盆栽条件下秸秆不同处理方式对土壤氮形态分布的影响

 

摘要:为探讨秸秆不同处理方式对土壤氮形态分布的影响，将破碎秸秆、腐熟秸秆和秸秆炭添加到模拟施肥的土壤中，研究秸秆还田对土壤氮形态分布的影响。结果表明，与传统施肥模式和测土配方施肥模式相比，秸秆炭处理能增加土壤铵态氮、硝态氮、速效氮和全氮的含量，且整体上随秸秆炭添加量的增加而增加，其中2．0%秸秆炭处理增加得最明显。

 

秸秆是农业生产的重要副产物，也是重要的生物质资源，含有大量有机碳，秸秆粉碎、秸秆腐熟及秸秆炭化还田都是回收利用秸秆的重要方式，秸秆还田不仅能有效改善土壤养分状况，而且对土壤氮具有吸附作用，可阻止土壤氮淋溶损失。

 

秸秆还田虽然能改善土壤养分状况，但在秸秆还田条件下如何进行科学合理施肥，维持农业生产的高效和可持续发展已成为亟须解决的重要问题［1］。本研究利用盆栽试验了解不同施肥模式下秸秆还田对土壤氮形态分布的影响，对于确定最佳施肥模式、明确秸秆还田养分迁移规律具有重要意义。

 

1材料与方法

 

1．1供试土壤和材料

 

试验用土壤采自辽河源头区农业耕地(125°2542″E、42°5632″N)，属于暗棕壤，其基本理化性质为有机质含量4．36g/kg，全氮含量2．56g/kg，全磷含量504．95mg/kg，全钾含量163．08mg/kg，阳离子交换量7．21cmol/kg，pH值5.56。

 

1．2试验设计

 

本研究采用的是温室盆栽试验，温室面积220m2，高4m，通过通风换气将温度控制在22～25℃范围内，湿度为75%左右。试验所用自制玉米种植盆的盆口直径为25cm，高为40cm，种植盆底部封闭，以免养分流失［2］。盆栽用土全部过5mm筛，装土13kg/盆，将不同处理方式的秸秆与土壤充分混匀后老化1周备用，种植土壤的含水率为75%［3］。每盆种植3粒玉米种子，出苗后根据长势保留1株壮苗，玉米生长期用称质量法保持种植土壤含水率。

本试验设12个处理，传统施肥和测土配方施肥模式下添加不同处理方式的秸秆［不加秸秆(CK)、破碎秸秆、腐熟秸秆、0．5%秸秆炭、1．0%秸秆炭和2．0%秸秆炭］，对研究区施肥量调查得到传统施肥量为150kg/hm2，传统施肥方法施用化肥(复合肥含N46%、P16%、K11%)，测土配方施肥的施肥量为:硝酸铵75mg/kg、NaH2PO422mg/kg、KCl16mg/kg。其中，破碎秸秆、腐熟秸秆和1．0%秸秆炭处理按等碳量(1kg土添加3g碳)添加，0．5%、2．0%秸秆炭处理按碳量1．5、6．0g/kg添加。

 

各处理重复3次，共计36盆。根据玉米生长的4个主要时期［7叶期(玉米生长至28～32d)、拔节期(59～62d)、乳熟期(88～93d)和成熟期(120～125d)］确定4个采样时间，即玉米植株生长到30、60、90、120d时破土取样，试验采用抖根法［4］取根际土样约200g。土壤样品采集后，剔除杂质，自然风干，研磨过2mm筛用于测定氮含量。

 

2结果与分析

 

2．1秸秆不同处理方式对土壤铵态氮的影响

 

由图1－a可知，传统施肥模式下CK处理土壤的铵态氮含量随玉米生长时间的延长呈先升高后下降的趋势。在玉米生长到30、60、90、120d时，破碎秸秆、腐熟秸秆、0.5%秸秆炭、1．0%秸秆炭、2．0%秸秆炭处理土壤铵态氮含量明显高于CK;在整个玉米生长期土壤铵态氮含量的大小顺序为2．0%秸秆炭处理＞1．0%秸秆炭处理＞0．5%秸秆炭处理＞腐熟秸秆处理＞破碎秸秆处理＞CK。

