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。     

三种不同绿肥的腐解和养分释放特征研究

利用网袋法模拟研究旱地条件下箭筈豌豆（Vicia sativas L.）、苕子（Vicia villosa Roth. Var.）、山黧豆（Lathyrus palustris L. Var. Pilosus ledeb） 三种绿肥的腐解和养分释放特征。结果表明,三种绿肥均在翻压15 d内腐解较快,腐解率均在50%以上,之后腐解速率逐渐减慢,翻压70 d时,箭筈豌豆、苕子和山黧豆的累积腐解率分别达71.7%、67.3%和74.1%。氮和钾在翻压10 d内释放较快,碳和磷在翻压15 d内释放较快,之后释放速率均减慢。箭筈豌豆、苕子和山黧豆在翻压70 d时的碳累积释放率分别为71.3%、67.0%和74.1%。三种绿肥的养分累积释放率均是K>P>N,在翻压70 d时钾的累积释放率均在90%以上,磷的累积释放率为73.3%～78.7%,氮的累积释放率为59.9%～71.2%,其中山黧豆的氮和磷累积释放率高于箭筈豌豆和苕子,而三种绿肥钾的累积释放率无显著差异。养分释放量结果表明,箭筈豌豆和苕子的养分累积释放量表现为K>N>P,而山黧豆表现为N>K>P,不同绿肥的养分累积释放量不同,山黧豆的氮累积释放量最高,箭筈豌豆的磷和钾累积释放量最高,苕子各养分的累积释放量都最低。     

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。     

黄河三角洲盐碱地毛叶苕子不同还田方式下 腐解及养分释放特征

绿肥在盐碱地土壤结构改良和地力提升上具有独特优势,但在黄河三角洲地区的相关研究较缺乏。通过种植试验和尼龙网袋模拟腐解试验,探究毛叶苕子作绿肥的养分供应能力以及在免耕覆盖和翻压2 种还田方式下的腐解、养分释放特征,以期为其合理利用提供参考。结果表明,黄河三角洲盐碱地种植毛叶苕子还田可以在较大程度上提供后茬玉米所需的氮、钾,但磷供应较少。2 种还田方式均表现为前期腐解和养分释放速率快,后期腐解和养分释放速率明显降低的趋势,养分累积释放率为钾> 氮> 碳> 磷。至还田81 d,覆盖还田和翻压还田的腐解率分别为53.7% 和74.8%,碳、氮、磷、钾释放率分别为75.6% ～ 81.0%、77.1% ～ 81.2%、59.8% ～ 63.2%、80.1% ～ 93.8%。与免耕覆盖还田相比,翻压还田的累积腐解率和前期的腐解速率显著较高。2 种还田方式的养分释放水平相当,但覆盖还田下各养分的快速释放期均短于翻压还田,持续供应养分能力更好。从保护土壤墒情和减少能源消耗的角度,毛叶苕子免耕覆盖还田具有一定优势,但可能受后期降雨、风等自然条件的影响更大,需要综合考虑和进一步的验证。     

理化预处理方式对玉米秸秆腐解与养分释放特征的影响

该文采用尼龙网袋法,研究了长期培养条件下,不同预处理方式(氨化、酸化、微波、无处理)对玉米秸秆腐解与养分释放特征的影响。结果表明,培养100 d后,包括对照在内的各处理秸秆质量累积腐解率均超过50%,其中酸化、氨化处理有利于促进玉米秸秆的快速腐解;培养300 d后,氨化、酸化、微波处理玉米秸秆的累积腐解率分别为89.22%、91.68%和82.26%,其中氨化、酸化处理显著高于对照(80.81%)。与对照相比,在秸秆快速分解期(0~100 d),酸化处理秸秆可多释放23.95%的氮、13.11%的磷、4.27%的钾;氨化处理秸秆可多释放9.69%的氮;微波处理秸秆可多释放4.28%的碳;培养结束时(300 d),酸化处理更有利于钾素、磷素的释放,比对照多释放了7.73%的钾、6.34%的磷;氨化处理更有利于氮素、磷素的释放,比对照多释放了6.16%的氮、5.41%的磷;微波处理可略增加钾素的释放,比对照提高1.61%。综上可见,玉米秸秆还田前进行适当酸化或氨化处理,可促进其腐解,提高养分释放速率,尤其酸化处理效果更好,但具体田间操作及表现仍需进一步研究。     

