不同作物秸秆在旱地和水田中的腐解特性及养分释放规律

以水稻、小麦、玉米秸秆和油菜、蚕豆青秆为研究对象,采用尼龙网袋法,研究了不同秸秆翻埋入旱地和水田后的腐解特性及养分释放规律,以期为紫色丘陵区农业秸秆循环利用和秸秆还田技术提供理论依据。结果表明:秸秆翻埋还田后,5种供试秸秆腐解速率均表现为前期(0~60 d)快、后期(60~360 d)慢。经过360 d的腐解,旱地秸秆累积腐解率为52.88%~75.80%,表现为油菜水稻玉米小麦蚕豆趋势,且蚕豆青秆累积腐解率显著低于其余秸秆;水田中秸秆累积腐解率为45.01%~62.12%,表现为水稻玉米小麦油菜蚕豆趋势。5种秸秆在旱地和水田中养分释放率均表现为钾磷氮碳,在试验终点,旱地中秸秆碳、氮、磷和钾释放率分别为65.50%~87.37%、54.64%~69.72%、89.65%~98.96%和79.92%~96.63%,且油菜秸秆养分释放率高于其他4种秸秆;水田中秸秆碳、氮、磷、钾释放率变幅分别为49.95%~69.57%、32.89%~77.11%、90.70%~96.80%、77.45%~90.47%。总体表现为秸秆在旱地土壤中的累积腐解率和养分释放率均大于水田,旱地油菜和水稻秸秆较易腐解,水田水稻和玉米秸秆较易腐解释;秸秆中钾素释放速率较高。     

添加不同外源氮对水稻秸秆腐解和养分释放的影响

探究添加不同外源氮对水稻秸秆腐解规律和养分释放特征的影响,为提高水稻秸秆养分利用提供理论依据。该研究采用室内恒湿网袋培养法,设置4个处理：不添加外源氮（CK）;添加尿素（PU）;添加尿素硝酸铵（UAN）;添加石灰氮（CaCN2）。结果表明：水稻秸秆腐解规律表现为0～5 d腐解速率最大,为0.39～0.47 g/d;5～30 d腐解速率较快,为0.12～0.16 g/d;30～150 d腐解缓慢并趋于平稳,腐解速率为0.045～0.050 g/d。与CK相比,添加外源氮可以显著提高水稻秸秆的累积腐解率（P < 0.05）。虽然秸秆累积腐解率在不同外源氮处理间差异不显著,但是不同外源氮的添加对水稻秸秆不同时期的腐解特征有着显著影响。主要表现在0～30 d PU、UAN和CaCN2处理水稻秸秆腐解速率分别为0.21、0.20和0.19 g/d,PU处理比UAN和CaCN2处理分别高5.00%和10.53%;在该时间段纤维素和半纤维素腐解率占累积腐解率的比例分别为63.65%和47.02%,这表明纤维素和半纤维素腐解主要集中在秸秆腐解前期,且PU处理对纤维素和半纤维素的促腐效果最佳。30～150 d PU、UAN和CaCN2处理腐解速率分别为0.046、0.046和0.050 g/d,CaCN2比PU和UAN处理高8.70%;在该时间段木质素腐解率占累积腐解率的比例为82.45%,这表明木质素腐解主要集中在秸秆腐解后期,且CaCN2处理对木质素的促腐效果最佳。由此可见PU处理前期促腐效果最佳,CaCN2处理后期促腐效果最佳。综合不同外源氮对水稻秸秆的促腐效应,建议不同种类外源氮进行配施,以达到最佳促腐效果。     

不同碳氮比油菜秸秆淹水还田腐解特征

由于农户施肥量差异较大,导致产生的秸秆养分含量尤其是秸秆碳氮比(C/N)不同,可能影响秸秆还田腐解。为探究不同C/N油菜秸秆腐解动态及养分释放特征,开展室内培养试验。试验选取C/N 92、C/N 116和C/N 136的油菜秸秆作为3个处理,采用尼龙网袋法淹水培养120 d。结果表明:不同C/N秸秆均表现为前期(0～10 d)迅速腐解(累积腐解率30.73%～33.59%)、中期(11～30 d)缓速腐解(累积腐解率5.10%～6.42%)、后期(31～120 d)慢速腐解(累积腐解率仅占总腐解率的4.50%)。不同C/N秸秆碳、氮、磷平均释放率分别为28.32%、46.28%、73.05%,元素释放率表现为磷>氮>碳。不同C/N秸秆养分释放差异表现在快速腐解期,其中C/N 92秸秆的氮素累积释放率相较于C/N 116和C/N 136分别高7.27%和15.16%,磷素释放率则表现为C/N 136秸秆较C/N 116和C/N 92分别高1.91%和13.53%,而不同C/N秸秆碳素在整个腐解期均无显著差异。综上所述,低C/N的油菜秸秆氮素具有更高的释放率,而高C/N秸秆磷素的释放率则高于低C/N的秸秆。     

