Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Tác động của cây trồng che phủ đến sức khỏe đất sau bảy năm khi loại bỏ phụ phẩm ngô
Tóm tắt
Việc loại bỏ phụ phẩm thực vật khỏi đất đã cho thấy có tác động tiêu cực đến sức khỏe của đất; tuy nhiên, việc thêm cây trồng che phủ có thể giúp giảm nhẹ những tác động này. Nghiên cứu này được thực hiện để đánh giá ảnh hưởng của việc đưa cây trồng che phủ vào đất đối với sức khỏe đất với các tỷ lệ loại bỏ khác nhau của phụ phẩm ngô (Zea mays L.). Ngô được trồng luân canh với đậu tương (Glycine max) trong thiết kế phân khối ngẫu nhiên, với ba mức độ loại bỏ phụ phẩm ngô khác nhau (37, 55 và 98% tổng lượng carbon trên mặt đất) như là các biện pháp chính và sự hiện diện hoặc không của cây trồng che phủ như các biện pháp phụ. Mẫu đất được thu thập từ cả hai giai đoạn cây trồng sau 7 năm điều trị với cây trồng che phủ và đã được tiến hành một loạt các phép đo sức khỏe đất. Trong giai đoạn đậu tương ngay sau khi loại bỏ phụ phẩm ngô, có sự gia tăng đáng kể (P = 0.025) về phần tỷ lệ có thể xói mòn (EF) của các khối đất và sự giảm sút của các phần khối ổn định, lớn hơn. Cây trồng che phủ đã giảm nhẹ những thay đổi này trong phân bố khối đất ở mức loại bỏ phụ phẩm cao nhất. Việc loại bỏ phụ phẩm dẫn đến một sự giảm đáng kể về fPOM (P = 0.03) trong khi việc thêm cây trồng che phủ đã tăng mức fPOM trong giai đoạn đậu tương (P = 0.002). Việc loại bỏ phụ phẩm đã giảm đáng kể (P = 0.017) hoạt động enzyme vi sinh vật trong đất, trong khi cây trồng che phủ đã phục hồi hoạt động này ở mức loại bỏ phụ phẩm cao nhất (P = 0.037). Chúng tôi cũng tìm thấy tỷ lệ nấm:vSVT cao hơn với việc sử dụng cây trồng che phủ so với không có cây trồng che phủ. Chúng tôi kết luận rằng việc sử dụng cây trồng che phủ kéo dài qua nhiều năm có thể giảm thiểu một phần những tác động tiêu cực của việc loại bỏ phụ phẩm cây trồng đối với sức khỏe đất, từ đó hạn chế xói mòn đất và duy trì các hoạt động chu trình dinh dưỡng trong giai đoạn nhạy cảm sau khi loại bỏ phụ phẩm.
Từ khóa
#sức khỏe đất #cây trồng che phủ #loại bỏ phụ phẩm ngô #xói mòn đất #chu trình dinh dưỡngTài liệu tham khảo
Graham RL, Nelson R, Sheehan J, Perlack RD, Wright LL (2007) Current and potential U.S. corn stover supplies. Agron J 99(1):1–11. https://doi.org/10.2134/agronj2005.0222
Kim S, Dale BE (2004) Global potential bioethanol production from wasted crops and crop residues. Biomass Bioenergy 26(4):361–375. https://doi.org/10.1016/j.biombioe.2003.08.002
Blanco-Canqui H, Lal R (2007) Soil and crop response to harvesting corn residues for biofule production. Geoderma 14:355–362
Blanco-Canqui H, Lal R (2009) Crop residue removal impacts on soil productivity and environmental quality. Crit Rev Plant Sci 28(3):139–163. https://doi.org/10.1080/07352680902776507
Johnson JMF, Acosta-Martinez V, Cambardella CA, Barbour NW (2013) Crop and soil responses to using corn stover as a bioenergy feedstock: observations from the Northern US corn belt. Agriculture 13:72–89
Wilhelm WW, Johnson JMF, Hatfield JL, Voorhees WB, Linden DR (2004) Crop and soil productivity response to corn residue removal: a literature revies. Agron J 96(1):1–17. https://doi.org/10.2134/agronj2004.0001
Muth D Jr, Bryden KM, Nelson R (2013) Sustainable agricultural residue removal for bioenergy: a spatially comprehensive US national assessment. Appl Energy 102:403–417. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2012.07.028
