作物杂志,2020, 第6期: 109–115 doi: 10.16035/j.issn.1001-7283.2020.06.015

• 生理生化·植物营养·栽培耕作 • 上一篇    下一篇

黄河故道区域不同种植模式及秸秆还田方式对土壤的改良效果

刘莹1(), 李洁2, 赵凌霄1, 李春喜1, 姜丽娜1, 张黛静1, 马建辉1()   

  1. 1河南师范大学生命科学学院,453007,河南新乡
    2濮阳市农业科学院,457000,河南濮阳
  • 收稿日期:2020-03-18 修回日期:2020-05-28 出版日期:2020-12-15 发布日期:2020-12-09
  • 通讯作者: 马建辉
  • 作者简介:刘莹,主要从事作物生理生态研究,E-mail: 528186800@qq.com
  • 基金资助:
    “十三五”国家重点研发计划(2017YFD0301101);“十三五”国家重点研发计划(2016YFD0300203-3);国家科技支撑计划(2013BAD07B14)

The Effects of Different Planting Patterns and Straw Returning to Field on Soil Improvement in the Yellow River Course Region

Liu Ying1(), Li Jie2, Zhao Lingxiao1, Li Chunxi1, Jiang Lina1, Zhang Daijing1, Ma Jianhui1()   

  1. 1School of Life Sciences, Henan Normal University, Xinxiang 453007, Henan, China
    2Puyang Academy of Agricultural Sciences, Puyang 457000, Henan, China
  • Received:2020-03-18 Revised:2020-05-28 Online:2020-12-15 Published:2020-12-09
  • Contact: Ma Jianhui

摘要:

由于长期受到流水冲击,黄河故道区域农田以中低产田为主,因此本区域农田质量提升成为黄河中下游平原绿色发展的重要研究课题。在河南濮阳清丰地区秸秆还田方式的基础上,选取黄河故道区域广泛种植的小麦、玉米和花生三大主要农作物,于2009年进行4种种植模式长期定位试验:小麦-玉米、小麦-花生、小麦-玉米-小麦-花生和单季花生,其中小麦和玉米秸秆全部还田,花生秸秆不还田,探究不同种植模式对土壤理化性质和微生物群落结构的影响。结果表明,秸秆还田量越多,土壤有机质含量提高越多,小麦-花生、小麦-玉米-小麦-花生种植模式下土壤有机质含量最高,且其土壤含水量也显著高于其他处理,上层土壤容重有所降低,显著改善了土壤砂质化,提升了土壤的蓄水能力;秸秆还田量较大的种植模式的养分保持能力明显提高,养分含量显著增加;微生物群落结构对不同种植模式响应结果为,花生可以显著提升微生物丰度,微生物群落多样性随种植作物类型的增加而增加。因此,小麦-玉米-小麦-花生种植模式较为适宜濮阳清丰黄河故道区域,有利于土壤改良和区域农业的可持续发展。

关键词: 黄河故道, 种植模式, 土壤理化性状, 微生物多样性, 土壤改良

Abstract:

Due to the long-term water impact, the farmland types in the old area of the Yellow River are mainly low- and medium-yielding fields. Therefore, the improvement of farmland quality in this area has become an important research topic for the green development of the middle and lower reaches of the Yellow River. Based on the ways of returning straw to the field in Qingfeng area of Puyang, three main crops including wheat, corn, and peanut, widely planted in the old area of the Yellow River have been chosen. In 2009, four long-term planting experiments (wheat-corn, wheat-peanut, wheat-corn-wheat-peanut and peanut single season. wheat, corn stover returned to field all, peanuts without straw) were set up to explore the effects of different planting patterns on the soil properties and microbial community structure. The results showed that the more straw returned to the field, the more soil organic matter content was increased. The wheat-peanut, wheat-corn-wheat-peanut rotation cropping model had the highest soil organic matter content and its soil moisture content was also significantly higher than other treatments. The soil bulk density had been reduced, which had significantly improved soil sandiness and improved the soil water storage capacity; the planting model with a large amount of straw returning to the field had significantly improved nutrient retention capacity and nutrient content; The response of the microbial community structure to different planting patterns was that the peanuts could significantly increase microbial abundance, and the diversity of microbial communities increased with the types of crops grown. The wheat-corn-wheat-peanut planting model is more suitable for the area of the old course of the Qingfeng Yellow River in Puyang, which is conducive to soil improvement and the sustainable development of regional agriculture.

