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如何有效固定稻田土壤有机碳、减少土壤碳排放,有效控制水田土壤对温室效应的贡献是急需解决的问题。本研究通过设计四种不同耕作方式,连续种植三季水稻后,采集不同土层土壤样品,系统的研究了免耕和稻草还田对稻田有机碳转化及其在团聚体中分布的影响,以期为改善土壤碳循环提供科学依据。主要研究结果如下:
1、免耕和稻草还田均提高了0-5cm土层有机碳含量和储量,且稻草还田的效应显著;短期免耕引起土壤有机碳分层,虽提高表层土壤(0-5cm)有机碳含量和储量,但不利于5-20cm土层有机碳的存储;稻草还田能提高整个耕层有机碳含量及储量。
2、在0-5cm土层,免耕和稻草还田均提高了土壤活性碳含量及其占有机碳的比例;免耕提高了高、中、低活性碳含量,降低了非活性碳含量;稻草还田提高了高、中活性碳及非活性碳含量。在5-20cm土层,常耕条件下,稻草还田提高了高、中、非活性碳含量;免耕条件下,稻草还田降低了活性碳及中、低活性碳含量。免耕减缓了表土层(0-5cm)活性碳向非活性碳转化而有利于促进5-20cm土层活性碳向非活性碳转化,而稻草还田的影响则相反。
3、在0-5cm土层,四个处理土壤Ca-SOC含量变化没有明显的规律,在5-20cm土层也没有显著的差异。稻草还田提高了0-20cm土层的土壤Fe/Al-SOC含量,而免耕只提高了0-5cm土层Fe/Al-SOC含量。
4、在0-5cm土层,稻草还田提高了有机碳矿化累积量和矿化强度,免耕降低了矿化强度。在5-20cm土层,稻草还田提高了有机碳矿化累积量,免耕显著降低了矿化累积量和矿化强度。
5、稻草还田提高了0-20cm土层土壤腐殖酸、胡敏酸、富里酸、胡/富、腐殖化度和胡敏酸的△logK与E4/E6值。稻草还田结合免耕能显著提高腐殖酸、胡敏酸、富里酸和胡敏酸的△logK与E4/E6值,对胡/富和腐殖化度影响不显著。
6、免耕和稻草还田均提高了0-5cm土层粒径＞5mm团聚体的含量,而免耕降低了粒径为2-0.25mm和＜0.25mm团聚体的含量:各粒径团聚体有机碳、活性有机碳、腐殖质、全氮含量有稻草还田高于无稻草还田、免耕高于常耕(粒径＞5mm团聚体除外)。在5-20cm土层,各粒径团聚体有机碳、活性有机碳含量均是翻耕高于免耕,稻草还田高于无稻草还田。而不同土层不同粒径水稳性团聚体中LOC/SOC及C/N的值各处理间无显著差异。
7、土壤有机碳、活性碳、碱解氮、全氮的剖面分布,各处理都是表层最高,随着土层深度的增加逐渐降低;至20-40cm土层含量很低且各处理差异不大。稻草还田免耕能显著提高0-5cm土层而免耕耕作显著降低5-20cm土层有机碳、活性碳、碱解氮、全氮含量。