本试验2011年在湖北省随州市均川镇进行,2012年在湖北省随州市均川镇和武穴市花桥镇进行,以稻麦复种系统为对象,设置了免耕(NT)和翻耕(PT)两种耕作方式以及0kg/hm2(SRo),1750kg/hm2(SR1),3500kg/hm2(SR2),5250kg/hm2(SR3)四种还田量,研究短期耕作和秸秆还田对稻田表层(0-20cm)土壤活性有机碳(LOC)、微生物多样性和作物产量的影响,结果如下：
1.对粘壤土和砂壤土两种土壤质地中团聚体组分含量分析结果表明,2-0.25mm粒级的大团聚体所占比重最大,为优势粒级。相比较翻耕,免耕降低粘壤土0-5cm土层2-1mm粒级团聚体7%-11%的含量,增加0.25-0.053mm粒级团聚体14%-23%的含量,并且免耕提高砂壤土5-10cm土层1-0.25mm粒级团聚体2%-13%的含量,降低0.25-0.053mm粒级团聚体25%-48%的含量。表明免耕促进粘壤土中微团聚体的形成,但是能促进大团聚体在砂壤土中的积累。秸秆还田对粘壤土和砂壤土两种土壤质地中团聚体组分含量没有显著影响。
2.相比较翻耕,免耕降低粘壤土0-5cm土层2-1mm粒级团聚体8%-14%的有机碳含量,提高<0.053mm粒级团聚体6%-18%的有机碳含量,表明免耕能促进粘壤土中有机碳在粉黏团聚体中富集。秸秆还田提高粘壤土0-5cm土层2-1mm粒级团聚体0.2%-16%的有机碳含量。免耕与秸秆还田对砂壤土土壤团聚体中有机碳的分配没有显著影响。粘壤土中有机碳主要富集在1-0.053mm粒级团聚体中。砂壤土中有机碳主要富集在0.25-0.053mm和2-1mm粒级团聚体中。
3.免耕较翻耕降低砂壤土10-20cm土层5%-21%的TOC含量,7%-43%的EOC含量和10%-46%的MBC含量以及5-10cm土层23%-36%的DOC含量,增加粘壤土0-5cm土层2%-37%的MBC含量以及5-10cm土层11%-32%的TOC含量,并且降低粘壤土5-20cm土层33%-67%的DOC含量。秸秆还田对土壤TOC、EOC和MBC含量无显著影响,但分别增加粘壤土5-20cm以及砂壤土5-10cm土层17%-59%和29%-42%的DOC含量。粘壤土易氧化态碳组分含量为中活性组分>低活性组分>高活性组分。5250kg/hm2还田量增加其0-5cm土层14%-18%的高活性组分含量,免耕降低5-10cm土层15%-19%的高活性组分含量。砂壤土易氧化态碳组分含量为低活性组分>中活性组分>高活性组分,免耕降低10-20cm土层23%-43%的中活性组分含量。微生物生物量碳可以作为表征土壤碳库质量和土壤生物学肥力的理想指标。
4.相比较翻耕,免耕降低粘壤土5-10cm土层0.7%-22%的碳库活度,但能提高砂壤土5-10cm土层5%-9%的碳库活度,降低砂壤土10-20cm土层6%-44%的碳库管理指数,表明短期免耕降低砂壤土的土壤质量。粘壤土0-5cm表层土壤的碳库管理指数显著高于砂壤土,10-20cm土层土壤碳库管理指数则显著低于砂壤土。
5.秸秆还田显著提高粘壤土表层细菌数量以及微生物多样性,第一主成分和第二主成分可以解释55.95%的变异。免耕显著提高砂壤土土壤表层细菌数量以及微生物多样性,第一主成分和第二主成分可以解释64.23%的变异。第一主成分主要反映微生物多样性的指标,第二主成分主要反映土壤质量。免耕处理下,粘壤土秸秆还田与不还田的土壤微生物多样性的差异较大。砂壤土5250kg/hm2秸秆还田量与不还田的土壤微生物多样性的差异较大。翻耕条件下,各处理差异不显著。
6.砂壤土和粘壤土两种土壤质地的试验结果均表明,3500kg/hm2和1750kg/hm2秸秆还田量提高水稻15%-35%和2%-28%的产量。免耕没有明显的增产效果。相关性分析结果表明,产量与易氧化态碳成极显著正相关,与水溶性碳则成显著负相关。易氧化态碳、水溶性碳为活性碳,对于短期内稻田耕作方式与秸秆还田量的改变响应最为敏感,与作物生长密切相关。
