全 文 ：不同土壤耕作措施与秸秆还田对稻麦两熟制
农田土壤活性有机碳组分的短期影响*
杨敏芳1 摇 朱利群2 摇 韩新忠1 摇 顾克军3 摇 胡乃娟2 摇 卞新民1,2**
( 1南京农业大学资源与环境科学学院, 南京 210095; 2南京农业大学农学院, 南京 210095; 3江苏省农业科学院农业资源与环
境研究所, 南京 210014)
摘摇 要摇 通过 2 年(2009—2011 年)大田试验,研究不同耕作措施和秸秆还田及其交互效应
对稻麦两熟制农田 0 ~ 7、7 ~ 14 和 14 ~ 21 cm 3 个土层土壤总有机碳和活性有机碳组分(易氧
化有机碳、水溶性有机碳和微生物生物量碳)的影响.结果表明: 秸秆还田处理各土层土壤总
有机碳和活性有机碳含量均显著高于无秸秆还田处理;0 ~ 7 cm土层,翻耕处理土壤微生物生
物量碳含量显著高于旋耕处理,旋耕处理易氧化有机碳含量高于翻耕处理;7 ~ 14 cm土层,旋
耕处理土壤总有机碳含量显著高于翻耕处理;14 ~ 21 cm 土层,翻耕处理土壤总有机碳、水溶
性有机碳和微生物生物量碳含量均显著高于旋耕处理;翻耕加稻麦两季秸秆均还田处理的总
有机碳含量均高于其他各处理.
关键词摇 秸秆还田摇 耕作措施摇 土壤有机碳摇 活性有机碳
文章编号摇 1001-9332(2013)05-1387-07摇 中图分类号摇 S154. 1摇 文献标识码摇 A
Short鄄term effects of different tillage modes combined with straw鄄returning on the soil labile
organic carbon components in a farmland with rice鄄wheat double cropping. YANG Min鄄
fang1, ZHU Li鄄qun2, HAN Xin鄄zhong1, GU Ke鄄jun3, HU Nai鄄juan2, BIAN Xin鄄min1,2 ( 1College
of Resources and Environmental Sciences, Nanjing Agricultural University, Nanjing 210095, China;
2College of Agriculture, Nanjing Agricultural University, Nanjing 210095, China; 3 Institute of Agri鄄
cultural Resource and Environment, Jiangsu Academy of Agricultural Sciences, Nanjing 210014,
China) . 鄄Chin. J. Appl. Ecol. ,2013,24(5): 1387-1393.
Abstract: A two鄄year (2009-2011) field experiment was conducted to study the effects of different
tillage modes, straw鄄returning, and their interactions on the soil total organic carbon (TOC) and
labile organic carbon (LOC) components (easily oxidizable organic carbon (EOC), water鄄soluble
organic carbon (WSOC), and microbial biomass carbon (MBC)) at the soil depths of 0-7, 7-14,
and 14-21 cm in a farmland with rice鄄wheat double cropping. In all treatments of straw鄄returning,
the TOC and LOC contents in each soil layer were significantly higher than those without straw鄄re鄄
turning. Under plowing tillage, the MBC content in 0-7 cm soil layer was significantly higher than
that under rotary tillage, but the EOC content was in adverse. Rotary tillage made the TOC content
in 7 -14 cm soil layer being significantly higher, as compared with plowing tillage. The TOC,
WSOC, and MBC contents in 14-21 cm soil layer under plowing tillage were significantly higher
than those under rotary tillage. Plowing tillage combined with rice and wheat straws鄄returning made
the soil TOC content being higher than the other treatments.
Key words: straw returning; tillage method; soil total organic carbon; labile organic carbon.
*国家科技支撑计划项目(2012BAD14B12)资助.
**通讯作者. E鄄mail: bjxlml@ 163. com
2012鄄09鄄05 收稿,2013鄄02鄄25 接受.
摇 摇 土壤总有机碳是土壤的重要组成部分,对土壤
物理、化学和生物性状有深远影响,即使较小幅度的
变化都可能影响到土壤 CO2向大气的排放[1-2] . 土
壤活性有机碳(易氧化有机碳、水溶性有机碳和微
生物生物量碳)与土壤的有效养分、物理性状关系
很大,且对耕作措施和秸秆还田的反应比土壤总有
机碳更灵敏[3-4] .因此,活性有机碳能够作为土壤潜
应 用 生 态 学 报摇 2013 年 5 月摇 第 24 卷摇 第 5 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇
Chinese Journal of Applied Ecology, May 2013,24(5): 1387-1393
在生产力以及由土壤管理措施引起的土壤有机质变
化的早期指标[5-6] .
