秸稈深還對(duì)黑土團(tuán)聚體特征比值的影響

張華亮等

摘要：本文針對(duì)秸稈資源焚燒和農(nóng)田黑土退化問(wèn)題，通過(guò)將玉米秸稈施入土壤亞表層（20～40 厘米）來(lái)解決秸稈資源等問(wèn)題，同時(shí)提升土壤肥力。結(jié)果表明，秸稈深還能夠促進(jìn)黑土團(tuán)聚體特征比值（A/M）增加，即<0.25 毫米微團(tuán)聚體向0.25毫米>大團(tuán)聚體轉(zhuǎn)化。

關(guān)鍵詞：秸稈深還；黑土；團(tuán)聚體組成；特征比值

資助項(xiàng)目：吉林省科技廳（20130206018NY）

中圖分類號(hào)： S158 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A DOI編號(hào)： 10.14025/j.cnki.jlny.2015.12.026

秸稈還田是秸稈利用的主要方式之一。秸稈還田能夠增加土壤有機(jī)質(zhì)、不同形態(tài)碳素、水穩(wěn)性團(tuán)聚體、有效磷、有效鉀、全氮、堿解氮的含量[1-4]。一些學(xué)者將秸稈深還與秸稈移除、表層覆蓋和淺施等秸稈處理方式比較，秸稈深還能獲得較高的產(chǎn)量和固碳效果，可提高土壤的入滲速率和蓄水能力[5-7]。針對(duì)秸稈焚燒和耕層變淺、有機(jī)質(zhì)下降等實(shí)際問(wèn)題，將玉米秸稈通過(guò)機(jī)械化手段施入土壤亞表層，達(dá)到環(huán)保和培肥土壤的目的。

1 材料與方法

1.1 供試土壤

采自吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)試驗(yàn)站玉米連作耕地（N43°48′47.39″，E125°23′21.79″）。土壤類型為黑土，相當(dāng)于美國(guó)系統(tǒng)分類的粘淀濕潤(rùn)軟土（Argiudolls）。田間試驗(yàn)分為4種處理：對(duì)照（CK）、秸稈深還第一年（CS1）、第二年（CS2）和第三3年（CS3），分別在2013年、2012年、2011年秋玉米收后進(jìn)行。還田量12000公斤/公頃，一次性還田，深度為30厘米以下，并配施尿素（30公斤/公頃）。每個(gè)小區(qū)面積為36平方米，隨機(jī)排列，3次重復(fù)。玉米品種2011年～2013年為中金368。土壤采樣時(shí)間2014.5.7日，分0～20厘米和20～40厘米采樣。

1.2 測(cè)定方法

水穩(wěn)性團(tuán)聚體用濕篩法[1]。

2 結(jié)果與分析

團(tuán)聚體特征比值（見表1）可以反映土壤中不同粒級(jí)團(tuán)聚體的分布狀況，用A 1 /A2表示大團(tuán)聚體中大團(tuán)聚體（>2 毫米，A1）與小團(tuán)聚體（2～0.25 毫米，A2）含量的比值，M1/M2表示微團(tuán)聚體中大微團(tuán)聚體（0.25～0.053 毫米，M1）與小微團(tuán)聚體（<0.053 毫米，M2）含量的比值，A/M表示大團(tuán)聚體總含量（Al+A2）與微團(tuán)聚體總含量（M1+M2）的比值。

如表1所示，在0～20厘米中表層團(tuán)聚體中A 1 /A2范圍為0.469～0.574，M1/M2范圍為3.361～4.887，A/M范圍為1.015～1.707，說(shuō)明土壤大團(tuán)聚體以2～0.25毫米團(tuán)聚體為主，微團(tuán)聚體中0.25～0.053毫米團(tuán)聚體為主。不同的秸稈深還處理下，CS2處理團(tuán)聚體中A l /A2值最大，分別為0.574，其次是CS3處理是0.518，CS1處理是0.446，將各處理A/M值進(jìn)行比較為 CS2>CS1>CS3>CK。

