秸稈還田與輪耕對(duì)雙季稻土壤物理特性及碳氮含量的影響

熊 瑞，張 瑋，鐘康裕，周文濤，歐 茜，王泓睿，龍 攀，徐 瑩，傅志強(qiáng)

（1.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410128；2.作物生理與分子生物學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南 長(zhǎng)沙 410128）

耕地是保障國(guó)家糧食安全的基礎(chǔ)。據(jù)第2次全國(guó)土地調(diào)查數(shù)據(jù)，我國(guó)耕地面積和質(zhì)量均呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，嚴(yán)守1.2億hm2耕地紅線和提高耕地質(zhì)量對(duì)國(guó)家糧食安全戰(zhàn)略意義重大[1]。長(zhǎng)期以來(lái)，秸稈還田作為重要的土壤培肥措施，可減少因秸稈焚燒所帶來(lái)的大氣污染問(wèn)題，還能提高土壤有機(jī)質(zhì)含量、改善土壤結(jié)構(gòu)和提升土壤肥力[2]。中國(guó)南方雙季稻地區(qū)秸稈資源豐富，秸稈中含有大量的有機(jī)碳和氮、磷、鉀等營(yíng)養(yǎng)元素[3]。秸稈還田是一項(xiàng)重要的耕作管理模式。合理的耕作管理模式具有增產(chǎn)增效、改善土壤結(jié)構(gòu)和提高土壤肥力的作用[4]。南方雙季稻區(qū)以雙季稻旋耕為主，并且習(xí)慣將秸稈移出農(nóng)田。長(zhǎng)期旋耕容易導(dǎo)致土壤板結(jié)、耕層變薄，同時(shí)秸稈離田減少了土壤有機(jī)物的來(lái)源，引起土壤質(zhì)量退化[5]。

秸稈還田與輪耕結(jié)合的模式對(duì)土壤結(jié)構(gòu)和肥力存在顯著影響。土壤容重、孔隙度影響土壤的水、肥、氣、熱，間接影響土壤有機(jī)碳與全氮的含量。研究表明，秸稈還田可以提高土壤有機(jī)碳含量、增加土壤大團(tuán)聚體數(shù)量、改善土壤結(jié)構(gòu)、提升土壤養(yǎng)分含量和防止土壤侵蝕[3，6]。雙季稻輪耕方式顯著影響土壤的結(jié)構(gòu)與質(zhì)量。前人研究發(fā)現(xiàn)，深耕可以提高作物產(chǎn)量，但長(zhǎng)期連續(xù)深耕會(huì)破壞土壤結(jié)構(gòu)，造成土壤有機(jī)碳流失；免耕可以減少耕作對(duì)土壤結(jié)構(gòu)的破壞，但長(zhǎng)期免耕會(huì)造成土壤表層壓實(shí)、病蟲害加重，不利于農(nóng)作物的根系生長(zhǎng)和對(duì)養(yǎng)分的吸收[7‐8]。相關(guān)研究表明，秸稈還田結(jié)合周年輪耕的模式有利于提高土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性、土壤養(yǎng)分含量及作物產(chǎn)量[9‐11]。

