论文部分内容阅读
我国东北黑土区近年来面临土壤侵蚀加剧,土壤理化性状变差和有机碳损失严重的问题,严重影响作物产量稳定性和区域农业可持续发展。本研究针对平/坡耕地在不同耕作措施下,土壤固碳效应不清晰,土壤有机碳平衡尚不明确的科学问题,选择东北典型黑土区——黑龙江省绥化市青冈县典型玉米种植区的平耕地和坡耕地为研究对象,通过田间原位试验监测,系统研究不同深松结合秸秆还田及不同垄作措施对土壤理化性状、土壤呼吸及有机碳损失变化的影响,明确两种类型耕地土壤有机碳平衡状况,为探究东北黑土耕地土壤有机质提升技术的固碳效应提供数据支撑,为深入研究黑土耕地土壤碳素循环及碳平衡过程提供科学依据。主要研究结果如下:（1）平耕地秸秆还田处理（T1、T3、T4）在0-100cm土层较农民习惯处理（FP）提高SOC含量5.2%～88.7%,其中深松35cm+秸秆还田处理（T4）对SOC含量的提升显著。深松和秸秆还田均会提高土壤呼吸累积量,深松+秸秆还田处理（T3、T4）提升更为明显,2018年、2019年度土壤呼吸累积量比FP处理显著提高207.9%、108.0%（P<0.05）。（2）平耕地秸秆还田处理（T1）、深松25cm+秸秆还田处理（T3）、深松35cm+秸秆还田处理（T4）较FP处理分别增加碳收入488.5%、477.7%和448.9%,利于有机碳的固存,而单独深松处理（T2）土壤有机碳平衡表现为入不敷出,较FP增加102.3%的碳支出。（3）平耕地单独秸秆还田（T1）、单独深松（T2）及深松+秸秆还田措施（T3、T4）处理较农民习惯处理（FP）能显著增加玉米产量13.8%～24.7%,达到12 t·ha-1高产水平。而不施肥措施比FP显著减产25.0%～45.3%（P<0.05）。深松结合秸秆还田能有效提高作物产量（4）坡耕地试验结果表明,顺坡垄作和横坡垄作条件下SOC含量在不同土层深度整体表现出坡趾>坡顶>坡背>坡肩的相似规律,2年的试验周期后除20-40cm坡趾区域外,横坡垄作在不同坡位较顺坡垄作提高SOC含量2.1%～12.4%（P>0.05）。（5）横坡垄作整体上土壤呼吸累积量高于顺坡垄作2.8%～12.1%（P>0.05）,但差异不显著。从不同坡位看,2018年、2019年横坡垄作坡顶、坡肩和坡背土壤呼吸累积量分别比顺坡垄作高1.0%～1.4%、22.4%～50.2%、1.3%～12.7%,而在沉积区（坡趾）比顺坡垄作低9.2%～9.5%（P>0.05）。（6）横坡垄作在坡趾处,较顺坡垄作能有效减少径流损失量99.8%,减少泥沙损失量99.9%,并能有效减少泥沙SOC损失99.9%,减少径流水体DOC损失98.9%。坡耕地碳素的迁移和损失主要以地表径流中泥沙中的SOC为主,DOC占总体碳素迁移、损失的1.1%～35.6%。（7）横坡垄作能减少土壤有机碳支出,除坡肩外,横坡垄作在坡顶、坡背和坡趾比顺坡垄作碳支出量少0.46%、2.26%和15.43%。2018年、2019年横坡垄作玉米产量比顺坡垄作显著高21.4%左右（21.37%～21.43%）（P<0.05）,且主要通过提高侵蚀区产量增加整体玉米产量。