耕作方式与秸秆还田对冬小麦—夏玉米一年两熟农田土壤生物性状和作物生长的影响

【摘要】：土壤耕层浅、结构紧实、有效耕层土壤量少已经成为制约我国黄淮海地区作物产量进一步提高的关键限制因子。采用增加耕作深度和秸秆还田结合的技术，营造一个深厚疏松的耕层，提高耕层土壤养分的有效性，促进土壤生物活性，是实现黄淮海地区作物高产稳产的主要途径之一。本文研究了耕作方式、秸秆还田及二者交互对土壤理化性质和生物性状的调控效应，以期为缓解土壤紧实、提高农田土壤质量提供理论与技术依据。研究结果如下： 1、深（松）耕和秸秆还田显著降低了下层土壤紧实度和土壤容重，提高了土壤含水量、土壤温度和有机碳含量，且耕作方式与秸秆还田对土壤的理化性质存在显著交互效应。与常规耕作+秸秆不还田处理相比，深耕+秸秆还田和深松+秸秆还田处理的20-30cm土壤紧实度分别降低34.1%和25.7%，20-30cm土壤容重分别降低8.5%和6.6%，土壤含水量分别提高16.7%和11.2%，土壤温度分别提高5.8%和3.5%，有机碳分别提高14.8%和12.4%。 2、深（松）耕和秸秆还田显著增加了下层土壤微生物群体数量和土壤酶活性。与常规耕作相比，深耕和深松处理20-30cm和30-40cm的土壤微生物群体数量分别提高47.0%和35.5%、70.2%和49.6%，20-30cm和30-40cm的土壤酶活性分别提高34.2%和25.4%、52.9%和45.6%。秸秆还田处理微生物群体数量比秸秆不还田处理增加24.1%，土壤酶活性增加14.5%。耕作方式与秸秆还田对土壤的生物活性存在交互效应。与常规耕作+秸秆不还田处理相比，深耕+秸秆还田和深松+秸秆还田处理的土壤微生物群体数量分别提高58.1%和56.5%，土壤酶活性分别提高34.5%和32.3%。 3、耕作方式、秸秆还田及二者交互对土壤呼吸速率均有显著影响。深耕和深松均显著增加了土壤呼吸速率；秸秆还田虽增加了冬小麦季的土壤呼吸速率，却显著降低了夏玉米季的土壤呼吸速率。耕作方式与秸秆还田对土壤呼吸速率存在交互效应。与常规耕作+秸秆不还田处理相比，深耕+秸秆还田和深松+秸秆还田处理的土壤呼吸速率分别提高32.6%和30.2%。 4、深（松）耕与秸秆还田提高了作物生物产量和经济产量。与常规耕作相比，深耕和深松处理的干物质积累量分别提高30.9%和25.3%，根干重密度分别提高30.9%和25.3%，周年产量分别提高10.7%和9.8%，与秸秆不还田相比，秸秆还田处理的干物质积累量、根干重密度、周年产量分别提高12.3%、13.0%和8.3%。耕作方式和秸秆还田对干物质积累、根干重密度和作物产量存在显著交互效应。与常规耕作+秸秆不还田处理相比，深耕+秸秆还田和深松+秸秆还田处理的干物质积累量分别提高19.3%和22.9%，根干重密度分别提高44.3%和40.0%，周年产量分别提高18.0%和19.3% 5、作物产量与土壤理化和生物性状存在显著相关性。土壤温度、土壤水分和土壤有机碳与土壤呼吸速率呈显著正相关，土壤紧实度与土壤呼吸速率呈显著负相关，且土壤温度是影响土壤呼吸速率的最主要因素。土壤容重与土壤有机碳含量、微生物数量、土壤酶活性、产量呈显著负相关，土壤微生物数量与土壤酶活性呈显著正相关，表明土壤耕作和秸秆还田通过降低土壤容重、提高土壤微生物数量和土壤酶活性可以增加作物产量。 【关键词】：土壤耕作 秸秆还田 紧实度 微生物群体 酶活性 土壤呼吸 干物质积累 产量
【学位授予单位】：河南农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：S512.11;S513
【目录】：