我国作物秸秆资源相当丰富,2005 年全国以水
稻、玉米、小麦为主的秸秆总量达到 84183郾 12 伊
104 t,且呈逐年递增趋势[7] .因此,如何合理有效地
处理农作物秸秆已成为我国农业生产面临的一个紧
迫问题.秸秆还田不仅可以增加作物产量,提高土壤
有机质含量,减少温室气体排放,还可以增加土壤微
生物生物量并提高其活性[8-12] .研究表明,秸秆还田
与不同土壤耕作措施的搭配可增加土壤表层渗透,
加速秸秆分解,增加土壤团聚体的稳定性,增加土壤
有机碳的积累,起到强化土壤固碳功能、减少温室气
体排放的作用[13-14] . 田慎重等[15]对华北小麦全生
育期土壤有机碳含量研究发现,耕作措施和秸秆还
田处理对不同生育期 0 ~ 20 cm 土层土壤有机碳含
量都有显著影响,秸秆还田各处理均高于无秸秆还
田处理,且两因素的交互效应达到显著水平. 李琳
等[16]对双季稻区耕作措施和秸秆还田的研究结果
表明,秸秆还田提高了耕层总有机碳含量,旋耕和翻
耕提高了土壤活性碳含量,免耕则降低了土壤活性
碳含量.秸秆还田与耕作措施对农田土壤有机碳及
活性有机碳影响的研究较多,但多数集中在北方旱
地[14-15,17-18],南方水田虽然也有研究[19-20],但以稻
麦两熟制周年轮作农田为对象的研究相对较少,而
秸秆还田与耕作措施对稻麦两熟制农田土壤总有机
碳、活性有机碳组分以及相关关系的系统研究则更
为缺乏.本文通过两年大田定位试验,研究稻麦两熟
制条件下不同耕作措施和秸秆还田对农田土壤总有
机碳和活性有机碳组分的影响特点,为进一步开展
长期、深入研究,探索长江中下游地区稻麦两熟制农
田秸秆还田和耕作措施的合理搭配组合,完善稻麦
两熟制耕作制度技术体系提供理论依据.
1摇 研究地区与研究方法
1郾 1摇 研究区概况
试验于 2009 年 10 月初至 2011 年 10 月在江苏
省扬中市油坊镇长旺村长期试验基地(32毅00忆—
32毅19忆 N,119毅42忆—119毅58忆 E)进行,试验开始的前
茬作物为水稻.试验地所在区域属亚热带季风气候,
年均气温 15郾 1 益,年均日照时数 2135 h,年均降水
量 1000 mm左右,常年降水日数 116郾 3 d.试验田土
壤质地为壤土,土层深厚,耕层土壤(0 ~ 20 cm)基
础养分状况为:有机质 29郾 81 g · kg-1、碱解氮
194郾 02 mg·kg-1、速效磷 13郾 60 mg·kg-1、速效钾
51郾 45 mg·kg-1,pH值 7郾 34.
1郾 2摇 试验设计
试验以麦鄄稻两熟制为研究对象.采用两因素随
机区组裂区设计,主区为耕作措施,分翻耕(P,深度
20 ~ 25 cm)和旋耕(R,深度 12 ~ 15 cm)2 种;副区
为秸秆还田,分稻麦两季秸秆都不还田(N)、麦季稻
秸还田(R2)、稻季麦秸还田(W2)、稻季麦秸和麦季
稻秸都还田(D)4 种方式,共 8 个处理(表 1).每个
处理 3 次重复,共 24 个小区,小区面积为 6 m伊5 m=
30 m2 .还田的秸秆人工切碎至 8 ~ 10 cm,过秤,按
照每季 6000 kg·hm-2还田.
摇 摇 小麦季试验用品种为扬麦 16,分别于 2009 年
11 月 3 日和 2010 年 11 月 24 日机械条播,播量均为
150 kg·hm-2 . 基肥施用量为纯 N 135 kg·hm-2,
P2O5 67郾 5 kg·hm-2,K2O 67郾 5 kg·hm-2,拔节期施
纯 N 135 kg·hm-2,病、虫、草害防治和其他栽培措
施与当地常规田间管理相同.收获时间分别为 2010
年 6 月 3 日和 2011 年 6 月 8 日.
