河西绿洲灌区不同还田方式下玉米秸秆的腐解特征

时间：2022-11-13 百科知识版权反馈

【摘要】：结果表明，在河西绿洲灌区，土壤温度是影响玉米秸秆腐解的主要因素，土壤湿度对其影响较小，而且玉米秸秆粉碎还田的腐解速率明显快于整株还田，经过180d腐解后，腐解率从大到小依次为：覆土覆膜、覆土、覆膜和面施。综合评价，在河西绿洲灌区进行玉米秸秆还田，覆土覆膜效果最佳，覆土次之，覆膜其次，面施最差，而且粉碎还田效果要好于整株还田。

车宗贤　卢秉林

（甘肃省农业科学院土壤肥料与节水农业研究所　甘肃兰州　730070）

摘要：采用尼龙网袋法研究河西绿洲灌区不同还田方式下玉米秸秆的腐解特征。结果表明，在河西绿洲灌区，土壤温度是影响玉米秸秆腐解的主要因素，土壤湿度对其影响较小，而且玉米秸秆粉碎还田的腐解速率明显快于整株还田，经过180d腐解后，腐解率从大到小依次为：覆土覆膜、覆土、覆膜和面施。同时各还田模式的有机碳和全氮含量均有所下降，其中粉碎后覆土覆膜处理降幅最大。综合评价，在河西绿洲灌区进行玉米秸秆还田，覆土覆膜效果最佳，覆土次之，覆膜其次，面施最差，而且粉碎还田效果要好于整株还田。

关键词：河西绿洲灌区；玉米秸秆；腐解特征

作物秸秆含有丰富的有机质、氮磷钾和微量元素，是我国重要的有机肥源之一。秸秆还田能有效增加土壤有机质含量，改善土壤结构，培肥地力，特别是对缓解我国土壤氮磷钾比例失调的矛盾，弥补磷钾肥不足，减少化肥用量，消除秸秆焚烧造成的大气污染，净化农村环境，保护生态环境，实现农业可持续发展具有十分重要的意义^[1～6]。但是作物秸秆中的蜡质、木质素、硅胶等物质致使秸秆难以被土壤微生物快速分解，如若使用不当，不但不能被当季作物作为肥源，而且还会对当季作物产生诸如减产等不良后果^[7]。本试验采用尼龙网袋法对河西绿洲灌区不同还田方式下玉米秸秆的腐解特征进行探讨，旨在为指导河西地区玉米秸秆还田提供理论依据和技术指导。

1　材料与方法

试验于2010年4至11月在甘肃农科院土肥所白云试验站进行。4月20日将供试秸秆装入100目的尼龙网袋，放于垄作小麦的垄沟中，每袋（40cm×60cm）装秸秆500g。试验采取裂区试验设计，主处理为整株还田和粉碎（5～10cm）还田，副处理为面施、覆膜、覆土、覆土覆膜四种还田方式，共8个处理。其中面施处理是直接将网袋置于垄沟中，覆膜处理是在置于垄沟的网袋上覆地膜，覆土处理是指将网袋埋于垄沟5cm土层下，覆土覆膜处理是先将网袋埋于垄沟5cm土层下，然后在上面覆地膜。试验期间每月20日的8：00、11：00、14：00、17：00和20：00对各处理网袋埋设层的温度和湿度进行测定，同时进行取样，样品洗净后80℃烘干，利用失重法测定秸秆腐解率，并采用常规分析法测定^[8]秸秆的全氮和全碳含量。

注：本文发表于第四届全国农业环境科学研讨会论文集.

