秸秆还田对土壤水稳定性团聚体组成状况的影响41-42
• 6.3.2 秸秆还田对土壤水稳定性团聚体平均重量直径的影响42-43
• 第七章 秸秆还田对作物产量的影响43-46
• 7.1 秸秆还田对作物干物质积累量的影响43-44
• 7.2 秸秆还田对作物产量及水分利用效率的影响44-46
• 第八章 结论与讨论46-51
• 8.1 不同秸秆还田量对土壤水分的影响46
• 8.2 不同秸秆还田量对土壤养分的影响46-48
• 8.2.1 不同秸秆还田量对土壤有机碳的影响46-47
• 8.2.2 不同秸秆还田量对土壤全效养分的影响47
• 8.2.3 不同秸秆还田量对土壤速效养分的影响47
• 8.2.4 不同秸秆还田量对土壤活性有机碳的影响47-48
• 8.2.5 不同秸秆还田量对土壤矿化碳的影响48
• 8.3 不同秸秆还田量对土壤酶活性的影响48-49
• 8.4 不同秸秆还田量对土壤物理性状的影响49
• 8.4.1 不同秸秆还田量对土壤容重和土壤孔隙度的影响49
• 8.4.2 不同秸秆还田量对土壤团聚体的影响49
• 8.5 不同秸秆还田量对作物产量和水分利用效率的影响49-51
• 参考文献51-58
• 致谢58-59
• 作者简介59

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