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秸秆还田对再生稻田土壤有机碳组分的影响

尤锦伟 王俊 胡红青 王辉 叶磊

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秸秆还田对再生稻田土壤有机碳组分的影响

    作者简介: 尤锦伟 E-mail:yjw19920326@163.com;
    通讯作者: 胡红青, E-mail:hqhu@mail.hzau.edu.cn
  • 基金项目: 国家重点研发计划(2016YFD0300907)。

Effects of straw returning on soil organic carbon components in ratoon rice field

    Corresponding author: HU Hong-qing, E-mail:hqhu@mail.hzau.edu.cn ;
  • 摘要:   【目的】  在再生稻系统下,探讨秸秆还田对再生稻田土壤有机质组分及其养分含量的影响。  【方法】  试验设置秸秆不还田(CK)、水稻秸秆半量还田(SH)、水稻秸秆全量还田(SW)和水稻秸秆全量还田配施腐熟剂(SWF)共4个处理,分析各处理土壤有机碳及其组分和土壤速效养分含量。  【结果】  与秸秆不还田相比,秸秆还田能提高土壤有机碳及其组分含量。与CK处理相比,在头季和再生季水稻收获期,秸秆还田处理(SH、SW、SWF)土壤中水溶性有机碳含量分别增加了19.62%~22.63%、20.99%~41.48%;土壤中颗粒有机碳含量分别增加了8.47%~20.62%、24.71%~30.90%;三个施秸秆的处理间土壤总有机碳、胡敏酸和富里酸含量无明显差异。秸秆还田可以改变水溶性有机质结构,使其结构趋于简单。秸秆还田下土壤碱解氮、有效磷、速效钾和铵态氮含量均呈增加趋势;在头季水稻收获期,SWF处理的碱解氮、有效磷和速效钾含量显著高于CK处理。在再生季水稻收获期,与头季稻收获期相比,CK处理土壤速效养分含量呈下降趋势,而秸秆还田下各处理速效养分含量均呈增高趋势。  【结论】  秸秆还田可以提高再生稻田土壤有机碳、颗粒有机碳、水溶性有机碳以及腐殖酸组分的含量,促进水溶性有机质结构的变化,从而有效改善土壤养分的供给能力。
  • 图 1  秸秆还田下头季稻收获期土壤水溶性有机质的三维荧光光谱

    Figure 1.  The 3-D fluorescence pattern of soil water soluble organic matter extracted from the main rice field at harvest under different straw returning treatments

    图 2  秸秆还田下再生季水稻收获期土壤水溶性有机质的三维荧光光谱

    Figure 2.  The 3-D fluorescence pattern of soil water soluble organic matter extracted from ratoon rice field at harvest under different straw returning treatments

    表 1  秸秆还田下头季稻和再生稻收获期土壤有机碳各组分含量

    Table 1.  Contents of soil organic carbon components at the harvest stages of the main and ratoon rice under different rice straw returning treatments

    作物
    Crop
    处理
    Treatment
    总有机碳
    TOC
    (g/kg)
    颗粒有机碳
    POC
    (g/kg)
    水溶性有机碳
    WSOC
    (mg/kg)
    腐殖酸
    Humic acid
    (g/kg)
    富里酸
    Fulvic acid
    (g/kg)
    胡敏酸
    Humic acid
    (g/kg)
    头季稻
    Main rice
    CK21.77 a7.08 b137.04 b6.90 b3.62 a3.00 a
    SH22.28 a7.60 ab153.62 ab7.17 ab3.88 a3.15 a
    SW22.35 a7.90 ab163.92 a7.30 ab3.93 a3.37 a
    SWF22.47 a8.54 a168.06 a7.64 a3.95 a3.54 a
    再生季稻 Ratoon riceCK22.32 a9.08 c110.60 c7.12 a3.74 a3.19 a
    SH23.42 a10.48 b126.38 bc7.41 a3.91 a3.41 a
    SW23.49 a11.33 ab133.81 b7.44 a3.96 a3.58 a
    SWF23.72 a11.89 a156.47 a7.84 a4.07 a4.03 a
    注(Note):CK—水稻秸秆不还田 No rice straw returning; SH—水稻秸秆半量还田 Straw return of 7500 kg/hm2; SW—水稻秸秆全量还田 Straw return of 15000 kg/hm2; SWF—水稻秸秆全量还田配施腐熟剂 Organic matter-decomposing inoculant application plus straw of return 15000 kg/hm2; TOC—Total soil organic carbon; POC—Particulate organic carbon; WSOC—Water-soluble organic carbon; 同列数值后不同小写字母表示同一时期不同处理间差异达0.05显著水平 Values followed by different small letters in a column mean significant difference among treatments in the same season at the 0.05 level.
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    表 2  不同秸秆还田处理水稻收获期稻田土壤养分含量

