长期不同耕作制度、作物种植方式及残茬管理对稻麦轮作系统的影响研究

为探究耕作制度等因素对稻麦轮作系统（RWCS）的影响，研究发现免耕 + 残茬管理可提高产量，助力农业可持续发展。

　　理解不同耕作制度、作物种植方式和残茬管理的长期影响，对于可持续农业管理至关重要。这些因素在塑造土壤有机碳库动态、酶活性和细菌多样性方面起着关键作用，最终影响稻麦轮作系统（RWCS）的作物生产力。因此，研究人员在稻麦轮作系统中，对传统耕作（CT）和免耕（ZT）这两种对比鲜明的耕作制度进行了长期（9 年）研究，其中在小麦种植中设置有（+R）和无（-R）残茬管理，在水稻种植方面则采用了直播稻（DSR）配合 CT 和 ZT，以及水耙移栽稻（PTR）这两种种植方式。研究人员调查了 9 种处理组合（水稻有 DSR_ZT、DSR_CT和 PTR 三种，小麦有 W_CT?R、W_ZT?R和 W_ZT+R三种）对 9 年稻麦轮作系统后作物（水稻 / 小麦）产量、土壤酶学特性、有机碳（C）库和生物学特性的影响。经过 9 个连续稻麦轮作周期后，与 DSR_CT+W_(CT?R)和 PTR+W_(CT?R)相比，DSR_CT/(ZT+R)和 PTR+W_(ZT+R)处理下的作物产量显著（p＜0.05）提高。与 PTR+W_(CT?R)相比，DSR_CT+W_(ZT+R)和 PTR+W_(ZT+R)处理使水溶性有机碳、基础土壤呼吸、微生物生物量碳、总球囊霉素和有机碳浓度分别显著提高 14.2 - 37.8%、38.2 - 43.3%、17.4 - 29.9%、19.4 - 24.3% 和 7.7 - 18.1%。此外，与 PTR+W_(CT?R)相比，在 DSR_CT+W_(ZT+R)和 PTR+W_(ZT+R)处理下，与碳（C）、氮（N）和磷（P）循环相关的土壤酶，如 β- 葡萄糖苷酶、纤维素酶、木聚糖酶、漆酶、L - 天冬酰胺酶和碱性磷酸酶的活性分别提高了 15.4 - 16.0%、24.2 - 270%、24.0 - 24.2%、172 - 180%、28.9 - 30.4% 和 29.4 - 40.0%。与 W_(CT/ZT?R)相比，W_(CT/ZT+R)处理的水稻根生物量、叶 + 残茬生物量、根际沉积和总碳分别提高了 10.3 - 12.9%、10.7 - 14.6%、11.0 - 14.9% 和 10.3 - 13.9%。DSR_CT+W_(CT?R)处理下土壤有机碳库、生物学特性和酶活性的变化与 PTR+W_CT?R几乎相似。宏基因组分析显示，残茬管理对土壤细菌群落、多样性和丰富度有积极影响，这可从变形菌门（Proteobacteria）、放线菌门（Actinobacteria）和绿弯菌门（Chloroflexi）活性的提高以增强分解过程中看出。降低耕作强度并结合残茬管理为实现农业可持续发展提供了一个可行的选择。这些结果对制定有效利用资源、维持农业生产力的政策具有重要意义。