在20～40厘米亞表層中，團(tuán)聚體中A 1 /A2范圍為0.258～0.339，M1/M2范圍為2.181～3.188，A/M范圍為0.971～1.410，說(shuō)明土壤大團(tuán)聚體以2～0.25毫米粒級(jí)的團(tuán)聚體為主，微團(tuán)聚體中0.25～0.053 毫米粒級(jí)的團(tuán)聚體為主。不同的秸稈深還條件下，CS2、CS3處理團(tuán)聚體中A l /A2值最大，分別為0.339和0.305，對(duì)照CK最低，僅為0.258；將各處理A/M值進(jìn)行比較為CS2> CS1>CS3>CK。

本試驗(yàn)研究表明，黑土中水穩(wěn)性團(tuán)聚體以2～0.25毫米和0.25～0.053毫米粒級(jí)為優(yōu)勢(shì)粒級(jí)[8]，秸稈還田有利于大團(tuán)聚體（>0.25毫米），而<0.25毫米微團(tuán)聚體的含量明顯下降。其中秸稈深還第2年表層和亞表層的大團(tuán)聚百分比顯著增加，微團(tuán)聚體百分比含量顯著下降，其中的原因是秸稈在深還后的第2年的腐解導(dǎo)致表層和亞表層有機(jī)質(zhì)含量大幅度增加，從而影響了團(tuán)聚體的形成，這與Tisdall 等人研究結(jié)果一致，有機(jī)質(zhì)含量高的土壤，>2毫米團(tuán)聚體的形成主要依靠有機(jī)膠結(jié)物質(zhì)，因此秸稈深還對(duì)表層和亞表層大團(tuán)聚的形成起到促進(jìn)的作用。

3 結(jié)論

在表層和亞表層中，秸稈深還能夠促進(jìn)黑土團(tuán)聚體特征比值（A/M）增加，即<0.25毫米微團(tuán)聚體向0.25毫米>大團(tuán)聚體轉(zhuǎn)化，且在深還第2年使土壤表層和亞表層土壤大團(tuán)聚體百分含量達(dá)到最大值。

參考文獻(xiàn)

[1] 孟凱，張興義，隋躍宇.東北北部農(nóng)田黑土障礙因子調(diào)控措施試驗(yàn).[J].農(nóng)業(yè)系統(tǒng)科學(xué)與綜合研究，2003，19（1）：43-49.

[2] 孟凱，王德錄，張興義，等.黑土有機(jī)質(zhì)分解、積累及其變化規(guī)律.[J].土壤與環(huán)境，2002，11（1）： 42-46.

[3] 曹國(guó)良，張小曳，鄭方成，等.中國(guó)大陸秸稈露天焚燒的量的估算[J].資源科學(xué)，2006，28（1）：9-13.

[4] 王如芳，張吉旺，董樹亭，等.我國(guó)玉米主產(chǎn)區(qū)秸稈資源利用現(xiàn)狀及其效果[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2011，22（6）：1504-1510.

[5] 孔德剛，張帥，常曉慧，等.坡耕地中秸稈深還蓄水效果的試驗(yàn)研究[J].東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2011，42（2）：48-53.

[6] 常曉慧，孔德剛，井上光弘，等.秸稈還田方式對(duì)春播期土壤溫度的影響[J].東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2011，45（5）：117-120.

[7] 趙亞麗，薛志偉，郭海斌，穆心愿，李潮海.耕作方式與秸稈還田對(duì)冬小麥—夏玉米耗水特性和水分利用效率的影響[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014，17：3359-3371.

[8] Sodhi G P S， Beri V， Benbi D K. Soil aggregation and distribution of carbon and nitrogen in different factions under long-terms application of compost in rice-wheat system， Soil and Tillage Research， 2009，（103）：412-418.

[9] Tisdall JM， Oades J M. Organic matter and water-stable aggregate in soi1.Journal of Soil Science， 1982， 33（2）：141-163.

作者簡(jiǎn)介：張華亮，吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，碩士研究生在讀，研究方向：土壤化學(xué)。

通訊作者：關(guān)松，博士，吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，副教授，研究方向：土壤化學(xué)；竇森，博士，吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，教授，研究方向：土壤環(huán)境與生物化學(xué)。