秸稈還田和肥料配施對玉米田土壤碳通量的影響

郭勇軍，黃麗萍，黃杏秀，，周堅兵

（1.佛山市植寶生態(tài)科技有限公司，廣東 佛山 528000；2.佛山科學技術學院，廣東 佛山 528225）

秸稈是農作物收獲后的副產品，由于對秸稈的高效利用沒有深入了解，燃燒成為處理秸稈的主要方法，不僅污染環(huán)境，還造成資源浪費。秸稈還田不僅可杜絕秸稈焚燒現象，減少環(huán)境污染，還是一項保護性耕作措施，可改善土壤孔隙結構和理化性質，達到提高土壤保水保肥性能、增加作物產量的目的，有利于穩(wěn)定農業(yè)生態(tài)平衡、優(yōu)化土壤團聚體結構、增加土壤有效養(yǎng)分。本試驗探索秸稈還田和肥料配施對玉米田土壤碳通量的影響，以期為秸稈還田和玉米高產提供理論參考[1～2]。

1 材料與方法

1.1 試驗地點

試驗于2019 年進行，土質為中壤土，土壤基礎肥力為有機質含量18.6 g/kg，全氮含量1.32 g/kg，堿解氮含量87.8 mg/kg，速效磷含量41.53 mg/kg，速效鉀含量81.62 mg/kg。有機肥含有機質含量51.97%，N 含量1.4%，P2O5含量2.3%。

1.2 試驗設計

試驗于2019 年進行，玉米品種為良玉66，試驗以化肥處理為對照（CK），在秸稈全量還田條件下，設置化肥處理（T1）、有機肥處理（T2）和化肥配施有機肥處理（T3），于上一季玉米收獲后，將玉米秸稈粉碎后均勻撒入小區(qū)。

T1：化肥處理施氮(N)180 kg/hm2，磷(P5O2)90 kg/hm2，鉀（K2O）90 kg/hm2，

T2：有機肥施用量為1500 kg/hm2。

T3：化肥配施有機肥施氮(N)120 kg/hm2，磷(P5O2)60 kg/hm2，鉀（K2O）60 kg/hm2，有機肥施用量為1200 kg/hm2。

玉米4 月27 日播種，9 月25 日收獲。小區(qū)長8 m，寬4.8 m，面積為38.4 m2。

1.3 測定項目與方法

分別在于拔節(jié)期、灌漿期和成熟期每小區(qū)選擇5 個點用Soilbox-343 便攜式土壤呼吸系統(tǒng)進行測定土壤碳通量。采用5 點取樣法進行取樣，將樣品裝于聚乙烯塑料袋中，貼好標簽，帶回試驗室置于陶瓷盤中風干過60 目篩用于測定土壤pH 值和電導率。

土壤pH 值和電導率的測定：稱取16 g 干土置于50 mL 燒杯中，加入40 mL 蒸餾水，攪動1 min，放置0.5 h。將pH 電極插入上部澄清液中，將懸液輕輕轉動，待讀數達到穩(wěn)定時記錄數據，同時用電導率儀測定電導率。

1.4 數據分析方法

測定數據采用Microsoft Excel 2010 和SPSS 17.0 版軟件進行處理和分析，多重比較釆用Tukey 法。

2 結果分析

2.1 不同肥料配施對土壤pH 值和電導率的影響

土壤pH 值是影響土壤肥力重要因素之一，與土壤氮磷鉀元素的轉化和有機質的分解密切相關。由表1 可知，在玉米拔節(jié)期，T1、T2和T3處理均顯著低于CK，分別低4.93%、7.67%和6.69%；在灌漿期，T1、T2 和T3 處理均顯著低于CK 和，T2 和T3 顯著高于T1，分別高出4.27%和4.52%；在成熟期，CK 顯著高于T1，高出5.69%，其他處理間差異不顯著。

表1 不同肥料配施土壤pH 值

土壤電導率反映土壤鹽分的積累狀況，由表2 可知，CK、T1、T2 處理土壤電導率隨生育期的推進呈逐漸下降趨勢，T3處理隨生育期的推進呈先上升后下降的趨勢。在拔節(jié)期，T2 處理最高，顯著高于其他處理，分別比CK、T1、T3 高8.92%、54.76%和25.26%，各處理除了CK 和T1 外，差異均顯著；在灌漿期，表現為T3 ＞T2 ＞T1 ＞CK，處理間差異顯著；在成熟期變化趨勢和拔節(jié)期相似，T2 分別比CK、T1、T3 高48.66%、55.84%和18.44%。

表2 不同肥料配施土壤電導率（μS/cm）

2.2 秸稈還田和肥料配施對土壤碳通量的影響

土壤碳通量反映根系、土壤微生物、土壤動物呼吸以及土壤中物質分解釋放二氧化碳的速率。由表3 可知，土壤碳通量隨生育進程的推進整體呈逐漸下降的變化趨勢。在拔節(jié)期，秸稈還田處理均顯著高于CK，T1、T2、T3 分別比CK 高64.40%、138.61%和84.23%，T2 處理最高，顯著高于其他處理；在灌漿期，變化趨勢和拔節(jié)期相似，T1 處理和CK 沒有顯著差異，T2、T3 處理顯著高于CK，分別高61.34%和45.59%，T2處理最高，顯著高于其他處理；在成熟期，秸稈還田處理均顯著高于CK，其中T3 處理最高。

表3 不同肥料配施對土壤碳通量（μmol/(m2·s)）

3 討論與結論

肥料是作物高產的必要條件，大量研究表明，有機肥能夠改善土壤理化性質，提高土壤生物活性，進而改善土壤生態(tài)結構。土壤pH 值是土壤的基本理化指標，是判斷土壤基本特性的重要內容[3]。本試驗結果表明，施肥顯著降低了土壤pH 值。在拔節(jié)期，化肥處理的pH 值大于有機肥處理；在灌漿期和成熟期，化肥處理pH 值下降，有機肥處理pH 值上升。可能是由于秸稈還田改善土壤性質，促進根系分泌有機酸，從而改變土壤pH 值。

有機肥能夠顯著提高土壤電導率。本試驗結果表明，秸稈還田條件下有機肥及有機肥和化肥配施處理的土壤電導率顯著升高。造成化肥和有機肥電導率的差異可能是由于有機肥含有的可溶性K、Ca、Mg 等元素，增加了土壤礦質離子的濃度。此外，由于有機肥具有豐富的官能團、有機成分，增加了離子交換位點，因此提高了表面活性，從而增加土壤電導率[4]。

土壤碳通量受生物因素和非生物因素的復雜影響，本試驗結果表明，秸稈還田配施肥料能夠顯著提高土壤呼吸速率，主要是由于有機物料分解過程中產生大量二氧化碳。同時，有機肥促進了微生物的生長繁殖，土壤微生物數量增加使代謝活動增加，呼吸作用加強，根系數量和生物量增加、代謝活動增強也是碳通量增加的主要原因。