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试验于2014-2015年在内蒙古自治区通辽市开鲁县大有庄村进行。以常规旋耕灭茬秸秆不还田为对照,研究连续秸秆深翻还田(试验前已连续秸秆全量还田5年)对西辽河平原春玉米生产性能的影响;并以休闲草地为对照,采用分层取样法研究了不同处理下0-30cm浅剖面土壤有机碳组分含量及其氧化稳定性和土壤团聚体颗粒组内有机碳分布。结果表明: 1、秸秆还田对西辽河平原春玉米生产性能的影响 秸秆还田对西辽河平原春玉米产量有显著影响,两年的测产结果显示秸秆还田较常规旋耕秸秆不还田处理产量分别提高15.77%和17.39%,差异均达到显著水平。对产量的影响主要表现在穗粒数和千粒重上。吐丝期株高和展开叶片数秸秆还田处理均显著高于常规耕作,而穗位高和茎粗差异不明显。秸秆还田处理具有较高的物质积累量,吐丝前、后均较为显著。秸秆还田处理对叶面积指数的影响显著,相对具有较长的叶片持绿期,特别是在生长后期显著高于常规耕作,利于光合物质的积累和产量的提高。 2、秸秆还田对西辽河平原农田土壤理化性质的影响 秸秆还田处理可以显著降低土壤容重,增加孔隙度。秸秆还田处理对于各种养分的影响中土壤全氮、速效氮、全磷、速效磷、速效钾含量均有不同程度的增加,但是对于土壤全钾含量的影响差异不显著;对于土壤磷素由于其在土壤中的移动性和活性较低,秸秆还田结合深翻耕作处理,相比常规旋耕5-10cm土壤速效磷的最大含量,显著增加了速效磷在整个0-30cm浅剖面范围内的均匀分布性,土壤速效磷的最大含量出现在中部10-15cm,并在25-30cm有土壤速效磷含量的次高峰。 3、秸秆还田对西辽河平原农田土壤有机碳组分含量和稳定性的影响 西辽河平原农田土壤有机碳背景值普遍较低,秸秆还田比起常规耕作有利于土壤有机碳的截获,0-30cm浅剖面土壤有机碳平均含量11.26g/kg,是常规耕作的1.59倍,和休闲草地的11.00 g/kg相当,二者差异不显著,但均显著高于常规耕作。秸秆还田土壤有机碳含量在各土层都显著高于常规耕作,平均每年秸秆还田在0-30cm较常规耕作多截获土壤有机碳0.70 g/kg,具有显著固碳优势,但是其稳定性却是显著低于常规秸秆不还田处理。 4、秸秆还田对西辽河平原农田土壤有机碳团聚体内分布的影响 不同处理下,均是以2000~200μm大颗粒组团聚体占全土比例最高,达到了全土的43.32~51.02%,<2μm微小团聚体颗粒组占全土比例最少,仅为全土的3.33~4.89%。秸秆还田处理有利于2000~200μm大颗粒组团聚体占全土比例的提高。不同处理土壤有机碳含量在<2μm颗粒组最高,200~20μm颗粒组最低。从全土有机碳在不同颗粒组的固碳量来看,各处理均以2000~200μm颗粒组固碳量最高,达到了全土的37.64-57.57%;秸秆还田处理在提高总有机碳含量方面,主要也是体现在以2000~200μm大颗粒组固碳量上。0-20cm总有机碳秸秆还田处理相比常规耕作提高3.13g/kg,其中,2000~200μm大颗粒组固碳量增加2.96g/kg,2000~200μm大颗粒组固碳量占全土有机碳量比重增加了19.93%。 总之,秸秆还田结合深翻处理可显著增加土壤有机碳含量,改良土壤结构,打破土壤犁底层促进根系下扎、养分下移,协调养分供应与作物养分需求在空间上的耦合,是适合西辽河平原当前农业发展实际的技术措施。