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秸秆还田之后，通过土壤微生物的作用，能够显著提高土壤有机碳含量，并改善有机质性质[8，9]。有研究表明，当秸秆还田量达到4500-6000kg•hm-2时，可有效稳定土壤有机质含量[10]。秸秆还田后，秸秆中有机质分解会产生酸性物质，其会释放黏土矿物固定的钾以及溶解固磷化物，因此达到间接提高土壤速效钾和速效磷含量的效果[11]。Thomsen等通过对黑麦草进行长期秸秆还田，发现还田后土壤有机质含量显著增加[12]。赵士诚等发现，长期施用氮磷肥结合秸秆还田可显著提高土壤肥力，增加土壤碳固持，高量秸秆还田还可提高微生物氮和NO3--N的含量[13]。还有研究表明，在小麦-玉米两熟秸秆还田情况下，外施氮磷肥配以秸秆还田与单施氮磷肥相比，能够提高土壤速效钾含量及全钾含量[14，15]。因此可以肯定秸秆还田对土壤养分具有显著影响，但在不外施钾肥的条件下，秸秆还田如何影响土壤养分变化有待进一步研究。
1 材料与方法
1．1 试验设计
麦棉两熟多年秸秆还田试验于2011-2016年在江苏省南京市（118°50´E, 32°02´N）江苏省农业科学院和江苏省大丰市（120°20´E，33°12´E）江苏省大丰市稻麦原种场进行。江苏省农业科学院试验站的土壤为偏酸性的粘质土，大丰市稻麦原种场的土壤为偏碱性的砂质土。其中大丰市稻麦原种场土壤的各项养分含量均比江苏省农业科学院试验站的高，其中速效钾含量高出约一倍（表1）
表1 两试点基土理化性质
地点 粘粒 粉粒 砂粒 pH 有机质 全氮 有效磷 速效钾 有效钾 容重
（%） （%） （%） （H2O） （g Kg-1） （g Kg-1） (mg Kg-1) (mg Kg-1) (mg Kg-1) (g cm-3)
南京 15.4 72.1 12.5 5.7 9.5 0.9 15.1 154.6 33.5 1.44
大丰 6.8 36.2 57 7.9 12.1 1.18 22.2 316.4 34.6 1.32
在长江下游地区的实际生产上，小麦籽粒的产量约为6000kg•hm-2、棉花籽棉的产量约为4500kg•hm-2~6000 kg•hm-2时，可产生约9000 kg•hm-2的小麦秸秆、7500 kg•hm-2的棉花秸秆。本试验在棉花生长季设置小麦秸秆不还田、半量还田和全量还田，即0、4500、9000 kg•hm-2三个水平（W0、W4500、W9000），在小麦生长季设置棉花秸秆不还田、半量还田和全量还田，即0、3750、7500 kg•hm-2三个水平（C0、C3750、C7500），共形成了9个多年秸秆还田处理组合，在2012年的棉花生长季开始增加两个外施钾肥处理，钾肥施用量分别为150和300kg K2O•hm-2。
试验处理按随机区组进行设计，设置三次重复。在江苏省农业科学院试验站设置小区面积为28m2（4m*7m），棉花品种选用泗水三号，棉花按7行区栽培，行距为1m,株距为0.3m，种植密度为33000株•hm-2; 大丰市稻麦原种场小区面积为55m2（5m*7m），棉花按5行区栽培，行距、株距以及栽培密度均与江苏省农业科学院试验站一致。棉花生长季，在4月25日左右开始利用营养钵进行育苗，在6月5日左右小麦收货后进行移栽，按300kg N•hm-2施加氮肥，其中按4：4：2的比例施加基肥、初花肥和盛花肥，按150kg P2O5•hm-2施加磷肥，在移栽时施用，不外施钾肥。
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