 

由图1－b可知，测土配方施肥条件下，破碎秸秆、0．5%秸秆炭处理的土壤铵态氮含量在玉米整个生长周期呈上升趋势;在整个玉米生长期，破碎秸秆、腐熟秸秆、0．5%秸秆炭、1．0%秸秆炭、2．0%秸秆炭处理的土壤铵态氮含量高于CK处理127．2%～600．9%，其中2.0%秸秆炭处理的土壤铵态氮含量最高。

 

2．2秸秆不同处理方式对土壤硝态氮的影响

 

由图2－a可知，传统施肥模式下CK处理的土壤硝态氮含量随玉米生长时间的延长呈下降趋势，腐熟秸秆处理的土壤硝态氮含量随玉米生长时间的延长呈先上升后下降趋势，破碎秸秆、0．5%秸秆炭、1．0%秸秆炭土壤硝态氮含量随玉米生长期延长呈上升趋势，2．0%秸秆炭处理的土壤硝态氮含量随玉米生长时间的延长变化不明显;在玉米生长至120d时腐熟秸秆处理土壤硝态氮含量下降;秸秆炭处理的土壤硝态氮含量均高于破碎秸秆、腐熟秸秆处理，但0．5%、1．0%、2．0%秸秆炭处理间的土壤硝态氮含量差异不明显。

 

由图2－b可知，测土配方施肥条件下，破碎秸秆、腐熟秸秆处理的土壤硝态氮含量随玉米生长时间的延长呈先升高后降低趋势，而0．5%、2．0%秸秆炭处理的土壤硝态氮含量则呈增加趋势;其中2．0%秸秆炭处理的土壤硝态氮含量高于其他处理。

 

2．3秸秆不同处理方式对土壤速效氮的影响

 

由图3－a可知，传统施肥模式下CK处理的土壤速效氮含量整体上随玉米生长时间的延长呈下降趋势。破碎秸秆处理的土壤速效氮含量随玉米生长时间的延长呈先上升后略下降的变化趋势;腐熟秸秆处理的土壤速效氮含量随玉米生长时间的延长呈先增加后下降的变化趋势。在整个玉米生长期，0．5%、1．0%、2．0%秸秆炭处理的土壤速效氮含量随玉米生长期的延长变化不明显。

 

其中2．0%秸秆炭处理的土壤速效氮含量在整个玉米的生长期均高于其他处理。由图3－b可知，测土配方施肥条件下，破碎秸秆和腐熟秸秆处理的土壤速效氮含量随玉米生长时间的延长呈先增加后下降的变化趋势。0．5%、1．0%、2．0%秸秆炭处理的土壤速效氮含量整体上随玉米生长时间的延长呈增加趋势，其中2．0%秸秆炭处理的土壤速效氮含量在玉米的整个生长期均高于其他处理。

 

 

2．4秸秆不同处理方式对土壤全氮的影响

 

由图4－a可知，传统施肥模式下对照处理土壤的全氮含量随玉米生长时间的延长呈下降趋势。在整个玉米生长周期内，腐熟秸秆处理的土壤全氮含量60d时开始呈下降趋势;破碎秸秆、0．5%秸秆炭、1．0%秸秆炭、2．0%秸秆炭处理的土壤全氮含量整体上均随玉米生长期的延长略呈增加趋势。在整个玉米生长期所有处理的土壤全氮含量均高于对照处理。

 

由图4－b可知，测土配方施肥模式下腐熟秸秆处理的土壤全氮含量随玉米生长时间的延长呈下降趋势;0．5%、1．0%、2．0%秸秆炭处理的土壤全氮含量整体上随玉米生长时间的延长也略呈增加趋势。在整个玉米生长期所有处理的土壤全氮含量均高于对照处理。