麦秸还田对土壤氮素转化及玉米产量的影响

摘要

作物秸秆是地球上最丰富、可再生的生物质资源，秸秆还田是减少秸秆焚烧，保护环境，提高水体、土壤环境重要措施。通过田间试验探究不同还田深度及施肥条件下小麦秸秆腐解规律及养分释放特征，同时研究了不同还田下小麦秸秆还田对土壤氮素循环、固持、土壤微生物数量、氮肥利用率、氮肥残留率及玉米产量的影响；通过土壤培养实验探究了土壤含水率、施肥对小麦秸秆腐解率的影响及添加秸秆对土壤微生物量氮，微生物量碳，土壤呼吸速率的影响。得出以下结论 1）经过85d的田间分解，小麦秸秆生物量 37.75%～68.34%被分解，翻埋还田的小麦秸秆分解速率明显高于覆盖还田处理（P＜0.05）。在整个腐解过程，秸秆的纤维素、半纤维素、木质素的降解率以及秸秆养分释放率的变化趋势与秸秆腐解率一致，均表现为前期快，后期慢，并且翻埋还田处理均高于覆盖还田处理（P<0.05)。在秸秆组成降解中，半纤维素降解率最高，木质素最低；在养分释放中，秸秆钾释放率最高，氮释放率最低。化肥配施对小麦秸秆腐解影响不显著。 2）秸秆还田处理的耕层土壤硝态氮和铵态氮含量的变化均呈现“M”趋势，未施加秸秆处理的耕层土壤硝态氮和铵态氮含量的变化均呈现“V”趋势。单施化肥处理的耕层土壤硝态氮和铵态氮含量在喇叭口期达到最大并高于秸秆还田+常规施肥处理，对照处理（CK）耕层土壤硝态氮和铵态氮含量在抽雄期以前高于秸秆还田处理。相对于秸秆未还田处理，还田秸秆对耕层土壤纤维素降解菌和自生固氮菌均有刺激作用，其中秸秆深埋还田处理的刺激作用强于秸秆覆盖还田处理。单施化肥处理耕层土壤的氨化细菌、硝化细菌及反硝化细菌数量在喇叭口期和抽雄期均明显高于秸秆还田处理（P<0.05)。单施化肥处理硝态氮在玉米生长期内有纵向迁移现象，而还田秸秆对硝态氮具有一定截留作用，其中常规施肥+秸秆覆盖还田处理的硝态氮在 20-40cm 土层有明显的积聚(P<0.05)，有利于根系对养分的吸收。 3）与不施肥处理相比，常规施肥、秸秆覆盖还田+常规施肥、秸秆翻埋还田+常规施肥处理玉米产量分别增加4.45%、16.49%、7.51%，与对照处理相比，秸秆覆盖还田、秸秆翻埋还田处理玉米产量分别增加2.94%、1.24%。其中秸秆覆盖还田+常规施肥处理产量显著高于常规施肥处理产量（P<0.05)，增产的主要原因是千粒重显著提高。与常规施肥相比，秸秆覆盖还田+常规施肥、秸秆翻埋还田+常规施肥处理氮肥利用率分别提高14.19%、10.22%。各处理在各个时期的单株玉米吸氮量顺序为秸秆覆盖还田+常规施肥>秸秆翻埋还田+常规施肥>常规施肥>秸秆覆盖还田>秸秆翻埋还田>不施肥，玉米秸秆干重在喇叭口期至抽雄期增加速度最快，抽雄期后玉米吸收氮素主要储存在玉米籽粒中，玉米秸秆干重增加速度放缓。 4）秸秆配施氮肥（尿素）促进小麦秸秆腐解（P<0.05)，在30天内平均提高22.71%；在一定范围内，土壤含水率提高，小麦秸秆腐解速率加快。较未施加秸秆处理，施加秸秆处理土壤微生物氮、微生物碳浓度、土壤呼吸速率、土壤纤维素降解菌数量分别平均提高52.77%、22.06%、56.11%、190.97%。故配施氮肥及适宜的土壤含水率对秸秆还田意义重大，该研究结果为当地合理秸秆还田措施提供理论依据。

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