煤矿复垦区不同有机物料的分解特征

摘要

[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2mm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.