油菜秸秆、紫云英绿肥及其不同比例配施还田的腐解及养分释放规律研究

试验以油菜秸秆和紫云英(Astragalus sinicus L.)为研究材料,通过盆栽模拟稻田条件,研究了油菜秸秆、紫云英绿肥及其不同比例混合处理腐解及养分释放动态。结果表明,腐解过程均呈现出前10~20 d分解较快,后期分解较慢并逐渐趋于平稳的规律。不同处理各养分的释放快慢不同,表现为钾磷氮碳,在翻压90d时钾的累积释放率为95.09%~97.17%,磷的累积释放率为62.65%~87.14%,氮的累积释放率为70%~76.48%,碳的累积释放率为39.53%~64.69%。翻压90 d后紫云英腐解率达到60.07%,油菜秸秆仅40.8%,混合紫云英后,混合处理的腐解程度加快,且腐解程度随紫云英量的增加而增加。     

不同还田方式下北方旱作小麦秸秆腐解规律研究

为揭示不同还田方式下北方旱作小麦秸秆腐解规律,以小麦秸秆为试验材料,采用尼龙网袋法,于2014-2015年度在山西临汾保护性耕作长期定位试验区进行试验,设置秸秆还田旋耕(SRT)、秸秆覆盖免耕(SNT)2个处理,分析不同耕作方式下小麦秸秆的纤维素、半纤维素、木质素、有机碳、全氮含量以及秸秆腐解率、有机碳矿化率、全氮释放率的变化。结果显示,经过375 d的田间腐解,SRT秸秆腐解率为50%,SNT秸秆腐解率为31%。SRT秸秆的纤维素、半纤维素、木质素的平均腐解率分别为65%、45%、53%,SNT分别为56%、30%、39%;SRT秸秆有机碳的矿化率为57%,SNT为40%;SRT秸秆全氮素释放率为15%,SNT为36%。研究表明,SRT可加快秸秆腐解与组成成分的分解,SNT有利于秸秆氮素的释放,可减少农田氮投入。SNT秸秆有机碳矿化率低可减少农田碳循环速率,提高麦田固碳能力。本研究结果对我国北方旱作小麦秸秆还田管理具有一定的借鉴参考价值。     

双季稻地区不同类型水稻秸秆与还田深度对还田秸秆腐解进程的影响

为探讨双季稻地区还田秸秆的腐解进程,用尼龙网袋法研究了不同类型水稻秸秆不同埋深(0、10 cm)对还田秸秆的腐解和氮碳释放的影响。结果表明,经过早稻90 d、晚稻120 d的腐解,早稻和晚稻的平均腐解率分别为64%和72%。秸秆在还田的前15 d腐解速度较快,在秸秆还田后的30～90(120)d秸秆腐解速度放缓。秸秆腐解率晚稻季高于早稻季,常规籼稻高于杂交籼稻,杂交籼稻高于杂交粳稻,表层秸秆腐解速率略快于下层秸秆。在当季水稻生育期结束时,还田秸秆的氮释放率为60%～70%,秸秆碳释放率达70%～80%,不同埋深对秸秆碳氮释放率影响不显著,表层碳释放略快。     

