秸秆还田对东北黑土碳氮磷钾化学计量特征及玉米产量的影响

摘要：

[目的]秸秆还田是提升农田土壤肥力,改善土壤养分含量及有效性的重要措施.我们分析了东北黑土区不同秸秆还田方式下土壤碳氮磷钾含量和玉米产量的年际变化,并从土壤化学计量特征角度研究了土壤养分的有效性.[方法]依托2012年在东北黑土区建立的秸秆还田长期定位试验,选取秸秆移除(CK)、秸秆混合还入0—20 cm耕层(RI)和秸秆覆盖还田(RC) 3个处理,测定了处理实施1年(2013)、3年(2015)、5年(2017)和8年(2020)后,不同土层土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)、全钾(TK)含量及玉米产量,计算了土壤化学计量特征(C:N、C:P、N:P),并分析了各指标之间的相关性.[结果]随试验年限的增加,在0—20 cm土层,CK处理SOC含量有所下降,TN含量基本保持不变,而RI和RC处理的SOC和TN含量均有所增加,RC处理下均为最高;RI处理的SOC和TN含量在0—20 cm土层分布相对均匀,RC处理SOC和TN含量在0—5 cm土层中明显增加,尤其在试验5～8年间的增幅明显升高.CK、RI和RC 3个处理的TP和TK含量均随试验年限的增加缓慢升高,处理间无显著差异(P>0.05).各处理土壤C:N介于9.87～12.56,与土壤TN含量显著负相关(P<0.05),与秸秆还田方式无显著相关(P>0.05);土壤C:P变化范围为31.15～39.87,也与秸秆还田方式无显著相关(P>0.05);土壤N:P在2.81～3.72,各处理表层土壤N:P始终无显著差异(P>0.05).随试验时间延长,CK处理的C:N、C:P和N:P均显著降低(P<0.05);RI和RC处理的C:N也显著降低(P<0.05),RC处理的N:P比仅在试验第3年显著升高(P<0.05).各处理的年均玉米产量在11025～11127 kg/hm2,处理间无显著差异(P>0.05).[结论]连续8年的定位试验表明,玉米连作下不论是否秸秆还田,都显著加快土壤有机质分解速率,长期秸秆不还田提升了黑土磷的有效性,加深了土壤氮限制;秸秆还田增加了土壤中碳氮磷钾的积累量,但没有显著改变土壤磷的有效性和氮限制程度,也没有显著增加玉米产量.秸秆混合还田中土壤碳氮磷钾在0—20 cm耕层中分布均匀,但土壤碳氮磷钾含量在秸秆覆盖还田下最高.

关键词：黑土、秸秆还田、土壤有机碳、C:N、C:P、N:P、玉米产量

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分类号：S153.6;S714.5;S511

资助基金：中国科学院战略性先导科技专项;国家自然科学基金;吉林省科技发展计划中青年科技创新领军人才及团队项目;中国科学院重点实验室开放基金;吉林省科技发展计划自然科学基金项目

在线出版日期：2023-03-09（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共14页

页码：31-44