    Table 2.  Soil available nutrient contents in rice field at harvest under different straw returning treatments

    作物
    Crop
    处理
    Treatment
    碱解氮
    Alk.- hydr. N
    (mg/kg)
    有效磷
    Available P
    (mg/kg)
    速效钾
    Available K
    (mg/kg)
    铵态氮
    NH4+-N
    (mg/kg)
    硝态氮
    NO3-N
    (mg/kg)
    头季稻
    Main rice
    CK170.10 b39.80 b156.20 b11.11 c50.19 a
    SH179.20 ab41.49 b198.30 ab13.10 bc36.22 b
    SW184.50 ab45.30 a216.70 ab15.28 ab22.72 c
    SWF187.90 a46.14 a224.10 a17.48 a20.32 c
    再生季稻
    Ratoon rice
    CK166.70 b37.31 c152.80 b9.09 a17.66 a
    SH181.40 ab42.37 b205.70 a11.39 a14.52 b
    SW189.40 ab46.84 a224.70 a11.54 a14.17 b
    SWF192.20 a48.40 a232.90 a12.33 a12.91 b
    注(Note):CK—水稻秸秆不还田 No rice straw returning; SH—水稻秸秆半量还田 Straw return of 7500 kg/hm2; SW—水稻秸秆全量还田 Straw return of 15000 kg/hm2; SWF—水稻秸秆全量还田配施腐熟剂 Organic matter-decomposing inoculant application plus straw of return 15000 kg/hm2. 同列数值后不同小写字母表示同一水稻季不同处理间差异达 0.05 显著水平 The different small letters in the same column mean significant difference among treatments at the 0.05 level.
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出版历程
  • 收稿日期:  2019-10-28
  • 网络出版日期:  2020-09-23
  • 刊出日期:  2020-08-31

秸秆还田对再生稻田土壤有机碳组分的影响

    作者简介:尤锦伟 E-mail:yjw19920326@163.com
    通讯作者: 胡红青, hqhu@mail.hzau.edu.cn
  • 1. 华中农业大学资源与环境学院,湖北武汉 430070
  • 2. 荆门市漳河管理局团林灌溉试验站,湖北荆门 448100
  • 基金项目: 国家重点研发计划(2016YFD0300907)。
  • 摘要:   【目的】  在再生稻系统下,探讨秸秆还田对再生稻田土壤有机质组分及其养分含量的影响。  【方法】  试验设置秸秆不还田(CK)、水稻秸秆半量还田(SH)、水稻秸秆全量还田(SW)和水稻秸秆全量还田配施腐熟剂(SWF)共4个处理,分析各处理土壤有机碳及其组分和土壤速效养分含量。  【结果】  与秸秆不还田相比,秸秆还田能提高土壤有机碳及其组分含量。与CK处理相比,在头季和再生季水稻收获期,秸秆还田处理(SH、SW、SWF)土壤中水溶性有机碳含量分别增加了19.62%~22.63%、20.99%~41.48%;土壤中颗粒有机碳含量分别增加了8.47%~20.62%、24.71%~30.90%;三个施秸秆的处理间土壤总有机碳、胡敏酸和富里酸含量无明显差异。秸秆还田可以改变水溶性有机质结构,使其结构趋于简单。秸秆还田下土壤碱解氮、有效磷、速效钾和铵态氮含量均呈增加趋势;在头季水稻收获期,SWF处理的碱解氮、有效磷和速效钾含量显著高于CK处理。在再生季水稻收获期,与头季稻收获期相比,CK处理土壤速效养分含量呈下降趋势,而秸秆还田下各处理速效养分含量均呈增高趋势。  【结论】  秸秆还田可以提高再生稻田土壤有机碳、颗粒有机碳、水溶性有机碳以及腐殖酸组分的含量,促进水溶性有机质结构的变化,从而有效改善土壤养分的供给能力。

