生草翻压技术下的碳氮磷化学计量效应

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黄土高原为我国优质苹果主产区,苹果产业成为增加农民收入、促进区域经济社会发展,促进乡村振兴的主导经济产业和优势产业。果园生草是果树生产发达国家普遍推行的果园土壤可持续发展的土壤管理模式,同时也是渭北黄土高原苹果产区着力推广的果园土壤管理管理措施。生草翻压还田作为果园生草利用的途径之一,广泛应用于生产中,其在果园土壤结构改良、肥力提升,平衡果园生态系统养分循环方面起到重要作用。开展生草翻压还田果园土壤化学计量变化的研究,对于揭示生草翻压还田果园土壤碳氮磷元素之间的交互作用及平衡制约关系,优化土壤养分管理以及果园生草技术优化具有重要意义。本研究立足于渭北黄土高原苹果园生草定位试验,分析不同生草种类、不同翻压量原位翻压还田后果园土壤C:N:P、微生物生物量C:N:P动态变化特征,进一步探究不同生草种类翻压还田植物残体化学计量与土壤化学计量关系,主要研究结果如下:(1)揭示了不同生草种类及不同翻压量下土壤碳、氮、磷化学计量动态变化特征。不同草种及其翻压量改变土壤C:N:P格局。从不同时期看,土壤C:P、N:P随时间变化整体上呈现下降趋势,而土壤C:N随时间变化无明显的变化规律。从生草种类来看,小冠花与白三叶翻压后的土壤C:N、C:P低于鸡脚草,其中翻压鸡脚草更有利于有机碳的积累。三种生草翻压后的土壤N:P过低,可能存在氮限制。从还田量来看,小冠花、白三叶翻压还田降低土壤C:N,鸡脚草翻压还田提高土壤C:N;三种生草翻压还田后的土壤C:P、N:P均随翻压还田量的增加而增加。结合主成分分析,结果表明小冠花、白三叶翻压还田土壤C:P对速效养分影响程度更大,鸡脚草翻压还田土壤C:N对速效养分的影响程度更大。小冠花、白三叶全量还田养分动态变化幅度更大,而鸡脚草半量还田养分动态变化幅度更大。(2)揭示了不同生草种类及不同翻压量下土壤微生物碳、氮、磷化学计量动态变化特征。不同草种及其翻压量改变MBC:MBN:MBP格局。从不同时期看,MBC:MBN、MBC:MBP、MBN:MBP随时间无明显的变化规律。从生草种类来看,白三叶翻压后的MBC:MBN与MBC:MBP低于其他生草。从还田量来看,小冠花、鸡脚草与白三叶翻压后的MBC:MBN、MBC:MBP、MBN:MBP均低于不还田处理。生草翻压还田改变MBC:MBN:MBP内稳性特征。三种生草还田后的MBC:MBN内稳性特征从非稳态逐渐转变为稳态,MBC:MBP、MBN:MBP在大部分时期保持非稳态。(3)分析了不同草种腐解过程中植物残体化学计量特征及其与土壤、微生物化学计量关系。小冠花、鸡脚草、白三叶生草残体C:N均小于25,表明三种生草的养分均能很好地释放出来。从不同时期看,小冠花、鸡脚草、白三叶植物残体的C:N、C:P、N:P随时间无明显的变化规律。从生草种类来看,生草植物残体的C:N在不同生草中表现为:鸡脚草>小冠花和白三叶,C:P表现为小冠花>鸡脚草>白三叶,N:P表现为:小冠花>鸡脚草和白三叶。相关性分析结果表明,三种生草翻压还田后植物残体碳氮磷化学计量与土壤和微生物量碳氮磷化学计量均存在正相关或负相关关系。主成分分析结果进一步表明,翻压还田植物残体C:N对土壤和微生物生态化学计量影响程度更大。结合相关性分析与主成分分析,选择白三叶进行翻压还田对发挥果园生草的长远效益更有优势。
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