覆盖大豆绿肥腐解规律及其对土壤养分的影响

田间条件下采用覆盖尼龙袋的方法,研究了大豆绿肥的腐解规律及其对土壤养分的影响。结果表明,覆盖大豆绿肥随时间的延长逐渐腐解,在整个腐解过程中,前4周腐解得较快,以后腐解减慢,并且在种植玉米条件下比不种植玉米条件下腐解得快,但差异不显著。覆盖大豆绿肥经过玉米整个生长季(8周)的腐解,在种植玉米、不种植玉米的条件下的腐解率分别为54.2%和52.4%,其中前4周的腐解量分别占8周总腐解量的79.5%(种植玉米的条件下)和77.1%(不种植玉米的条件下)。覆盖大豆绿肥能明显提高土壤养分含量。     

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。     

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。     

陕北旱地毛叶苕子不同翻压量下腐解速率及养分变化特征

采用尼龙网袋法在陕北旱地进行田间腐解试验,研究了低(30000 kg/hm²)、中(45000 kg/hm²)、高(52500 kg/hm²)3个翻压量下毛叶苕子的干物质腐解规律和养分释放率,为合理确定绿肥翻压量和化肥配施量提供理论依据。结果表明:随着翻压时间的推移毛叶苕子腐解率呈前期迅速增加、后期缓慢的变化趋势,至试验结束时(75 d)各处理干物质的最终腐解率为61.98%～65.32%。氮、磷、钾均在翻压后的前10 d大量释放,至试验结束时氮累积释放率为69.10%～75.23%,磷累积释放率为72.25%～78.24%,钾累积释放率达81.62%～90.02%。不同翻压量下毛叶苕子氮、磷、钾的释放率和释放速率分别可用幂函数y=axb和指数衰减模型v=v0e-kx进行拟合,回归分析表明,不同翻压量下各养分最易达到的释放率均随翻压量的增大而降低,随着翻压量的增加,氮养分最大释放速率呈先增加后减小的趋势,磷的最大释放速率逐渐提升,钾的最大释放速率逐渐减少。增加翻压量对毛叶苕子磷完全释放的延缓效应最大(延缓145～167 d)、氮次之(延缓31～49 d)、钾最小(延缓26～38 d)。增加翻压量不会改变毛叶苕子整体的腐解及养分释放规律,但会对养分的释放率和释放速率产生影响,在实际生产中应充分结合作物需肥特性,确定毛叶苕子合理的翻压量。     

3种腐熟剂促进玉米秸秆快速腐解特征

为筛选出适宜东北寒冷区快速腐解秸秆的腐熟剂,通过网袋腐解试验明确施入3种秸秆腐熟剂对玉米秸秆生物量及养分释放的影响。结果显示:经过100 d的腐解,玉米秸秆生物量失重率随着时间的延长逐渐增加,玉米秸秆失重率为57.1%~64.1%,其中以施用3号秸秆腐熟剂的玉米秸秆生物量失重率最高,为64.1%。施入不同秸秆腐熟剂后玉米秸秆氮、磷、钾释放率分别为35.1%~57.2%、44.2%~59.6%、77.4%~89.7%,其中以3号腐熟剂的秸秆磷、钾素释放率最高。各处理有机碳矿化率呈相同的趋势,均随时间的延长逐渐增加,取样末期有机碳矿化率在65.3%~69.1%之间,且各处理间差异不明显。综上,以3号秸秆腐熟剂腐解秸秆的效果最好。     

Humus status of soddy-podzolic soil upon application of different green manures

Results of studying the effect of different plant species on the humus status of loamy sandy soddy-podzolic soil were generalized. It was found that the application of different green manure species (Lupinus luteus L., Trifolium pratense L., and Raphanus sativus L.) and straw from cereal crops (Secale cereale, Hordeum L.) under percolative conditions helped to sustain a stable humus budget in grain agrophytocenoses. A significant change in the fractional composition of HAs and FAs occurred under the effect of green manure. The fractions of free HAs and those bound to clay minerals accumulated with the application of Trifolium pratense and Raphanus sativus biomass and cereal straw. Lower amounts of aggressive and free FAs were formed in the soil with the application of straw and fallow plants. The decomposition of green manure and the formation of humic substances also depended on the hydrothermal conditions during application of manure.     

不同还田方式下拉巴豆秸秆腐解及养分释放特征

为明确拉巴豆秸秆的腐解和养分释放规律,采用网袋法模拟研究拉巴豆在覆盖还田、土埋还田和水淹还田方式下的腐解动态。结果表明:不同还田方式下,拉巴豆茎秆在0~20 d腐解速率较快,之后腐解缓慢;在100d时,覆盖还田、土埋还田和水淹还田方式下累计腐解率分别达42.4%、74.3%、66.9%。经过100 d的腐解,覆盖还田方式下碳、氮、磷、钾的累计腐解率分别为28.8%、14.3%、47.7%、86.2%;土埋还田方式下碳、氮、磷、钾的累计腐解率分别为68.0%、62.3%、85.2%、94.8%;水淹还田方式下碳、氮、磷、钾的累计腐解率分别为63.0%、55.0%、82.0%、91.1%,拉巴豆茎秆养分的释放速率表现为钾磷碳氮。3种还田方式下茎秆累计腐解率及碳、氮、磷、钾等养分的累计释放率均表现为土埋还田水淹还田覆盖还田。     

