不同還田模式下玉米秸稈的腐解特征及對(duì)土壤養(yǎng)分的影響

中圖分類號(hào)：S154.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0488-5368（2025）04-0052-05

Abstract：With maize straw as the research object，nylon net bag method was used to analyze the decompositioncharacteristics and thechanges of totalnitrogen，totalphosphorus and total potassium insoilat diferent times under three different straw returning modes：plowing at depths of surface mulching. The results showed that：（1）The decomposition accumulation of straw increased with time，and the decomposition rate increased rapidly in the early stageand slowlyin the later stage；（2）The decomposition rate of maiz straw was fasterthan that of surface mulch，in which the soil was buried surface mulch；（3）Different maize straw returning modes had a positive effcton the increase of N，Pand K in soil，and thechangesof total nitrogen，total phosphorusand total potassium contents insoilshowed atrendoffirstfastand then slow within a certain returning time. The promotion efect of burying 1 5 c m was better than that of the other two returning modes.In summary，retuming straw to the field helps replenish nitrogen，phosphorus，potassium，and other nutrients in the soil，which is important for improving crop yield and quality.

Key words ： Returning straw to the field；Decompose rate;Soil nutrient

秸稈是指從小麥、水稻、玉米、薯類、油菜、棉花、甘蔗和其他農(nóng)作物（通常為粗糧）在收獲籽實(shí)后的剩余部分，是一種具有多用途的可再生生物資源[]。秸稈的不合理利用不僅造成資源浪費(fèi)，還會(huì)引起環(huán)境污染，如何做好對(duì)農(nóng)作物秸稈的就地轉(zhuǎn)化是亟待解決的問(wèn)題。我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，農(nóng)作物秸稈既是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的最大副產(chǎn)物，也是基本的生產(chǎn)要素[2]，響應(yīng)近年來(lái)中央一號(hào)文件的號(hào)召，以各種方式綜合利用農(nóng)作物秸稈資源，實(shí)現(xiàn)變廢為寶。玉米秸稈在農(nóng)作物秸稈中所占比例大，且富含氮、磷和鉀等營(yíng)養(yǎng)元素。當(dāng)秸稈進(jìn)人土壤中后，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的腐解，會(huì)釋放出豐富的營(yíng)養(yǎng)成分、提高土壤養(yǎng)分供應(yīng)力、改善土壤結(jié)構(gòu)，使作物產(chǎn)量顯著提高[3＼～6]。此外，秸稈還田無(wú)論是以覆蓋的方式還是以深埋的方式，均能減少土壤水分蒸發(fā)量，進(jìn)而提高土壤含水量[7，8]。因此，秸稈還田越來(lái)越受到人們的重視。

對(duì)玉米秸稈地表覆蓋和翻壓兩種不同秸稈還田方式下的腐解速率進(jìn)行了研究，探究玉米秸稈還田后土壤中養(yǎng)分含量的變化，找出更高效的還田模式，為平衡耕地土壤當(dāng)中的營(yíng)養(yǎng)成分、有效的減少化肥的施用量和培肥土壤等方面提供依據(jù)。

1材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)

試驗(yàn)設(shè)于東經(jīng) 、北緯 的省渭南市華陰市試驗(yàn)田。該地區(qū)年平均氣溫為 左右，年平均降雨量為 5 9 9 m m 左右，年日照時(shí)數(shù)達(dá) 2 3 1 0 . 6 h ，無(wú)霜期為 2 0 8 d 。試驗(yàn)土壤為灰鈣土，土壤基本理化性質(zhì)為： ，有機(jī)質(zhì)含量為 ，全氮、全鉀、全磷平均含量分別為0.7 和 0 . 7 g / k g 左右。

1.2 試驗(yàn)方法

將土壤肥力均勻一致的試驗(yàn)田分為3塊，分別記為A、B、C。

1.2.1不同秸稈還田模式下的秸稈腐解試驗(yàn)將同一品種的玉米秸稈稱取同等量的3份，并將玉米秸稈剪成 左右的小段，裝在尼龍網(wǎng)袋里，把其中兩份分別翻壓在A試驗(yàn)田的 處，剩余的一份覆蓋在B試驗(yàn)田土壤表面。在還田后的第60天、120天和180天時(shí)采樣、烘干后測(cè)秸稈質(zhì)量。

