不同綠肥種植模式下玉米秸稈腐解特征分析

李石

[摘 要] 玉米在我國糧食作物中占有重要位置，播種面積占到糧食作物總播種面積的1/3左右。大量種植玉米會導致產生大量的秸稈，如何處理秸稈成為種植過程中需要解決的問題。常用的處理方法是用作肥料，但是，不同模式下其腐解特征不同?；诖?，本文探析不同綠肥種植模式下玉米秸稈的腐解特征。

[關鍵詞] 綠肥種植模式；玉米秸稈；腐解特征

[中圖分類號] S141.4；S55 [文獻標識碼] A [文章編號] 1674-7909（2017）21-60-2

玉米秸稈可以作為飼料，也可以用作肥料。此外，通過直接或者間接的方式還田，能夠改良土壤，提高土壤質量，增加土壤肥力與有機質含量，也能夠減少由焚燒帶來的環境污染問題，對于生態環境保護具有重要意義[1]。

1 試驗材料

玉米秸稈收獲后，將其在一定溫度條件下烘干，剪成小段并小袋封存。每袋裝入的秸稈質量是相等的。從所有的試驗樣品中隨機選取10袋，將其粉碎，之后測定其化學元素的含量。測量內容包括磷、氮、碳，并且計算其碳磷比、碳氮比、碳鉀比[2]。

測試使用的土壤是耕作層土壤，取20 cm深度，并對其基本理化性質進行測定，測量內容包括有機質、全氮、全磷、全鉀、速效磷和pH值。將秸稈裝入尼龍網袋中密封。

2 試驗設計

試驗設置4個處理，分別是紫花苜蓿、黑麥草、肥田蘿卜、空閑。將綠肥埋入玉米秸稈袋之間，并且同期播種。播種后需要即時進行灌溉，之后不再進行灌溉。每個處理小區的面積相等，玉米秸稈埋入的深度控制在10 cm左右，每個小區埋入一定數量的玉米秸稈，翻壓后每隔7 d取樣一次。取樣時，每個小區隨機抽取，數量大于1。取樣工作結束后，將網袋剩余的秸稈樣品烘干并稱質量，烘干時要對溫度進行合理控制，之后粉碎并對其中的化學元素含量進行測量，測量對象包括磷、鉀、氮、碳的含量。

翻壓的方法是將烘干后的玉米秸稈剪成小段，裝入網袋并埋入土壤，埋入深度控制在10 cm左右。

3 測定項目與計算

秸稈的全碳測量需要利用濃硫酸-重鉻酸鉀外加熱方法，取秸稈樣品，濃硫酸雙氧水消化。全氮含量測定利用凱氏定氮法，全磷測定利用鉬銻抗比色法，全鉀測定利用火焰分光光度法[3]。

對于累積的腐解量、養分減少量、養分比例通過公式進行計算。處理數據時，利用Excel與SPSS軟件計算網袋中的秸稈養分或者腐解量，計算后繪制圖形。

4 結果與分析

4.1 玉米秸稈的腐化速率

在不同處理方式下，玉米秸稈腐化特點體現了共同的特點，即前期速度快，后期速度慢。秸稈埋入土壤7 d內，其腐化速度是最快的，空閑、黑麥草、肥田蘿卜、紫花苜蓿的累積腐解量能夠達到6.4、4.9、5.6、5.0 g，在總量中所占的比例分別為21%、16%、19%、16%。相比空閑，黑麥草、肥田蘿卜、紫花苜蓿累積的腐解量均有所降低，降低比例分別為21%、23%、12%。之后玉米秸稈腐解的速率呈現出下降趨勢，而累積腐解率變化情況則開始趨于穩定。第42天，肥田蘿卜種植區域玉米秸稈腐解率低于空閑區域，下降程度在13%左右。3個綠肥處理區域累積的腐解量不存在顯著差異，之后綠肥處理區域玉米秸稈的腐解量要比空閑區域低。第117天，紫花苜蓿種植區域與空閑區域相比，腐解量有所增加，增加比例在10%左右。試驗結束后，空閑、紫花苜蓿、肥田蘿卜和黑麥草種植區域累積的腐解量均有所增加，在總加入量中所占比重也有所增加，分別達到了78%、70%、69%、69%。與空閑相比，肥田蘿卜、黑麥草、紫花苜蓿種植區域累積腐量有所降低，且較為顯著。

