《黑龙江农业科学》 2017年08期
40-42
出版日期：2017-08-10
ISSN:1002-2767
CN:23-1204/S
寒地半干旱区水稻秸秆腐解质量变化规律研究
齐齐哈尔市地处中温带大陆性季风气候区，常年平均气温达到4.4 ℃左右，年均无霜期为115~135 d，是黑龙江省西部水稻的主产区，2016年齐齐哈尔市水稻种植面积达40万hm2，稻田秸秆产生量高达300万t。水稻秸秆内含有丰富的有机碳、有机质以及大量的氮、磷、钾、硅等矿质元素，是一类重要的能够直接利用的可再生生物资源[1-4]。目前，针对旱田秸秆腐解规律的研究较多，而针对水田秸秆腐解规律的研究相对较少，本文研究了黑龙江省西部半干旱地区水稻秸秆的腐解特征，为进一步研究秸秆养分释放、土壤肥力改良以及合理施用秸秆和养分资源管理提供依据。1材料与方法1.1材料供试材料为2013年秋季收获的龙粳21秸秆。1.2方法试验于2013-2016年在齐齐哈尔曙光村试验地进行,连续3 a进行试验，每年试验小区面积为200 m2。试验采用尼龙网袋翻埋法进行，小区内随机翻埋，每年在一个小区内进行取样，每个小区埋入15个尼龙网袋，每次取样3袋进行称重。尼龙网袋规格：孔径0.15 mm，长30 cm，宽20 cm。供试水稻秸秆自然风干后，将秸秆剪成5~10 cm的小段放入袋中，每袋装入水稻秸秆100 g(干重)，封住袋口。将网袋于2013年10月15日水田翻地后埋入20 cm土层下。每年春季正常整地、插秧、管理，所有管理措施与大田生产相同。具体肥料种类、用量和施肥方式见表1。秸秆埋入以后在10月至次年5月之间不进行取样，之后每年5-9月，每月采样1次。秸秆取出后用水冲洗干净、去除秸秆以外的杂物，在80 ℃下烘干至恒重。〖HTH〗表1施肥方式〖WTHZ〗Table 1Specific fertilization measuresin〖WTBZ〗〖JZ）〗〖HT6SS〗〖BG（SDXD;N〗〖BHDFG3*2，WK18，WK14，WK8，WK9，WKW〗肥料类型Fertilizer types施用量/（kg?hm-2）Fertilizer application dosage 基肥/%Base fertilizer 分蘖肥/%Tillering fertilizer〖〗穗肥/%Earing fertilizer〖BHDG5.2mm〗尿素（N：46%） 300 40 30 30〖BHDW〗磷酸二铵（N-P2O5-K2O:18%-46%-0）100 100〖BH〗硫酸钾（K2O:50%，K:41.7%）150 50 - 50 BG F2结果与分析2.1秸秆残留量与腐解率变化规律从图1中看出，随着时间的延长，秸秆残余物重量下降，秸秆腐解率升高。连续3 a的秸秆还田过程中，每年的10月至次年5月秸秆腐解都进入停滞期，次年6-9月期间，秸秆腐解进入快速腐解期。秸秆还田1 a时，秸秆腐解率大幅度提高，腐解率达44.3%；秸秆还田2 a时，秸秆腐解率提高速率相对减慢，秸秆腐解率达63.8%；秸秆还田3 a时，秸秆腐解率变化趋于平缓，秸秆腐解率达69.5%。分析其原因，可能是由于10月至5月期间，温度下降，导致土壤微生物活性降低，从而影响秸秆的腐解，而进入6~9月，气温较高，土壤微生物进入活跃期，从而大大加快了秸秆腐解速率，使得秸秆残余物重量迅速下降。2.2腐解秸秆残留的变化动态结合图1数据对秸秆残余物重量、腐解率变化与还田时间进行数据拟合分析，见图2、图3，得到拟合方程分别为y=-51.6 ln（x）+96.66和y=51.68 ln（x）+3.33，其中y为秸秆残余物重量和秸秆腐解率，x为秸秆腐解年限。两个拟合方程的R2均大于0.97，说明秸秆残余物重量、秸秆腐解速率与秸秆腐解年限间存在较好的拟合关系。〖FL〗〖TPTKF1.TIF，BP#〗TS〖HT6SS〗图1秸秆残留量与腐解率变化曲线Fig.1The change curve of straw residual residue and decomposition rate 〖BW(S(S,,)〗〖BG(!〗〖BHDWG1*2,WK7ZQ0,WK27,WK10YQ0W〗〖TP土肥.TIF,Z〗[]黑龙江农业科学〖〗8期〖BG)Z〗〖BW)〗〖BW(D(S,,)〗〖BG(!〗〖BHDWG1*2,WK4ZQ0,WK32,WK8YQ0W〗8期谭可菲等：寒地半干旱区水稻秸秆腐解质量变化规律研究〖TP土肥.TIF,Y〗〖BG)Z〗〖BW)〗〖TPTKF2.TIF，BP#〗〖TS（〗〖HT6SS〗图2秸秆残余重量与腐解时间拟合曲线Fig.2The fitting curve of residual weight of straw and time图3秸秆腐解率与腐解时间拟合曲线Fig 3The fitting curve of decomposition rate of straw and time 2.3腐解水稻秸秆残余物重量变化规律由图4可知，腐解期间水稻秸秆残余物变化规律。秸秆还田后的第1~8个月，秸秆残余物重量几乎不变，从还田后的第9个月开始，残留秸秆重量快速减少。还田9个月后残留秸秆的重量仅为初始重量的89.6%，还田第10、11、12个月后残留秸秆重量分别为初始重量的78.2%、65.1%和55.7%。秸秆还田12个月后，残留秸秆重量为55.7 g，腐解第一年内共腐解掉44.3 g秸秆。秸秆还田第二年的前7个月，残留秸秆重量几乎不变。从秸秆还田第20个月开始，残留秸秆重量逐渐减少，到还田第24个月时残留秸秆重量为36.2 g,第二年腐解掉秸秆19.5 g。秸秆还田第3年的前8个月，秸秆几乎不腐解，之后剩余秸秆缓慢被腐解；还田35个月时剩余秸秆重量为31.5 g,还田36个月时剩余的秸秆仅有30.5 g,还田第3年共腐解掉秸秆5.7 g。表明秸秆重量第一年降低最多，腐解速率最快，随着时间的延长，秸秆腐解速率减慢，连续3 a腐熟后，残留秸秆重量几乎不变图4不同年际间秸秆残留重量变化规律Fig.4The changes of straw residual weight in three years3结论与讨论试验结果表明，黑龙江省西部半干旱地区水稻秸秆腐解整体呈现快-慢-慢的趋势。秸秆还田第一年腐解速率最快，腐解率为44.3%；秸秆腐解第2年腐解速率降低，腐解速率为19.5%；秸秆还田第3年，腐解速率为5.7%。前期秸秆分解较快，进入后期秸秆腐解逐渐缓慢并趋于平缓，这与前人研究结果相符[5-8]。分析其主要原因是随着时间的延长，秸秆易分解的部分几乎分解完毕，剩余的只是一些不易被微生物分解的纤维素、半纤维素和木质素等物质，这些难以降解的物质后期在土壤中逐年沉积。目前黑龙江省很多地区的水稻都采用秸秆连年还田的耕作模式，导致稻田中难以被分解的纤维素、半纤维素逐年大量沉积，造成了秸秆大面积的浪费与污染。因此，研究秸秆腐解规律，构建适合黑龙江省西部半干旱地区独特的秸秆还田模式迫在眉睫。