免耕或深松结合秸秆覆盖提升...含量和马铃薯产量的协同效应_张龙.pdf

免耕或深松结合秸秆覆盖提升土壤碳氮水含量免耕或深松结合秸秆覆盖提升土壤碳氮水含量和马铃薯产量的协同效应和马铃薯产量的协同效应张龙，李简，赵富贵，李丹，侯贤清，李荣*（宁夏大学农学院，宁夏银川 750021）摘要:【目的目的】研究不同耕作方式结合秸秆覆盖措施对土壤有机碳、全氮、水含量及马铃薯产量的影响，以探明耕作结合秸秆覆盖措施的增产机理，为宁南旱作节水农业发展提供技术和理论参考。【方法方法】于 20142016 年开展田间定位试验，设置 6 个处理：免耕+秸秆覆盖(NS)、免耕+不覆盖(NN)、深松+秸秆覆盖(SS)、深松+不覆盖(SN)、传统耕作+秸秆覆盖(CS)、传统耕作+不覆盖(CN)。在 2016 年马铃薯收获期取样测定了 040cm 土层土壤有机碳与全氮含量，播种、现蕾、块茎形成和块茎膨大期测定了 0200cm 土层土壤蓄水量，苗期、现蕾、块茎形成、块茎膨大以及收获期测定了地上部生物量，成熟期调查了产量。【结果结果】同一耕作措施下，覆盖秸秆较不覆盖能显著提高 040cm 土层土壤碳、氮含量，提高马铃薯播种期、现蕾期、块茎形成期和块茎膨大期 0200cm 土层土壤蓄水量。以 CN 处理为对照，020cm 土层土壤碳、氮含量的提高幅度以SS 处理最高，增幅分别为 29.9%和 24.7%，2040cm 土层则以 NS 处理最高，增幅分别为 52.4%和 27.4%(P0.05)；播种期土壤蓄水量2014 年(干旱年)以 NS 处理最高，2015 年(平水年)和 2016 年(干旱年)以 SS 处理最高，增幅依次为 6.4%、11.4%和 29.6%；马铃薯关键生育期平均土壤蓄水量的增幅在 2014 和 2016 年以 SS 处理最高，分别为 21.6%和 26.0%，2015 年以 NS 处理最高，增幅为 17.2%。根据马铃薯生物量累积动态变化的Logistic 模型计算，3 年均以 SS 处理进入快速增长起始期最早，最大累积速率在 2014 年以 NS 处理最高，2015 和 2016 年以 SS 处理最高。相比 CN，马铃薯产量 2014 年以 NS 处理最佳，增幅为 51.8%，2015 和2016 年均以 SS 处理最佳，增幅分别为 36.7%和 87.5%。降水年型、耕作方式和秸秆覆盖对土壤蓄水量、马铃薯地上部生物量以及产量的影响均达到极显著水平，秸秆覆盖对土壤碳、氮含量的影响也达到极显著水平(P0.01)。马铃薯产量与土壤碳含量呈显著正相关，与土壤全氮、蓄水量和生物量呈极显著正相关，土壤有机碳、氮含量和蓄水量之间也呈极显著正相关。【结论结论】不同耕作措施配合秸秆覆盖可进一步提高土壤碳、氮含量和 0200cm 土层蓄水量，保证马铃薯稳产高产。在秸秆覆盖条件下，连续深松能够显著提升 020cm 土层土壤碳、氮含量，提早马铃薯的生物量快速累积期，并在干旱年份延长快速增长持续期和提高最大累积速率；免耕在第一年提高马铃薯产量的效果最佳，但连续免耕的增产效果不如连续深松甚至传统耕作。因此，综合考虑土壤碳氮水与作物产量的协同效应，建议免耕、深松配合秸秆覆盖措施在宁南山区马铃薯栽培中进行推广应用。关键词:免耕；深松；秸秆覆盖；土壤碳氮；土壤蓄水量；马铃薯产量Synergistic effect of no-tillage or sub-soiling tillage with straw mulchingincreasing soil carbon,nitrogen and water storage and potato yieldZHANGLong,LIJian,ZHAOFu-gui,LIDan,HOUXian-qing,LIRong*(School of Agriculture,Ningxia University,Ningxia,Yinchuan 750021,China)Abstract:【Objective】Westudiedtheeffectsoftillagemethodscombinedwithstrawmulchingonsoilcarbon,nitrogenandwaterstoragetoprovidetechnicalandtheoreticalsupportforwater-savingpotatoproductioninsouthernNingxia.【Methods】Afieldexperimentwasconductedfrom2014to2016inGuyuanCity,Ningxia.植物营养与肥料学报2023,29(1):4556doi:10.11674/zwyf.2022199JournalofPlantNutritionandFertilizershttp:/www.plantnutrifert.org收稿日期：20220418接受日期：20221227基金项目：国家自然科学基金项目（31860362，32160515）；宁夏自然科学基金项目（2021AAC03003，2022AAC03061）。联系方式：张龙E-mail:；*通信作者李荣E-mail:lironge_Thereweresixtreatments,includingno-tillagewithandwithoutstrawmulching(NS,NN),sub-soilingtillagewithandwithoutstrawmulching(SS,SN),andtraditionaltillagewithandwithoutstrawmulching(CS,CN).Theorganiccarbonandtotalnitrogen(TN)in020cmand2040cmsoillayerweredeterminedatmaturingstageofpotatoin2016.Soilsampleswerecollectedat0200cmdeepevery20cmtodeterminethewaterstoragebeforesowingandthekeygrowthstagesofpotato.Thepotatoplantsweresampledatwholegrowingstagestoinvestigateabovegroundbiomass(AB),whilepotatoyieldwasinvestigatedatharvest.