Stetson SJ, Osborne SL, Schumacher TE, Eynard A, Chilom G, Rice J, Nichols KA, Pikul JL (2012) Corn residue removal impact on topsoil organic carbon in a corn–soybean rotation. Soil Sci Soc Am J 76:1390–1398
Blanco-Canqui H, Lal R, Post WM, Izaurraldae RC, Owens LB (2006) Rapid changes in soil carbon and structural properties due to stover removal from no-till corn plots. Soil Sci 171(6):468–482. https://doi.org/10.1097/01.ss.0000209364.85816.1b
Blanco-Canqui H, Lal R (2009) Corn stover removal for expanded uses reduces soil fertility and structural stability. Soil Sci Soc Am J 73(2):418–426. https://doi.org/10.2136/sssaj2008.0141
Lehman RM, Osborne SL (2016) Soil greenhouse gas emissions and carbon dynamics of a no-till, corn-based cellulosic ethanol production system. BioEnergy Res 9(4):1101–1108. https://doi.org/10.1007/s12155-016-9754-y
Hammerbeck AL, Stetson SJ, Osborne SL, Schumacher TE, Pikul JL (2012) Corn residue removal impact on soil aggregates in a no-till corn/soybean rotation. Soil Sci Soc Am J 76(4):1390–1398. https://doi.org/10.2136/sssaj2011.0421
Karlen DL, Wollenhaupt NC, Erbach DC, Berry EC, Swan JB, Eash NS, Jordahl JL (1994) Crop residue effects on soil quality following 10-years of no-till corn. Soil Tillage Res 31(2-3):149–167. https://doi.org/10.1016/0167-1987(94)90077-9
Osborne SL, Johnson JM, Jin VL, Hammerbeck AL, Varvel GE, Schumacher TE (2014) The impact of corn residue removal on soil aggregates and particulate organic matter. BioEnergy Res 7(2):559–567. https://doi.org/10.1007/s12155-014-9413-0
Lehman RM, Ducey TF, Jin VL, Acosta-Martinez V, Ahlschwede CM, Jeske ES, Drijber RA, Cantrell KB, Frederick JR, Fink DM (2014) Soil microbial community response to corn stover harvesting under rain-fed, no-till conditions at multiple US locations. BioEnergy Res 7(2):540–550. https://doi.org/10.1007/s12155-014-9417-9
Hartwig NL, Ammon HU (2002) Cover crops and living mulches. Weed Sci 50(6):688–699
Blanco-Canqui H, Mikha MM, Presley DR, Claassen MM (2011) Addition of cover crops enhances no-till potential for improving soil physical properties. Soil Sci Soc Am J 75(4):1471–1482. https://doi.org/10.2136/sssaj2010.0430
Gianinazzi S, Gollotte A, Binet M-N, van Tuinen D, Redecker D, Wipf D (2010) Agroecology: the key role of arbuscular mycorrhizas in ecosystem services. Mycorrhiza 20(8):519–530. https://doi.org/10.1007/s00572-010-0333-3
Wegner BR, Kumar S, Osborne S, Schumacher TE, Vahyala IE, Eynard A (2015) Soil response to corn residue removal and cover crops in Eastern South Dakota. Soil Sci Soc Am J 79(4):1179–1187. https://doi.org/10.2136/sssaj2014.10.0399
Chepil WS (1962) Compact rotary sieve and the importance of dry sieving in physical soil analysis. Soil Sci Soc Proc 4–6
Youker R, McGuinness J (1957) A short method of obtaining mean weight-diameter values of aggregate analyses of soils. Soil Sci 83(4):291–294. https://doi.org/10.1097/00010694-195704000-00004
Merrill SD, Black AL, Fryrear DW, Saleh A, Zobeck TM, Halvorson AD, Tanaka DL (1999) Soil wind erosion hazard of spring wheat–fallow as affected by long-term climate and tillage. Soil Sci Soc Am J 63(6):1768–1777. https://doi.org/10.2136/sssaj1999.6361768x
Adam G, Duncan H (2001) Development of a sensitive and rapid method for the measurement of total microbial activity using fluorescein diactate (FDA) in a range of soils. Soil Biol Biochem 33(7-8):943–951. https://doi.org/10.1016/S0038-0717(00)00244-3
