秸秆还田模式对农田土壤碳库特性及产量的思考

秸秆还田模式对农田土壤碳库特性及产量的思考

张德明

江苏省扬州市宝应县夏集镇农业农村局225824

摘要：为了研究秸秆还田模式对农田土壤碳库特性及产量，分析其中的玉米秸秆还田模式对于土壤总有机碳、活性有机碳之间的联系均不显著（P>0.05），RW处理的活性有机碳指数无显著差异性（P>0.05），显著大于W处理（P<0.05）；RW与R处理的水稻产量均值无显著差异性，显著大于W处理。据上述数据可知，稻麦两熟制农田实施仅稻秆还田模式，与作物产量和土壤肥力的提升并无直接关系。

关键词：秸秆还田；土壤；产量

由于我国秸秆分布较为常见，其中每年秸秆产量多达7亿吨，不过资源利用率较低，不很多秸秆不仅随意丢弃，还肆意放火，严重影响了农村的生态环境。通过国内外的调研数据可知，合理的秸秆还田模式可以明显改善土壤自身的疏松情况、堆积更多的有机质、提高微量元素的比例，从而增强土壤的肥力，提高农作物的产量。不过在实际应用过程中，秸秆还田模式也在一定程度上提高了二氧化碳的排放量，引发温室效应。单从农田产量增长与环保社会的角度出发，我们需要再次审视秸秆还田模式的实践效果。

1材料与方法

1.1试验地概况

试验在南方某个稻田生产基地进行。该地区地处亚热带季风气候，夏天湿润冬天干燥，全年日照充足，太阳能资源丰富，日照时数约为3014.5h，无霜为期约189天，年降雨量为1305mm，土壤类型为壤质黄泥土，20cm深度的土壤有机质含量为35.0g· kg-1，全氮1.6g· kg-1，碱解氮121.2mg·kg-1，有效磷33.2mg·kg-1，速效钾81.0mg·kg-1，pH值6.23，土壤容重1.08g·cm-3。主要采用夏水稻-冬小麦模式进行秸秆还田[1]。

1.2试验材料

稻田品种选择常规粳稻苏香粳1号，播种时间在五月上旬，移栽时间在六月中旬，收获时间大致在10月底。而冬小麦的品种为扬麦系列，可在水稻收获前10天进行播种，播种量为148kg·hm-2，收货时间为明年5月初。在进行小麦种植的时候所使用的稻秸秆（碳含量为41.4%左右，氮含量约为0.69%）还田量为6.2t·hm-2；其中稻麦秸秆需要经过专业机械处理才可进行还田工作。

1.3样品采集

稻麦收获期，一般采用机械收割的方法，待到自然风干后进行计量，从中归纳出该稻田的实际产量。水稻和小麦产量稳定性用产量稳定性系数和变异系数两个指标衡量。稳定值越大则作物产量越稳定。变异系数是标准差和平均数构成的比数，变异系数越大，说明稳定性越低。在次年5月初完成小麦的收割工作，并根据“S”形收集深度在20cm内的土壤材质，进行不同深度的分层工作，然而自然风干进行计量，而土壤总有机碳含量使用氧化外加热法进行计量，而土壤活性有机碳含量则使用氧化法进行记录[2]。

1.4数据处理

试验数据主要使用Microsoft Excel 2010软件进行操作，然而结合Origin 9.0软件进行作图，从而通过SPSS20.0软件做好统计工作。

2结果与分析

2.1对土壤总有机碳的影响

图1结果显示，与CK处理相比，秸秆连续8a还田显著提高了0~20cm土壤的总有机碳含量（P<0.05），土壤总有机碳提高了15.34%~16.97%；秸秆不同还田模式处理之间的土壤总有机碳差异不显著（P>0.05）。不同土层深度之间，0~5cm土层，RW与R处理的总有机碳显著大于W处理（P<0.05）；5~10与10~20cm土层，不同还田模式处理之间的土壤总有机碳均无显著差异性（P>0.05）[3]。