    English Abstract

    • 中国秸秆资源丰富,作物秸秆年产量约7亿t[1]。秸秆含有丰富的氮、磷、钾及微量营养元素[2],秸秆还田不仅可以减少因焚烧而产生的温室气体[3],而且可以提高土壤的养分含量和改善土壤的理化性质[4]

      再生稻是利用第一季水稻收割后稻茬上存活的休眠芽,采取一定的栽培管理措施使之再生蘖、抽穗、成熟与收割的一季水稻[5]。再生稻具有米质优、低污染、低能耗、省工省肥的特点,是一种资源节约型水稻种植模式,已成为中国南方稻作区水稻种植的一种重要的轻简化耕作制度,对于保障国家粮食安全起着重要作用。

      目前,很多学者在秸秆还田条件下对稻麦轮作、稻油轮作、双季稻和水旱轮作等系统土壤养分变化进行了一系列的研究[6-9],发现秸秆还田可以提高土壤的养分含量,改善土壤的理化性质。但是在再生稻系统下,由于持续种植同一品种水稻、再生季肥料来源于头季稻中后期施入的促芽肥等原因,导致再生稻田土壤养分失调。不同于双季稻和水旱轮作稻田,再生稻田由于特殊的田间管理和栽培耕作措施,其土壤肥力及变化动态有明显不同[10]。再生稻条件下,秸秆还田对土壤有机碳组分及其养分影响的系统性研究还鲜有报道。因此,我们研究秸秆还田条件下,再生稻田土壤有机质组分及其养分含量的变化,为再生稻田土壤培肥提供依据。

      • 于2017年4—12月份,在湖北省荆门市掇刀区团林铺镇莲花村(30°49′N、112°9′E)开展试验,试验前的稻作模式是中稻种植模式。土壤为黄棕壤性潴育型水稻土,耕层土壤为0—20 cm,其基本理化性质为:pH 5.87、有机碳 22.2 g/kg、碱解氮190 mg/kg、有效磷50.0 mg/kg、速效钾276 mg/kg。

      • 采用单因素随机区组设计,设置4个处理,分别为水稻秸秆不还田(CK)、水稻秸秆半量还田(SH)、水稻秸秆全量还田(SW)、水稻秸秆全量还田配施腐熟剂(SWF)。每个处理3次重复,共计12个小区,小区面积20 m2(5 m × 4 m)。水稻秸秆全量还田量为15000 kg/hm2,水稻秸秆含水率为9%,含有机碳435.37 g/kg、全氮9.92 g/kg、全磷0.96 g/kg、全钾14.45 g/kg。秸秆腐熟剂为湖南泰谷生物科技股份有限公司生产,所含菌种主要为枯草芽孢杆菌、米曲霉、哈茨木霉,有效活菌数 ≥ 0.5亿/g。腐熟剂用量为30 kg/hm2。将水稻秸秆剪成5 cm左右长度,于水稻种植前一周进行翻压还田。