Cambardella C, Gajda A, Doran J, Wienhold B, Kettler T (2001) Estimation of particulate and total organic matter by weight loss-on-ignition. Assess Methods Soil Carbon 349–359
Fierer N, Jackson JA, Vilgalys R, Jackson RB (2005) Assessment of soil microbial community structure by use of taxon-specific quantitive PCR assays. Appl Environ Microbiol 71(7):4117–4120. https://doi.org/10.1128/AEM.71.7.4117-4120.2005
Littell R, Milliken G, Stroup W, Wolfinger R (1996) SAS system for mixed models. SAS Institute. Inc, Cary
Six J, Elliott E, Paustian K (2000) Soil macroaggregate turnover and microaggregate formation: a mechanism for C sequestration under no-tillage agriculture. Soil Biol Biochem 32(14):2099–2103. https://doi.org/10.1016/S0038-0717(00)00179-6
Pikul JL, Osborne S, Ellsbury M, Riedell W (2007) Particulate organic matter and water-stable aggregation of soil under contrasting management. Soil Sci Soc Am J 71(3):766–776. https://doi.org/10.2136/sssaj2005.0334
Six J, Elliott E, Paustian K, Doran J (1998) Aggregation and soil organic matter accumulation in cultivated and native grassland soils. Soil Sci Soc Am J 62(5):1367–1377. https://doi.org/10.2136/sssaj1998.03615995006200050032x
Kallenbach CM, Frey SD, Grandy AS (2016) Direct evidence for microbial-derived soil organic matter formation and its ecophysiological controls. Nat Commun 7. https://doi.org/10.1038/ncomms13630
Six J, Bossuyt H, Degryze S, Denef K (2004) A history of research on the link between (micro) aggregates, soil biota, and soil organic matter dynamics. Soil Tillage Res 79(1):7–31. https://doi.org/10.1016/j.still.2004.03.008
Mikha M, Vigil M, Liebig M, Bowman R, McConkey B, Deibert E, Pikul J (2006) Cropping system influences on soil chemical properties and soil quality in the Great Plains. Renew Agric Food Syst 21(01):26–35. https://doi.org/10.1079/RAFS2005123
Moebius-Clune BN, Van Es HM, Idowu OJ, Schindelbeck RR, Moebius-Clune DJ, Wolfe DW, Abawi GS, Thies JE, Gugino BK, Lucey R (2008) Long-term effects of harvesting maize stover and tillage on soil quality. Soil Sci Soc Am J 72(4):960–969. https://doi.org/10.2136/sssaj2007.0248
Bandick AK, Dick RP (1999) Field management effects on soil enzyme activities. Soil Biol Biochem 31(11):1471–1479. https://doi.org/10.1016/S0038-0717(99)00051-6
Nakamoto T, Komatsuzaki M, Hirata T, Araki H (2012) Effects of tillage and winter cover cropping on microbial substrate-induced respiration and soil aggregation in two Japanese fields. Soil Sci Plant Nutr 58(1):70–82. https://doi.org/10.1080/00380768.2011.650134
Wienhold BJ, Varvel GE, Johnson JMF, Wilhelm WW (2013) Carbon source quality and placement effects on soil organic carbon status. Bioenerg Res 6(2):786–796. https://doi.org/10.1007/s12155-013-9301-z
de Vries FT, Bloem J, Quirk H, Stevens CJ, Bol R, Bardgett RD (2012) Extensive management promotes plant and microbial nitrogen retention in temperate grassland. PLoS One 7(12):e51201. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0051201
de Vries FT, Thébault E, Liiri M, Birkhofer K, Tsiafouli MA, Bjørnlund L, Jørgensen HB, Brady MV, Christensen S, de Ruiter PC (2013) Soil food web properties explain ecosystem services across European land use systems. Proc Natl Acad Sci 110(35):14296–14301
Six J, Frey S, Thiet R, Batten K (2006) Bacterial and fungal contributions to carbon sequestration in agroecosystems. Soil Sci Soc Am J 70(2):555–569. https://doi.org/10.2136/sssaj2004.0347