水稻季试验用品种为南粳 47,分别于 2010 年 6
月 15 日和 2011 年 6 月 12 日机插秧栽种,栽插密度
每公顷 25郾 5 万穴,每穴 3 ~ 4 苗.基肥施用量为纯 N
120 kg·hm-2,P2O5 60 kg·hm-2, K2O 60 kg·hm-2,分
蘖肥施用纯 N 135 kg · hm-2, 穗肥施用纯 N
45 kg·hm-2 .病、虫、草害防治和其他栽培措施与当
地常规田间管理相同. 收获时间分别为 2010 年 11
月 12 日和 2011 年 10 月 29 日.
1郾 3摇 样品采集和测定
2011 年 10 月 29 日在水稻收获前 1 d 进行取
样.用取土器在各个试验区按 5 点取样法分别取上
层(0 ~ 7 cm)、中层(7 ~ 14 cm)和下层(14 ~ 21 cm)
土壤约 200 g,充分混匀后装入无菌自封袋. 土样取
回实验室剔除植物残体和其他杂物后,一部分放入
4 益冰箱中,用于测定水溶性有机碳和微生物生物
表 1摇 试验设计
Table 1摇 Experimental design
代码
Code
主区处理
Main treatment
副区处理
Sub鄄treatment
PN 翻耕 无秸秆还田(N)
PR2 Plowing tillage 仅第 1、3 季稻秸还田(R2)
PW2 (P) 仅第 2、4 季麦秸还田(W2)
PD 4 季稻麦秸秆均还田(D)
RN 旋耕 无秸秆还田(N)
RR2 Rotary tillage 仅第 1、3 季稻秸还田(R2)
RW2 (R) 仅第 2、4 季麦秸还田(W2)
RD 4 季稻麦秸秆均还田(D)
8831 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 24 卷
量碳,一部分置于阴凉通风处摊晾风干,用于测定土
壤有机碳和易氧化有机碳.
土壤总有机碳(TOC)和水溶性有机碳(WSOC)
均采用重铬酸钾外加热氧化法[21]测定,易氧化有机
碳(EOC)采用 KMnO4氧化法[22]测定,土壤微生物
生物量碳(MBC)采用氯仿熏蒸浸提法[23]测定.
1郾 4摇 数据处理
采用 Microsoft Excel 2003 软件进行数据预处理
和图表绘制,采用 SPSS 16郾 0 统计分析软件进行数
据统计分析.将试验总变异分为区组间、耕作因素、
秸秆因素、两因素交互效应、误差五部分,各部分所
引起的变异大小由其所产生的平方和表示,因此耕
作因素、秸秆还田因素及其交互效应作用力(各部
分所引起的变异在总变异中所占的比例)可用下式
计算[24]:
耕作作用力 =耕作变量(平方和) /总变量(总
平方和)伊100%
秸秆作用力 =秸秆变量(平方和) /总变量(总
平方和)伊100%
交互作用力 =交互变量(平方和) /总变量(总
平方和)伊100%
2摇 结果与分析
2郾 1摇 不同处理对土壤总有机碳和活性有机碳组分
含量的影响
由图 1 可见,随着土层深度的增加,土壤总有机
碳和活性有机碳组分含量均逐渐降低. 在 0 ~ 7 cm
土层,PD处理土壤总有机碳和水溶性有机碳含量均
显著高于其他各处理;PD 和 RW2 处理易氧化有机
碳含量均显著高于 PN,但与 PW2、RN、RR2 和 RD
无显著差异;PR2、PW2、PD、RN、RR2、RW2 和 RD
处理水溶性有机碳含量均显著高于 PN;PD 和 RD
处理微生物生物量碳含量均显著高于其他处理,但
PD与 RD之间无显著差异.
在 7 ~ 14 cm土层,PD 处理土壤总有机碳和水
溶性有机碳含量均显著高于其他处理,其中 RN 处
理二者含量都最小;RW2 和 RD 处理易氧化有机碳
含量均显著高于 PN、PR2 和 PW2,除 PR2 外,PN 处
理显著小于其他处理;PD和 RD处理微生物生物量
碳含量均显著高于其他各处理,且 PR2、PW2、RN、
RW2 处理微生物生物量碳含量均显著高于 PN 和
RN处理.