Key words: Yellow River Course, Planting pattern, Physical and chemical properties of soil, Microbial diversity, Soil improvement

图1

不同种植模式下土壤含水量和容重 不同小写字母表示在0.05水平下差异显著

表1

不同种植模式下土壤化学性质

土层
Soil depth
(cm)
处理
Treatment
有机质
Organic
matter (g/kg)
全氮
Total
N (g/kg)
全磷
Total
P (g/kg)
全钾
Total
K (g/kg)
碱解氮
Alkaline hydrolysis
N (mg/kg)
速效磷
Available
P (mg/kg)
速效钾
Available
K (mg/kg)
pH
0~10 WM 32.28a 1.11a 0.65a 1.78a 103.00a 9.67d 108.90b 7.66b
WMWP 31.29a 0.89b 0.62ab 1.78a 75.00b 18.30c 106.93b 7.95a
P 20.46c 0.70d 0.57b 1.76a 63.67c 36.87b 133.10a 7.95a
WP 24.99b 0.78c 0.61ab 1.71b 61.67c 43.63a 139.93a 8.00a
10~20 WM 33.79a 1.16a 0.59a 1.79a 106.67a 10.23d 97.87c 7.73c
WMWP 32.76a 0.85b 0.55b 1.76b 75.00b 18.87c 118.57bc 7.89b
P 21.10b 0.66d 0.53c 1.73c 57.00c 25.13b 135.3ab 7.90b
WP 23.16b 0.73c 0.54bc 1.72c 57.33c 28.07a 152.47a 8.04a
20~30 WM 33.16a 1.03a 0.54a 1.77a 95.00a 15.27bc 70.53d 7.94c
WMWP 30.64b 0.81b 0.51b 1.76a 67.67b 13.60c 90.33c 8.13ab
P 19.40c 0.50c 0.35d 1.72b 60.00b 16.50ab 120.83a 8.18a
WP 20.37c 0.49c 0.45c 1.73b 40.67c 18.10a 105.60b 8.12ab
30~40 WM 24.26a 0.45a 0.35a 1.72a 41.30a 7.00a 62.30a 8.28a
WMWP 22.95b 0.41b 0.30c 1.70b 30.00b 8.03a 59.90a 8.28a
P 18.89d 0.32c 0.25d 1.67bc 32.67b 4.30b 56.97a 8.21a
WP 20.60c 0.31c 0.33b 1.66c 30.67b 5.13b 63.03a 8.19a
40~50 WM 24.19a 0.41a 0.31a 1.69b 49.00a 6.33a 61.10a 8.29a
WMWP 22.75a 0.39a 0.25c 1.72a 26.33bc 6.60a 44.03b 8.32a
P 21.87a 0.31b 0.29b 1.58c 29.33b 2.50b 31.00c 8.25ab
WP 22.71a 0.33b 0.32a 1.68b 23.74c 2.50b 43.74b 8.20b

表2

不同种植模式的细菌OUT丰度和多样性指数

处理
Treatment
OUT Chao指数
Chao index
Shannon指数
Shannon index
Simpson指数
Simpson index
WM 4 809b 5 806b 7.25a 0.0025a
WMWP 5 086a 6 098a 7.37a 0.0018b
P 5 005a 5 823b 7.33a 0.0018b
WP 4 997a 5 832b 7.31a 0.0019b

图2

不同种植模式土壤门分类水平的细菌群落比较

图3

不同种植模式土壤细菌属水平聚类分析

图4

不同种植模式土壤细菌(门水平)与土壤因子冗余分析

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