        本试验中水稻品种为新两优223,水稻秧苗于2017年4月28日移栽,移栽密度为36万穴/hm2,每穴3~4兜,头季水稻于2017年8月20日收获,再生季水稻于2017年11月6日收获。头季稻肥料用量如下:N 180 kg/hm2、P2O5 90 kg/hm2、K2O 150 kg/hm2;氮肥按基肥∶分蘖肥 = 6∶4,磷、钾肥全作基肥施用。头季稻收获时的留茬高度为20 cm左右,收获后的秸秆全部移除。于2017年头季稻齐穗后15 天施用催芽肥,施肥量为N 90 kg/hm2、P2O5 45 kg/hm2和K2O 90 kg/hm2,于收割留桩后结合复水施用促苗肥,施肥量为N 30 kg/hm2、P2O5 15 kg/hm2和K2O 30 kg/hm2。供试肥料品种分别为尿素(含N 46%)、过磷酸钙(含P2O5 12%)、氯化钾(含K2O 60%)。再生季水稻收获后的秸秆全部移除,除草、病虫害防治等同当地常规管理。

      • 于头季水稻收获期(8月20日)和再生季水稻收获期(11月6日),按照五点取样法在各试验小区采集0—20 cm土层的土壤样品,挑拣肉眼可见的作物残根后混匀风干、研磨备用。

        土壤速效养分含量测定方法参考《土壤农化分析》[11],即土壤碱解氮采用碱解扩散法测定;土壤有效磷采用0.5 mol/L NaHCO3溶液浸提—钼锑抗比色法测定;土壤速效钾采用1 mol/L NH4OAc溶液浸提—火焰光度法测定;土壤总有机碳采用重铬酸钾—浓硫酸外加热法测定;无机氮采用2 mol/L KCl溶液浸提—连续流动分析仪测定;颗粒有机碳采用湿筛法测定[12];土壤有机碳组分中水溶性有机碳、腐殖酸 (HE)、富里酸 (FA) 和胡敏酸 (HA) 提取用Kumada等[13]的方法。腐殖酸采用0.1 mol/L NaOH–0.1 mol/L Na4P2O7混合液提取,胡敏酸和富里酸用0.5 mol/L H2SO4溶液分离,腐殖酸和胡敏酸中有机碳用重铬酸钾氧化外加热法测定,具体操作步骤参照Kumada等[13]的方法进行,其中,富里酸碳=腐殖酸碳-胡敏酸碳。水溶性有机质(DOM)的荧光光谱采用 FP-6500型荧光分光光度计测定[14],调节水提取态有机碳(WEOC)的浓度为C 10 mg/L,激发波长(Ex)扫描范围200~500 nm,发射波长(Em)扫描范围250~500 nm,扫描速度1000 nm/min,狭缝宽度为5 nm。

      • 采用Microsoft Excel 2016进行数据处理和分析,运用Origin 9.0软件制图,并采用SPSS 22.0进行数据统计分析,P < 0.05为差异显著。

      • 表1可知,土壤总有机碳、腐殖酸、富里酸和胡敏酸含量比较稳定[15],短期内基本不受秸秆还田量和腐熟速度的影响,而颗粒有机碳(POC)和水溶性有机碳(WSOC)对处理的反应比较显著。在头季水稻收获期,SWF处理土壤的POC含量显著高于CK,各处理土壤的POC含量变化幅度为7.08~8.54 g/kg,比CK处理分别增加8.47%~20.62%;在再生季水稻收获期,添加有机物料的各处理土壤的POC含量均显著高于CK (P < 0.05),SWF、SW和SH处理土壤POC含量分别较CK处理提高了30.90%、24.71%和15.32%。各处理土壤的POC含量变化幅度为9.08~11.89 g/kg。

        表 1  秸秆还田下头季稻和再生稻收获期土壤有机碳各组分含量

        Table 1.  Contents of soil organic carbon components at the harvest stages of the main and ratoon rice under different rice straw returning treatments