目前，關(guān)于南方雙季稻區(qū)周年內(nèi)輪耕對(duì)土壤物理特性及碳氮含量影響的研究較少[12]，其對(duì)土壤容重、團(tuán)聚體穩(wěn)定性及碳氮變化的影響不夠明確。鑒于此，擬基于湖南省瀏陽(yáng)市雙季稻區(qū)5 a 長(zhǎng)期定位試驗(yàn)，研究秸稈還田與雙季輪耕模式對(duì)土壤容重和團(tuán)聚體的影響，探討土壤各粒徑團(tuán)聚體有機(jī)碳和全氮的分布特征，分析秸稈還田結(jié)合輪耕對(duì)土壤結(jié)構(gòu)及土壤有機(jī)碳和全氮含量的影響，為南方雙季稻區(qū)土壤改良提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于湖南省瀏陽(yáng)市沿溪鎮(zhèn)湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)教學(xué)實(shí)習(xí)基地（28°18′16″N、113°49′52″E），該地屬亞熱帶季風(fēng)濕潤(rùn)氣候，為典型的雙季稻區(qū)。水熱資源豐富，供試土壤為紅黃泥。年均氣溫17 ℃，年均日照1 516.70 h，年均降雨量1 680 mm，無(wú)霜期266 d。試驗(yàn)前，該田塊種植模式為雙季稻+冬閑，秸稈不還田，早、晚稻均使用旋耕機(jī)旋耕。試驗(yàn)前0～20 cm 土層理化性狀：土壤容重1.23 g/cm3、有機(jī)質(zhì)28.12 g/kg、全 氮1.26 g/kg、全 鉀5.86 g/kg、全 磷0.52 g/k、速效鉀96.74 mg/kg、有效磷62.02 mg/kg、堿解氮153.71 mg/kg，土壤pH 值6.56。2021 年日累積降雨量與日平均溫度如圖1所示。

圖1 2021年日累積降雨量與日平均氣溫Fig.1 Cumulative daily rainfall and daily mean temperature in 2021

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)地以雙季稻+冬閑為基礎(chǔ)，于2017 年早稻季開始開展長(zhǎng)期定位試驗(yàn)。試驗(yàn)采用裂區(qū)設(shè)計(jì)，以秸稈處理方式為主區(qū)，分為秸稈還田與秸稈不還田2種方式；以耕作方式為副區(qū)，包括早稻旋耕晚稻翻耕、早稻旋耕晚稻免耕。共4 個(gè)處理：秸稈還田+早稻旋耕晚稻翻耕（RTS）、秸稈還田+早稻旋耕晚稻免耕（RNS）、秸稈不還田+早稻旋耕晚稻翻耕（RT）、秸稈不還田+早稻旋耕晚稻免耕（RN）。各處理均采用大區(qū)試驗(yàn)，面積為180 m2（15 m×12 m）。各區(qū)之間采用田埂隔開，田埂寬0.50 m、高0.30 m，用黑色塑料膜包裹，防止水肥互竄。早晚稻秸稈收割時(shí)利用收割機(jī)切碎還田，放水泡田后進(jìn)行耕作處理。旋耕處理使用旋耕機(jī)（雷沃M1304-U 拖拉機(jī)，濰柴雷沃智慧農(nóng)業(yè)科技股份有限公司）耕作，耕作深度為10～15 cm；翻耕處理先使用鏵式犁耕作后再進(jìn)行旋耕整理稻田，耕作深度為20～30 cm；免耕處理先于秧苗移栽前灌水5～8 cm 浸泡5 d，然后直接施肥并進(jìn)行移栽。2017—2021年秸稈還田量如表1所示。早稻品種為中嘉早17，晚稻品種為泰優(yōu)390。早稻：3 月20 日浸種催芽，3 月23 日播種，4 月26 日插秧，移栽密度為25.0萬(wàn)穴/hm2，每穴4苗，7月12日收獲；晚稻：6 月23 日浸種催芽，6 月26 日播種，7 月21 日插秧，移栽密度為23.0 萬(wàn)穴/hm2，每穴2 苗，10月19日收獲。在全生育時(shí)期內(nèi)，耕作結(jié)束后統(tǒng)一施肥。各處理施肥量一致且以大區(qū)面積計(jì)算肥料施用量。其中，氮肥為尿素（早稻N 120 kg/hm2、晚稻N 150 kg/hm2），施用時(shí)基肥∶蘗肥=8∶2；磷肥為過(guò)磷酸鈣（早稻P2O560 kg/hm2、晚稻P2O590 kg/hm2），作基肥一次性施入；鉀肥為氯化鉀（早、晚稻均為K2O 120 kg/hm2），施用時(shí)基肥∶蘗肥=8∶2。早稻和晚稻生長(zhǎng)期間的水分管理均為前期灌水淺水分蘗、中期曬田和后期干濕交替，早稻和晚稻病、蟲、草害防治按當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)方式進(jìn)行管理。

