秸稈還田

秸稈還田不僅是土壤有機(jī)碳庫(kù)的重要外部補(bǔ)充，也是秸稈資源高效利用的主要方式。許多學(xué)者通過(guò)定位試驗(yàn)均證明秸稈還田能夠明顯提高土壤有機(jī)質(zhì)含量。秸稈中的有機(jī)物質(zhì)直接通過(guò)土壤生物分解而固持在土壤中。同時(shí)，秸稈還田對(duì)土壤微生物量和酶活性的提高具有促進(jìn)作用，進(jìn)而增加有機(jī)物質(zhì)的輸入。此外，秸稈還田還可通過(guò)改善土壤物理結(jié)構(gòu)來(lái)提高有機(jī)質(zhì)質(zhì)量。例如，作物秸稈經(jīng)分解后土壤團(tuán)聚體數(shù)量增加，微小團(tuán)聚體向水穩(wěn)性大團(tuán)聚體轉(zhuǎn)化，有機(jī)復(fù)合物穩(wěn)定性增強(qiáng)，土壤有機(jī)質(zhì)的物理保護(hù)得以改善;秸稈還田降低土壤容重，增強(qiáng)土壤通透性，提高微生物活性，加強(qiáng)秸稈的分解。然而，部分還田的有機(jī)質(zhì)含量均值水平比全量還田略高，但兩者的有機(jī)質(zhì)含量無(wú)顯著差異。這是因?yàn)殡S著還田量的增加，秸稈還田對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)激發(fā)效應(yīng)可能已經(jīng)達(dá)到飽和狀態(tài)。即還田量增加到一定數(shù)量，微生物分解速率下降。相比全量還田，半量還田對(duì)微生物活性和數(shù)量的促進(jìn)效果更加顯著。此外，秸稈全量還田還會(huì)引起土壤C/N失衡，出現(xiàn)微生物分解與作物生長(zhǎng)的爭(zhēng)氮現(xiàn)象，導(dǎo)致土壤本底有機(jī)質(zhì)的額外分解和消耗。綜上，秸稈還田措施是促進(jìn)土壤有機(jī)質(zhì)積累的最有效方式。

排水灌溉條件

本研究顯示灌溉能力未滿足的土壤有機(jī)質(zhì)含量顯著高于灌溉能力滿足的有機(jī)質(zhì)含量，這可能與過(guò)量灌溉有關(guān)。過(guò)量灌溉對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)積累具有負(fù)面作用。例如，隨著灌溉量的增加，各土層的有機(jī)質(zhì)含量逐漸減少。但是漫灌的耕地土壤有機(jī)碳增長(zhǎng)速率最小。這可能如下幾方面原因：(1)過(guò)量灌溉造成土壤氮的流失和浸出，驅(qū)使微生物礦化土壤本底有機(jī)質(zhì)的氮元素以滿足生長(zhǎng)和繁殖需求。(2)采取大水漫灌方式，加之降水豐富，導(dǎo)致土壤水分含量處于過(guò)飽和狀態(tài)，影響了外界有機(jī)物質(zhì)的歸還。(3)大水過(guò)量灌溉會(huì)破壞土壤團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)，顯著減少水穩(wěn)性大團(tuán)聚體數(shù)量，導(dǎo)致土壤有機(jī)質(zhì)的穩(wěn)定性下降。此外，本研究并未將其他因素對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)含量的影響剝離，這一結(jié)果可能是土壤灌溉能力和其他因素共同作用的結(jié)果。在后續(xù)工作中需要開(kāi)展更加深入的研究來(lái)分析土壤灌溉能力對(duì)于土壤有機(jī)質(zhì)含量的影響。

化肥施用

雖然肥量與土壤有機(jī)質(zhì)含量無(wú)顯著的線性關(guān)系，但是基于隨機(jī)森林模型結(jié)果表明化肥量對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)具有顯著影響。這可能是因?yàn)樘┖涂h耕地土壤有機(jī)質(zhì)與化肥量存在非線性關(guān)系。研究發(fā)現(xiàn)連續(xù)多年不施肥，土壤有機(jī)質(zhì)含量發(fā)生明顯下降。在長(zhǎng)期不施肥條件下，養(yǎng)分供應(yīng)不足，作物產(chǎn)量降低，土壤有機(jī)碳庫(kù)的外部補(bǔ)充減少。一般而言，施用化肥對(duì)有機(jī)質(zhì)含量的提升具有促進(jìn)作用。施用化肥有利于土壤有機(jī)質(zhì)增加，并改善活性有機(jī)碳組分。然而，也有許多學(xué)者認(rèn)為長(zhǎng)期施用化肥對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)造成負(fù)面影響。例如，相較不施肥，施用化肥土壤有機(jī)碳含量下降18%。這可能是因?yàn)槭┯没蕰?huì)減少作物根茬殘留量，導(dǎo)致原始土壤有機(jī)質(zhì)的損失和消耗。此外，長(zhǎng)期單施化肥破壞土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，降低土壤有機(jī)質(zhì)穩(wěn)定性，并且造成土壤板結(jié)和酸化。雖然施用化肥對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)的影響存在較大差異，但國(guó)內(nèi)外研究均證明化肥配施有機(jī)肥或單施有機(jī)肥能夠明顯改善土壤肥力。一方面，有機(jī)肥自身的有機(jī)物質(zhì)能直接增加土壤有機(jī)質(zhì)含量。另一方面，有機(jī)肥還可通過(guò)改善土壤理化性質(zhì)和微生物群落而控制土壤有機(jī)質(zhì)的周轉(zhuǎn)和分解。