论文｜不同玉米秸秆还田方式对土壤腐殖质结合形态影响

作者：岳红丽¹，吴景贵^1*，王蒙²

单位：1.吉林农业大学资源与环境学院；2.吉林省农业科学院农业资源与环境研究所

简介：岳红丽，硕士研究生，研究方向：有机培肥。*通信作者，教授,博士,从事土壤环境优化与农业废弃物资源化研究。

基金项目：国家重点研发计划项目（2018YFD0300203；2017YFD0201801）。

长按识别

OSID开放科学计划

长按识别论文专属二维码，听作者讲述论文写作背景，与同行交流心得体会。

土壤有机质随土壤类型、施肥和耕耘方法等变化。土壤中腐殖质仅有小部分以游离态存在,绝大部分通过与土壤颗粒联合成复合体存在。由于土壤不同的有机碳组分,土壤腐殖质联合方法和松紧水平也有差异,所以把腐殖质分成4种结合形态,分别是松结态、联结态、稳结态、紧结态,土壤总的腐殖质中各结合态腐殖质含量所占比例在腐殖质的形成和肥力特征方面有重要作用。4种不同结合形态腐殖质的碳含量不同,胡敏酸、富里酸的构成差异能够反映出土壤的肥力特征。

研究证明,土壤营养主要来源于作物后溶酶,且对土壤理化性质也有影响。作物后溶酶体施入后增添了土壤氮素及有机碳的含量。当玉米秸秆施入土体后,增加了土壤有机质的含量,削减了土壤侵蚀局面的产生。关于玉米秸秆还田对有机质特征的作用已经有很多学者作了大量研究。但是,如何实现秸秆资源利用最大化,从而实现循环经济依然需要进一步研究。

目的

研究了秸秆还田方式对土壤结合态腐殖质含量及组成的影响，以期为玉米秸秆还田研究奠定基础。

方法

通过微区试验,研究玉米秸秆4种还田方式对土体联合态腐殖质的含量及组成影响。采用熊毅-傅积平改进法对土壤进行不同结合态的腐殖质提取,再分别测定有机碳含量、胡敏酸含量及富里酸含量。

试验设4个处理，每个处理平行三次：

• 处理A，段状秸秆覆盖还田,为了防止秸秆被风吹散,玉米秸秆剪成10cm的段状并用铁丝网压住；

• 处理B，秸秆粉碎后与土混合覆盖还田,将粉碎秸秆和1～2cm土混合浸湿后平铺覆盖在小区表面,用铁丝网压住；

• 处理C，粉碎秸秆耕层混合还田,粉碎后的玉米秸秆均匀施入0～20cm耕层土壤；

• 处理D，玉米秸秆粉碎深还，还于20cm土层以下。

结果

◆总有机碳含量及其组分

表1表明,B处理总碳量最高（40.44g/kg),D处理总碳量最低（35.32g/kg),比处理B低12.67%。处理A、B的总碳量与处理C、D总碳量之间差异显著。总碳量由高到低依次为B>A>C>D。胡敏酸（HA）、富里酸（FA）含量B处理最优(分别为18.41、22.03g/kg),处理C的HA含量最低(15.62g/kg),比处理B低15.15%,处理A、D之差异不显著,其他处理间差异显著；处理D的FA含量显著低于另外3个处理,比B处理低16.11%,无明显规律。

土壤的胡敏酸和富里酸之比对于进一步说明土壤肥力,有重要意义,胡富比值最高的是D处理,各处理间存在差异,但没有规律。H/F从高到低依次为D＞B＞A＞C。

◆松结态腐殖质组成特征

由表2可知,不同方式玉米秸秆还田对土体松结态碳含量有显著影响。秸秆粉碎混合覆盖还田处理方式（B处理）的松结态腐殖质含量明显高于其他还田方式处理,粉碎秸秆耕层混合还田方式（处理C)土体松结态的腐殖质含量最低。

由此证明,不同方式玉米秸秆还田对土体松结态碳含量有显著影响。处理B松结态碳含量最高（14.33g/kg）,其次是处理A（13.15g/kg）,各处理碳含量高低顺序为B>A>D>C。不同处理HA含量无显著差异。处理B的FA含量最高（10.33g/kg）,处理C最低（8.03g/kg）。FA含量高低顺序为B>A>D>C，不同处理间差异显著。不同秸秆还田方式对松结态H/F的比值作用不显著。

