稻田壟作免耕對(duì)水稻根際土壤有機(jī)碳動(dòng)態(tài)的影響.pdf

1、目前，雖已經(jīng)基本勾勒出保護(hù)性耕作下水稻土有機(jī)碳固定的機(jī)理，但對(duì)保護(hù)性耕作下水稻土新碳的累積、轉(zhuǎn)化和穩(wěn)定等循環(huán)過程仍認(rèn)識(shí)不足。壟作免耕作為南方水田保護(hù)性耕作的突出代表，同傳統(tǒng)耕作方式下的稻田土壤系統(tǒng)相比，在固碳、減排和肥力保持方面，壟作免耕下的稻田土壤系統(tǒng)顯得更具環(huán)保性和可持續(xù)性，但有關(guān)稻田壟作免耕對(duì)水稻根際土壤有機(jī)碳動(dòng)態(tài)影響的系統(tǒng)研究則非常缺乏，從而限制了對(duì)壟作免耕下稻田土壤有機(jī)碳累積、轉(zhuǎn)化的特殊性的進(jìn)一步認(rèn)識(shí)。為此，本文依托西南大學(xué)稻

2、田免耕長(zhǎng)期定位試驗(yàn)點(diǎn)，系統(tǒng)研究稻田壟作免耕對(duì)水稻根際土壤有機(jī)碳動(dòng)態(tài)的影響，其研究結(jié)果有助于全面認(rèn)識(shí)壟作免耕下稻田土壤有機(jī)碳循環(huán)過程及內(nèi)部機(jī)制，為選擇和制定合理的管理措施來促進(jìn)水稻土固碳、減排，提高稻田土壤系統(tǒng)在環(huán)境保護(hù)中的正面效應(yīng)提供科學(xué)依據(jù)。研究結(jié)果如下:
　　 (1)在整個(gè)水稻生育期，壟作免耕處理較傳統(tǒng)耕作方式均表現(xiàn)出明顯的有機(jī)碳積累優(yōu)勢(shì)，尤其是壟作免耕（水稻-油菜）處理。土壤總有機(jī)碳(TOC)含量（根際—非根際）差值大小順

3、序?yàn)閴抛髅飧ㄋ?油菜）＞常規(guī)平作（水稻-冬水田）＞壟作免耕（水稻-冬水田）＞水旱輪作（水稻-油菜），壟作免耕（水稻-油菜）通過促進(jìn)水稻根系生長(zhǎng)和提供根系活力，從而對(duì)土壤有機(jī)碳表現(xiàn)出更明顯的截存效應(yīng)。在活性有機(jī)碳組分方面，壟作免耕（水稻-油菜）處理根際土壤易氧化有機(jī)碳(LOC)、水溶性有機(jī)碳(DOC)、顆粒態(tài)有機(jī)碳(POC)含量以及POC分配系數(shù)、顆粒態(tài)土壤質(zhì)量分?jǐn)?shù)均高于常規(guī)平作（水稻-冬水田）和水旱輪作（水稻-油菜）等傳統(tǒng)耕作處理，

4、而壟作免耕（水稻-冬水田）處理在MBC含量方面則較其他耕作處理更高。除DOC有明顯的根際富集效應(yīng)外，壟作免耕（水稻-油菜）處理LOC、微生物量碳(MBC)、POC等活性有機(jī)碳組分的根際富集效應(yīng)均較常規(guī)平作（水稻-冬水田）和壟作免耕（水稻-冬水田）處理弱，但仍明顯高于水旱輪作（水稻-油菜）處理。
　　 (2)通過分析不同碳組分間的相關(guān)關(guān)系以及對(duì)其進(jìn)行變異統(tǒng)計(jì)后，發(fā)現(xiàn)無論是水稻根際還是非根際土壤，其TOC與LOC、POC、顆粒態(tài)土壤

5、質(zhì)量分?jǐn)?shù)均呈極顯著正相關(guān)(p＜0.01)，且POC、LOC和顆粒態(tài)土壤質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變異系數(shù)均明顯大于TOC，因此，運(yùn)用POC、LOC和顆粒態(tài)土壤質(zhì)量分?jǐn)?shù)等活性指標(biāo)來檢測(cè)不同耕作方式下土壤有機(jī)碳庫在短期內(nèi)的平衡轉(zhuǎn)化將更加敏感和合理。研究還發(fā)現(xiàn)，根際或非根際LOC與其相對(duì)應(yīng)的顆粒態(tài)土壤質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈顯著正相關(guān)(p＜0.05)，二者之間的相互作用關(guān)系還有待進(jìn)一步研究。
　　 (3)在整個(gè)水稻生育期，各耕作處理根際與非根際土壤有機(jī)碳氧化穩(wěn)定系