文中数据采用Excel和DPS3.01软件进行处理和统计分析。

2　结果与分析

2.1　不同还田方式对玉米秸秆腐解率的影响

由（图1）可以看出，玉米秸秆粉碎还田的腐解速率要明显快于整株还田，其中覆土覆膜处理最快，腐解率为61.0%～64.0%，覆土处理其次，腐解率为53.0%～61.0%，覆膜处理再次，腐解率为51.0%～57.0%，面施处理最慢，腐解率为44.8%～51.4%，覆土处理最快，这是因为秸秆与土壤密切接触，温湿度相对适宜，有利于微生物活动，加快了秸秆腐解。面施处理慢是因为秸秆直接暴露在空气中，温湿度条件较差所致。覆膜处理虽然保证了较高的温度，但是由于秸秆和土壤接触不是很充分，导致环境湿度相对较低，同时昼夜温差相对较大，不利于微生物活动。

图1　不同还田方式对玉米秸秆腐解率的影响

Figure1　Effect of different return to field methods on maize stalk decom position rate

2.2　不同还田方式的土壤温湿度及其与玉米秸秆腐解率的关系

在整个试验期间，我们取每月20日8：00、11：00、14：00、17：00和20：00测定的温度和湿度的平均值作为一天温湿度值（图2），四种还田方式的温度变化基本呈单峰变化趋势，均为7月份最高，6月和8月份次之，10月份最低，而不同还田模式中，温度均为覆膜处理＞露天处理＞覆土覆膜＞覆土处理，湿度均为覆土覆膜＞覆土＞覆膜＞露天。

对不同还田方式下秸秆腐解率与土壤温湿度进行相关分析表明（图3），玉米秸秆腐解率与土壤温度之间呈显著正相关，说明土壤温度是影响玉米秸秆腐解速率的主要因素，相对较高的土壤温度可提高土壤微生物的活性，加速秸秆的分解。而秸秆腐解率与土壤湿度之间呈负相关，但相关性未达到显著水平，说明土壤湿度对试验区玉米秸秆腐解的影响较小。

图2　不同还田方式的土壤温湿度的变化

Figure 2　Changes of soil temperature and soil moisture under different return to field methods

图3　不同还田下土壤的温湿度与玉米秸秆腐解率的关系

Figure 3　The relationship between soil temperature and soil moisture with maizestalk decom position rate

2.3　不同还田方式对玉米秸秆残留氮量的影响

随着秸秆腐解，不同还田方式下玉米秸秆残留氮量会发生一定的变化（图4），前期秸秆含氮量略有增加，在30天后出现了一个小高峰，说明玉米秸秆还田前期可固定部分土壤氮素。其中土埋处理的增加幅度相对较高，面施处理相对较低。在试验结束时，粉碎后覆土覆膜处理最低，整株覆土覆膜处理次之，说明在试验区进行玉米秸秆还田，在后期可释放一定氮素供作物生长之需，其中覆土覆膜处理提供的氮素最多，而且粉碎后还田要好于整株还田。

2.4　不同还田方式对玉米秸秆有机碳及其分解率的影响

由图5可以看出，腐解产物的含碳量随试验进程呈下降趋势，在试验结束时，所有处理的有机碳含量介于25.85%～40.21%，其中覆土腹膜（35.82%和40.21%）＞覆土（32.81%和34.01%）＞面施（26.37%和33.16%）＞覆膜（25.85%和31.40%），粉碎处理的降幅均要高于整株处理。而且不同还田方式下玉米秸秆的有机碳分解率也表现出了很好的规律性：覆土覆膜（74.97%和78.48%）＞覆土（68.42%和74.27%）＞覆膜（63.67%和70.50%）＞面施（68.42%和67.51%），而且粉碎处理有机碳的分解率均要高于整株处理。其中覆膜处理的有机碳含量高于面施处理主要是因为覆膜相比面施虽然能为还田秸秆提供高温高湿，但是由于该处理温度的日变化较大，不利于环境内的微生物活动，特别是影响了该处理上部与膜相近的玉米秸秆内分解菌群的活性，导致在整个试验结束时，该处理上部秸秆在所有处理中分解最不彻底，但是覆膜处理却为下部与土壤接触的玉米秸秆提供了相对适中的温湿度，促进了秸秆腐解，从而造成残留部分质量低于面施处理，而分解彻底程度却又不及面施处理。