4.2 玉米秸稈的碳釋放特征

將玉米秸稈埋入土壤7 d內，空閑、紫花苜蓿、肥田蘿卜、黑麥草種植區域玉米秸稈的碳累積釋放量達到了5.2、4.7、5.3、5.0 g，占到加入量的比例分別為35%、32%、36%、34%。相比空閑，紫花苜蓿與肥田蘿卜種植區域碳釋放量明顯降低，分別為10%、5%，之后碳的釋放量趨于平緩。第117天，紫苜蓿種植區域相比空閑區域，累積碳釋放量增加顯著，增幅在7%左右?？臻e、紫花苜蓿、肥田蘿卜、黑麥草種植區域玉米秸稈的碳累積釋放量分別為12.3%、11.7%、11.1%、11.3%，占加入總量的比例分別為84%、75%、76%、77%。相比空閑，紫花苜蓿、黑麥草、肥田蘿卜種植區域碳累積釋放量分別有所降低，且比較顯著。

4.3 玉米秸稈的氮釋放特征

各個處理區域玉米秸稈氮的釋放量同樣呈現出前快后慢的特點。翻壓第7天，空閑、紫苜蓿、肥田蘿卜、黑麥草種植區域氮素累積釋放量分別為229、139、177、112 mg，在總量中所占的比重分別為33%、20%、25%、16%。相比空閑，紫花苜蓿、黑麥草、肥田種植區域分別有所降低，降低比重達到了39%、22%、57%，黑麥草與紫花苜蓿、肥田蘿卜區域氮累積釋放量分別有所提升。第14天，空閑區域玉米秸稈氮累積釋放量要高于綠肥種植區域，黑麥草種植區域玉米秸稈釋放量與肥田蘿卜種植區域相比有顯著的提升。試驗結束時，空閑、紫花苜蓿、肥田蘿卜、黑麥草種植區域氮素累積釋放量分別達到了479.4、513.0、442.5、530.2 mg，占加入量的比重分別為74%、64%、76%、68%。相比空閑，差異不是特別明顯。與黑麥草種植區域相比，紫花苜蓿與肥田蘿卜種植區域分別顯著提升15%、19%。

4.4 玉米秸稈碳與養分比例的特征

4.4.1 碳氫比。空閑區域的碳氫比呈現出下降趨勢，綠肥處理的碳氫比則出現了波動。第117天，碳氫比值達到最小，之后呈現出上升趨勢。玉米秸稈在翻壓7 d后，紫花苜蓿、空閑、黑麥草、肥田蘿卜種植區域碳氫比分別為18.0、20.3、18.2、16.7。相比空閑，種植綠肥的區域顯著降低，紫花苜蓿、黑麥草、肥田蘿卜三者對應降低比例分別是11%、11%、21%。第117天，紫花苜蓿、黑麥草、肥田蘿卜區域碳氫比達到最小，分別為11.1、13.4、12.2。與空閑相比，綠肥種植區域差異表現不顯著，紫花苜蓿區域低于黑麥草區域。試驗結束時，空閑、紫花苜蓿、黑麥草、肥田蘿卜區域碳氫比與最初玉米秸稈相比有所降低。相比于空閑，紫花苜蓿、肥田蘿卜區域碳氫比增加十分顯著。

4.4.2 碳磷比?？臻e、紫花苜蓿、黑麥草、肥田蘿卜區域埋入后第一周，碳磷比與最初玉米秸稈相比有所提升，且表現較為明顯。第二周至第三周結束，各區域碳磷比的變化均不大。之后空閑區域呈現出先升后降的趨勢，紫花苜蓿區域則是一直上升，黑麥草區域和肥田蘿卜區域則呈先升后降趨勢。試驗結束時，紫花苜蓿、空閑、黑麥草、肥田蘿卜種植區域碳磷比與最初相比有了大幅度的提升。相比空閑，紫花苜蓿、黑麥草、肥田蘿卜區域碳磷比都有所增加。

