地膜覆盖和秸秆还田对农田土壤碳水化合物的影响

【摘要】：在黄土高原半干旱雨养农业区,全膜双垄沟播技术因有集雨、抑蒸、保温等优势,增产效应显著,得到了大面积的推广。而玉米秸秆中含有丰富的作物生长所需的营养物质,将其粉碎施入土壤,既可为作物生长提供营养物质,又能增加土壤的有机质,改善土壤环境。但是黄土高原半干旱地区降雨稀少、早春温度低,没有适宜的水温条件,因此玉米秸秆腐解需时长。故我们将秸秆还田和地膜覆盖相结合,集二者的优势,试图找出一条既可提高作物产量,又能增加土壤肥力的种植模式。然而,总有机质的背景值高、变幅不明显、且有滞后性,不能简单的作为土壤质量评估的标准。土壤碳水化合物是土壤有机质易变库的重要成分,包括中性糖、氨基糖等,其含量和来源易受气候、温度和管理措施等的影响,因此可以用它来指示土壤有机质含量及来源的变化。本实验于2008-2013年分别在甘肃省榆中县、通渭县和会宁县进行,实验设四个处理：对照(CK)、秸秆还田(S)、覆膜(M)、秸秆还田+覆膜(SM),重复三次,随机区组排列。于2013年玉米收获时采样后,对玉米生物量和耕层土壤含水量、pH、有机碳、全氮、微生物碳氮、矿化氮、中性糖和氨基糖等指标进行了测定。主要得出了以下结果：1、地膜覆盖的增产效应显著,SM、M处理较不覆膜处理籽粒增产幅度分别为50.39%-103.01%、65.79%-110.98%,地上生物量增加幅度分别为37.40%-96.53%、49.98%-81.97%,根生物量增加范围分别为32.48%-57.32%、28.12%-45.25%。覆膜处理在提高产量的同时,提高了收获指数,但对根冠比没有显著影响。2、地膜覆盖降低了土壤的pH值,降低范围在2.44%-6.65%,而秸秆还田对其影响不显著；地膜覆盖对耕层土壤的有机碳、全氮、轻组碳含量无显著影响。秸秆还田对土壤有机碳、全氮、轻组碳的含量有增加趋势,其中S处理全氮显著增加范围为12.06%-13.32%。3、地膜覆盖显著的提高了耕层土壤的无机氮含量,其中M、SM处理较CK分别提高2.98-5.08倍、1.52-2.51倍,而秸秆还田对其影响不显著；在玉米收获时,地膜覆盖降低了耕层土壤的微生物碳、氮含量,秸秆还田显著的提高了微生物碳氮的含量。4、地膜覆盖(M)处理对耕层土壤总中性糖和总氨基糖的含量无显著影响,而秸秆还田(S、SM)处理则显著的提高了它们的含量,其中S、SM处理的总中性糖含量分别增加20.13%-28.30%、18.28%-29.83%,总氨基糖含量分别增加20.93%-40.63%、16.28%-36.59%,并且在该处理下总中性糖、总氨基糖在有机碳中所占的百分比也显著提高,说明秸秆还田处理提高了土壤中活性有机成分含量。地膜覆盖(M)处理显著的提高了(Gal+Man)/(Ara+Xyl)和(Rha+Fuc)/(Ara+Xyl)的值,说明微生物对其相对贡献大,而秸秆还田(S)处理显著的降低了(Gal+Man)/(Ara+Xyl),说明植物残体对其相对贡献大。秸秆还田(S、SM)处理显著了提高了Glu-N/Mur-N的值,说明真菌对秸秆响应比细菌敏感；与此相反,地膜覆盖(M、SM)处理显著的提高了Glu-N/Gal-N的值,而秸秆还田(S)处理对其无显著影响。由此可见,在黄土高原半干旱地区地膜覆盖可以显著的提高作物产量,而秸秆还田有增加土壤养分含量的趋势,并且显著的提高了土壤碳水化合物的含量,提高了碳库的活度。所以将地膜覆盖和秸秆还田相耦合,有望成为半干旱地区的一种新型、可持续的种植模式。 【关键词】：地膜覆盖 秸秆还田 有机碳 全氮 中性糖 氨基糖
【学位授予单位】：兰州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S153
【目录】：

• 中文摘要3-5
• Abstract5-9
• 第一章 引言9-18
• 1.1 研究区域概况9
• 1.2 黄土高原半干旱区发展农业面临的问题9-10
• 1.3 全膜双垄沟播技术的推广10-12
• 1.3.1 全膜双垄沟播技术增产的机理10-11
• 1.3.2 地膜覆盖对土壤质量产生的不良影响11-12
• 1.4 秸秆还田综述12-15
• 1.4.1 秸秆还田后对作物产量的影响13
• 1.4.2 秸秆还田的生态效应13-15
• 1.4.3 秸秆还田的局限性15
• 1.5 碳水化合物15-16
• 1.6 研究目的和意义16-18
• 第二章 材料与方法18-24
• 2.1 实验样地介绍18-19
• 2.2 实验设计及材料19
• 2.3 样品的采集及处理19-20
• 2.4 样品的分析20-24
• 2.4.1 土壤含水量、pH值、微生物碳、氮的测定20-21
• 2.4.2 总有机碳、全氮、无机氮的测定21
• 2.4.3 中性糖和氨基糖的测定21-24
• 第三章 结果与分析24-38
• 3.1 地膜覆盖及秸秆还田对耕层土壤含水量和pH值的影响24-25
• 3.2 地膜覆盖和秸秆还田对玉米的增产效应25-28
• 3.3 地膜覆盖和秸秆还田对土壤有机碳和全氮的影响28-29
• 3.4 地膜覆盖和秸秆还田对土壤微生物碳、氮的影响29-30
• 3.5 地膜覆盖和秸秆还田对轻组碳和无机氮的影响30-34
• 3.6 秸秆还田和地膜覆盖对土壤中性糖含量和来源的影响34-35
• 3.7 秸秆还田和地膜覆盖对土壤氨基糖的含量和来源的影响35-38
• 第四章 讨论38-44
• 4.1 地膜覆盖和秸秆还田对土壤含水量、土壤pH的影响38-39
• 4.2 地膜覆盖和秸秆还田对作物生物量的影响39
• 4.3 地膜覆盖和秸秆还田对土壤有机碳、全氮、轻组碳的影响39-40
• 4.4 秸秆还田和地膜覆盖对土壤微生物碳、氮的影响40
• 4.5 地膜覆盖和秸秆还田对土壤无机氮的影响40-41
• 4.6 地膜覆盖和秸秆还田对中性糖和氨基糖的影响41-44
• 4.6.1 中性糖41-42
• 4.6.2 氨基糖42-44
• 第五章 结论与展望44-45
• 5.1 主要结论44
• 5.2 展望44-45
• 参考文献45-52
• 在学期间的科研成果52-53
• 致谢53

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