旱作农田覆膜和秸秆碳投入对土壤团聚特性及作物产量的影响

研究秸秆还田形式对旱作覆膜农田土壤团聚特性、有机碳含量及玉米产量的影响，为优化覆膜耕作措施，实现旱作覆膜农田可持续性生产提供理论依据。以长期定位旱作玉米覆膜农田（始于2012年）为研究对象，设置双垄沟覆膜（P）和传统平作（T），分别施加秸秆（S）和生物炭（C），以不还田为对照（N），共形成 6个处理：覆膜秸秆还田（PS）、覆膜生物炭还田（PC）、覆膜不还田（PN）、平作秸秆还田（TS）、平作生物炭还田（TC）和平作不还田（TN）。测定土壤团聚体组成及团聚体有机碳含量，并分析了双垄沟覆膜和不同秸秆碳投入对土壤有机碳含量、团聚体稳定性及玉米产量的影响。研究结果表明，各秸秆还田处理较不还田处理均可显著（P<0.05）改善各粒级团聚体分布及其稳定性，其中> 0.25 mm团聚体含量平均显著（P<0.05）提高47.32%，各双垄沟覆膜处理MWD和GMD较平作处理分别平均提高9.19%和4.15%；各还田处理可显著（P<0.05）提高0～60 cm土层土壤有机碳含量，其中PC和TC处理分别较对应PS和TS处理土壤有机碳含量提高2.60%和2.73%；各处理团聚体有机碳含量均随粒径增大而增大，秸秆碳投入可显著（P<0.05）提高各粒级团聚体有机碳含量，而双垄沟覆膜处理则降低了土壤有机碳及团聚体有机碳含量；还田方式、种植方式及土壤有机碳对玉米产量有促进作用，施加秸秆及生物炭均能显著（P<0.05）提高旱作覆膜农田玉米产量，平均提高14.6%，而秸秆直接还田处理与生物炭还田处理的增产效果无显著差异。综合分析，在双垄沟覆膜条件下投入秸秆碳能够明显提高土壤稳定性、土壤有机碳含量和作物产量，其中，双垄沟覆膜与生物炭还田的耦合效应对改善农田土壤质量及地力提升有积极作用。

Coupled Effects of Film Mulching and Straw-derived Carbon Inputs on Soil Aggregate Characteristics and Crop Yields in Semiarid Areas