稻麦轮作制还田秸秆腐解和养分释放特征

秸秆还田是耕地质量提升的重要措施,还田秸秆腐解能够为作物生长提供氮、磷、钾等养分。明确稻麦轮作制水稻和小麦秸秆还田后的腐解和养分释放特征,是制定秸秆还田下合理养分管理制度的理论基础。通过田间尼龙网袋法,研究了小麦秸秆在水稻季、水稻秸秆在小麦季的腐解和养分释放特征以及秸秆腐解剂的影响。结果表明,小麦和水稻秸秆快速腐解期、中速腐解期、缓慢腐解期分别为0～10、10～20、20～110和0～10、10～50、50～200 d。在秸秆腐解剂的作用下,秸秆腐解率达50%和95%的时间缩短约8和38 d。水稻生育期内小麦秸秆累积腐解率达57%,秸秆氮和磷表现为淋溶-富集-释放,释放量分别为29%～37%和36%～44%,碳和钾表现为直接释放,释放量分别为55%和92%。小麦生育期内水稻秸秆累积腐解率达到73%,秸秆碳、氮、磷、钾均表现为直接释放,释放量依次为75%、41%～51%、59%、98%。水稻季,小麦秸秆在缓慢腐解期会吸附-富集土壤溶液中的氮和磷,伴随着秸秆中纤维素和半纤维素逐渐腐解,富集的氮、磷会部分释放到土壤中;小麦季,秸秆腐解剂提高快速和缓慢腐解期氮和磷的释放量和释放速率,氮素和磷素释放量分别提高10.0%和4.7%。热重分析表明,秸秆腐解剂主要加速了小麦和水稻秸秆半纤维素和纤维素的腐解。综上所述,秸秆腐解剂可以在一定程度上提高秸秆腐解和养分释放速率,同时也应注意还田秸秆在水稻孕穗期对土壤溶液中氮、磷的吸附-富集过程,在实际生产中宜在该时期适当补充氮、磷肥,以避免秸秆与作物争养分而导致减产。     

基于长期定位试验的松嫩平原还田玉米秸秆腐解特征研究

为了研究松嫩平原还田玉米秸秆的腐解特征和养分释放规律,该试验采用尼龙网袋法,设置埋土和覆盖地表2种玉米秸秆还田方式,进行连续4 a的定位观测。结果表明:1)还田玉米秸秆的腐解速率和养分释放率都表现为埋土处理大于覆盖地表。秸秆腐解主要集中在还田的前3年,3 a累计腐解率达到91.70%和81.96%,其中第1年腐解率分别为60.63%和45.53%。2)还田玉米秸秆中养分释放的快慢顺序为KPCN。埋土和覆盖处理秸秆中钾的释放主要在还田第1年,释放率达到了96.26%和84.04%;而磷、碳和氮的释放则主要集中在还田前3年,其中磷释放率为92.03%和83.29%;碳释放率为90.96%和82.06%;氮释放率为91.70%和81.96%。3)还田玉米秸秆中半纤维素的腐解速度快于纤维素,木质素最慢。其中埋土和覆盖处理秸秆半纤维素2 a腐解率为88.78%和86.30%;纤维素2 a腐解率为80.42%和70.86%;而木质素3 a累计腐解率为78.63%和66.48%。     

还田时期对绿肥用油菜腐解与养分释放规律的影响

探讨绿肥用油菜还田时期对干物质腐解与养分释放规律的影响,以期为华北地区油菜用作绿肥及后茬作物减氮增效提供理论依据。采用尼龙网袋埋田法研究了绿肥油菜初花期(G1)、盛花期(G2)和角果成熟期(G3)还田的干物质腐解与养分释放规律。结果表明,G1 处理油菜还田干物质量比G2 和G3 处理显著减少45.43% 和46.87%;G1 和G2 处理还田时碳含量低于G3 处理,G1 处理氮和磷含量最高,分别为28.17 和5.21 g/kg,钾含量表现为G1>G2>G3,G1 与G3 处理差异显著。绿肥油菜还田后分快速、中速和慢速腐解3 个阶段,持续期分别为还田后0 ～ 17、18 ～ 45 和46 ～ 123 d,阶段内累积腐解率分别达44.27% ～ 66.87%、12.56% ～ 29.18% 和4.49% ～ 13.81%,最终累积腐解率达60.53% ～ 91.87%;G1 和G2 处理间腐解率无显著差异,但显著高于G3 处理。绿肥油菜还田后碳、氮、磷和钾释放率与腐解率对应亦表现为前期快速释放、中期缓慢释放、后期趋于平稳的规律,且养分累积释放率均表现为钾> 碳> 氮> 磷。经腐解,G1 处理碳、氮、磷和钾累积释放率分别为94.70%、92.97%、88.76% 和93.26%,G2 处理分别为84.25%、86.32%、86.51% 和92.52%,G3 处理分别为72.52%、59.97%、68.54%和87.67%;G2 处理氮、磷和钾释放量最高,分别为125.15、22.88 和50.42 kg/hm²,且G2 处理氮、磷释放量显著高于G1 和G3 处理,G2 处理的钾释放量与G3 处理无明显差异。综上所述,华北地区绿肥油菜在盛花期还田干物质量大且氮、磷、钾释放量最高,是最适宜的还田时期,可为下茬作物减施化肥提供技术支撑与理论依据。     