日光温室白萝卜生产系统的氮素利用与平衡研究

在日光温室条件下,研究了不同氮素供应水平对白萝卜（Raphanus sativus L．）氮素利用和土壤硝态氮累积动态,并对土壤-作物体系的氮素表观平衡进行了评估。结果表明,随氮肥用量的增加,白萝卜产量和干物质累积量均没有显著升高,但根块内富集的硝酸盐含量显著增加。增施氮肥对白萝卜维生素C（Vc）,可溶性糖和可溶性蛋白含量没有显著影响;随施氮量增加白萝卜根块氮素吸收量显著增加,当季氮肥利用率降低;当氮肥用量低于推荐施氮量（有机肥＋200kg urea—N·hm^-2）时,整个白萝卜生长期,根层（0～60cm）土壤硝态氮均处于耗竭状态。当施氮量高于推荐施氮量时,根层硝态氮下降幅度减小,并在播种30d以后呈上升趋势;土壤一作物体系中播前无机氮（Nmin）和氮肥投入是主要输入项,输出项中以土壤无机氮残留和作物吸收为主。随施氮量的增加,氮素表观平衡值和土壤残留Nmin明显增加。系统氮素盈余量随施氮量的增加而增加。结合当地地力条件,在有机肥和磷钾肥配施的基础上,秋冬季白萝卜施氮量应控制在200kg·hm^-2以内。     

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。     

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。     

砂土中有机物质腐解与有机质调控

通过砂滤管和尼龙网袋法研究了有机物料在砂土的腐殖化和矿质化规律,对该土壤有机质培肥及调控提出了建议。研究表明:供试的几种物料总的分解速率趋势为:玉米秸杆>小麦秸杆>鸡粪>牛粪>猪粪。砂土有机质的矿化速率为3.06%;同时发现两种研究方式下,土壤有机质含量和活性有机质含量二者之间具有明显的相关性。     

煤矿复垦区不同有机物料的分解特征

  【目的】  研究不同有机物料在矿区复垦土壤中的分解速率及养分释放特征，为合理利用有机资源培肥矿区复垦土壤提供科学依据。  【方法】  在山西黄土丘陵区矿区复垦长期试验点进行大田填埋分解试验。采用尼龙网袋法，将供试的4种有机物料小麦秸秆、玉米秸秆、牛粪和猪粪烘干后过2 mm筛，均按等有机碳量 (8 g) 称取后装入尼龙网袋埋入试验地15 cm深。在填埋后的第12、23、55、218、280、365天采样，分析4种有机物料的干物质残留量和氮、磷、钾及半纤维素、纤维素、木质素含量，计算C/N值和木质素(Lignin)/N值。  【结果】  秸秆和粪肥在矿区复垦土壤中的分解速率均在第12天达到最大，然后迅速下降，分解第365天时，小麦秸秆、玉米秸秆、牛粪和猪粪的质量残留率依次为49.8%、55.1%、79.2%和54.0%，有机碳残留率依次为48.8%、53.4%、63.9%和51.8%。供试有机物料的养分释放率存在差异，在最初分解的第23天，玉米秸秆的氮、磷养分出现了明显富集，氮、磷养分残留率分别达到了131.0%和152.7%，小麦秸秆、牛粪和猪粪的氮素残留率依次为93.0%、81.3%和67.8%，磷素的残留率依次为92.5%、98.8%和84.3%，分解第365天时，小麦秸秆中养分释放速率大小表现为钾 > 磷 > 氮，其他3个物料中养分释放速率大小均表现为钾 > 氮 > 磷。从整个分解过程来看，玉米秸秆中氮素和磷素在矿区复垦土壤中表现出先富集再释放的模式，其他3个物料中氮素和磷素均表现为直接释放模式。采用地积温方程能较好地拟合有机物料的分解过程，由方程可知，秸秆和粪肥的分解速率常数 (K) 大小顺序为猪粪 > 小麦秸秆 > 玉米秸秆 > 牛粪。有机物料的分解速率与养分和木质素等成分的含量相关，全磷、半纤维素含量越高分解越快，木质素含量、C/N和Lignin/N越高分解越慢。  【结论】  秸秆和粪肥在山西矿区复垦土壤中的分解速率在填埋后第12天达到最大值，之后分解速率减缓。与秸秆相比，粪肥的有机碳残留率较高，氮、磷养分释放快，其中以牛粪的分解速率最慢，有机碳残留率最高，因此，牛粪可作为矿区复垦土壤培肥的首选有机物料。