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辽南地区长期采用秸秆移除及单一旋耕的耕种模式,导致土壤肥力下降,限制了玉米的持续高产稳产。因此,本课题组于2018年在辽宁海城建立了玉米秸秆还田模式与氮肥用量田间小区定位试验,试验采取裂区设计,主区为:两年免耕秸秆覆盖还田+一年深松+旋耕秸秆混合还田,简称两免一松(NPT);连续三年深松+旋耕秸秆混合还田,简称深耕混合还田(PT);旋耕混合还田(RT)。副区为:不施氮肥(N0);80%施氮量(N192)和100%施氮量(N240),试验共设9个处理。于2020年玉米收获后采集各土层(0-10 cm、10-20 cm、20-30 cm、30-40 cm)土壤样本,研究短期(三年)秸秆还田条件下,还田模式和氮肥用量的不同组合对土壤理化性质、有机碳、活性有机碳含量的剖面分布特征的影响,以明确适合辽南地区的秸秆还田模式及氮肥用量最佳组合,为推进当地保护性耕作进程,促进玉米高产稳产提供理论参考。主要研究结果如下:1.还田模式及氮肥用量对土壤理化性质的影响短期(三年)不同秸秆还田模式下,连年混合还田模式(RT和PT)能够改善表层土壤物理性质,而两免一松模式(NPT)能够改善深层土壤物理性质;与RT相比,NPT降低表层(0-10 cm)以下各土层土壤容重(6.13~9.08个百分点,30-40 cm除外),提高土壤含水量(2.99~6.70个百分点),缓解酸碱度(0.96~4.60个百分点,20-30 cm除外)。氮肥对土壤物理性质的影响因还田模式而异:总体上,RT模式下,配施80%氮肥量对改善表层(0-10 cm)土壤物理性质效果更佳;NPT模式处理下,100%氮肥量对亚耕层(20-40 cm)土壤物理性质改善作用更明显。各还田模式下,不同土层土壤养分呈现一定的规律性:混合还田模式(PT和RT)下,土壤全氮、有效磷、速效钾的含量均随着土层的加深而降低,两免一松模式(NPT)下各养分则随着土层的加深先增加后降低;与旋耕混合还田相比(RT),两免一松模式(NPT)亚耕层土壤全氮、有效磷和速效钾含量平均增加了14.29%、80.49%和9.63%。并且NPT-N240处理亚耕层土壤全氮、有效磷含量最高,平均分别为0.89 g/kg和7.99 mg/kg。2.还田模式和氮肥用量对土壤有机碳剖面分布的影响秸秆还田模式是影响土壤有机碳含量及储量剖面分布的主要原因:旋耕混合还田模式(RT)与深耕混合还田模式(PT)下土壤有机碳含量和储量变化呈现随着土层加深逐渐降低的剖面分布规律;而两免一松还田模式(NPT)下土壤有机碳含量及储量随土层加深呈先升高后降低的变化趋势。从不同土层看,混合还田模式(PT和RT)土壤有机碳含量及储量主要集中在土壤表层,且以连年旋耕混合还田配施80%氮肥量的RT-N192处理有机碳含量及储量最大,分别达到13.94 g/kg和16.18 t/hm~2;两免一松还田模式(NPT)显著提高了30-40 cm土层有机碳含量及储量,并以配施100%氮肥量的NPT-N240处理最高,其土壤有机碳含量及储量平均分别达到9.49 g/kg和13.43 t/hm~2。有机碳层化率总体随土层加深呈现增加趋势;同一土层,秸秆还田模式对有机碳层化率的影响表现为RT>PT>NPT,而氮肥用量对各有机碳层化率的影响不显著。3.还田模式和氮肥用量对活性有机碳剖面分布的影响还田模式(T)及氮肥用量(F)及两者间交互作用(T×F)对各土层活性有机碳均产生了不同程度的影响。两免一松还田模式(NPT)下有机碳活性组分的含量随土层加深先增后降,混合还田模式(PT和RT)有机碳活性组分则随着土层加深而降低;两免一松还田模式(NPT)可显著提高20-30 cm土层土壤有机碳活性组分含量,而混合还田模式(PT和RT)有机碳活性组分主要集中在耕层(0-20cm)土壤;适量氮肥可提高表层土壤DOC,以100%氮肥用量DOC含量最高,但80%氮肥用量与100%氮肥用量间差异不显著;氮肥能提高耕层及亚耕层MBC含量,且以80%氮肥用量处理提高更显著。DOC和MBC层化率总体随土层加深呈现增加趋势;各还田模式下,同一土层DOC和MBC层化率均表现为NPT模式显著小于PT和RT模式。氮肥能增加RT模式下深层(30-40cm)DOC层化率和PT模式下深层MBC层化率,但减小RT模式下深层MBC层化率。综上所述,在短期秸秆(3年)还田条件下,辽南玉米产区宜采用两年免耕秸秆覆盖还田与一年深松+旋耕秸秆混合还田轮换进行的还田模式,并以施氮肥量240kg/hm~2效果最佳。