秸稈腐解百分率 秸稈腐解速率

式（1）和（2）中 和 分別表示某個(gè)階段初始和結(jié)束的秸稈質(zhì)量（g），式（2）中Y表示的是365（ d/ a） ，T表示腐解時(shí)間（d）， v 表示秸稈腐解速率 （ g/ g? a） 。

1.2.2不同秸稈還田模式下的土壤中養(yǎng)分含量測(cè)定將同一品種的玉米秸稈稱取同等量的三份，并將玉米秸稈剪成 左右的小段，裝在尼龍網(wǎng)袋里，把其中兩份分別翻壓在C試驗(yàn)田的 cm處，剩余的那一份覆蓋在B試驗(yàn)田土壤表面。在還田后的第60天、120天、180天，用取土器取得土樣裝人樣品袋并做好標(biāo)記。待剔除石子等雜質(zhì)后于通風(fēng)處自然風(fēng)干，碾細(xì)過(guò)100目篩子備用。

1.2.2.1 土壤中全氮含量的測(cè)定土壤全氮量

式（3）中C為標(biāo)準(zhǔn)鹽酸溶液濃度； 和 分別為滴定樣品和空白用去的鹽酸體積；V為樣品用量。土壤全氮含量采用凱氏定氮法測(cè)定

1.2.2.2 土壤中全磷含量的測(cè)定

式（4）中 為待測(cè)液中 的質(zhì)量濃度（ μ g / m L ）， m 為烘干土質(zhì)量（g）， 為樣品熔后的定容體積（mL）， 為顯色時(shí)溶液定容的體積（mL）， 為從熔樣定容后分取的體積（mL）； H 為風(fēng)干土水分含量百分?jǐn)?shù)。采用鉬銻抗比色法測(cè)定土壤全磷含量[10] 。

1.2.2.3土壤中全鉀含量的測(cè)定

式（5）中代表的是從標(biāo)準(zhǔn)曲線上查得待測(cè)液中K的質(zhì)量濃度（ μ g / m L ）； m 代表烘干樣品質(zhì)量（g）。土壤全鉀含量采用火焰光度法測(cè)定。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

應(yīng)用EXCEL2010進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1不同秸稈還田模式下的腐解變化特征

2.1.1 腐解率變化

圖1結(jié)果顯示，玉米秸稈在不同時(shí)期、不同還田方式下都有一定的腐解量。具體表現(xiàn)為：秸稈還田到 6 0 d 時(shí)，翻埋 和覆蓋在地表秸稈的腐解率分別約為 3 7 % 、 30 % 和 20 % ；還田到

1 2 0 d 時(shí)，這三種還田模式的腐解率分別達(dá)到5 2 % 4 9 % 2 5 % ;還田到 1 8 0 d 時(shí)，不同玉米還田模式的腐解率分別達(dá)到 6 0 % . 5 8 % . 2 7 % 。結(jié)果表明：隨著還田時(shí)間的推移，玉米秸稈的腐解累積量不斷增加，且腐解率整體呈現(xiàn)前期增加快后期緩慢的趨勢(shì)。且在同一還田時(shí)間內(nèi)，玉米秸稈翻埋15cm的腐解率最快，翻埋 腐解率其次，覆蓋在地表的秸稈腐解率最慢。

2.1.2 腐解速率變化

圖2結(jié)果顯示，玉米秸稈在還田第60天時(shí)，翻埋 和覆蓋三種不同還田方式下的秸稈腐解率分別為2.25、2.12和 1 . 7 8 g / g? a ;還田第120天時(shí)，三種不同還田方式下的秸稈腐解率分別為1.83、1.77和 ；還田第180天時(shí)，三種不同還田方式下的秸稈腐解率分別為1.22、1.19和 1 . 1 4 g / g ? a 。結(jié)果表明：在還田后的同一時(shí)間內(nèi)，在 深度還田的玉米秸稈的腐解速率是最快的，其次是玉米秸稈還田 3 0 c m 的腐解速率，最后是玉米秸稈表層還田。其中還田 和 的腐解速率相差不大，尤其是在還田 1 8 0 d 時(shí)，而覆蓋在地表的玉米秸稈的腐解速率比其他兩組處理的小些。同時(shí)，隨著還田時(shí)間的延長(zhǎng)，不同處理的腐解速率整體呈逐漸降低趨勢(shì)。

