紫云英与稻草还田对水稻生长及土壤碳转化的影响

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紫云英和稻草作为我国重要的可再生天然有机肥源,其替代化肥、改土培肥等促进农业绿色生产效应是当前研究的热点内容之一。本文利用紫云英-水稻轮作模式下的田间定位试验,研究在减施40%氮肥水平下,紫云英(MV)、稻草(S)单独及联合还田对水稻产量、养分吸收、土壤肥力、土壤活性有机碳组分(可溶性有机碳(DOC)、热水提取态有机碳(HWC)、微生物生物量碳(MBC)、易氧化有机碳(ROC))及碳转化酶(蔗糖酶、纤维素酶、β-葡萄糖苷酶)活性的影响,进一步明确紫云英与稻草协同作用减施化肥、改善土壤肥力等效应,以期为水稻绿色生产提供理论依据和技术支撑。主要结论如下:(1)与单施全量氮肥相比,在减施40%氮肥水平下,紫云英单独及与稻草联合还田均能稳定水稻产量。对比三年稻谷的平均产量,其中紫云英单独及与稻草联合还田模式下稻谷均产相近,较稻草单独还田模式稻谷均产分别显著提高13.1%和11.4%。(2)紫云英、稻草还田均可提高水稻对养分的吸收利用,同时在一定程度上改善土壤理化性质,提高土壤全氮、有机质、有效磷、速效钾含量。对比单施全量氮肥处理,在减施40%氮肥水平下,紫云英与稻草联合还田处理稻谷氮、磷、钾养分累积量分别提高17.9%、14.3%、4.4%,稻草氮、磷、钾养分累积量分别提高45.3%、18.5%、24.7%,在满足水稻养分需求的同时使土壤保持良好供肥能力,以紫云英和稻草联合还田处理效果更佳。(3)紫云英和稻草联合还田可提高土壤总有机碳和活性有机碳组分含量。对比单施全量氮肥,在减施40%氮肥水平下,联合还田处理土壤可溶性有机碳、热水提取态有机碳、易氧化有机碳、微生物生物量碳含量分别提高5.2%-17.1%、10.2%-40.1%、7.3%-17.6%、17.6%-25.8%、0.4%-63.1%,优于紫云英、稻草二者单独还田处理,以联合还田处理对碳组分的调控效果最优。(4)紫云英、稻草单独及联合还田可以提高水稻移栽前期和成熟期的土壤碳转化酶活性。与单施全量氮肥处理相比,在减施40%氮肥水平下,紫云英单独及与稻草联合还田均可提高土壤蔗糖酶、纤维素酶和β-葡萄糖苷酶活性,其中联合还田处理β-葡萄糖苷酶活性显著提高16.7%;稻草单独还田处理可提高土壤蔗糖酶和纤维素酶活性。(5)不同活性有机碳组分与不同碳转化酶活性之间存在显著关系,纤维素酶活性与DOC、HWC含量呈极显著的正相关关系;β-葡萄糖苷酶活性与ROC、MBC含量呈现显著的正相关关系。综上所述,紫云英与稻草联合还田可以增加土壤有机质含量,提高土壤碳转化酶活性,加速土壤有机质活化,改善土壤肥力特征,为作物生长提供良好的环境条件,实现高效节肥并保持水稻稳产,服务农业绿色发展。
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