蚕豆—玉米套作体系下土壤碳、氮转化特性研究

论文摘要

间套作是中国传统的种植方式之一,具有明显的增产增效作用和提高土壤氮素利用率的作用,因此,间套作在我国特别是西北干旱半干旱地区应用较为普遍。对不同地区间套作模式对作物产量及光能、养分及水分利用效率等国内外已进行了大量的研究,而对这一模式下作物秸秆还田后秸秆的分解特性及其对土壤养分含量的影响研究较少。在禾本科作物与豆科作物间套作模式下,产生两种类型的作物秸秆,即C/N大的禾本科作物秸秆及C/N小的豆科作物秸秆,前人关于玉米、蚕豆单独还田效应已有较多研究,而关于玉米和蚕豆秸秆同时配施后分解特性及对土壤养分含量影响的研究鲜有报道。因此,本研究以宁夏红寺堡新垦农田蚕豆/玉米套作系统为研究对象,采用田间试验与室内培养试验相结合的方法,初步研究了蚕豆/玉米套作体系下土壤碳氮空间变异特征,蚕豆及玉米秸秆还田后的腐解特性,以及对土壤碳氮转化的影响,获得如下主要结论:1.蚕豆/玉米套作体系土壤微生物量碳、氮含量高于同地区单作新垦农田,说明间套作在一定程度上具有提高土壤肥力的作用。与不施氮相比,施氮显著增加了土壤微生物量碳氮含量,随着施氮量的增加,土壤微生物量碳含量增加比较明显;玉米收获期土壤微生物量碳氮含量显著高于蚕豆收获期;土壤微生物量碳氮含量空间变异为:蚕豆行间（F-F）含量最高,玉米行（M）和玉米行间（M-M）最低。2.与不施氮相比,施氮显著提高了蚕豆收获期土壤可溶性有机碳、氮含量,而玉米收获期各施氮水平间土壤可溶性有机碳、氮含量无明显差异;土壤可溶性有机碳、氮的空间变异为:玉米行间（M-M）>蚕豆行间（F-F）、蚕豆行（F）、蚕豆与玉米行间（F-M）>玉米行（M）。3.与单施玉米秸秆相比,玉米秸秆与蚕豆秸秆配施土壤微生物碳含量提高了31.2%、土壤微生物量氮含量提高了18.2%;同时还促进了秸秆有机碳的矿化,土壤微生物固持的矿质态氮也较快发生释放。玉米与蚕豆秸秆还田配施比例不同,对土壤碳氮的影响也有所不同,其中玉米与蚕豆秸秆配施比例为2:1和3:1时对土壤碳氮转化的促进效果好于其他配施处理。4.秸秆还田后有机碳的释放速率大于全氮的释放,试验结束时秸秆有机碳的平均累积释放率为57.05%,氮素仅为33.98%,这也是随着腐解时间的延长,秸秆C/N逐渐减小的原因;C/N较高的秸秆还田后在腐解前期发生了土壤对氮素的固持现象。蚕豆/玉米间作体系中的两种作物秸秆在不同配施比例下腐解特征也存在差异,与秸秆单施处理相比,秸秆配施促进了秸秆的分解和养分释放,其中玉米秸秆与蚕豆秸秆按2:1的比例配施有利于协调土壤碳氮养分的供应。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 国内外研究进展
• 1.2.1 作物间套作效应
• 1.2.2 秸秆还田在农业生产实践中的应用
• 1.3 土壤微生物量碳氮研究
• 1.3.1 土壤微生物量碳氮的研究意义
• 1.3.2 土壤微生物量碳氮含量
• 1.3.3 土壤微生物量碳、氮的影响因素
• 1.4 土壤可溶性碳、氮研究
• 1.4.1 可溶性有机物的浸提
• 1.4.2 可溶性有机物的测定
• 1.4.3 可溶性有机物的含量
• 1.5 小结
• 第二章 新垦灰钙土蚕豆/玉米套作系统土壤活性有机碳、氮的时空变异研究
• 2.1 材料与方法
• 2.1.1 试验地区概况
• 2.1.2 试验设计
• 2.1.3 土样采集
• 2.1.4 测定方法
• 2.2 结果与分析
• 2.2.1 土壤SMBC、SMBN 的变化情况
• 2.2.2 土壤SOC、SON 的变化情况
• 2.2.3 土壤矿质态氮的变化情况
• 2.3 讨论
• 2.3.1 蚕豆/玉米套作模式下不同处理土壤活性有机碳、氮含量的变化特征
• 2.3.2 蚕豆/玉米套作模式下土壤活性有机碳、氮的空间变化特征
• 第三章 玉米与蚕豆秸秆配施对秸秆分解及土壤养分含量的影响
• 3.1 材料与方法
• 3.1.1 供试材料
• 3.1.2 试验设计
• 3.1.3 测定项目与方法
• 3.1.4 数据统计处理
• 3.2 结果与分析
• 2 释放量以及有机物料的分解特性'>3.2.1 不同处理土壤CO₂释放量以及有机物料的分解特性
• 3.2.2 不同有机物料配施对土壤矿质态氮含量的影响
• 3.2.3 不同有机物料配施对土壤微生物量碳、氮的影响
• 3.3 讨论
• 3.3.1 不同有机物料及配比碳氮矿化特性
• 3.3.2 不同有机物料及配比与土壤微生物量碳、氮含量的关系
• 第四章 玉米与蚕豆秸秆配施还田的腐解特征研究
• 4.1 材料与方法
• 4.1.1 供试材料
• 4.1.2 试验设计
• 4.1.3 测定项目与方法
• 4.1.4 数据统计处理
• 4.2 结果与分析
• 4.2.1 不同配比方式下秸秆的腐解特征
• 4.2.2 不同配比方式下秸秆的养分释放特性
• 4.2.3 秸秆腐解特性与地温及秸秆特性间的关系
• 4.3 讨论
• 4.3.1 不同配比方式对秸秆腐解的影响
• 4.3.2 秸秆碳、氮养分释放的差异性比较
• 第五章 结论
• 5.1 主要结论
• 5.2 进一步研究方向
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介