2.2不同秸稈還田模式下的土壤養(yǎng)分變化特征

2.2.1土壤中全氮的變化氮被稱為“生命元素”，是植物生長(zhǎng)發(fā)育重要的營(yíng)養(yǎng)元素之一。土壤中全氮含量可以反映出該地區(qū)土壤供氮的總水平[1]

圖3結(jié)果顯示，玉米秸稈還田前土壤初始全氮含量為 0 . 7 1 g / k g ，在一定的還田時(shí)間內(nèi)土壤全氮含量的釋放呈現(xiàn)先快后慢的趨勢(shì)，即玉米秸稈翻埋和覆蓋均在還田 0 ～ 6 0 d 時(shí)的土壤全氮量增幅較大，之后全氮含量增幅較小。表明玉米秸稈還田對(duì)于土壤中全氮含量的增加起積極作用，尤其在還田第60天全氮含量釋放量較多且迅速，同時(shí)翻埋15cm的效果優(yōu)于其他兩種還田方式。

2.2.2土壤中全磷的變化土壤中全磷含量雖無(wú)法代表當(dāng)?shù)赝寥赖膶?shí)際供磷水平，但對(duì)于判斷當(dāng)?shù)赝寥浪姿氐那闆r具有重要的參考價(jià)值

圖4結(jié)果顯示，玉米秸稈還田前土壤初始全磷含量為 0 . 7 5 g / k g ，玉米秸稈翻埋和覆蓋均在還田 時(shí)的土壤全磷量增幅較大，之后的第120天和180天時(shí)的土壤全鉀量較前面 的增幅均較小。結(jié)果表明在一定的還田時(shí)間內(nèi)土壤全磷含量的釋放呈現(xiàn)先快后慢的趨勢(shì)，翻埋 的效果優(yōu)于其他兩種還田方式，且在第60天全磷含量均超過(guò)1.3g/ k g 。

2.2.3土壤中全鉀的變化土壤全鉀含量是指土壤中所有顆粒態(tài)和水溶態(tài)的鉀總含量，其含量高低對(duì)于作物的正常生長(zhǎng)發(fā)育、產(chǎn)量以及品質(zhì)都有著重要的影響。

圖5結(jié)果顯示，玉米秸稈還田前土壤初始全鉀含量為 1 6 . 2 0 g / k g ，在一定的還田時(shí)間內(nèi)土壤全鉀含量的釋放呈現(xiàn)先快后慢的趨勢(shì)，即玉米秸稈翻埋和覆蓋均在還田 6 0 d 時(shí)的土壤全鉀量增幅為較大，具體表現(xiàn)為翻埋 1 5 c m 下的全鉀含量增幅為9 . 9 1 % 、翻埋 下的全鉀含量增幅為 7 . 1 5 % 、秸稈覆蓋 6 0 d 的全鉀含量增幅為 3 . 9 9 % ；之后的第120天和第180天時(shí)的土壤全鉀量較前面 6 0 d 的增幅較小，均不超過(guò) 3 % 。表明玉米秸稈還田在翻埋 的效果優(yōu)于其他兩種還田方式，且在第60天全鉀含量釋放量較多且迅速。

3 討論與分析

3.1 玉米秸稈還田的腐解特征

本研究通過(guò)三種不同還田方式（翻埋 和表面覆蓋）分析玉米秸稈的腐解特征，結(jié)果表明隨著還田時(shí)間的推移，秸稈累積腐解量逐漸增加，腐解速率整體呈現(xiàn)前期增加快、后期增加緩慢的趨勢(shì)，這與馬宇良[0]、王旭東[1]、匡恩俊[12]和宮秀杰[13]等研究玉米秸稈還田后的秸稈腐解率結(jié)果和變化趨勢(shì)基本一致。關(guān)于農(nóng)作物秸稈還田腐解特征，學(xué)者們做過(guò)油菜、小麥、水稻、大豆等不同作物秸稈還田的一系列研究。李逢雨等[14]在研究麥稈和油菜稈還田腐解速率、李新舉等[I5對(duì)不同時(shí)期小麥秸稈腐解速度、武際等[16]研究小麥秸稈還田后的腐解速率、匡恩俊等研究不同還田方式下大豆秸稈的腐解特征、張志毅等[研究稻麥輪作制還田秸稈腐解和胡宏祥等[采用尼龍網(wǎng)袋法研究水稻秸稈腐解特征的結(jié)果均表明小麥、油菜、水稻、大豆等的秸稈還田后的腐解累積量隨時(shí)間的推移而逐漸增加，腐解速率也均呈現(xiàn)前期快后期慢的趨勢(shì)。這可能是秸稈中的根、葉較易腐解，一定時(shí)間后腐解秸稈中較難腐解的莖，最后是剩下非常難腐解的纖維素和半纖維素，速度緩慢。因此，不同秸稈腐解得快慢與秸稈自身組成、C/N比等因素都有一定的關(guān)系。