不同施氮量下潮土中小麦秸秆腐解特性及其养分释放和结构变化特征

  【目的】  秸秆腐解与元素转化涉及复杂的生物化学过程，提高土壤氮素水平是加速秸秆腐解和养分释放的关键措施。研究不同施氮水平下潮土中小麦秸秆腐解特性、养分释放特征及其结构组分变化规律，深入了解秸秆腐解过程与机制，为完善作物秸秆还田技术、实现秸秆资源的高效利用及农田可持续发展提供科学依据和技术支撑。  【方法】  本试验点位于河南省原阳县，土壤类型为潮土，种植制度为小麦–玉米轮作，以小麦秸秆为研究对象，设置0 (SN0)、180 (SN1) 和240 (SN2) kg/hm2 3个氮肥用量，进行187天的秸秆包填埋试验，利用超高分辨场发射扫描电镜 (SEM)、固态核磁共振 (13C-NMR) 等方法研究小麦秸秆腐解过程中的养分释放和结构组分动态变化规律。  【结果】  1) 小麦秸秆腐解呈现前期快后期慢的特征，前两周为快速腐解期，该阶段秸秆平均腐解率为46%，整个玉米季 (100天) 秸秆平均腐解率为71%；高氮营养环境对前两周的秸秆腐解率无显著影响；从第二周开始，施用氮肥处理加速了秸秆腐解，SN1和SN2处理秸秆腐解率平均高于SN0处理6个百分点，但SN1和SN2处理间无显著差异；秸秆碳释放率与秸秆腐解率变化趋势基本一致。2) 腐解187天后，秸秆氮磷钾养分最终释放率大小顺序为钾 (96%～97%) > 氮 (52%～86%) > 磷 (29%～45%)，其中钾在前两周基本完全释放，而氮、磷释放率在后期有负增长现象。3) 纤维素、半纤维素腐解率与秸秆腐解规律基本一致，均表现出前期快后期慢的特点，而木质素则在中后期腐解较快；纤维素、半纤维素和木质素最终腐解率分别为78%～87%、86%～91%和66%～73%（187天后）。4) 扫描电镜结果显示，小麦秸秆结构逐渐遭到破坏，表面变得粗糙，断层增多，空洞增大，纤维束变得松散，形成近似网状结构；高氮处理下小麦秸秆表观结构受破坏程度大于不施氮处理。5) 核磁共振结果显示，不同有机碳官能团信号强度分布表现为:烷氧碳 (47.02%～60.13%) > 烷基碳 (11.41%～17.38%) > 双烷氧碳 (10.79%～13.31%) > 甲氧基碳/烷氮碳 (7.53%～12.02%) > 芳基碳 (2.70%～7.18%) > 羧基碳 (1.07%～2.60%) > 酚基碳 (0.75%～2.02%)；腐解过程中烷基碳、甲氧基碳/烷氮碳、酚基碳和羧基碳相对含量显著增加，而烷氧碳相对含量显著降低。6) 相关分析表明，秸秆残余物所有有机碳官能团均与腐解率、碳释放率有显著或极显著相关性；有机碳官能团中只有烷氧碳、甲氧基碳/烷氮碳与氮释放率有显著相关性；烷氧碳、双烷氧碳与纤维素、半纤维素和木质素腐解率均呈极显著负相关，羧基碳和甲氧基碳/烷氮碳均与木质素腐解率呈现极高的正相关性。  【结论】  施用氮肥能够促进小麦秸秆腐解和碳释放，其效果在秸秆还田两周后才能显现出来；在腐解过程中，秸秆残余物中代表易分解碳水化合物的烷氧碳相对含量随腐解时间延长而不断降低，且占比均高于其它碳官能团，对指示秸秆腐解进程具有重要意义；固态核磁共振技术更有利于监测秸秆腐解过程中不同有机碳官能团结构变化，从而更深刻地认识秸秆腐解机制。     