表1 試驗(yàn)田2017—2021年秸稈還田量Tab.1 Amount of straw returning in the experimental field from 2017 to 2021 t/hm2

1.3 樣品采集與測(cè)定方法

1.3.1 樣品采集 2021 年早、晚稻收獲后，各大區(qū)每60 m2按S 形選取3 個(gè)長(zhǎng)×寬×高為40 cm×25 cm×25 cm的土坑樣點(diǎn)（圖2），取0～10 cm、10～20 cm土層土壤測(cè)定土壤容重。在不破壞土壤結(jié)構(gòu)的情況下沿土壤切面切下，每個(gè)點(diǎn)采集0～10、10～20 cm 原狀土0.5 kg，將相同土層樣品混合均勻后裝入樣品盒。土壤取回后立即將其沿?cái)嗔衙娣殖? cm3左右的土塊，并挑出礫石、侵入體及植物殘根等，放置在陰涼處自然風(fēng)干后備用。

圖2 試驗(yàn)地各處理大區(qū)土壤取樣點(diǎn)分布情況Fig.2 Distribution of soil sampling points in each treatment area of the test site

1.3.2 水穩(wěn)性團(tuán)聚體分級(jí)及理化性質(zhì)測(cè)定 土壤容重使用環(huán)刀法[13]測(cè)定。不同粒徑團(tuán)聚體分級(jí)采用X-Y 型土壤團(tuán)聚體分析儀（北京祥宇偉業(yè)儀器設(shè)備有限公司）濕篩測(cè)定，參照參考文獻(xiàn)[14]中的方法并作改進(jìn)：每個(gè)處理稱取待測(cè)樣品3 份（每份50 g）于鋁盒中，向鋁盒中倒入自來(lái)水浸泡土樣10 min，浸泡結(jié)束后將鋁盒中樣品倒入土壤套篩（北京祥宇偉業(yè)儀器設(shè)備有限公司），調(diào)整桶內(nèi)水面高度，使篩子移動(dòng)到最高位置時(shí)上層土篩中的土樣淹沒(méi)在水面之下。以上下3 cm 的振幅、60次/min的振蕩頻率振蕩6 min。振蕩結(jié)束后，稱質(zhì)量并收集各層粒徑篩子 上 的 樣 品，分 別 計(jì) 算>2、0.25～2、0.053～0.25、<0.053 mm的水穩(wěn)性團(tuán)聚體質(zhì)量。

采用San++連續(xù)流動(dòng)分析儀測(cè)定土壤全土和不同粒徑團(tuán)聚體的全氮（TN）含量，采用重鉻酸鉀外加熱法測(cè)定全土和不同粒徑團(tuán)聚體的有機(jī)碳（SOC）含量[15]。

1.4 指標(biāo)計(jì)算

基于濕篩法獲得的各粒徑團(tuán)聚體質(zhì)量計(jì)算各粒徑團(tuán)聚體質(zhì)量分?jǐn)?shù)、團(tuán)聚體平均質(zhì)量直徑（Mean weight diameter，MWD）、幾何平均直徑（Geometric mean weight，GMD）、粒徑>0.25 mm 團(tuán)聚體質(zhì)量分?jǐn)?shù)、團(tuán)聚體養(yǎng)分貢獻(xiàn)率，其計(jì)算公式[16‐17]：

