粮草间作培肥处理对黑土土壤有机碳含量的影响
时间：2021-02-01 20:06:19 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘要：主要探讨粮草间作和培肥条件对黑土土壤有机碳、水溶性有机碳、微生物量碳、颗粒态有机碳、易氧化有机碳含量的影响。结果表明，草木樨+化肥处理土壤有机碳含量最高，是CK的1.23倍，草木樨+半量化肥处理土壤有机碳含量是CK的1.07倍；草木樨+化肥处理土壤水溶性碳、土壤微生物量碳、颗粒态有机碳、易氧化有机碳含量分别是CK的1.08、1.13、1.11、1.03倍；草木樨+1/2化肥土壤有机碳、微生物量碳含量分别是CK的1.07、1.02倍，在土壤水溶性碳、颗粒态有机碳和易氧化有机碳含量上与CK差异不显著；草木樨+不施化肥处理土壤有机碳、水溶性有机碳、微生物量碳、颗粒态有机碳、易氧化有机碳含量分别是CK的87%、85%、81%、91%、87%。可见，粮草间作的方式可以有效地提高土壤中有机碳的含量，从而为固碳减排、增加土壤碳库、寻找最佳种植和培肥土壤方式、减量施肥生产、健康安全食品和有机农业的发展提供了科学依据。
关键词：粮草间作；黑土；有机碳；培肥
中图分类号： S153.6；S158.3文献标志码： A文章编号：1002-1302（2017）07-0277-04
人类在长期的农业生产中过量施用化肥，导致水体、土壤和大气受到了污染[1]。同时，土壤有机质大量流失，土壤性质急剧退化。黑土在开垦后的10年中土壤有机质大约减少1/3，开垦50年后大约减少2/3，连续30年不施肥料耕层土壤有机质年均减少0.22 g/kg；单施化肥处理耕层年均减少 0.11 g/kg[2]。减少化肥的过量施用带来的环境问题已经成为一个热点问题，但是减施化肥势必会降低农作物产量，因此，在保障国家粮食和生态环境安全的基础上，如何减少化肥的投入，是研究者和社会各界关注的主要问题[3]。
土壤有机碳是土壤的生命源，在农田生态系统中发挥着重要的作用[4]。夏战鹰等在湖南桃源采取稻草配施化肥种植方式，发现红壤的有机碳和易氧化有机碳含量有明显提高[5]。张迪等研究了不同植被覆盖下和不同施肥处理下的黑土活性有机碳含量变化，发现草地与氮磷配施有机肥处理均有利于土壤有机碳及活性有机碳的积累[6]。梁尧等在海伦农业生态实验站以黑土为对象进行定位试验，研究结果表明长期单施化肥导致土壤有机碳、土壤微生物量碳、土壤水溶性碳含量显著下降，有机无机肥配施则提高了土壤有机碳和各活性有机碳组分含量[7]。国外学者也认为，有机肥在改善土壤环境和提升土壤有机碳储量中有重要的作用[8-9]。
间作是我国农民在长期生产实践中逐步认识和掌握的一项增产措施，也是我国农业精耕细作传统的一个组成部分。Schmidt等研究表明，小麦-白三叶草间作土壤中土壤肥力和土壤有机质含量得到了显著提高[10-11]。很多学者对果树与白三叶草间作进行了研究，发现果园内果树与白三叶草间作导致土壤中有机碳含量增加，果树间作白三叶对果园土壤有机碳含量及土壤有机碳密度产生了积极影响[12-15]。孟平等研究表明，在太行山区苹果-沙打旺复合系统中土壤有机碳含量较清耕提高1/3[16]。宿庆瑞在黑龙江中低产黑土区进行了为期3年的玉米、草木樨间种轮作试验，结果表明粮草间作区较对照区土壤有机质含量平均提高61.5%[17]。
尽管间作方面的研究很多，但研究粮草间作对黑土农田土壤有机碳含量的影响还鲜见报道，本试验研究粮草间作对黑土土壤有机碳含量的影响，以期为固碳减排、增加土壤有机质含量寻找最佳种植和培肥土壤方式，为化肥减量、健康安全食品和有机农业的发展提供科学依据。
1材料与方法
1.1试验地概况
本试验设在黑龙江省哈尔滨市东北农业大学香坊农场试验基地，属于松嫩平原退化黑土类型，上一年用常规方法种植玉米，本次试验时间为2014年5—10月，供试作物为玉米302。供试土壤有机质含量21.97 g/kg，全氮含量 0.20 g/kg，全磷含量0.21 g/kg，碱解氮含量173 mg/kg，速效磷含量 19 mg/kg，速效钾含量207 mg/kg，pH值为7.27。
1.2试验设计
本研究共4个处理，设12个小区，每个处理3次重复。每个小区10条垄，垄宽65 cm，垄长6 m。分别为处理1（CK）：常规种植玉米+化肥，每垄栽1行玉米，玉米株距为25 cm，常规化肥处理（施肥量比例N ∶P2O5 ∶K2O= 150 ∶60 ∶90）；处理2：玉米间作草木樨+化肥，常规化肥处理（施肥量比例N ∶P2O5 ∶K2O=150 ∶60 ∶90）；处理3：玉米间作草木樨+1/2化肥，半量常规化肥处理（施肥量比例N ∶P2O5 ∶K2O=75 ∶30 ∶45）；处理4：玉米间作草木樨+不施化肥。处理2、处理3和处理4为玉米和草木樨间作，玉米株距为25 cm，草木樨为撒播，撒播密度为15 kg/hm2。在抽雄期（7月28日）进行1次追肥，追肥量比例如上，正常田间管理，不施加任何农药。
1.3土样采集
在玉米的出苗期（T1）（6月7日）、拔节期（T2）（6月28日）、抽雄期（T3）（7月28日）、灌浆期（T4）（8月28日）、成熟期（T5）（9月20日）采集土样，取土深度为20 cm，“S”形取样，四分法取土。
1.4试验方法
1.4.1土壤有机碳含量的测定采用重铬酸钾外加热法[18]进行测定。
1.4.2土壤水溶性有机碳含量的测定称取5.00 g风干土，按水土比为20 mL ∶1 g添加双蒸水，在室温（25±1）℃、180 r/min振蕩30 min，再离心10 min（8 000 r/min）然后通过0.45 μm微孔滤膜，收集用于测定。
1.4.3土壤微生物量碳（MBC）含量的测定称取20 g新鲜土样，用50 mL 0.5 mol/L K2SO4溶液浸提后振荡过滤，滤液为空白对照；再取同等量鲜土采用三氯甲烷熏蒸法进行熏蒸，将真空干燥器放入培养箱中于25 ℃放置24 h，熏蒸后取出土样，与对照样品的浸提振荡过滤步骤相同，迅速用定量滤纸过滤，用TOC仪测定，以熏蒸和未熏蒸的土壤样品提取液中全碳含量的差值×系数（2.64）计算其含量。
