何 川，楊 勤，蒲全波，陳 巖，楊 云，王 鵬，金 容，鄭祖平，夏清清

(1.南充市農(nóng)業(yè)科學院，四川 南充 637000；2.四川省農(nóng)業(yè)科學院，成都 610000)

農(nóng)作物目標產(chǎn)量不斷提高，其副產(chǎn)物秸稈也顯著增多，按通用公式估算，我國主要農(nóng)業(yè)秸稈現(xiàn)年產(chǎn)量已突破9億t，占全球的16.8%。農(nóng)作物秸稈作為生物質(zhì)資源，含有豐富的營養(yǎng)元素，但未得到科學合理利用，大量桔桿被焚燒、丟棄，不僅造成資源浪費，還嚴重污染生態(tài)環(huán)境，目前已經(jīng)成為社會關(guān)注的焦點問題[1]。2011年由國家發(fā)改委、農(nóng)業(yè)部和財政部共同制定了《“十二五”農(nóng)作物秸稈綜合利用實施方案》，當前基礎(chǔ)上將秸稈的資源化利用量提高7 557萬t。秸稈含有大量木質(zhì)素和纖維素，氮、磷、鉀以及微量元素，還田后，土壤肥力得到修復，土壤結(jié)構(gòu)得以改善[2]。秸稈利用主要是秸稈直接還田或者畜禽過腹處理，目前我國多數(shù)地方采取直接秸稈還田處理，是較為有效的辦法，一定程度提高了秸稈利用率。張紅等研究發(fā)現(xiàn)，不同秸稈處理的腐解殘留率與土壤微生物群落的優(yōu)勢度呈顯著負相關(guān)，微生物群落在一定程度上影響了秸稈分解的速率[3]。除了農(nóng)作物秸稈種類、碳氮比、干濕程度以外，溫度、環(huán)境濕度都會影響農(nóng)作物秸稈在土壤里的腐解率和養(yǎng)分變化[4]。由于不同種類農(nóng)作物秸稈的固有物理性狀、養(yǎng)分含量、粉碎程度千差萬別，其秸稈腐解率和養(yǎng)分釋放率之間存在較大差異，目前已經(jīng)有各種耕作模式秸稈腐解狀態(tài)的研究報道，但不同還田處理下農(nóng)作物秸稈腐解率以及對下茬產(chǎn)量影響的研究鮮見。本文通過設(shè)置旋耕整地、前茬秸稈粉碎、地表覆蓋等模式,研究秸稈腐解率、養(yǎng)分釋放規(guī)律，總結(jié)分析不同秸稈還田方式影響的差異。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)概況

試驗于2018年12月至2019年11月在四川省閬中市水觀鎮(zhèn)老山寨村實施。該地點屬于濕潤亞熱帶季風氣候區(qū)，年降水量1 013 mm，年均氣溫16.9 ℃，土壤類型為石灰性紫色土，有機質(zhì)8.9 g/kg，堿解氮183.6 g/kg，有效磷61.5 mg/kg，速效鉀139.7 mg/kg，供試材料為上茬油菜秸稈。

1.2 試驗設(shè)計

采用單因素隨機區(qū)組試驗設(shè)計，設(shè)計5個處理，每處理3次重復，小區(qū)面積不小于67 m2。試驗處理如下：T1前茬秸稈不還田+旋耕整地(ck)；T2前茬秸稈粉碎+旋耕混耙還田；T3前茬秸稈粉碎地表覆蓋+免耕整地；T4前茬秸稈整稈地表覆蓋+旋耕整地；T5前茬秸稈整稈地表覆蓋+免耕整地。

1.3 取樣方法

大田試驗與尼龍網(wǎng)袋法結(jié)合。

秸稈粉碎處理：將秸稈粉碎或截成5～10 cm小段，尼龍網(wǎng)袋法用于秸稈腐解度調(diào)查，尼龍網(wǎng)袋的大小60 cm×45 cm，孔徑為80目。

秸稈整稈處理：將秸稈截成60 cm小段，稱取242 g放入尼龍網(wǎng)袋中。

前茬秸稈粉碎+旋耕混耙還田處理：裝入0～10 cm表土40.5 kg，然后與秸稈混合均勻，用尼龍線縫好封口，埋入土中，網(wǎng)袋上端與地表持平。

地表覆蓋處理：固定平鋪于小區(qū)內(nèi)。

還田處理后20 d、40 d、60 d、80 d、100 d各取1次樣，將網(wǎng)袋內(nèi)的秸稈全部挑出并用清水洗凈，烘干稱重，粉碎后對殘余秸稈中的養(yǎng)分含量加以測定。

1.4 植株和籽粒樣品測定指標及方法

樣品通過H2SO4-CuSO4-K2SO4消煮后,采用凱氏定氮法測定全氮，經(jīng)H2SO4-H2O2熔融，消解釩鉬黃比色法測定全磷含量，火焰光度計法測定全鉀含量[5]。

腐解率(%)=[(Mo-Mt)/Mo]×100%；

養(yǎng)分率放率(%)=[(Mo×Co-Mt×Ct)/(Mo×Co)]×100%；

式中Mo指測試秸稈重量(g)，Mt指經(jīng)過t時腐解后重量(g)，Co指測試秸稈養(yǎng)分含量，Ct指經(jīng)過t時腐解后測試的養(yǎng)分含量。

1.5 數(shù)據(jù)處理與分析

利用SAS 9.2軟件進行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析，其中多重比較應(yīng)用最小顯著性差異法(LSD法)，并對數(shù)據(jù)進行分析作圖[7]。

