耕作措施对土壤团聚体中有机碳分布的短期效应

【作者】 于爱忠； 柴强； 赵财；

【机构】 甘肃省干旱生境作物学重点实验室/甘肃农业大学农学院；

【摘要】 土壤有机碳（soil organic crbon,SOC）的含量及其动态平衡不仅是反映土壤健康状况的一个重要指标,同时在很大程度上影响着土壤结构的形成和稳定性及土壤肥力状况。因此,作为受人为干扰强烈的农田生态系统而言,明确土壤有机碳对土壤管理措施的响应,对于评价农田尺度上的土壤碳储量、碳平衡有着重要意义。地处西北内陆的甘肃河西绿洲灌区是连接祁连山与荒漠的纽带,也是"山地-绿洲-荒漠"生态系统的重要生态屏障。不同耕作措施影响下土壤发挥着碳"源"还是碳"汇"的作用尚不明确;同时,在干旱内陆气候背景下,有机碳在团聚体尺度上变异特征研究尚较为薄弱。本研究在定位试验基础上探讨了3种耕作措施实施5a后对土壤有机碳在土壤团聚体尺度上的分布效应,以期为评价不同耕作技术的生态效益提供依据。田间试验于2008年9月-2009年7月在甘肃省武威市凉州区黄羊镇甘肃农业大学教学实验场（37°30′N,103°5′E）的多年定位试验（始于2004年）田进行。共设3个处理:（1）传统耕作处理（T）:前茬作物收获后深耕（25 cm）灭茬、耙耱整平;不覆盖。（2）免耕不覆盖处理（NT）:前茬作物收获后免耕,不覆盖。（3）免耕秸秆覆盖处理（NTS）:前茬作物收获后免耕并将秸秆切碎为5 cm长度覆盖。秸秆还田量为6750 kg/hm²。冬小麦品种为甘肃省张掖市农科所引进的强冬性品种繁13。9月18日用甘肃农业大学工学院研制的免耕覆盖施肥播种机播种,播量337.5 kg/hm2。结果表明:不同耕作措施下连续实施5 a后对耕层（0-30 cm）土壤有机碳含量影响不一致;经过连续5a的免耕结合秸秆还田显著增加了0-20 cm土壤有机碳含量,达到17.3 g·kg^-1,较2004年背景值(15.4 g·kg^-1)提高了12.3%;而传统翻耕则导致耕层（0-30 cm）土壤有机碳含量下降。经过连续5a的3种耕作处理对耕层土壤<2μm粘粒中有机碳含量无显著影响,免耕结合秸秆还田显著增加了0-20 cm土层范围内>250μm粒级团聚体中的有机碳含量。团聚体有机碳含量对总有机碳贡献率分析分析结果表明,免耕结合秸秆覆盖使0-20 cm土层范围内>250μm级别团聚体有机碳对总有机碳的贡献率显著提高。土壤团聚体结合碳与总有机碳变化的相关关系进一步证明,采用免耕结合秸秆覆盖通过提高大团聚体结合碳含量增加了总有机碳含量,而传统土壤总有机碳的下降与<50μm粒级团聚体结合碳的变化有关。这说明在西北干旱内陆气候背景下,冬小麦农田采用免耕秸秆覆盖有利于提高土壤有机碳储量,其主要原因是免耕秸秆覆盖促进了大团聚体有机碳的形成。传统翻耕不利于土壤总有机碳的积累,这与<50μm粒级团聚体结合碳的变化有关。更多还原