秸秆和地膜覆盖对土壤有机碳时空分布、组成及微生物特征的影响

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干旱缺水和土壤质量下降是黄土高原农业生产面临的主要问题,覆盖技术可以保持土壤水分,改变农田小气候,农田覆盖后必然会引起农田土壤中微生物特性的变化,进而影响农田生态系统中物质和能量的变化。为明确中国西北半干旱雨养地区不同覆盖措施对土壤有机碳时空分布、组成及微生物特性的影响,本研究设置了玉米整杆带状覆盖(TM)、白膜双垄沟覆盖(TW)、黑膜双垄沟覆盖(TB)和露地平作无覆盖(TN),4种覆盖方式,取样时分别取种植带(TG)和覆盖带(TC)计算加权平均值作为TM的值。研究了不同覆盖措施对玉米成熟期土壤团聚体、土壤酶活性、土壤有机碳及活性碳组分、土壤团聚体有机碳、土壤细菌和真菌的多样性和丰富度等因素的影响。其结果如下:1.>0.25 mm机械稳定性土壤团聚体含量均在69.29%以上,最高达83.30%水稳性团聚体主要分布在<0.25 mm粒径。0-5 cm、5 cm-10 cm、10 cm-20 cm和20 cm-30 cm土层,TM处理提高了5 mm-0.25 mm和<0.074 mm粒径机械稳定性团聚体,在0-5 cm和5 cm-10 cm土层,TW和TB处理均提高了5 mm-0.25 mm粒径机械稳定性团聚体。因此,覆盖对土壤团聚体形成具有一定促进作用,TM处理对团聚体形成具有较强的优势。2.浅层土壤脲酶和蔗糖酶活性较高,过氧化氢酶活性则相反,在0-20 cm土层TW和TB处理较TN处理显著增加了土壤脲酶活性,分别增加了21.88%和40.63%,TW和TB处理增加了0-20 cm土层脲酶活性;在20 cm-40 cm、40 cm-60 cm、60 cm-90 cm和90 cm-120 cm土层TW处理提高了土壤过氧化氢酶活性,在20 cm-40 cm土层,TW较TN处理土壤蔗糖酶活性显著提高了95.00%,在60 cm-90 cm和90cm-120 cm土层,TM处理较TN处理土壤脲酶活性显著提高,TW处理对土壤蔗糖酶活性的促进作用较好。3.土壤有机碳、土壤活性碳组分、团聚体有机碳和团聚体易氧化态有机碳含量浅层高于深层;在0-20 cm和20 cm-40 cm土层TM较TN易氧化态有机碳分别提高52.2%和10.48%,在0-20 cm、20 cm-40 cm、40 cm-60 cm、60 cm-90 cm和90 cm-120 cm土层TM较TN处理微生物量有机碳含量分别提高了40.78%、30.03%、155.44%、46.42%和99.82%,TW提高了土壤有机碳含量,对表层土壤易氧化态有机碳含量有积极作用但效果不如TM,TW降低了0-20 cm、20 cm-40 cm、40 cm-60 cm、60cm-90 cm和90 cm-120 cm土层微生物量有机碳和可溶性有机碳含量;TB对表层土壤易氧化态有机碳产生了消极作用,TB降低了0-20 cm、20 cm-40 cm、40 cm-60 cm、60 cm-90 cm和90 cm-120 cm土层微生物量有机碳和可溶性有机碳含量。在0-5 cm土层TM提高了不同粒级团聚体易氧化态有机碳含量。4.TC、TW和TB均提高了土壤细菌的多样性和丰富度;TC、TG、TW、TB提高了细菌酸杆菌门的相对丰度。TG和TB提高了土壤真菌的丰富度,TW提高了真菌的多样性。
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