【Results】Comparedwithnostrawmulchinginthethreetillagemethods,strawmulching(P0.05)increasedsoiltotalCandNcontentandwaterstorage.SStreatmenthadhighersoilCandNthanCN(29.9%and24.7%)inthe020cmlayer;NSrecordedthehighestsoilCandNinthe2040cmlayer.Beforesowingpotatoes,thehighestsoilwaterstoragein2014and2015wasrecordedinNSandSS,respectively.SS(P0.05)increasedthepotatosmeansoilwaterstorageatkeygrowthstagesby21.6%and26.0%in2014and2016,respectively.Similarly,NSincreasedmeansoilwaterstorageby17.2%in2015.Accordingtothelogisticgrowthequationsimulation,thepotatosrapidgrowthstagewastheearliestinSStreatment.ThemaximumaccumulationrateofpotatobiomasswashigherinNSin2014andSSin2015and2016.NStreatmentrecordedthehighestpotatoyieldin2014,withanincreaseof51.8%overCN.Similarly,SShadthehighestyieldin2015and2016,increasedby36.7%and87.5%overCN.Annualprecipitation,tillagemethod,andstrawmulchingwerehighlysignificantonsoilwaterstorage,potatoabovegroundbiomassandyield.Strawmulching(P0.05)affectedsoilCandNcontents.Potatoyieldwas(P0.05)positivelycorrelatedwithsoilC,andpotatoyieldhadasignificantlypositiverelationshipwithsoilN,waterstorageandpotatobiomass.Wefounda(P p+0.33pi472.3mm，干旱年降雨量0.9)良好。马铃薯地上部生物量累积快速增长期3 年均以 SS 处理起始最早，较 CN 处理分别提前2.4、10.0 和 6.5天。快速增长持续期在 2015 年(平水年)以 NS 处理最长，较 CN 处理延长 9.8 天，2014年(干旱年)和 2016 年(干旱年)均以 SS 处理最长，较 CN 处理分别延长 3.3 和 8.1 天。最大累积速率在2014 年以 NS 处理最高，较 CN 处理提高 45.2%，2015 和 2016 年均以 SS 处理最高，较 CN 处理分别提高 15.3%和 45.3%。与同种耕作措施下秸秆不覆盖处理相比，2014年 NS、SS 和 CS 处理快速增长持续期分别延长 5.1、5.0和 1.5天，最大累积速率分别提高 6.1%、8.3%和 36.9%；2015 年 NS 和 CS 处理快速增长持续期分别延长 7.6和 7.9天，SS 处理最大累积速率提高23.0%；2016 年 NS、SS 和 CS 处理快速增长持续期分别延长 1.6、6.2 和 2.8天；最大累积速率分别提高 35.3%、44.3%和 25.2%。无秸秆覆盖时，马铃薯地上部生物量 3 年快速增长累积持续期均以 SN 处理最长。快速增长期内的最大累积速率在 2014 和2015 年以 NN 处理最高，2016 年以 SN 处理最大。2.4 耕作结合秸秆覆盖对马铃薯产量的影响连续 3 年不同耕作和秸秆覆盖处理马铃薯产量测定结果(图 2)显示，各处理下马铃薯产量以 2014表 3 不同处理下马铃薯地上部生物量动态累积模型参数特征值Table 3 Parameters and eigenvalues of above-ground biomass accumulation model of potato under different treatments年份Year处理Treatment拟合参数ParameterR2快速增长期特征值EigenvalueatrapidgrowthperiodKm(t/hm2)abT1(d)T2(d)T0(d)T(d)Vmaxt/(hm2d)2014NS124.9306.60.080.9356.590.373.433.82.44NN100.11207.80.090.9562.891.577.128.92.30SS121.3291.30.080.9455.989.672.833.92.36SN95.6699.10.090.9457.586.572.030.62.18CS112.1452.90.080.9058.590.674.632.12.30CN78.3559.90.090.9158.388.973.628.61.682015NS89.1134