式中，R0.25為大團(tuán)聚體比值，Mr>0.25 為粒徑>0.25 mm 團(tuán)聚體質(zhì)量分?jǐn)?shù)，MT為供試土壤總質(zhì)量，WT為水穩(wěn)性團(tuán)聚體質(zhì)量分?jǐn)?shù)，Wi為水穩(wěn)性團(tuán)聚體各粒徑質(zhì)量，MWD為平均質(zhì)量直徑，GMD為幾何平均直徑，xi為團(tuán)聚體各粒徑平均直徑，CTi為土壤有機(jī)碳及全氮貢獻(xiàn)率，CN為團(tuán)聚體全土養(yǎng)分（SOC、TN）含量，Ci為第i級(jí)團(tuán)聚體中養(yǎng)分（SOC、TN）含量。

1.5 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析

采用Excel 2019 進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，采用Origin 2021繪圖，采用SPSS 23進(jìn)行雙因素方差分析，利用Duncan’s新復(fù)極差法進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 秸稈還田與輪耕對(duì)雙季稻土壤特性影響的方差效應(yīng)分析

由表2 可知，早稻秸稈還田對(duì)土壤團(tuán)聚體MWD、R0.25、土壤SOC 含量、土壤TN 含量均存在極顯著方差效應(yīng)，耕作模式對(duì)土壤R0.25及SOC 含量存在顯著方差效應(yīng)，二者對(duì)土壤TN 含量存在顯著的交互效應(yīng)。與耕作模式相比，秸稈還田對(duì)早稻土壤的MWD、R0.25、SOC 含量和TN 含量影響更為強(qiáng)烈。晚稻秸稈還田顯著或極顯著影響土壤MWD、GMD、R0.25、SOC 含量、TN 含量，耕作模式對(duì)土壤MWD、GMD、容重、R0.25、SOC 含量影響極顯著。耕作與秸稈還田均影響晚稻土壤的MWD、GMD、R0.25、SOC 含量。另外，對(duì)于晚稻土壤而言，秸稈還田是影響其TN 含量的主要因素，耕作是影響其容重的主要因素。

表2 秸稈還田與輪耕對(duì)雙季稻土壤特性及碳、氮影響的方差分析Tab.2 Variance analysis of the effect of straw returning and rotating tillage on soil characteristics，carbon and nitrogen of double cropping rice

2.2 秸稈還田與輪耕對(duì)雙季稻土壤物理特性的影響

2.2.1 秸稈還田與輪耕對(duì)雙季稻土壤容重和土壤總孔隙度的影響 由表3 可知，在0～20 cm 土層，相比早稻旋耕晚稻翻耕模式，早稻旋耕晚稻免耕模式的土壤容重總體較大。4 個(gè)處理中，0～10 cm 土層早、晚稻RN處理的土壤容重分別顯著高于其他3個(gè)處理5.17%～12.96%、9.40%～13.27%。同種耕作方式下，秸稈還田較不還田可以明顯提高晚稻0～10 cm 土層的土壤總孔隙度，其中，RTS 較RT 提高0.53%，RNS較RN提高8.04%，且后二者差異達(dá)到顯著水平（P<0.05）。

表3 秸稈還田與輪耕對(duì)雙季稻土壤容重和總孔隙度的影響Tab.3 Effect of straw returning and rotating tillage on soil physical properties of double cropping rice

2.2.2 秸稈還田與輪耕對(duì)雙季稻土壤團(tuán)聚體分布的影響 從早、晚稻土壤團(tuán)聚體質(zhì)量分?jǐn)?shù)的分布情況來(lái)看，總體上各處理土壤團(tuán)聚體質(zhì)量分?jǐn)?shù)以0.25～2 mm 粒徑為主（圖3）。與秸稈不還田相比，秸稈還田增加了各處理早、晚稻0～20 cm 土層>0.25 mm 團(tuán)聚體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，增加幅度為2.49%～12.72%。經(jīng)過(guò)連續(xù)多年秸稈還田與輪耕處理，與其他3 個(gè)處理相比，RNS 處理增加了早稻0～20 cm土層0.25～2 mm 粒徑的團(tuán)聚體質(zhì)量分?jǐn)?shù)；提高了晚稻>2 mm 和0.25～2 mm 粒徑的土壤團(tuán)聚體總量，相應(yīng)降低了0.053～0.25 mm 和<0.053 mm 粒徑的土壤團(tuán)聚體總量。晚稻RNS 處理>0.25 mm 粒徑的土壤團(tuán)聚體質(zhì)量分?jǐn)?shù)0～10、10～20 cm 土層分別提高了1.87%～5.55%、2.49%～21.67%。