控释氮肥对玉米秸秆腐解及潮土有机碳组分的影响

施肥影响秸秆还田效果,研究不同形态氮肥对秸秆腐解及土壤有机碳组分的影响可为秸秆还田下氮肥合理施用提供科学依据。以10年小麦-玉米轮作定位施肥试验为基础,采用尼龙网袋田间填埋法,研究了控释掺混尿素和普通尿素不同用量(纯氮120,240,360 kg/hm~2)对潮土中玉米秸秆腐解及土壤有机碳组分的影响。结果表明:与普通尿素相比,控释掺混尿素具有促进秸秆腐解的趋势;在秸秆腐解后期,控释掺混尿素处理较普通尿素显著促进了秸秆氮、磷的释放,而不同氮肥处理对秸秆中钾素的释放影响并不显著。在秸秆腐解后期,相同施氮量条件下,常规施氮量和增施氮量的控释掺混尿素处理较普通尿素显著增加土壤水溶性和热水溶性有机碳含量。在增加土壤微生物量碳、氮含量方面,在秸秆腐解的某些阶段控释掺混尿素处理的促进作用显著高于普通尿素处理。综合来看,与普通尿素相比,控释掺混尿素在秸秆腐解和增加土壤有机碳组分方面具有较好的促进作用。     

稻-油轮作下保护性耕作对土壤肥力的影响及评价

本文选取湖北省武穴市、荆州市和武汉市3个稻-油轮作长期定位试验点(试验时间分别为9年、5年和3年),通过连续监测土壤容重、孔隙度、p H、有机质、全氮、全钾、碱解氮、速效磷和速效钾等,研究在不同耕作年限和方式下,秸秆还田和免耕对水稻季(2015年10月)和油菜季(2016年5月)各土层(0~20 cm和20~40 cm)中土壤物理性质和养分的影响,并应用内梅罗指数法综合评价各土层土壤肥力水平,以探讨长期秸秆还田对土壤肥力的影响。结果表明:1)秸秆还田处理使水稻季和油菜季的土壤容重降低2.00%~16.54%,土壤总孔隙度增加1.00%~15.07%;而免耕处理下油菜季的变化与其相反,水稻季的变化不显著。2)秸秆还田处理增加了3个试验点0~20 cm土层中有机质(4.76%~35.07%)、全氮(1.80%~32.03%)、速效磷(20.95%~65.82%)、碱解氮(5.97%~37.00%)和速效钾(8.71%~133.04%)的含量,其中速效钾含量的增加幅度最高;免耕处理对土壤各养分的影响不显著,而在配施秸秆后,相对于其他处理,其对各养分的增加效果相对最好。各处理对20~40cm土层的影响与0~20 cm土层相似,但整体增加效果没有后者显著。3)各试验处理中,免耕+秸秆还田和施氮磷钾肥+秸秆还田两种处理增加各土层土壤综合肥力系数较大(7.56%~25.93%),它们对土壤肥力的提高效果相对较好。     

不同水稻灌溉模式和氮肥减量对还田麦秸腐解特性及土壤养分的影响

为了探讨不同水稻灌溉模式和氮肥减量对还田小麦秸秆腐解特性及土壤养分的影响，通过田间试验，设置了水稻灌溉模式（常规灌溉，W1；干湿交替灌溉，W2）和施氮水平（不施氮，N0；常量施氮，N1；减量20%施氮，N2）处理，采用尼龙网袋法研究了不同处理下小麦秸秆腐解动态、养分释放规律及土壤养分含量。结果表明，干湿交替灌溉和氮肥施用均可促进还田小麦秸秆的腐解，减量20%施氮处理小麦秸秆累积腐解率低于常量施氮处理。相同施氮水平下，干湿交替灌溉模式小麦秸秆碳与氮磷钾累积释放率高于常规灌溉模式；与常量施氮相比，减量20%施氮处理小麦秸秆碳与氮磷钾累积释放率降低。干湿交替灌溉和施氮使土壤有机质、全氮、碱解氮和有效磷含量提高，而减量20%施氮对土壤养分含量的影响较小。综上可见，干湿交替灌溉和氮肥施用促进了还田小麦秸秆腐解和养分释放，有利于土壤养分提升；而减量20%施氮对小麦秸秆腐解与养分释放以及土壤养分无明显影响。     