图 1摇 不同处理对土壤总有机碳和活性有机碳组分含量的影响
Fig. 1摇 Effects of different treatments on soil total organic carbon and labile organic carbon (mean依SD).
PN: 翻耕秸秆不还田 Plowing tillage and no straw returning; PR2: 翻耕麦季稻秸还田 Plowing tillage and the rice straw returning in the wheat season;
PW2: 翻耕稻季麦秸还田 Plowing tillage and the wheat straw returning in the rice season; PD: 翻耕稻季麦秸和麦季稻秸都还田 Plowing tillage and
straw returning in the wheat and rice season; RN: 旋耕秸秆不还田 Rotary tillage and no straw returning; RR2: 旋耕麦季稻秸还 Rotary tillage and the
rice straw returning in the wheat season; RW2: 旋耕稻季麦秸还田 Rotary tillage and the wheat straw returning in the rice season; RD: 旋耕稻季麦秸
和麦季稻秸都还田 Rotary tillage and straw returning in the wheat and rice season郾 不同小写字母表示同一土壤层次不同处理间差异达到显著水平
(P<0郾 05) Different small letters meant significant difference among treatments at the same soil layer at 0郾 05 level郾
98315 期摇 摇 摇 摇 摇 杨敏芳等: 不同土壤耕作措施与秸秆还田对稻麦两熟制农田土壤活性有机碳组分的短期影响摇 摇
摇 摇 在 14 ~ 21 cm土层,PD处理土壤总有机碳和活
性有机碳组分含量均最高,其中除水溶性有机碳外,
PD处理土壤总有机碳、易氧化有机碳和微生物生物
量碳含量均显著高于其他各处理;PW2 和 PD 处理
水溶性有机碳含量显著高于其他各处理,但 PW2 与
PD之间无显著差异.
2郾 2摇 不同耕作措施、不同秸秆还田方式对土壤总有
机碳和活性有机碳组分含量的影响
由表 2 可以看出,从耕作措施来看,在 0 ~ 7 cm
土层,翻耕处理土壤总有机碳、水溶性有机碳和微生
物生物量碳含量均高于旋耕,其中微生物生物量碳
达到显著水平,旋耕处理易氧化有机碳含量高于翻
耕,但未达到显著水平;在 7 ~ 14 cm土层,翻耕处理
土壤总有机碳含量显著高于旋耕,而旋耕处理易氧
化有机碳含量显著高于翻耕,翻耕处理水溶性有机
碳和微生物生物量碳含量与旋耕无显著差异;在
14 ~ 21 cm土层,除易氧化有机碳外,翻耕处理土壤
总有机碳、水溶性有机碳和微生物生物量碳含量均
显著高于旋耕.
从秸秆还田方式来看,在 0 ~ 7 和 7 ~ 14 cm 土
层,总有机碳和 3 种活性有机碳含量均表现为:两季
秸秆都还田>一季秸秆还田>两季秸秆都不还田,其
中在 7 ~ 14 cm土层,麦季稻秸还田处理水溶性有机
碳含量显著高于稻季麦秸还田处理;在 14 ~ 21 cm
土层,除微生物生物量碳外,稻季麦秸还田处理土壤
总有机碳、易氧化有机碳和水溶性有机碳含量均高
于麦季稻秸还田处理,其中土壤总有机碳和水溶性
有机碳含量的差异均达到显著水平.
2郾 3摇 耕作因素、秸秆因素及其交互效应对土壤总有
机碳和活性有机碳组分含量的作用力
从表 3 可以看出,耕作因素、秸秆因素及其交互
作用对土壤总有机碳和活性有机碳含量的作用力表
现不同.在 0 ~ 7 cm土层,秸秆因素对土壤总有机碳
和活性有机碳组分含量均具有显著作用力,作用力
大小为 19郾 7% ~96郾 0% ;耕作因素对易氧化有机碳
和微生物生物量碳含量具有极显著作用力;而秸秆
和耕作因素的交互作用对土壤总有机碳和活性有机
碳各组分含量的作用力均不显著.