4.4.3 碳鉀比。碳鉀比在4個處理方式下均呈現出了上升的趨勢，第42天鉀釋放量達到了100%。翻壓后第7天，相比黑麥草的碳鉀比，玉米秸稈的碳鉀比比埋入時有所降低。其他三種處理方式則呈現出了上升趨勢，且低于空閑。第14天，相比于空閑，肥田蘿卜處理方式下玉米秸稈碳鉀比提升較為明顯。

5 討論

4種處理方式下，玉米秸稈養分釋放與腐解速率變化集中于翻壓7 d后，后期則相對比較緩慢。主要原因在于前期玉米秸稈中水溶性物質提供了氮源與碳源，微生物活性得以增強。微生物可以通過分泌胞外酶與細胞內消化等方式分解并利用秸稈?？扇苄晕镔|分解完之后，剩余的是難以分解的纖維素、木質數、半纖維素，因此后期的分解速率呈現出明顯的下降趨勢。而翻壓后7 d，空閑區域的腐解量高于綠肥處理區域的腐解量，原因可能是播種后即刻進行了澆灌，種子大量吸收水分，使水分受到阻隔，難以進入土壤下層，使秸稈水分含量較少，因此腐解釋放速度較慢。試驗結束后，綠肥處理區域秸稈的累積腐解量小于空閑區域，原因可能是綠肥已經達到了營養生長的盛期，降水條件相同的情況下，綠肥的根系能夠有效吸收土壤中的水分，并且通過蒸騰作用使其離開土壤。空閑區域土壤的水分由于未受到阻隔，直接進入了玉米秸稈結構中，從而使其保持在高濕的環境中。溫度上升的同時微生物的活性也在增強，對秸稈分解十分有利。秸稈釋放的碳大約有50%可以通過微生物礦化作用散失，而綠肥種植則能夠減緩碳的散失過程，二氧化碳的排放量也能夠降低。

17 d后，4種處理方式下玉米秸稈磷氮的累積釋放量均有所增加，鉀元素在42 d全部釋放完，鉀元素的釋放速率大于磷和氮。177 d后，磷元素基本全部釋放，氮元素則剩余較多。養分釋放速度與養分存在的形式密切相關，鉀主要是離子態存在，易溶于水，因此釋放是最快的。磷主要是有機態，難溶。由于種植的植物不同，其分泌的化學物質也不同，也能夠促進元素釋放與溶解。綠肥種植過程中，肥田蘿卜種植能夠促進秸稈磷的釋放。種子萌發需要大量水分，澆灌后水分由于截留，難以進入秸稈中，因此，相比空閑區域，綠植處理方式氮釋放量有所降低。紫花苜蓿與肥田蘿卜地促進氮釋放的效果較好，黑麥草效果則較差，原因可能是不同植物對氮元素需求量不同。

6 結論

玉米秸稈的腐解與養分釋放速度在第7天后達到最大值狀態，之后速率會逐漸放緩。相比空閑區域，綠肥種植能夠減緩釋放速率。不同綠肥對于釋放速率的影響不同，因此，需要結合到當地具體的情況來合理選擇綠肥。

參考文獻

[1]徐健程，王曉維，朱曉芳，等.不同綠肥種植模式下玉米秸稈腐解特征研究[J].植物營養與肥料學報，2016（1）：48-58.

[2]岳丹，蔡立群，齊鵬，等.小麥和玉米秸稈不同還田量下腐解特征及其養分釋放規律[J].干旱區資源與環境，2016（3）：80-85.

[3]陳銀建，周冀衡，李強.秸稈腐解劑對不同作物秸稈腐解特征研究[J].湖南農業科學，2011（1）：19-21.