• 致谢4-8
• 摘要8-9
• 1 文献综述9-14
• 1.1 耕作方式对土壤的改良作用9-11
• 1.1.1 耕作方式对土壤理化性质的影响9
• 1.1.2 耕作方式对土壤生物性状的影响9-11
• 1.1.2.1 耕作方式对土壤微生物群体数量的影响9-10
• 1.1.2.2 耕作方式对土壤酶活性的影响10-11
• 1.1.2.3 耕作方式对土壤呼吸速率的影响11
• 1.2 耕作方式对作物生长发育和产量的影响11
• 1.3 秸秆还田对土壤的改良作用11-13
• 1.3.1 秸秆还田对土壤理化性质的影响11-12
• 1.3.2 秸秆还田对土壤生物性状的影响12-13
• 1.3.2.1 秸秆还田对土壤微生物群体数量的影响12
• 1.3.2.2 秸秆还田对土壤酶活性的影响12
• 1.3.2.3 秸秆还田对土壤呼吸速率的影响12-13
• 1.4 秸秆还田对作物生长发育和产量的影响13
• 1.5 存在问题13-14
• 2 引言14-15
• 3 材料与方法15-17
• 3.1 试验设计15
• 3.2 测定项目与方法15-17
• 3.2.1 样品的采集15-16
• 3.2.2 测定方法16-17
• 3.2.2.1 土壤容重测定16
• 3.2.2.2 土壤紧实度测定16
• 3.2.2.3 土壤有机碳测定16
• 3.2.2.4 土壤微生物数量测定16
• 3.2.2.5 土壤酶活性测定16-17
• 3.2.2.6 土壤呼吸速率测定17
• 3.2.2.7 作物生长状况测定17
• 3.2.2.8 计产17
• 3.3 数据处理17
• 4 结果与分析17-37
• 4.1 耕作方式与秸秆还田对土壤理化性质的影响17-23
• 4.1.1 耕作方式与秸秆还田及其交互作用对土壤理化性质的影响17-18
• 4.1.2 耕作方式与秸秆还田对土壤紧实度的影响18-19
• 4.1.3 耕作方式与秸秆还田对土壤容重的影响19-20
• 4.1.4 耕作方式与秸秆还田对土壤含水量的影响20-21
• 4.1.5 耕作方式与秸秆还田对土壤温度的影响21-22
• 4.1.6 耕作方式与秸秆还田对土壤有机碳含量的影响22-23
• 4.2 耕作方式与秸秆还田对土壤生物性状的影响23-33
• 4.2.1 耕作方式、秸秆还田以及二者交互对土壤生物性状的影响23-24
• 4.2.2 耕作方式与秸秆还田对土壤微生物数量的影响24-29
• 4.2.2.1 耕作方式与秸秆还田对土壤微生物群体数量的影响24-25
• 4.2.2.2 耕作方式与秸秆还田对土壤细菌数量的影响25-26
• 4.2.2.3 耕作方式与秸秆还田对土壤真菌数量的影响26-27
• 4.2.2.4 耕作方式与秸秆还田对土壤放线菌数量的影响27-29
• 4.2.3 耕作方式与秸秆还田对土壤酶活性的影响29-32
• 4.2.3.1 耕作方式与秸秆还田对土壤蔗糖酶活性的影响29-30
• 4.2.3.2 耕作方式与秸秆还田对土壤脲酶活性的影响30-31
• 4.2.3.3 耕作方式与秸秆还田对土壤碱性磷酸酶活性的影响31-32
• 4.2.4 耕作方式与秸秆还田对土壤呼吸速率的影响32-33
• 4.3 耕作方式与秸秆还田对作物生长和产量的影响33-35
• 4.3.1 耕作方式、秸秆还田以及二者交互对干物质积累、根重密度和籽粒产量影响33
• 4.3.2 耕作方式与秸秆还田对植株干物质积累量的影响33-34
• 4.3.3 耕作方式和秸秆还田对作物根干重密度的影响34
• 4.3.4 耕作方式与秸秆还田对作物产量的影响34-35
• 4.4 土壤生物性状与产量的相关分析35-37
• 4.4.1 土壤呼吸与其影响因素的相关分析35-36
• 4.4.2 土壤理化和生物性状与产量的相关分析36-37
• 5 结论与讨论37-40
• 5.1 讨论37-39
• 5.1.1 耕作方式与秸秆还田对土壤微生物群体数量的影响37
• 5.1.2 耕作方式与秸秆还田对土壤酶活性的影响37-38
• 5.1.3 耕作方式与秸秆还田对土壤呼吸因素的影响38-39
• 5.1.4 土壤理化和生物性状与产量的相关分析39
• 5.2 结论39-40
• 参考文献40-50
• 英文摘要50-52
• 附件52-91

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