在 7 ~ 14 cm土层,耕作因素仅对易氧化有机碳
含量具有显著作用力,但秸秆因素却对土壤总有机
碳、水溶性有机碳和微生物生物量碳含量具有极显
著作用力,作用力大小为21郾 4% ~ 97郾 8% .秸秆和
表 2摇 不同耕作措施与不同秸秆还田方式对土壤总有机碳和活性有机碳组分含量的影响
Table 2摇 Effects of different tillage methods and returning straw on soil total organic carbon and labile organic carbon
(mean依SD)
土壤层次
Soil layer
(cm)
因素
Factor
处理
Treatment
总有机碳
TOC
(g·kg-1)
活性有机碳组分 LOC
易氧化有机碳
EOC (g·kg-1)
水溶性有机碳
WSOC (mg·kg-1)
微生物生物量碳
MBC (mg·kg-1)
0 ~ 7 耕作 Tillage P 23郾 87依2郾 67a 4郾 78依1郾 23a 178郾 36依33郾 74a 417郾 16依17郾 20a
R 23郾 00依2郾 38a 5郾 92依1郾 48a 177郾 05依30郾 96a 389郾 22依36郾 56b
秸秆 Straw N 21郾 40依1郾 87c 3郾 97依0郾 92b 152郾 25依10郾 76c 266郾 73依11郾 68c
R2 23郾 01依2郾 97bc 4郾 88依1郾 40ab 177郾 61依33郾 57b 411郾 67依27郾 32b
W2 23郾 65依1郾 52b 6郾 23依1郾 56a 176郾 92依30郾 87b 398郾 57依27郾 34b
D 25郾 68依2郾 63a 6郾 32依1郾 68a 204郾 04依22郾 67a 535郾 79依20郾 31a
7 ~ 14 耕作 Tillage P 19郾 30依1郾 23a 3郾 58依1郾 76b 163郾 05依37郾 30a 311郾 42依43郾 89a
R 17郾 64依2郾 48b 4郾 89依1郾 52a 164郾 11依27郾 23a 306郾 50依36郾 09a
秸秆 Straw N 16郾 28依3郾 20c 3郾 62依1郾 76c 141郾 49依18郾 49d 172郾 63依16郾 58c
R2 17郾 63依2郾 86bc 3郾 90依2郾 70bc 167郾 39依21郾 63b 315郾 19依20郾 00b
W2 18郾 50依1郾 75b 4郾 39依0郾 54ab 155郾 47依22郾 41c 313郾 93依14郾 31b
D 21郾 47依2郾 02a 5郾 04依0郾 76a 189郾 98依17郾 71a 434郾 09依11郾 65a
14 ~ 21 耕作 Tillage P 12郾 00依2郾 56a 3郾 89依1郾 42a 160郾 06依30郾 21a 280郾 68依58郾 67a
R 10郾 90依2郾 61b 3郾 64依1郾 14a 132郾 00依25郾 31b 187郾 08依44郾 86b
秸秆 Straw N 9郾 28依1郾 69d 2郾 58依1郾 18c 136郾 34依11郾 66b 114郾 99依18郾 05d
R2 10郾 99依1郾 96c 3郾 66依1郾 26b 123郾 67依29郾 32c 239郾 95依39郾 07b
W2 11郾 97依3郾 06b 3郾 91依1郾 39b 161郾 19依25郾 91a 238郾 92依35郾 06c
D 13郾 56依1郾 75a 4郾 90依0郾 68a 162郾 93依26郾 49a 341郾 67依31郾 14a
TOC: Total organic carbon; LOC: Labile organic carbon; EOC: Easily oxidizable organic carbon; WSOC: Water鄄soluble organic carbon; MBC:Microbial
biomass carbon郾 P: 翻耕 Plowing tillage; R: 旋耕 Rotary tillage; N: 秸秆不还田 No straw returning; R2: 麦季稻秸还田 The rice straw returning in
the wheat season; W2: 稻季麦秸还田 The wheat straw returning in the rice season; D: 稻季麦秸和麦季稻秸都还田 Straw returning in the wheat and