6、數(shù)（Kos）的高低順序大致表現(xiàn)為水旱輪作（水稻-油菜）＞壟作免耕＞常規(guī)平作（水稻-冬水田），但水旱輪作（水稻-油菜）處理根際與非根際土壤TOC含量均顯著低于其余耕作處理，因此，運(yùn)用Kos評(píng)價(jià)土壤有機(jī)碳穩(wěn)定性時(shí)應(yīng)結(jié)合土壤總有機(jī)碳進(jìn)行綜合評(píng)定，特別是對(duì)根際土壤的評(píng)定。另外，壟作免耕處理根際土壤Kos均低于非根際土壤，而且其非根際土壤Kos隨著水稻的生長(zhǎng)逐漸增大，尤其是壟作免耕（水稻-油菜）處理，說明壟作免耕能夠通過改變水稻根際微域的碳循環(huán)過

7、程，并可能促使根際微域的活性碳組分向非根際區(qū)域周轉(zhuǎn)并固定，從而提高整個(gè)土體土壤有機(jī)碳的氧化穩(wěn)定性。
　　 (4)各耕作處理根際與非根際土壤有機(jī)碳日均礦化量和累積礦化量的變化趨勢(shì)具有較好的一致性。除水稻分蘗期常規(guī)平作（水稻-冬水田）與壟作免耕（水稻-油菜）差異不顯著外，常規(guī)平作（水稻-冬水田）處理根際與非根際土壤累積礦化量和礦化強(qiáng)度均大于其余耕作處理。整體來看，各處理土壤有機(jī)碳穩(wěn)定礦化率、累積礦化量和礦化強(qiáng)度（根際—非根際）差值大

8、小順序均為:壟作免耕（水稻-冬水田）＞壟作免耕（水稻-油菜）＞水旱輪作（水稻-油菜）＞常規(guī)平作（水稻-冬水田），說明壟作免耕有利于促進(jìn)水稻根際微域有機(jī)物質(zhì)的礦化和分解。
　　 (5)各耕作處理根際與非根際土壤有機(jī)碳氧化穩(wěn)定系數(shù)(Kos)與累積礦化強(qiáng)度、礦化強(qiáng)度均呈極顯著負(fù)相關(guān)(p＜0.05)，并存在良好的線性關(guān)系;而各處理根際與非根際土壤有機(jī)碳累積礦化量、最大礦化速率與LOC之間均呈顯著正相關(guān)(p＜0.05)，也存在良好的線性關(guān)

9、系?？梢姡咎锿寥烙袡C(jī)碳Kos和LOC均能較好的用于表征不同耕作方式間土壤有機(jī)碳礦化特性的差異。
　　 (6)不同耕作處理稻田根際土壤pH低于非根際土壤，根際土壤TP、AP含量也低于非根際土壤，其中壟作免耕（水稻-油菜）處理并未較傳統(tǒng)耕作表現(xiàn)出明顯的P素根際富集效應(yīng);而各耕作處理稻田根際土壤全氮(TN)、速效鉀(HA-K)均高于非根際土壤，尤其是壟作免耕（水稻-油菜）處理，其較傳統(tǒng)耕作方式表現(xiàn)出更明顯的TN和HA-K富集效應(yīng)。另

10、外，對(duì)稻田土壤有機(jī)碳動(dòng)態(tài)及其基本理化性質(zhì)間進(jìn)行相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，在稻田根際土壤，pH與DOC呈顯著正相關(guān)(p＜0.05)∶TN與TOC、LOC、顆粒態(tài)土壤質(zhì)量分?jǐn)?shù)、累積礦化量均呈極顯著正相關(guān)(p＜0.01)。而在非根際土壤，TN也與TOC、LOC、MBC、顆粒態(tài)土壤質(zhì)量分?jǐn)?shù)均呈極顯著正相關(guān)(p＜0.01);TK與MBC呈顯著正相關(guān)(p＜0.05)，可見，稻田土壤TN可作為表征土壤有機(jī)碳動(dòng)態(tài)變化的敏感指標(biāo)。
　　 (7)對(duì)稻田根際與

11、非根際土壤C、N間的關(guān)系進(jìn)行分析，結(jié)果表明，長(zhǎng)期實(shí)施壟作免耕（水稻-油菜）的稻田中，根際土壤MBC∶TOC、MBN∶TN、MBC∶MBN等值均低于傳統(tǒng)耕作，而根際土壤TOC∶TN卻高于傳統(tǒng)耕作;另外，壟作免耕（水稻-油菜）處理根際土壤MBC∶TOC、MBN∶TN、MBC∶MBN和TOC∶TN值均低于非根際土壤，可見，壟作免耕（水稻-油菜）處理根際土壤微生物生物量并未表現(xiàn)出較非根際土壤高的特征。研究還發(fā)現(xiàn)，各耕作處理根際土壤TOC∶TN和