玉米大豆根茬混合后的腐解特性

陳曉磊

摘 要 農作物的間作模式是目前農作物耕種的主要方式，耕作后剩余的秸稈根茬的有效利用，是現代農業研究的一個課題，本文通過對大豆玉米根茬混合的土壤腐解試驗，進行兩種作物的相互作用力分析，以此來測定更有效的根茬利用方式，以此來研究根茬腐解對土壤的影響以及探究更有效的根茬利用方式。

關鍵詞 玉米；大豆；根茬混合；腐解特性

1 研究意義

隨著我國現代農農業的發展，在科學技術的推動下農作物的成活率與產量快速的增加，導致農作物收成后遺留的秸稈根茬數量也隨著增長。而在經濟水平快速發展，生活水平明顯發生質的改變的農村地區，也不再將秸稈根茬作為主要的生活燃料物質，因此導致大量的秸稈根茬無法處理，最終只是進行露天焚燒，對環境產生巨大的破壞，因此秸稈腐解還田再利用則成為農業發展中的一大研究課題。玉米和大豆作為黑龍江地區主要的農作物是我國大豆和玉米的主產區，研究黑龍江地區的玉米大豆根茬混合的腐解特性對秸稈還田最優化方式的研究具有重要的作用。

此外，玉米大豆根茬混合分解的腐解特性的研究，對玉米和大豆間作模式對土壤的化學特性變化的研究來說，具有重要的意義。目前我國東北地區農作物種植和生長模式大多為兩種作物的間套作形式，即農作物交替進行。間套作的農作方式是一種基于生態平衡及保護的生態農業種植方式，在保持土壤肥力、保證土地可持續利用、保障糧食安全等方面具有重要的作用。而目前大量的研究重心都放在分析間套作作物的根茬相互作用對整個生產循環增產增收的原理，但是對間套作下根茬混合、分解對土壤的性質影響研究較少。因此，關于玉米大豆的根茬混合后的腐解特性研究對研究間套作耕作模式下土壤性質變化規律具有重要的意義[1]。

2 材料與方法

2.1 試驗設計及操作

以多種玉米大豆根茬的混合比例為研究對象，同時另外設置不加入根茬混合的土壤原樣為對照參考標準，設置以下幾種土壤處理方式：單獨玉米根茬、單獨大豆根茬、玉米大豆根茬比例為3：1以及比例是1：3的混合根茬培養，以及不加根茬的原始土壤這六種樣本處理，每個樣本處理重復三次。實驗前測試實際土地的土壤含水量，在樣本中加入蒸餾水的量為實際田間土壤含水量的80%，預先進行15天的培養來恢復土壤活性，模擬實際土壤狀態。實驗中稱取相同重量的土壤樣本，根茬物以1：49的比例稱重與土壤進行充分混合并裝入同等規格同等材質的培養瓶中，并放置于同一個培養箱中進行培養試驗。在培養過程中隨機抽取20天進行取樣分析，并計算培養期內二氧化碳的釋放體量。每一個培養實驗重復3次，并且在培養的最原始狀態以及第10天、第30天、第60天和第100天取各樣本處理中的3個重復樣本進行土壤微生物含量、剩余根茬的含量等相關數據的測定。

2.2 試驗材料

玉米、大豆根茬和土壤全部來自黑龍江省大興安嶺地區古里河小區農業技術區域指導站范圍內耕田，該耕田常年采用玉米大豆套作的種植模式，土壤類型為黑鈣土。采集試驗用田中表面指20厘米深范圍內的土壤，去除土壤中夾雜的農作物遺留根須、石塊等雜物，經過自然風干后進行研磨，使土壤狀態保持整體一致。

玉米根茬選擇灌漿期的玉米株，砍去地上部分挖取地表至20厘米深的根茬進行試驗準備。大豆根茬選取成熟始期的大豆株，剪去地上部分挖取0-15厘米深的大豆根茬進行實驗準備。

2.3 分析測定及數據處理

根茬樣本培養中的有機碳礦化量通過利用堿液吸收測定法測定的土壤二氧化碳的釋放量進行標準數據計算。土壤的微生物量碳的測定利用的是氯仿熏蒸浸提法，而根茬和土壤的全氮的測量則采用杜馬斯群自動定氮儀可以直接測定。根據上述的各項數據測定啦對根茬混合后的腐解特性進行研究。

3 結果與分析

3.1 二氧化碳釋放的測定結果

不同根茬比例的二氧化碳釋放量在培養的前九天各自處理樣本中的釋放速率均比較高，之后釋放速率逐漸降低，在60天之后所有樣本中的二氧化碳釋放均逐漸進入穩定狀態。其中。含有根茬的處理樣本的二氧化碳速率明顯高于無根茬的處理樣本，而不同比例的根茬處理樣本之間二氧化碳的釋放速率并無顯著差距。在培養結束其大豆玉米的比例為1：3的處理樣本的二氧化碳釋放量一定程度高于其他處理樣本，也就是指大豆玉米根茬比例為1：3的處理樣本中根茬的有機碳礦化量要高于其他處理樣本[2]。

3.2 腐解過程中的碳含量變化

腐解過程中碳含量的變化大致分為了3個階段：起始指第10天為一個過程，根茬腐解的碳含量并無明顯增加，第10天至第60天根茬中碳含量出現明顯的下降，最后的時間階段逐漸平穩。整個培養過程接手后大豆玉米根茬比例為1：3的處理樣本中碳含量下降最為明顯。

3.3 腐解過程中的氮含量變化

腐解過程中氮含量變化分為兩個階段：起始指第十天氮含量出現急劇下降，而十天之后到培養結束氮含量開始明顯上升。整個培養過程結束后單一大豆根茬的氮含量最高，而大豆玉米根茬比例為1：3的處理樣本中氮含量最低。

4 討論

根茬與土壤混合后的腐解過程以微生物為只要作用方式的生物化學變化的過程。而通過對試驗中的三個數據進行綜合分析發現，混合后的玉米大豆根茬的分解速度、養分釋放量以及土壤中微生物的繁殖與增加的推動作用要明顯大于單一根茬，而在本試驗的環境因素下，大豆玉米的比例在1：3的情況下根茬分解的作用效果最佳。在此配比的情況下，除了自身腐解后產生的養分釋放，還促進了土壤中生物根茬中微生物的繁殖，從而共同作用于土壤，提高土壤中的養分含量。

5 小結

綜上所述，大豆玉米根茬混合的土壤中相互作用的試驗能夠更確切的探索根茬腐解特性以及腐解反應后養分的產生規律，以此來進一步分析禾本科作物和都本科作物間作對土壤的影響以及更加準確的分析作物間作的科學方式。另外，對玉米大豆的根茬混合腐解特性的研究也能夠在土壤肥料的研發和生產中有效利用現有的農作物收成后剩余的秸稈生產更加環保的有機肥，有效地推動秸稈根茬的再利用，推動土壤的可持續利用和農業的可持續發展。

參考文獻

[1]龔振平，等.基于長期定位試驗的松嫩平原還田玉米秸稈腐解特征研究[J].農業工程學報，2018，v.34：147-153.

[2]宋春，等.玉米—大豆套作體系作物根際土壤磷素形態及有效性[J].水土保持學報，2015，29（5）：226-230.