不同气候和土壤条件下秸秆腐解过程中养分的释放特征及其影响因素

农田土壤中秸秆腐解伴随氮磷钾养分的释放是重要的生物地球化学过程,也是秸秆还田替代化肥养分的基础。了解不同农区秸秆分解过程中的养分释放动态,揭示秸秆、气候和土壤条件的交互作用机制,是制定秸秆还田合理措施的理论基础。基于寒温带-暖温带-中亚热带的黑土、潮土、红壤互置试验平台,研究了小麦、玉米秸秆在3年腐解过程中养分释放过程和影响因素。结果表明,秸秆中养分释放速率的大小顺序为KPN;秸秆中氮素和磷素在寒温带以及在红壤和潮土中表现为先富集再释放特征,在暖温带、中亚热带以及黑土中表现为直接释放特征;秸秆中钾素均表现为直接快速释放特征,在腐解0.5 a平均释放率达89.5%。气候和土壤条件主导了氮磷的释放,其相对平均贡献率分别为19.5%和15.2%。在腐解后期(2~3 a)气候、土壤和秸秆因素对养分释放的贡献率30%,说明土壤生物因素可能起了主导作用。     

灌溉方式与秸秆覆盖优化施氮模式对秸秆腐熟特征及水稻氮素利用的影响

以杂交籼稻‘F优498’为试验材料,研究不同灌溉方式[淹水灌溉(CK)、干湿交替灌溉、旱作]下氮肥运筹与秸秆覆盖优化管理模式(麦秆覆盖优化施氮模式、油菜秆覆盖优化施氮模式以及无秸秆覆盖优化施氮模式)对水稻根系生长、各时期氮素积累以及产量的影响,探讨各灌溉方式下秸秆腐熟及氮素释放规律,明确秸秆腐熟与氮素释放规律对水稻生长的影响及其相关关系。结果表明,淹水灌溉和干湿交替灌溉均较旱作有效地协调各时期水稻地上部、地下部生长,促进各时期氮素吸收利用,提高稻谷产量;而水分生产效率则以旱作为最优,干湿交替灌溉次之,但差异不显著。麦秆、油菜秆的腐熟与氮素释放效率最高峰均出现在移栽后30 d,但腐熟量与氮素释放量受灌溉方式与秸秆种类的影响;油菜秆腐熟量显著高于麦秆,旱作明显高于干湿交替与淹水灌溉;氮素释放量则以麦秆为最优。秸秆覆盖优化管理模式也对水稻各生长指标具有显著影响;淹水及干湿交替灌溉下,麦秆覆盖氮肥运筹优化管理模式有效协调水稻植株各时期的生长,促进氮素吸收利用,最终实现产量的增加;油菜秆覆盖氮肥运筹优化管理模式则在整个生育期均对水稻生长表现轻微抑制效应;而旱作模式下麦秆、油菜秆优化施氮模式覆盖均呈现显著的促进作用,其中油菜秆覆盖优势明显,可作为生产中水资源不足的情况下参考。秸秆腐熟量及氮素释放量与水稻根干重、氮素吸收利用以及产量的相关性分析表明,移栽后30 d秸秆腐熟量与稻谷产量、氮素吸收均呈显著的负相关关系(r=?0.27*~?0.29*),而齐穗期、成熟期氮素释放量与产量及氮素吸收均呈显著的正相关关系(r=0.31*~0.59**);同时,秸秆的腐熟量与氮素释放对水稻根冠比影响较大,其中以齐穗期最为显著(r=?0.27*~0.42**)。协调水稻各时期秸秆腐熟量及氮素释放,特别是移栽后30 d氮素释放量是保证实现水稻高产、高效的重要措施之一。     