注：不同字母表示处理间差异显著（P<0。05）。下同。

图1 不同秸秆还田模式下的土壤总有机碳含量

2.2对土壤活性有机碳的影响

由图2可知，与CK处理相比，秸秆还田显著提高了0~20cm土壤的活性有机碳含量（P<0.05），土壤活性有机碳提高了16.62%~27.39%；秸秆不同还田模式处理之间，RW与R处理无显著差异性（P>0.05），显著大于W处理。不同土层深度之间，0~5cm土层，RW处理的活性有机碳显著大于W处理（P<0.05），与R处理无显著差异性（P>0.05）；5~10cm土层，RW处理的活性有机碳显著大于W、R处理（P<0.05）；10~20cm土层，不同还田模式处理之间的土壤活性有机碳差异未达显著水平（P>0.05）[4]。

图2 不同秸秆还田模式下的土壤活性有机碳含量

2.3秸秆还田模式对稻麦产量的影响

秸秆连续8a还田后的稻麦产量结果表明（图3），水稻产量在前3a无明显的变化规律，第3年之后，R处理与RW处理的水稻产量高于W与CK处理，其中R处理在第4、5、6、8年的水稻产量均略高于RW处理；W处理与CK处理无明显的变化规律；8a的小麦产量无明显的变化规律。将8a水稻与小麦的产量进行均值与稳定性分析，RW、R处理的水稻产量显著大于W与CK处理（P<0.05），与CK处理相比，RW、R处理的增产率分别为4.53%、4.07%，而W处理的产量与CK处理差异不显著；秸秆不同还田模式处理的小麦平均产量无显著差异性（P>0.05）。进一步分析水稻和小麦产量的稳定性，结果表明，除R处理之外，不同处理的水稻产量稳定性均高于小麦；各处理水稻产量的变异系数低于小麦产量的变异系数

[5]。

图3 不同秸秆还田模式下的稻麦产量

3.讨论

土壤作为作物生长的载体，为作物生长发育提供养分和水分，而土壤肥力的高低是制约农田生产力的重要因素，同时也影响着农田生态系统。作物秸秆和畜禽粪便作为土壤重要的有机肥源，含有丰富的作物生长所需的碳、氮、磷、钾等营养元素。还田后经过微生物分解和矿化，易被作物吸收，作物生长发育。土壤有机碳是评价土壤肥力的重要指标，其含量越高表明土壤肥力越高，土壤结构越好。本研究中，有机物料还田提高了有机碳和全氮，培肥地力，促进作物生长，改善品质，提高作物产量[6]。

4.总结

通过持续8a的秸秆还田模式定位试验表明，与CK处理相比，秸秆连续8a还田显著提高了0~20cm土壤的总有机碳、活性有机碳、稳定态有机碳（P<0.05）；秸秆不同还田模式处理之间，土壤总有机碳、稳定态有机碳的差异均不显著（P>0.05）；而RW处理的活性有机碳、碳库活度指数、碳库管理指数显著大于W处理（P<0.05），与R处理无显著差异性（P>0.05）。RW与R处理的水稻产量均值无显著差异性（P>0.05），显著大于W与CK处理；秸秆不同还田模式处理的小麦产量均值无显著差异（P>0.05）。3）水稻产量均值与TOC、NLOC、LI、LOC、CPMI分别呈显著或极显著的线性正相关，而小麦与大部分碳库性状指标关系不密切。

参考文献：

[1]李飞.青海高原麦后留茬不同高度复种绿肥对秸秆腐解及土壤碳库的影响[D].青海大学,2021.DOI:10.27740/d.Cnki.Gqhdx.2021.000183.

[2]祝志娟.不同耕作方式与秸秆还田对双季稻生长及土壤碳库的影响[D].湖南农业大学,2019.DOI:10.27136/d.Cnki.ghunu.2019.000803.

[3]李昊昱.秸秆还田模式对土壤质量及冬小麦-夏玉米产量的影响[D].山东农业大学,2019.

[4]张鹏鹏.秸秆管理和施肥措施对绿洲农田土壤碳库及碳循环影响的研究[D].石河子大学,2017.

[5]王海候,金梅娟,陆长婴,施林林,周新伟,沈明星,季国军,张永春.秸秆还田模式对农田土壤碳库特性及产量的影响[J].自然资源学报,2017,32(05):755-764.

[6]许毛毛.秸秆与秸秆炭对土壤碳库及养分的影响[D].东北农业大学,2016.

作者简介：张德明1966.05 男 江苏宝应 汉 大专 农艺师（农学方面、稻麦种植业） 江苏省扬州市宝应县夏集镇农业农村局 研究方向:稻麦