秸秆还田方式对土壤呼吸和作物生长发育的影响①

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1、第35卷第11期西南大学学报(自然科学版)2013年11月Vol.35No.11JournalofSouthwestUniversity(NaturalScienceEdition)Nov.2013文章编号:1673-9868(2013)11-0043-06①秸秆还田方式对土壤呼吸和作物生长发育的影响张赛，王龙昌西南大学农学与生物科技学院，南方山地农业教育部工程研究中心，重庆400716摘要:采用室内盆栽实验，通过对比秸秆覆盖于地表和掩埋到地下20cm处不同秸秆还田方式对作物生长发育和土壤呼吸的影响，结果表明前者有助于增

2、加作物的根粗和根体积，增强叶片光合作用，提高作物产量;增加土壤微生物数量，促进土壤营养元素的循环和转化;虽然在短期内会增加土壤呼吸作用，出现暂时的高土壤排碳，但是综合考虑土壤排碳和作物固碳的相互作用以及秸秆还田配套的人力物力财力，秸秆覆盖于地表最终有利于生态系统的固碳减排．关键词:秸秆还田;土壤微生物数量;土壤呼吸;作物生长中图分类号:S154.3文献标志码:A在保护性耕作中，一项重要的措施就是秸秆还田技术．以往的研究多集中在秸秆还田对土壤的保温持水效果，从而提高作物产量．但是秸秆还田带来后期农作物耕作的困难，如何尽快分

3、解秸秆使其增加土壤有机质质量分数、改善土壤质量、促进农作物健康生长成为亟待解决的难题．相关研究表明秸秆在土壤中的位置对秸秆分解速率有一定的影响，其原因是秸秆在土壤中的分布位置影响了土壤营养和土壤动物及微［1］13生物的数量．McMahon等(2005)通过PLFA分析发现，在C标记的黑麦草凋落物分解过程中，不同土层13微生物的空间异质性差异显著，埋在土壤里的凋落物比置于土壤表层的凋落物中含有更多的标记C．虽然埋在土壤里的秸秆分解快，但是能否真正促进土壤改良、达到增产效果还不得而知．据报道，麦秆腐烂分［2］解过程中会产生有

4、机酸等还原性物质，其质量分数过高会对植株的根系产生一定的毒害作用．在土壤碳循环的研究中，土壤微生物作为土壤的重要组成部分和最活跃的部分，秸秆还田后为土壤微生物提供了丰富的C源和N源，为微生物的生长提供适宜的营养条件，微生物数量随之增多，其中细菌与［3］［4］放线菌增加较真菌明显．董立国等研究得出，免耕秸秆覆盖耕作措施显著提高了土壤利用碳源的能力和土壤微生物的多样性指数．土壤呼吸是土壤向大气释放二氧化碳的过程，是陆地生态系统将碳素以二氧化碳形式归还给大气的主要途径，是土壤有机碳输出的主要形式．一般认为在土壤呼吸中以植物根系

5、呼吸和土壤微生物呼吸为主，秸秆还田增加了土壤微生物数量，势必会增强土壤呼吸作用．本试验旨在探讨不同秸秆还田方式对西南紫色土丘陵区旱地土壤呼吸和作物生长发育的影响，为农田生态系统固碳减排提供理论依据．1材料与方法实验地位于重庆市北碚区西南大学农学与生物科技学院实验农场，土壤类型为紫色土．共设计2个实验，①收稿日期:2012-10-31基金项目:国家自然科学基金资助项目(31271673)．作者简介:张赛(1987-)，女，山西运城人，博士研究生，主要从事生态农业与可持续发展研究．通信作者:王龙昌，教授，博士生导师．44西南

6、大学学报(自然科学版)http://xbbjb.swu.cn第35卷其中实验一被试作物为大豆(渝豆一号)，于2012年5月22日播种，采用盆栽技术，将5kg干土和1g复合肥混匀后填装到高20cm，直径为15cm的花盆中，共8个处理3次重复，72个花盆，分别为CK1，S，I，CK2，SP，2SDP，IP，IDP，具体处理描述见表1．其中秸秆采用小麦秸秆，每盆添加20g(相当于24375kg/hm)，长度为5cm，外加0.5g氮调节碳氮比．秸秆速腐剂用量0.4g，约为秸秆量的2%，由广州农冠(台资)生物科技有限公司提供的农运

7、来专用菌种．每个处理均设置3个水分梯度，依次为土壤田间最大持水量的30%，60%，90%．实验二是为了测定所用秸秆速腐剂对土壤呼吸的效应，取与盆栽土壤相同的风干土样，过2mm土壤筛，采用大豆秸秆烘干粉碎过1mm筛，共4个处理3次重复，在室内培养一周．其中CK表示50g土+20mL水;D表示50g土+20mL水+1g秸秆速腐剂;P表示50g土+20mL水+2g秸秆粉末;PD表示50g土+20mL水+2g秸秆粉末+1g秸秆速腐剂(图1)．表1实验一处理描述处理作物秸秆秸秆速腐剂秸秆位置CK1－－－－S－+－上I－+－下CK2

8、+－－－SP++－上SDP+++上IP++－下IDP+++下注:－表示无，+表示有．上表示秸秆覆盖表面，下表示秸秆掩埋20cm处．每个处理均设有3个水分梯度．土壤呼吸采用LI-6400便携式光合作用系统连接6400-09叶室测定．土壤根系特征采用根系扫描仪［5］(EPSONPEＲFECTIONV700)．土壤微生物数