圖3 秸稈還田與輪耕對(duì)早稻（a）和晚稻（b）土壤團(tuán)聚體質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響Fig.3 Effect of straw returning and rotating tillage on soil aggregate mass fraction of early rice（a）and late rice（b）

2.2.3 秸稈還田與輪耕對(duì)雙季稻土壤MWD 與GMD 的影響 MWD 和GMD 作為反映團(tuán)聚體大小分布狀況的指標(biāo)，其大小顯著影響土壤團(tuán)聚體的穩(wěn)定性。由表4 可知，秸稈還田不同程度地增加了土壤團(tuán)聚體的MWD 和GMD。同種耕作方式下，早稻秸稈還田使土壤團(tuán)聚體MWD 增加1.23%～12.34%；晚稻秸稈還田使土壤團(tuán)聚體MWD 增加4.12%～9.68%，GMD 增加3.66%～11.60%。表明秸稈還田增加了土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性。2種耕作模式相比，早、晚稻0～10 cm 土層，早稻旋耕晚稻翻耕處理的土壤團(tuán)聚體MWD 與GMD 整體上高于早稻旋耕晚稻免耕處理；而10～20 cm 土層則表現(xiàn)出相反的趨勢(shì)。表明早稻旋耕晚稻免耕更有效地提高了深層土壤結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，且在晚稻時(shí)效果表現(xiàn)得更明顯。

表4 秸稈還田與輪耕對(duì)雙季稻土壤團(tuán)聚體MWD與GMD的影響Tab.4 Effect of straw returning and rotating tillage on MWD and GMD of double cropping rice soil aggregates mm

2.3 秸稈還田與輪耕對(duì)雙季稻土壤碳氮含量的影響

秸稈還田顯著提高了早、晚稻0～20 cm 土層SOC、TN含量（圖4）。同種耕作方式下，早稻秸稈還田使土壤SOC 含量增加9.87%～36.70%，TN 含量增加18.87%～75.47%；晚稻秸稈還田使SOC 含量增加8.46%～16.09%，TN 含量增加8.96%～81.25%。經(jīng)過(guò)秸稈還田與輪耕處理后，晚稻RNS 處理0～10 cm 土層TN 含量相比其他3 個(gè)處理提高了16.00%～81.25%；0～10 cm 與10～20 cm 土層SOC 含量較其他3 個(gè)處理分別提高了5.90%～11.10%、5.76%～19.36%。

圖4 秸稈還田與輪耕對(duì)雙季稻土壤SOC（a）和TN（b）含量的影響Fig.4 Effect of straw returning and rotating tillage on SOC（a）and TN（b）contents in double cropping rice soil