        作物
        Crop
        处理
        Treatment
        总有机碳
        TOC
        (g/kg)
        颗粒有机碳
        POC
        (g/kg)
        水溶性有机碳
        WSOC
        (mg/kg)
        腐殖酸
        Humic acid
        (g/kg)
        富里酸
        Fulvic acid
        (g/kg)
        胡敏酸
        Humic acid
        (g/kg)
        头季稻
        Main rice
        CK21.77 a7.08 b137.04 b6.90 b3.62 a3.00 a
        SH22.28 a7.60 ab153.62 ab7.17 ab3.88 a3.15 a
        SW22.35 a7.90 ab163.92 a7.30 ab3.93 a3.37 a
        SWF22.47 a8.54 a168.06 a7.64 a3.95 a3.54 a
        再生季稻 Ratoon riceCK22.32 a9.08 c110.60 c7.12 a3.74 a3.19 a
        SH23.42 a10.48 b126.38 bc7.41 a3.91 a3.41 a
        SW23.49 a11.33 ab133.81 b7.44 a3.96 a3.58 a
        SWF23.72 a11.89 a156.47 a7.84 a4.07 a4.03 a
        注(Note):CK—水稻秸秆不还田 No rice straw returning; SH—水稻秸秆半量还田 Straw return of 7500 kg/hm2; SW—水稻秸秆全量还田 Straw return of 15000 kg/hm2; SWF—水稻秸秆全量还田配施腐熟剂 Organic matter-decomposing inoculant application plus straw of return 15000 kg/hm2; TOC—Total soil organic carbon; POC—Particulate organic carbon; WSOC—Water-soluble organic carbon; 同列数值后不同小写字母表示同一时期不同处理间差异达0.05显著水平 Values followed by different small letters in a column mean significant difference among treatments in the same season at the 0.05 level.

        头季水稻收获时,与CK相比,SH、SW和SWF处理的WSOC分别增加12.10%、19.62%和22.63%。SH处理的WSOC含量虽然有所增加,但未达显著水平;而SWF和SW处理显著高于CK,与SH差异不显著。再生稻收获期,SH、SW和SWF处理的WSOC含量分别增加14.27%、20.99%和41.48%,且SWF显著高于SH和SW。两个收获期相比,再生稻的各处理 WSOC含量低于头茬稻的相应处理。可以看出秸秆不还田会显著降低土壤中的水溶性有机碳含量,全量秸秆还田并配合秸秆腐熟剂可显著提高SWOC含量,并将再生稻季的WSOC含量提高到与头季稻基本相同,全量还田但不添加秸秆腐熟剂的效果次之。

      • 从头季稻和再生稻收获期各处理水溶性有机质(DOM)三维荧光光谱(图1图2)可以看出,在头季稻和再生季水稻收获期,不同秸秆还田模式下土壤DOM的三维荧光图谱(EEMs)存在一个可识别的峰,分布在λex/em=345~350/425~431区域内,经分析均属于类腐殖酸荧光峰[16]。该类物质通常可以在土壤腐殖质的EEMs图像中观察到[17]。头季水稻收获时,CK、SH、SW和SWF处理土壤中DOM的三维荧光强度分别为200.00、206.45、215.36和209.42。与CK相比,SH、SW和SWF处理土壤中DOM的三维荧光强度分别增加3.23%、7.68%和4.71%;再生稻收获时,CK、SH、SW和SWF处理土壤中DOM的三维荧光强度分别为288.65、297.95、358.30和347.21;与CK相比,SH、SW和SWF处理土壤中DOM的三维荧光强度分别增加3.22%、24.13%和20.29%。这表明,秸秆还田增加了荧光区域的强度,以全量秸秆还田(SW)处理下土壤DOM的荧光区域强度最大,即类腐殖酸有机物质的含量最多。从图1图2中可以看出,在头季稻收获时,SW和SWF处理增加了类腐殖酸荧光区域荧光峰对应的发射光波长,表明该物质的分子量和芳香度增加[18]。在再生季水稻收获时,SW可降低类腐殖酸荧光峰的发射光波长,表明小分子量、低芳香度和低缩聚度的类腐殖酸含量增加。与头季稻相比,再生稻SW处理降低了类腐殖酸有机物荧光峰的发射光波长,即小分子量、低芳香度和低缩聚度增加。这说明SW处理形成了更多的小分子量的类腐殖酸物质。

