耕作方式和秸秆还田对江苏沿江地区稻田土壤肥力的影响

土壤耕作和秸秆还田是水稻生产中的两项重要农艺措施。为了探明不同耕作方式和秸秆还田对江苏沿江地区稻田土壤肥力的影响,本研究选择江苏省沿江地区典型稻麦轮作稻田,通过田间小区试验,研究了主要耕作方式(翻耕、旋耕和免耕)和秸秆还田对水稻主要生育生育期、不同深度稻田土壤中有机质、速效氮(铵态氮和硝态氮)和速效磷含量的影响；分析了耕作方式和秸秆还田对不同生育期、不同深度土壤有机质、速效氮和速效磷的作用力；初步探讨了不同耕作方式和秸秆还田对稻田土壤的培肥效应与机理。主要研究结果如下： (1)秸秆还田和耕作方式对不同生育期、不同深度稻田土壤有机质含量的影响存在较大差异。秸秆还田显著增加苗期到灌浆期表层(0-7cm)土壤有机质含量,在这些时期,秸秆还田处理不还田处理增加3%-7%；对于中层(7-14cm)和下层(14-20cm)稻田土壤,秸秆还田仅显著提高分蘖期至孕穗期土壤有机质含量,秸秆还田处理土壤有机质分别增加1.5%和5%。在前期(苗期到拔节期)耕作方式对表层土壤有机质含量的影响表现为翻耕或旋耕处理有机质含量高于免耕,而在后期(孕穗期到成熟期)则表现为免耕高于翻耕或旋耕；对中下层土壤,在不同生育期大体表现为翻耕或旋耕处理有机质含量高于免耕。水稻收获后,翻耕还田、旋耕还田、免耕和免耕还田处理有机质含量显著高于翻耕不还田处理,这些处理有机质含量显著增加5.7-11.2%,而各处理中下层土壤有机质含量则没有显著差异。作用力分析结果表明,秸秆因素和耕作因素对土壤有机质含量的作用力在后期的表现要大于前期。秸秆因素对三层土壤有机质含量均有较强的作用力,耕作因素对表层和中层土壤的作用力要大于下层土壤,二者互作效应的作用力要小于耕作因素和秸秆因素。 (2)秸秆还田和耕作方式对不同生育期、不同深度稻田土壤铵态氮和硝态氮含量的影响存在差异。秸秆还田对稻田土壤铵态氮含量的影响主要表现在灌浆期和成熟期,秸秆还田处理土壤铵态氮含量显著高于不还田处理,分别增加5-27%和4-36%；秸秆还田显著降低苗期表层土壤硝态氮含量,显著增加后期(孕穗到成熟期)土壤硝态氮含量,但对中期(分蘖期和拔节期)土壤硝态氮含量没有显著影响。在苗期和分蘖期,三种耕作方式下土壤铵态氮和硝态氮含量大多没有显著差异；从拔节期到成熟期,在秸秆不还田稻田,不同深度土壤铵态氮和硝态氮含量大体上表现为免耕高于旋耕或翻耕；而在秸秆还田稻田,表层土壤铵态氮含量表现为免耕高于旋耕或翻耕,中层和下层土壤则表现为翻耕或旋耕高于免耕。耕作方式和秸秆还田影响表层和下层土壤铵态氮的累积,,差异显著。秸秆还田对三层土壤硝态氮累积的影响具有显著影响,而耕作方式没有显著影响。作用力分析结果表明,耕作因素、秸秆因素及二者互作效应主要在拔节之后对土壤铵态氮含量表现出显著的作用力。耕作因素对表层土壤铵态氮含量的作用力要大于中、下层土壤,秸秆因素对表层土壤铵态氮含量的作用力要小于中、下层土壤,二者互作效应仅对表层土壤铵态氮含量具有显著作用力。而耕作方式和秸秆还田主要在前期和后期对土壤硝态氮表现出显著作用力,对上层土壤硝态作用力要高于中、下层。 (3)秸秆还田对土壤速效磷含量的影响也主要表现在孕穗期到成熟期,并且对三层土壤的影响相近。秸秆还田显著提高孕穗至成熟期土壤速效磷含量,对苗期至拔节期土壤速效磷含量则没有显著影响。耕作方式对不同生育期、不同深度速效磷含量的影响存在差异,表层土壤速效磷含量在苗期至孕穗期表现为翻耕或旋耕高于免耕,在灌浆期到成熟期则表现为免耕高于旋耕和翻耕；下层土壤速效磷含量在全生育期大体表现为翻耕高于旋耕和免耕；中层土壤的趋势则介于二者之间。耕作方式和秸秆还田对表层土壤速效磷的累积具有显著影响,免耕和秸秆还田显著提高表层土壤速效磷含量,秸秆还田则显著提高下层土壤速效磷含量。作用力分析结果显示,秸秆因素对三层土壤速效磷含量均有显著作用力,主要作用于拔节期之后,对中、下层土壤速效磷含量的作用力大于上层土壤；耕作因素对表层土壤速效磷的作用力要高于中、下层土壤；而秸秆和耕作因素的交互作用主要对中、下层土壤有显著作用力。