rice season郾 下同 The same below郾 不同小写字母表示同一土壤层次不同处理间差异显著(P<0郾 05) Different small letters meant significant differ鄄
ence among treatments at the same soil layer at 0郾 05 level郾
0931 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 24 卷
表 3摇 耕作因素、秸秆因素及其交互效应对土壤总有机碳和活性有机碳组分含量的作用力
Table 3摇 Affecting force of different tillage methods and returning straw and their interaction on soil total organic carbon
and labile organic carbon
土壤层次
Soil layer
(cm)
差异来源
Difference source
作用力 Affecting force (% )
总有机碳
TOC
易氧化有机碳
EOC
水溶性有机碳
WSOC
微生物生物量碳
MBC
0 ~ 7 区组 Block 10郾 4 8郾 5 6郾 6 0郾 3
耕作 Tillage 0郾 3 28郾 1** 0郾 6 2郾 1**
秸秆还田 Straw returning 19郾 7* 24郾 8** 38郾 6** 96郾 0**
秸秆还田伊耕作 Straw returning伊tillage 10郾 7 4郾 3 4郾 9 0郾 9
误差 Error 58郾 9 34郾 3 49郾 4 0郾 8
7 ~ 14 区组 Block 20郾 0** 5郾 4 11郾 5 0郾 3
耕作 Tillage 0郾 0 13郾 0* 0郾 9 0郾 1
秸秆还田 Straw returning 21郾 4** 13郾 2 39郾 2** 97郾 8**
秸秆还田伊耕作 Straw returning伊tillage 26郾 3** 3郾 9 11郾 1* 1郾 0
误差 Error 32郾 3 64郾 6 37郾 3 0郾 9
14 ~ 21 区组 Block 10郾 2 1郾 6 16郾 7** 0郾 3
耕作 Tillage 1郾 1 3郾 2 11郾 8** 23郾 8**
秸秆还田 Straw returning 32郾 4** 25郾 1** 35郾 7** 70郾 2**
秸秆还田伊耕作 Straw returning伊tillage 14郾 7* 14郾 0* 9郾 6* 4郾 9**
误差 Error 41郾 7 56郾 2 26郾 3 0郾 8
*P<0郾 05; ** P<0郾 01. 下同 The same below
耕作因素的交互作用对水溶性有机碳含量具有显著
作用力,而对土壤总有机碳含量具有极显著作用力.
在 14 ~ 21 cm土层,耕作因素对水溶性有机碳
和微生物生物量碳含量具有显著作用力,作用力大
小分别为 11郾 8%和 23郾 8% .秸秆因素对土壤总有机
碳和活性有机碳含量具有极显著作用力,作用力大
小为 25郾 1% ~70郾 2% .秸秆和耕作因素的交互作用
对土壤总有机碳和活性有机碳含量具有显著作用
力,其中对微生物生物量碳含量具有极显著作用力.
2郾 4摇 土壤总有机碳和活性有机碳组分之间的相关
性
对土壤总有机碳、易氧化有机碳、水溶性有机碳
和微生物生物量碳进行相关性分析,结果表明,土壤
总有机碳、易氧化有机碳、水溶性有机碳和微生物生
物量碳四者之间的相关性均达到极显著水平(P<
0郾 01),其中,水溶性有机碳与微生物生物量碳的相
关系数达到 0郾 91(表 4).
表 4摇 土壤总有机碳、易氧化有机碳、水溶性有机碳和微生
物生物量碳的相关系数
Table 4摇 Correlation coefficients between soil TOC, EOC,
WSOC and WBC (n=24)
指标
Index
总有机碳
TOC
易氧化
有机碳
EOC
水溶性
有机碳
WSOC
微生物
生物量碳
WBC
总有机碳 TOC 1
易氧化有机碳 EOC 0郾 64** 1
水溶性有机碳 WSOC 0郾 76** 0郾 68** 1
微生物生物量碳 WBC 0郾 74** 0郾 64** 0郾 91** 1