        图  1  秸秆还田下头季稻收获期土壤水溶性有机质的三维荧光光谱

        Figure 1.  The 3-D fluorescence pattern of soil water soluble organic matter extracted from the main rice field at harvest under different straw returning treatments

        图  2  秸秆还田下再生季水稻收获期土壤水溶性有机质的三维荧光光谱

        Figure 2.  The 3-D fluorescence pattern of soil water soluble organic matter extracted from ratoon rice field at harvest under different straw returning treatments

      • 表2可见,与CK相比,头季水稻收获期秸秆还田处理硝态氮含量均显著降低(P < 0.05),碱解氮、有效磷和速效钾含量呈增加趋势,其中SWF处理5个测定项目与CK差异均达到显著水平 (P < 0.05),SW处理有效磷、铵态氮、硝态氮含量与CK差异也显著。SW和SWF处理各养分含量差异均不显著,SWF处理的有效磷和铵态氮含量均显著高于SH处理,而SW的铵态氮含量与SH处理差异不显著。在再生季水稻收获时,各还田处理的硝态氮含量也显著低于CK (P < 0.05),SWF处理土壤的碱解氮、有效磷、速效钾含量显著高于CK处理 (P < 0.05),但与SW处理差异不显著,SH处理的有效磷含量和SWF处理差异显著。表明无论是头季稻还是再生稻,秸秆还田量对土壤养分的影响显著,秸秆全量还田提高土壤养分特别是有效磷的效果好于半量秸秆还田。加入秸秆腐熟剂可在一定程度上进一步提高秸秆还田处理头季稻收获期土壤中的速效养分含量。

        表 2  不同秸秆还田处理水稻收获期稻田土壤养分含量

        Table 2.  Soil available nutrient contents in rice field at harvest under different straw returning treatments

        作物
        Crop
        处理
        Treatment
        碱解氮
        Alk.- hydr. N
        (mg/kg)
        有效磷
        Available P
        (mg/kg)
        速效钾
        Available K
        (mg/kg)
        铵态氮
        NH4+-N
        (mg/kg)
        硝态氮
        NO3-N
        (mg/kg)
        头季稻
        Main rice
        CK170.10 b39.80 b156.20 b11.11 c50.19 a
        SH179.20 ab41.49 b198.30 ab13.10 bc36.22 b
        SW184.50 ab45.30 a216.70 ab15.28 ab22.72 c
        SWF187.90 a46.14 a224.10 a17.48 a20.32 c
        再生季稻
        Ratoon rice
        CK166.70 b37.31 c152.80 b9.09 a17.66 a
        SH181.40 ab42.37 b205.70 a11.39 a14.52 b
        SW189.40 ab46.84 a224.70 a11.54 a14.17 b
        SWF192.20 a48.40 a232.90 a12.33 a12.91 b
        注(Note):CK—水稻秸秆不还田 No rice straw returning; SH—水稻秸秆半量还田 Straw return of 7500 kg/hm2; SW—水稻秸秆全量还田 Straw return of 15000 kg/hm2; SWF—水稻秸秆全量还田配施腐熟剂 Organic matter-decomposing inoculant application plus straw of return 15000 kg/hm2. 同列数值后不同小写字母表示同一水稻季不同处理间差异达 0.05 显著水平 The different small letters in the same column mean significant difference among treatments at the 0.05 level.
      • 土壤有机质是评价土壤肥力的重要指标。作物秸秆中含有丰富的有机成分和营养元素,还田后秸秆周围会有大量的微生物繁殖形成微生物的活动层,促进对秸秆有机态养分的分解释放,从而增加有机质含量[19-20]