2.4 秸稈還田與輪耕對(duì)雙季稻土壤不同粒徑團(tuán)聚體SOC和TN貢獻(xiàn)率的影響

2.4.1 秸稈還田與輪耕對(duì)雙季稻土壤不同粒徑團(tuán)聚體SOC 貢獻(xiàn)率的影響 如圖5 所示，團(tuán)聚體貢獻(xiàn)率受各粒徑團(tuán)聚體質(zhì)量分?jǐn)?shù)大小與團(tuán)聚體結(jié)合態(tài)SOC 密度的影響，總體上早、晚稻不同處理的各粒徑土壤團(tuán)聚體SOC貢獻(xiàn)率以0.25～2 mm粒徑最大。早稻0～20 cm 土層土壤團(tuán)聚體SOC貢獻(xiàn)率主要集中在0.25～2 mm 粒徑團(tuán)聚體（39.70%～52.29%），晚稻SOC 貢獻(xiàn)率主要集中在>2 mm 與0.25～2 mm 2個(gè)粒徑團(tuán)聚體（60.10%～76.90%）。秸稈還田與輪耕后，相較于早稻處理，晚稻RTS 處理分別提高了0～10、10～20 cm土層>0.25 mm土壤團(tuán)聚體SOC貢獻(xiàn)率4.14%、7.23%；RT 處 理 分 別 提 高 了0～10、10～20 cm 土 層>0.25 mm 土 壤 團(tuán) 聚 體SOC 貢 獻(xiàn) 率5.73%、6.88%。秸稈還田與輪耕后，相較于早稻處理，晚稻RNS 處理分別提高了0～10、10～20 cm 土層>0.25 mm 土壤團(tuán)聚體SOC 貢獻(xiàn)率12.77%、15.53%；RN 處 理 分 別 提 高 了0～10、10～20 cm 土層>0.25 mm土壤團(tuán)聚體SOC貢獻(xiàn)率14.35%、36.67%。

圖5 秸稈還田與輪耕對(duì)早稻（a）和晚稻（b）土壤團(tuán)聚體SOC貢獻(xiàn)率的影響Fig.5 Effect of straw return and rotating tillage on the SOC contribution of early rice（a）and late rice（b）soil aggregates

2.4.2 秸稈還田與輪耕對(duì)雙季稻土壤不同粒徑團(tuán)聚體TN 貢獻(xiàn)率的影響 如圖6所示，早稻不同處理各粒徑土壤團(tuán)聚體TN 貢獻(xiàn)率主要集中在0.25～2 mm 粒徑，其中0～20 cm 土層土壤0.25～2 mm 粒徑團(tuán)聚體TN 貢獻(xiàn)率為34.35%～47.33%。晚稻主要集中在>2 mm 與0.25～2 mm 2 個(gè)粒徑團(tuán)聚體（65.32%～80.44%）。秸稈還田與輪耕處理后，相較于早稻處理，晚稻RTS 處理分別提高了0～10、10～20 cm 土層>0.25 mm 土壤團(tuán)聚體TN 貢獻(xiàn)率4.97%、26.27%；RT 處理分別提高了0～10、10～20 cm 土層>0.25 mm土壤團(tuán)聚體TN 貢獻(xiàn)率16.85%、45.46%；RNS 處理分別提高了0～10、10～20 cm 土層>0.25 mm 土壤團(tuán)聚體TN 貢獻(xiàn)率50.53%、15.89%；RN 處理分別提高了0～10、10～20 cm 土層>0.25 mm 土壤團(tuán)聚體TN 貢獻(xiàn)率31.21%、45.96%。

3 結(jié)論與討論

秸稈還田在一定程度上可以降低土壤容重，而免耕會(huì)提高土壤容重[17]。本研究結(jié)果表明，免耕處理明顯提高土壤容重，早稻旋耕減輕了上年晚稻免耕對(duì)容重的不利影響。秸稈還田可以增加土壤團(tuán)粒膠結(jié)劑，促進(jìn)大團(tuán)聚體的形成，提高團(tuán)聚體穩(wěn)定性[19]。本研究中，早、晚稻秸稈還田提高了0～20 cm土層土壤>0.25 mm 團(tuán)聚體的數(shù)量及團(tuán)聚體的MWD和GMD，從而提高了土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性。在秸稈全量還田的前提下，增加了土壤SOC、TN含量，且晚稻秸稈還田效果好于早稻。原因可能在于早稻收獲后，秸稈直接粉碎還田，晚稻氣溫較高，水稻秸稈能快速腐解進(jìn)入稻田中，增加了土壤養(yǎng)分[20‐21]。晚稻采用與早稻不同的耕作模式后促進(jìn)了0～20 cm 土層大團(tuán)聚體的形成，提高了團(tuán)聚體的MWD與GMD，這與鄧巧玲等[22]、楊佳宇等[23]的研究結(jié)果一致，稻田輪耕能改善土壤的結(jié)構(gòu)，促進(jìn)大團(tuán)聚體的形成。耕作方式由旋耕轉(zhuǎn)變?yōu)槊飧鬁p少了對(duì)土壤的擾動(dòng)，促進(jìn)了大團(tuán)聚體的形成，提高了土壤團(tuán)聚體的穩(wěn)定性[24‐25]；耕作方式由旋耕轉(zhuǎn)變?yōu)榉?，提高了土壤孔隙度，促進(jìn)了微團(tuán)聚體向大團(tuán)聚體聚合，提高了大團(tuán)聚體的數(shù)量[26]。