秸秆颗粒化还田加速腐解速率提高培肥效果

为了探索将玉米秸秆压缩成颗粒后还田培肥土壤的可行性,研创新型秸秆还田方式,采用尼龙网袋埋藏法,研究秸秆颗粒化还田与常规粉碎秸秆还田(对照)在盆栽培养条件下的腐解与养分释放特征,以及对土壤呼吸的影响。结果表明,相同质量的秸秆颗粒化后其堆积密度为对照的4.8倍,可显著改善其还田性,提高土壤消纳秸秆的能力。秸秆颗粒化后还田可显著提升秸秆的腐解速率,培养期内前60 d,秸秆颗粒平均腐解速率比对照提升31.68%;培养300 d后,其累积腐解率达80.81%,比对照高出8.7个百分点;估算可比对照提前30 d腐解超过50%,提前14 d完全腐解。秸秆颗粒化还田可显著提升秸秆养分释放速率,培养期前60 d尤为明显;培养300 d后,秸秆颗粒的碳(C,carbon)和氮(N,nitrogen)累积释放率比对照分别提高了11.0和13.2个百分点,但磷素(P,phosphorus)和钾(K,kalium)累积释放率与对照无显著差异(P0.05);估算C、N、P、K养分分别释放超过50%的时间比对照提前15~125 d,提前9 d释放全部养分。此外,秸秆颗粒化还田在培养期前260 d可显著提高土壤呼吸速率,培养期间平均土壤呼吸速率比对照提高18.03%。因此,秸秆颗粒化还田可实现高效快速的培肥土壤,在农业生产中具有较高的推广应用价值。     

秸秆还田提高水稻-油菜轮作土壤固氮能力及作物产量

为探讨西南山区水稻-油菜轮作模式下秸秆还田对作物产量和土壤氮素固持能力的影响,于2013-2015年在洱海流域稻油轮作农田中设置空白处理(CK)、单施化肥(CF)、化肥+玉米秸秆(CFMS)以及化肥+蚕豆秸秆(CFBS)4个处理,测定分析了作物产量、土壤微生物量及土壤理化性质等关键指标。结果表明,与CF处理相比,秸秆还田提高水稻、油菜产量及其地上部含氮量,增加氮素有效输出。不同处理土壤微生物量碳、氮质量分数存在差异,其大小顺序为:CFMSCFBSCFCK。与土壤碳氮比相比,土壤微生物熵和微生物量C/N对秸秆还田做出快速响应,秸秆还田提高土壤微生物熵,降低微生物量C/N。此外,秸秆还田显著降低油菜收获后的土壤硝态氮残留(P0.05),与CF相比,玉米秸秆和蚕豆秸秆还田分别使土壤硝态氮残留量减少11.6%~55.0%和13.7%~52.3%。可见,中国西南山区稻油轮作模式下秸秆还田能提高作物产量和含氮量,增强土壤微生物氮素固持能力,有效降低土壤氮素流失风险,且玉米秸秆在增产、固氮方面的作用优于蚕豆秸秆。结果可为提高西南山区水稻、油菜产量,增强土壤氮素固持能力,降低土壤氮素流失风险提供参考。     

不同还田方式对玉米秸秆腐解及土壤养分含量的影响

通过土壤耕作和秸秆还田试验,以玉米秸秆为研究对象,探讨东北棕壤土区适宜的秸秆还田方式,为秸秆资源的高效利用提供理论依据。在辽宁沈阳设置连续两年（2014-2015年）的田间定位试验,采用尼龙网袋法研究免耕覆盖（NTS）、旋耕还田（RTS）和翻耕还田（PTS）3种秸秆还田方式下秸秆腐解率和碳氮磷钾养分释放率,分析秸秆还田方式对耕层土壤养分含量的影响。结果表明,RTS和PTS秸秆腐解速率均表现为前期快、后期慢,秸秆养分释放率均表现为钾 > 磷 > 碳 > 氮。NTS、RTS和PTS处理秸秆两年平均腐解率分别为38.8%、78.0%、65.9%,两年平均碳释放率分别为56.5%、78.8%、69.4%,氮释放率为16.7%、53.5%、38.8%,磷释放率为81.3%、92.5%、89.8%,钾释放率为92.0%、99.4%、98.9%。NTS处理秸秆腐解率及碳氮释放率与还田时间符合逻辑斯蒂曲线方程,RTS和PTS处理秸秆腐解率、碳氮释放率及3种还田方式秸秆磷钾释放率随还田时间变化符合米氏方程。秸秆还田有助于提高耕层土壤有机碳和全氮含量,RTS处理土壤全磷含量显著高于PTS处理（P<0.05）,与NTS处理全磷含量差异不显著,3种还田方式土壤全钾含量差异不显著。综合分析秸秆腐解和耕层土壤培肥效果,东北棕壤土区建议玉米秸秆还田方式为旋耕秸秆还田。