秸秆还田下耕作方式对黑土活性有机碳组分及碳库管理指数的影响

【目的】基于连续4年耕作定位试验,2020和2021年测定土壤相关指标,明确秸秆还田下不同耕作方式对大兴安岭南麓黑土农田土壤活性有机碳和碳库管理指数的影响。【方法】耕作定位试验设置7个处理,分别为深翻秸秆还田（DTS）、深松浅翻秸秆还田（DSS）、深松秸秆还田（STS）、重耙秸秆还田（SHS）、旋耕秸秆还田（RTS）、免耕秸秆还田（NTS）、浅翻秸秆不还田（CK）。玉米成熟期采集0—60 cm土层样品,用不同浓度（0.333、0.167和0.033 mol·L^-1）的高锰酸钾溶液测定活性有机碳（R₃₃₃）、中活性有机碳（R₁₆₇）、高活性有机碳（R₃₃）的含量,研究不同耕作方式对土壤活性有机碳组分含量及碳库管理指数的影响。【结果】（1）与CK相比,DSS、DTS、NTS、RTS、STS处理0—10 cm土层R₃₃₃含量显著提高9.0%—63.7%,DSS处理最高,DTS、NTS次之;10—60 cm土层,DTS、DSS、NTS处理R₃₃₃分别显著提高30.8%—134.5%、14.1%—97.8%、18.9%—63.0%（P<0.05）。（2）与CK相比,秸秆还田下各耕作方式0—10 cm土层R₁₆₇含量显著提高（P<0.05）,DSS处理的R₁₆₇最高,提高了37.3%—101.0%;10—60 cm土层DTS处理的R₁₆₇含量最高,显著提高了44.8%—72.9%,整体呈现DTS>DSS>NTS处理。（3）与CK相比,0—10 cm土层,DSS处理R₃₃含量显著提高13.8%—55.6%（P<0.05）;在10—20 cm土层,DTS、DSS、STS、RTS、NTS处理R₃₃显著提高3.6%—29.3%（P<0.05）,DTS最高,DSS次之;在20—60 cm土层,DTS、DSS、STS处理R₃₃显著提高68.1%—20.0%（P<0.05）。（4）与CK相比,秸秆还田下各处理0—10 cm土层惰性有机碳（IOC）显著提高4.7%—21.8%（P<0.05）,在0—20 cm土层DSS处理的IOC含量最高,相比CK显著提高了14.0%—29.0%;20—60 cm土层,DTS、DSS处理的IOC含量相比其他处理显著提高了5.3%—156.6%、4.2%—138.8%（P<0.05）。（5）与CK相比,DTS处理0—20 cm土层碳库活度、碳库活度指数显著提高7.7%—44.8%和7.7%—45.0%（P<0.05）;DTS、DSS、STS、RTS处理各土层碳库指数均显著提高（P<0.05）,DTS、DSS、NTS处理0—60 cm土层碳库管理指数分别显著提高了21.9%—140.9%、4.9%—103.7%、13.3%—62.0%（P<0.05）。（6）在0—60 cm土层,R₃₃₃、R₁₆₇、R₃₃、IOC含量均与土壤有机碳含量、碳库活度指数、容重、团聚体几何平均直径呈极显著正相关,而与土壤总孔隙度呈极显著负相关（P<0.01）,其含量提高可改善土壤物理结构,增强团聚体稳定性;IOC与作物产量、干物质量也呈极显著正相关（P<0.01）。【结论】黑土区采用深翻秸秆还田（DTS）和深松浅翻秸秆还田（DDS）在一定程度上均可提升土壤活性有机碳和惰性有机碳含量,有效改善农田有机碳库。