【摘 要】
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针对华北平原农田耕层土壤结构破坏严重问题,本文以华北平原冬小麦-夏玉米轮作农田土壤为研究对象,采用田间试验的研究方法,在小麦季设置0、3000和6000 kg/hm2（B0、B1和B2）三个生物炭施用量水平,在玉米季设置免耕（P）和深松（S）两种耕作方式,共6个处理,分析土壤团聚体各粒级含量百分比、稳定性参数、各级团聚体碳氮含量、酶活性及微生物的变化。主要结果如下:（1）干筛条件下,生物炭配合免耕
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针对华北平原农田耕层土壤结构破坏严重问题,本文以华北平原冬小麦-夏玉米轮作农田土壤为研究对象,采用田间试验的研究方法,在小麦季设置0、3000和6000 kg/hm2（B0、B1和B2）三个生物炭施用量水平,在玉米季设置免耕（P）和深松（S）两种耕作方式,共6个处理,分析土壤团聚体各粒级含量百分比、稳定性参数、各级团聚体碳氮含量、酶活性及微生物的变化。主要结果如下:（1）干筛条件下,生物炭配合免耕显著增加了 2-1 mm及5-2 mm团聚体含量,生物炭配合深松显著增加了 2-1 mm和＞5 mm团聚体含量,增加范围分别为1.80%～2.41%及4.98%～8.06%;湿筛下,免耕与深松耕作方式下施用生物炭均显著降低了＜0.25 mm团聚体含量。两种耕作方式下施用生物炭显著增加了＞0.25 mm机械性团聚体（DR0.25）、＞0.25 mm水稳性团聚体（WR0.25）,增加范围分别为5.34%～6.40%、3.38%～14.97%。与不施炭相比,施加6000 kg/hm2的生物炭配合深松处理的团聚体平均重量直径（MWD干）、几何平均直径（GMD干与GMD湿）分别显著增加12.39%、29.23%和40.23%,团聚体破坏率（PAD）与不稳定团粒指数（ELT）分别显著降低13.90%和 29.95%。（2）两种耕作方式下,原土有机碳（SOC）与全氮（TN）含量均随生物炭用量的增加而增加;与不施炭相比,免耕下施6000 kg/hm2的生物炭原土 SOC及TN含量分别显著增加33.49%、12.43%,深松下施6000 kg/hm2的生物炭SOC与TN含量显著提高38.12%与11.87%;生物炭处理增加了土壤各粒级团聚体中SOC、TN含量,不同粒级团聚体SOC、TTN含量随着粒径的增加均呈现先增加后降低的趋势,其中1-0.5 mm与2-1 mm粒径含量最高;生物炭显著提高了 2-1 mm粒级团聚体SOC、TN贡献率,降低了土壤＜0.25 mm粒级团聚体贡献率,其中各施炭处理的不同粒级土壤团聚体SOC、TN贡献率均以＜0.25 mm粒级最高,＞5 mm最低;生物炭施入土壤提高了＜0.25 mm、5-2 mm及＞5 mm的C/N 比值;深松耕作的原土 SOC、TN含量分别较免耕耕作高8.1 6%与2.09%。相关分析发现,土壤中的SOC与大团聚体含量及团聚体稳定性指标均存在显著相关的关系,土壤结构稳定性主要受土壤SOC的影响。（3）连续三年添加生物炭提高了土壤中蔗糖酶、碱性蛋白酶及脲酶活性,深松耕作下施用6000 kg/hm2的生物炭蔗糖酶与脲酶活性达到最高,比不施炭处理分别显著增加19.73%和23.65%。两种耕作方式下施用生物炭共得到7个细菌门,细菌丰度较大的为变形菌门,各处理变形菌门相对丰度占细菌总丰度的比例为35.31%～38.06%,生物炭配合免耕拟杆菌门丰度呈上升趋势,而厚壁菌门相对丰度呈不断下降趋势;生物炭配合深松放线菌门丰度呈上升趋势。两种耕作方式下施加生物炭共得到3个真菌门,真菌中相对丰度最大的子囊菌门占真菌总丰度的比例为67.96%～76.65%,子囊菌门丰度随生物炭用量增加呈上升趋势。深松耕作下添加生物炭细菌的丰富度指数及Shannon指数有升高趋势,Chaol与Observedspecies指数增加范围分别为2.76%～8.70%、2.61%～7.84%。冗余分析表明,脲酶对细菌群落的影响达到极显著水平;蔗糖酶对真菌群落的影响达到显著水平。（4）连续添加生物炭3年各处理小麦、玉米产量均有不同程度的提高,两种耕作方式下,小麦季各施炭处理较未施炭处理增产效果在1.35～8.63%之间,玉米季的增产效果在1.87～6.36%之间,且在第三个轮作中,深松耕作配施6000 kg/hm2生物炭,冬小麦、夏玉米产量达到最高。综上所述,冬小麦季添加6000kg/hm2生物炭+夏玉米季深松耕作,能提高土壤团聚体稳定性,增加土壤团聚体中碳、氮含量,改善土壤微生物活性,可作为改良华北平原冬小麦-夏玉米轮作体系农田土壤结构的有效措施。
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