◆联结态腐殖质组成特征

由表3可见,玉米秸秆还田方式对土体联结态腐殖质的含量也有影响。其中处理B碳含量最高（3.16g/kg),处理C最低（2.30g/kg），处理C比处理B降低27.22%，差异显著。这表明玉米秸秆的覆盖还田增多了土壤联结态腐殖碳的含量,秸秆混合还田腐殖质含量增多不明显,这可能与混合施入秸秆改变了土壤孔隙有关。

不同玉米秸秆还田方式下的联结态腐殖质HA胡敏酸含量有显著差异,其中HA以处理B表现最优（0.71g/kg）,处理D最低（0.31g/kg）,比B处理低56.34%。联结态FA含量和H/F值差异不显著。

◆稳结态腐殖质组成特征

由表4可知,不同处理对土体稳结态碳含量影响不显著,且玉米秸秆覆盖或混合还田之间无明显规律。该研究结果中，稳结态碳含量以处理D深还处理最高（8.52g/kg）,处理B粉碎混合覆盖最低（8.12g/kg）,比处理D低4.70%,其他2个处理与B处理之间只有轻微差别,碳含量略低于处理D,没有显著性差异。各稳结态碳含量由高到低顺序为D＞C＞A＞B。

稳结态的胡敏酸、富里酸以及 H/F均没有显著差异,其中胡敏酸HA最高的是B处理（含量为4.80g/kg）,最低的是C处理（含量为4.07g/kg）,比B处理低15.21%。处理A和B是覆盖还田,含量相近且偏高,处理C和D含量偏低,这可能与玉米麦秸还田方式有关。处理C的FA含量最高（4.23g/kg）,处理D略低（4.06g/kg）。处理B的FA含量最低（3.31g/kg）,比处理C低21.75%。FA含量从大到小依次为C>D>A>B。处理B的H/F最高（1.58g/kg），处理C最低（1.05g/kg）,比处理B低33.54%。

◆紧结态腐殖质组成特征

紧结态腐殖质有很强的稳定性,其碳含量的多少显著作用于保持土体构造,积累和贮存养分等方面。表5可见,处理D腐殖碳含量最低（11.79g/kg）,与碳含量最高的处理B（14.84g/kg)相比,含量低20.55%。各处理腐殖碳含量从大到小为B＞C＞A＞D,处理D与其他处理间差异显著。处理B紧结态胡敏酸含量最高（8.90g/kg),处理D最低（7.46g/kg）,二者相差16.18%,差异不显著。处理C紧结态FA含量最高（6.95g/kg）,比含量最低的D处理（3.04g/kg)高出56.26%,差异显著。处理D的H/F比值最高（3.68g/kg)，显著高于其他处理,H/F从大到小为D＞B＞A＞C。

土体腐殖质的松/紧比率与活性呈正相关,可用于鉴别土体的肥力特征。表5是各处理经过1年时间不同秸秆还田方式后土壤的腐殖质松/紧比值情况的变化,表现为D>B>A>C，处理C松/紧比值最低（0.82g/kg),相比较于松/紧比值最高的D处理（1.09g/kg)低24.77%，差异显著。

结论

短期内不同方式玉米秸秆还田对土壤总有机碳、结合态腐殖质含量及其组分的影响表现为粉碎混合覆盖（处理B）效果最佳，各组分含量最高，其次是秸秆粉碎混合还田（处理C），短时间内深还（处理D）效果最差。

往期精彩回顾

论文｜马铃薯疮痂病链霉新变种的分离与生物学特性分析

论文｜轻简型连栋塑料大棚结构设计及优化

论文｜虹鳟HMGCR基因克隆及组织差异表达分析

论文｜稻鸭共作技术研究进展

论文｜十字花科植物DFR蛋白的生物信息学分析

论文｜农业废弃物资源化利用模式及主导途径研究

论文｜基于离子液体双水相萃取番茄中抗氧化酶研究

论文｜三江源国家公园科技支撑共性与特性需求

论文｜土地整治项目对耕地质量等别的影响分析

论文｜萌发期和苗期玉米转海藻糖合酶基因的抗旱性研究

?采编：小白 ?排版：小同