2 結(jié)果與分析

2.1 腐解率

進行秸稈粉碎后混土還田降解速度最快的是處理2，可以有效的將秸稈中本身的養(yǎng)分分解釋放回土壤之中，而最差的為處理4和處理5(秸稈整稈地表覆蓋免耕)，分析原因可能是秸稈整株還田，土壤接觸面較小，微生物不易與秸稈充分接觸，導致秸稈腐解率變低(表1)。

2.2 氮釋放率

由圖1可見，隨著時間的變化，N含量均有下降趨勢，各處理表現(xiàn)具有一致性，N釋放率呈逐步增加趨勢，處理4即前茬秸稈整稈地表覆蓋+旋耕整地的N釋放率表現(xiàn)勻速狀態(tài)，處理2(秸稈粉碎旋耕混耙還田)從取樣始N釋放率最高，為47.8%，直到107 d后達65.5%，穩(wěn)居第一，處理5(秸稈整稈地表覆蓋免耕)的N釋放率由3.5%變換為37.8%，一直處于最低水平，且顯著低于其他處理。

2.3 磷釋放率

由圖2可看出，處理2、處理3、處理4表現(xiàn)具有一致性，P2O5釋放率呈逐步增加趨勢，處理3(秸稈粉碎地表覆蓋+免耕整地)P2O5釋放率從20%上升到39.6%表現(xiàn)勻速狀態(tài)，處理2(秸稈粉碎旋耕混耙還田)從取樣開始其P2O5釋放率平均水平一直處于高位，最終達58.9%，但差異不顯著，處理5(秸稈整稈地表覆蓋免耕)開始取樣時的P2O5釋放率最低，為5.6%。

2.4 鉀釋放率

由圖3可知，處理2、處理3、處理5表現(xiàn)具有一致性，K2O釋放率呈現(xiàn)勻速增加趨勢，處理4即前茬秸稈整稈地表覆蓋+旋耕整地的K2O釋放率表現(xiàn)波動狀態(tài)，前期較慢，60 d后由16.3%顯著增加到40%，處理2(秸稈粉碎旋耕混耙還田)K2O釋放率從取樣開始的31.8%逐漸上升到82.6%，顯著高于其他處理，其他處理間差異不顯著，處理5(秸稈整稈地表覆蓋免耕)的K2O釋放率最低。

2.5 纖維素釋放率

由圖4可見，處理2(秸稈粉碎旋耕混耙還田)從取樣開始其纖維素釋放率(33.7%上升到77.8%)顯著高于其他處理，其他處理間差異不顯著，處理3、5線型表現(xiàn)具有一致性，纖維素釋放率呈現(xiàn)緩慢增加趨勢，處理4即前茬秸稈整稈地表覆蓋+旋耕整地的纖維素釋放率在80 d后由21.2%上升為32.6%，表現(xiàn)先慢后快的狀態(tài)，處理5(秸稈整稈地表覆蓋免耕)的纖維素釋放率最低。

3 結(jié) 論

旋耕加秸稈還田處理的秸稈腐解率顯著高于其它處理還田，秸稈養(yǎng)分釋放率表現(xiàn)為K2O最高，且旋耕還田處理有85%以上的鉀素釋放，生產(chǎn)上應(yīng)減少鉀肥施用量或施用時間后移，提高鉀肥利用效率。旋耕加秸稈還田可提高耕層土壤有機碳、全氮、全磷含量，根據(jù)還田秸稈腐解后測試養(yǎng)分含量分析，秸稈粉碎加旋耕還田適宜本區(qū)域土壤類型的秸稈還田方式。

4 討 論

旋耕還田處理的秸稈與土壤充分混拌、土壤通氣透水性好，利于土壤微生物對秸稈的分解活動，秸稈腐解表現(xiàn)前期快后期慢的特征，與龔振平等[6]，劉少東等[7]，張一平等[8]的研究結(jié)果一致。秸稈機械化粉碎混土全量還田技術(shù)，利用大型拖拉機就地粉碎秸稈，均勻拋撤，通過滅茬旋耕，把作物秸稈全量混拌到土壤中，實現(xiàn)一次性完成粉碎、滅茬、旋耕和鎮(zhèn)壓作業(yè)，旋耕秸稈還田處理的土壤環(huán)境利于秸稈逐漸腐熟，秸稈組織結(jié)構(gòu)的破壞程度大于露天處理[9]，把秸稈中的營養(yǎng)物質(zhì)全部保留在土壤里，增加土壤有機質(zhì)含量，改良土壤，培肥地力，克服重茬，減少作物病蟲草害的發(fā)生，提高作物產(chǎn)量，減少環(huán)境污染，是爭搶農(nóng)時季節(jié)的一項綜合配套技術(shù)。免耕秸稈還田處理的秸稈與土壤接觸面變小，大部分表面暴露于外界，土壤酶和微生物接觸少，秸稈腐解強度不足。本研究表明，秸稈養(yǎng)分釋放規(guī)律與秸稈腐解率相類似，均為旋耕還田養(yǎng)分釋放率顯著高于免耕覆蓋還田處理。生態(tài)氣候和土壤條件主導了氮磷營養(yǎng)成分的釋放，農(nóng)作物秸稈腐解后期，土壤生物主導了秸稈養(yǎng)分釋放[10]。隨著腐解時間延伸，全鉀釋放率可以達到90%，采取栽培措施應(yīng)酌情降低鉀肥施用量，這也是提高資源利用率的最佳方式。