國(guó)內(nèi)外研究發(fā)現(xiàn)，秸稈還田與輪耕結(jié)合的方式提高了團(tuán)聚體穩(wěn)定性及SOC、TN含量[27‐28]。LIU等[29]研究發(fā)現(xiàn)，土壤大團(tuán)聚體是土壤碳庫(kù)的主要貢獻(xiàn)者，占SOC 存量的64.9%～73.1%。本研究中，采用秸稈還田后，提高了0～10 cm 土層大團(tuán)聚體結(jié)合態(tài)氮、0～20 cm 土層>0.25 mm 團(tuán)聚體結(jié)合態(tài)碳和土壤耕層SOC、TN含量。這是因?yàn)榻斩掃€田為土壤加入了外源有機(jī)物，增加了SOC 及土壤其他養(yǎng)分輸入，有利于土壤團(tuán)聚體團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成；更多的SOC、TN與團(tuán)聚體結(jié)合，受到團(tuán)聚體的固定、保護(hù)，從而增加了耕層養(yǎng)分。

采用早稻旋耕與晚稻免耕、翻耕的輪耕方式后，早稻旋耕晚稻免耕提高了大團(tuán)聚體土壤SOC 與TN 的貢獻(xiàn)率，如前所述，秸稈還田為土壤加入了外源有機(jī)物，增加了SOC 及土壤其他養(yǎng)分輸入，有利于土壤團(tuán)聚體團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成；免耕減少了對(duì)土壤的擾動(dòng)，有利于提高土壤的穩(wěn)定性。土壤團(tuán)聚體作為土壤的基本結(jié)構(gòu)單元，可以對(duì)土壤SOC 起到包裹作用，從而避免SOC 被土壤微生物分解，進(jìn)而可以儲(chǔ)存土壤養(yǎng)分。由此可知，大團(tuán)聚體質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高，對(duì)土壤碳氮貢獻(xiàn)越高，越有利于土壤碳、氮含量的增加。此外，土壤SOC 作為膠結(jié)物質(zhì)，能促進(jìn)團(tuán)聚體團(tuán)粒形成，改善土壤結(jié)構(gòu)[30]。本研究中，早稻旋耕晚稻免耕的耕作方式提高了土壤0～10 cm 土層TN 含量及0～20 cm 土層SOC 含量。SIX 等[31]研究發(fā)現(xiàn)，耕作對(duì)土壤的擾動(dòng)是降低團(tuán)聚體穩(wěn)定性、加速SOC 消耗的主要原因。本研究中，采用早稻旋耕晚稻免耕方式，減少了土壤擾動(dòng)，提高了大團(tuán)聚體的數(shù)量，從而增加了土壤SOC、TN 的固持。早稻采用旋耕的方式，有利于減少晚稻免耕造成的土壤容重升高；晚稻采用免耕的方式可減少土壤擾動(dòng)與能源消耗，有利于提高土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性與SOC含量。

本研究初步探明了雙季稻地區(qū)采用秸稈還田與雙季輪耕模式對(duì)土壤物理特性及碳、氮含量的影響，綜合而言，采用秸稈還田早稻旋耕晚稻免耕有利于保持雙季稻地區(qū)稻田土壤結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，從而實(shí)現(xiàn)可持續(xù)生產(chǎn)。