李新舉等[5通過(guò)探究秸稈還田不同深度對(duì)秸稈腐解速率，發(fā)現(xiàn)小麥秸稈埋深 的腐解率 gt; 埋深 1 5 c mgt; 表層覆蓋；張宇等[20]發(fā)現(xiàn)翻耕 處理的秸稈腐解率比免耕均勻覆蓋地表腐解率高，與土壤含水量和腐解時(shí)間具有較高的相關(guān)性；王允青等[2]采用尼龍網(wǎng)袋法研究露天、水泡、土埋3種田間作物秸稈腐解特征，表明小麥和油菜秸稈土埋于 深處的腐解率明顯高于水泡和露天處理;胡宏祥等[采用尼龍網(wǎng)袋法研究水稻秸稈還田5cm深度的腐解速度 深度 gt; 表層還田。本研究結(jié)果表明在同一還田時(shí)間內(nèi)，玉米秸稈翻埋 的腐解率最快，翻埋 腐解率其次，覆蓋在地表的秸稈腐解率最慢。該研究結(jié)果與前人研究結(jié)果基本一致，分析原因主要與不同深度土層的水熱和土壤中的微生物活動(dòng)等有關(guān)，如秸稈覆蓋，土壤表層水分容易蒸發(fā)，即使地表氧氣充足但由于缺水而不利于分解秸稈，腐解速度慢；秸稈還田較深處因通氣狀況不良、微生物活動(dòng)較弱，分解秸稈的速度也較慢;較淺的土層，一般水熱組合相對(duì)較好，微生物活動(dòng)較強(qiáng)，有利于秸稈分解。因此，需要綜合考慮土壤水、氣、熱和微生物活動(dòng)等狀況來(lái)調(diào)控不同還田模式下的秸稈腐解速率。總體而言，一般認(rèn)為秸稈土埋處理較覆蓋地表腐解得快，但是對(duì)于最有利于玉米秸稈腐解的土壤深度的發(fā)現(xiàn)，還有待于繼續(xù)探究。

3.2 玉米秸稈還田對(duì)土壤養(yǎng)分的影響

研究表明作物秸稈還田可以提升土壤肥力[22，23]，其中對(duì)提高土壤中的有機(jī)碳和全氮等養(yǎng)分含量有顯著效果[6，24＼～26]。王秀娟等[27]研究玉米秸稈還田配施磷肥減量 20 % 處理可提高磷素利用率及土壤有機(jī)質(zhì)、全磷、有效磷含量。張靜等[28]發(fā)現(xiàn)玉米秸稈處理通過(guò)土壤全氮量不同幅度的提升可補(bǔ)充土壤中氮的消耗。梁堯等[29]研究均勻壟與寬窄行種植模式下，玉米秸稈不同還田方式玉米產(chǎn)量表現(xiàn)為秸稈深翻 gt; 無(wú)秸稈還田 gt; 秸稈覆蓋，說(shuō)明深翻效果優(yōu)于其他兩種還田方式。本研究表明在一定的還田時(shí)間內(nèi)土壤中全氮、全磷和全鉀的含量變化速率均呈現(xiàn)前期快后期慢的趨勢(shì)，在第60天全鉀含量釋放量較多且迅速，且還田在翻埋 的效果優(yōu)于其他兩種還田方式，與前人研究結(jié)果基本一致。不同玉米秸稈還田模式均對(duì)土壤養(yǎng)分有積極的影響，其中翻埋對(duì)土壤養(yǎng)分含量的影響相對(duì)較大，因此，秸稈還田的大力提倡對(duì)于農(nóng)業(yè)資源的可持續(xù)發(fā)展和農(nóng)業(yè)的高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)具有重要意義。

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