        本研究发现,短期条件下,秸秆还田处理对土壤总有机碳含量的影响不显著,原因是秸秆还田后可以为土壤微生物提供外源有机碳输入,从而提高土壤微生物量及其活性,大部分被矿化[21-22]。秸秆还田是影响DOM的重要因素,主要体现在增加土壤有机碳、增强土壤固相有机质溶解、提高微生物活性等方面[23]。与秸秆不还田相比,全量秸秆还田,包括配施腐熟剂,均显著提高再生稻田土壤水溶性有机碳含量,原因是加入的有机物在腐解过程中能释放大量水溶性有机碳,而秸秆腐熟剂含有的大量的霉菌、枯草芽孢杆菌等微生物,其大量繁殖能加快作物秸秆的分解[24]。与头季水稻收获期相比,再生季水稻收获期土壤水溶性有机碳含量有所下降,一方面是由于来自于秸秆腐解过程的水溶性有机碳在土壤中很快被降解[25];另一方面是由于淹水,水溶性有机碳含量下降[26]

        相关研究[27-28]发现,土壤DOM的结构与组成是由不稳定和稳定组分的输入和输出之间的动态平衡决定的。在本试验中,对不同处理DOM结构的测定结果也说明了秸秆还田后快速分解,没有形成较为稳定的有机质。DOM的结构与相对荧光强度(FI值)密切相关,FI值较高表明小分子量的简单组分,如羟基、甲氧基和氨基等基团含量较高,相反,则表明复杂高分子量组分,例如羧基等基团[27, 29]有积累。本研究4个处理的FI值大小为SW > SWF > SH > CK,表明全量秸秆还田(SW)条件下,土壤中形成的类腐殖质物质最多,其结构相对简单[30]。含秸秆腐熟剂的全量秸秆还田处理(SWF)由于微生物的作用,可能促使形成了结构较为稳定的化合物,因此,虽然其在两季水稻土中的颗粒有机碳和总有机碳含量高于SW处理,但其FI值却低于SW处理。半量秸秆还田处理的FI值较低,则是因为其提供的有机碳量较低所致。而CK处理中活性有机碳的来源较少,因而主要是较为稳定的有机质,因此,其FI值也较低。

        再生季水稻收获期土壤DOM的FI值要高于头季稻收获期,有可能与其生长周期较短和生长期的气候因素有关。DOM的生物降解性受DOM分子结构、土壤养分有效性和外部因素(温度)的影响[31]。Xu等[28]研究表明,秸秆不还田处理的土壤DOM中养分的可利用性低,增强了DOM对生物降解性的抗性。本试验中,秸秆还田处理增加了土壤养分含量,即头季稻收获期土壤DOM的生物降解能力增强,促进了DOM的降解,使其在再生季水稻收获期时复杂成分减少,FI值升高。

        秸秆还田处理能提高表层土壤颗粒有机碳含量,与前人[32-33]研究结果相似。与秸秆不还田相比,秸秆还田可以提高土壤HE、FA和HA的含量,主要原因是秸秆的分解产物在微生物作用下又重新合成新的腐殖酸[34]

        秸秆还田对土壤肥力提升有积极影响,能有效增加土壤碱解氮、有效磷、速效钾和有机碳含量,而在秸秆不还田条件下土壤速效养分含量呈下降趋势[8]。于建光等[35]研究结果表明,全量秸秆还田与腐熟剂联用可以提高土壤碱解氮、速效磷和速效钾含量,本研究结果与此相符。在再生季水稻生长期间,田间长期处于淹水状态,而再生季水稻土壤的NH4+-N和NO3-N含量降低,与Tanaka等[36]研究结果相似。

      • 1)秸秆还田当年可以提高再生稻田土壤碱解氮、有效磷和速效钾含量,且以全量秸秆还田并配施腐熟剂效果显著。

        2)秸秆还田当年对土壤有机碳总量的影响不显著,但增加了水溶性和颗粒有机碳含量,增加了土壤中活性炭的含量,有利于微生物的生长。全量秸秆还田并配施腐熟剂处理效果明显高于秸秆半量还田处理,秸秆还田处理降低了土壤水溶性有机质结构的复杂性。

    参考文献 (36)

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