3摇 讨摇 摇 论
本研究表明,在 0 ~ 7 cm土层,土壤总有机碳和
活性有机碳组分含量主要受秸秆还田的影响,而在
7 ~ 14 cm土层,土壤总有机碳主要受秸秆还田和耕
作因素的交互影响,当土层加深至 14 ~ 21 cm,秸秆
还田和耕作因素的交互作用对土壤总有机碳和活性
有机碳组分含量均表现为显著作用,说明土层越深,
秸秆还田和耕作因素的交互作用对土壤总有机碳和
活性有机碳组分含量的影响越显著,这与田慎重
等[15]在研究不同耕作措施和秸秆还田对麦田土壤
有机碳含量的影响时得出的结论一致,他们认为
0 ~ 10 cm土层土壤有机碳含量受秸秆还田因素的影
响大于 10 ~ 20 cm 土层,而 10 ~ 20 cm 土层有机碳
含量受耕作因素的影响大于 0 ~ 10 cm土层.在各个
土层,土壤总有机碳和活性有机碳组分含量均受秸
秆因素的显著影响,秸秆还田各处理的有机碳和活
性有机碳组分含量均高于无秸秆还田处理,且两季
秸秆均还田处理土壤总有机碳和活性有机碳组分含
量均高于一季秸秆还田处理,说明秸秆还田对土壤
总有机碳和活性有机碳组分含量的增加有重要作
用,这与 Stockfisch等[25]、陈尚洪等[26]、宋明伟等[18]
的研究结果一致. 本研究还发现,在各个土层,稻季
麦秸还田处理土壤总有机碳含量均高于麦季稻秸还
田处理,其中在 14 ~ 21 cm土层达到显著差异,这可
能与夏季稻田表面保持有水层,土层温度较高,秸秆
腐解相对较快有关,且该季麦秸还田腐解后可为土
19315 期摇 摇 摇 摇 摇 杨敏芳等: 不同土壤耕作措施与秸秆还田对稻麦两熟制农田土壤活性有机碳组分的短期影响摇 摇
壤微生物活动繁殖提供充足的能量和碳源,增强各
种微生物的活性;另外麦秸还田后随着时间的推移,
秸秆 C / N在高温高湿条件下下降迅速,且秸秆分解
较充分,当季释放和被作物吸收利用的养分较多,从
而也有利于减轻作物还田的压力,提高整地质
量[27] .
在各个土层,翻耕两季秸秆均还田处理下土壤
总有机碳含量最大,这可能是由于翻耕使整个耕作
层的土壤和秸秆隔季翻换,增加了秸秆与土壤的接
触面积,从而使各个土层有机碳含量较稳定;另外翻
耕将有机碳带入土壤并使其累积[18],但该结果与田
慎重等[15]的研究结果不同,这可能与气候条件、土
壤质地、种植制度和耕作年限等不同有关. 在 0 ~
7 cm土层,翻耕处理土壤易氧化有机碳含量小于旋
耕,这可能是由于传统翻耕的频繁作业使土壤团聚
体破碎,土壤干鄄湿交替使生物有效碳库裸露出来,
活泼的有机碳矿化速率加快,土壤有机质迅速降解,
从而增加了易氧化有机碳的流失[17,28] .在 7 ~ 14 cm
土层,旋耕易氧化有机碳和水溶性有机碳含量分别
高于翻耕,而在 14 ~ 21 cm土层,翻耕土壤总有机碳
和活性有机碳组分含量分别高于旋耕,这可能与翻
耕和旋耕的深度有关,因为翻耕和旋耕处理后秸秆
所处的土壤条件和秸秆腐解的速度不同,从而对土
壤养分积累的影响也不同[29],这与刘代银[30]的研
究结果一致,其认为旋耕和翻耕还田处理土壤中下
层有机质含量较高,因为旋耕将部分作物秸秆带入
中层,翻耕将秸秆带入下层,从而分别利于中、下层
土壤有机质的积累,同时也使有机质在不同深度土
壤中分布较均匀.秸秆还田后,残茬可能进入活性碳
库,为土壤中的微生物提供条件,有利于积累活性有
机碳,提高土壤肥力,而水溶性有机碳是土壤微生物
的主要能量来源,因此土壤总有机碳、易氧化有机
碳、水溶性有机碳和微生物生物量碳四者之间都呈
显著正相关.
综上所述,耕作和秸秆还田可以改善土壤综合
生态因子,增加土壤总有机碳的固定.与其他处理相
比,翻耕两季秸秆均还田和旋耕两季秸秆均还田处
理在提高土壤总有机碳、易氧化有机碳、水溶性有机
碳和微生物生物量碳含量方面优势显著.因此,短期
条件下,对于周年稻麦两熟制农田,旋耕稻麦均还田
和翻耕稻麦均还田是提高农田土壤有机碳含量的有
效途径,但长期条件下的结果如何还有待于进一步
研究.有关耕作因素对土壤总有机碳的影响,尤其耕
作因素是如何影响与有机碳密切相关的其他因素,
从而影响有机碳的变化还需进一步研究.
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作者简介摇 杨敏芳,女,1987 年生,硕士研究生.主要从事农
业生态学研究,发表论文 2 篇. E鄄mail: ymf0615@ 163. com
责任编辑摇 张凤丽
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