高茬还田模式对土壤肥力及环境的影响

发布时间：2020-05-11 21:29

【摘要】：秸秆是一种重要的生物质资源,但往往得不到有效利用,被弃置和焚烧,对环境造成巨大的危害。秸秆还田是解决秸秆焚烧和弃置的重要途径,为方便秸秆后续还田利用,水稻收割时往往会留高茬。迄今,关于农作物留茬高度及其对后茬作物生长影响的研究较多,鲜见作物高残茬留田期间物质组成变化及其对后续还田影响的报道。本文以留田高茬稻秸为对象,分别对两优262(留茬高度60 cm)和南粳9108(留茬高度50 cm)进行留高茬处理,于摘穗后不同时间段采样,研究其留田期间物质组成分布及动态含量的变化规律;采用室内喷淋降雨的模拟试验,分析了降雨量和降雨强度对高茬稻秸矿质养分的影响;采用田间小区试验,设置留高茬翻耕还田(CTH)、免耕覆盖还田(NTS)、留高茬免耕还田(NTH)三种处理,并设置免耕留低茬不还田处理作为对照,分析高茬稻秸的不同还田方式对土壤养分以及土壤微生物多样性的影响;通过对稻秸、土壤养分的估算,分析稻秸不同还田方式对环境的影响。论文取得以下主要结果:(1)高茬稻秸体内物质组成存在垂直分布差异,除钾元素外,两种稻秸的养分分布均表现为自基部向上,半纤维素、全氮、全磷、以及钙镁元素含量升高,木质素、纤维素含量降低。在收获时间较早、气温相对较高的季节,两优262秸秆含水率变化较小,基本保持在65%-70%之间,含水率不因天气变化而变化;在温度较低的季节,南粳9108秸秆含水率的变化较大,变化范围在47%-68%之间,与降雨量显著相关。留茬35天后,两优262和南粳9108水稻秸秆养分含量出现明显变化:两优262秸秆半纤维素含量下降了7.36%,镁元素含量降低了 20.09%,钙元素含量降低了 35.58%,纤维素含量相对升高了4.24%,木质素含量相对升高了 23.41%,全氮、全磷以及三素总含量变化不显著;南粳9108水稻秸秆半纤维素含量下降了 8.63%,镁元素含量降低了 14.77%,钙元素含量降低了19.22%,纤维素含量相对升高了 4.33%,木质素含量相对升高了 35.42%,全氮、全磷以及三素总含量变化不显著。(2)在总降雨量为50 mm时,钾元素的淋失量在0.3 g·kg-1左右,钙、镁以及灰分含量没有显著变化。在相同降雨强度下,随着降雨时间增长,降雨量增大,钾元素的淋失量升高;当降雨量相同时,不同降雨强度下,高茬稻秸全钾含量差异不显著。此外,试验发现,没有经过降雨处理的空白组,摘穗后随着时间变化,矿质养分含量不断降低。降雨会加速钾素的淋洗,而其它镁、钙等矿质元素含量变化与降雨关系不大。导致高茬稻秸矿质养分含量降低的可能原因,是稻秸自身代谢导致的养分外排,而降雨会加速钾素向土壤移动。(3)NTH处理的小麦种子发芽时间早于其他处理,试验100天后,NTH处理的土壤有效钾含量比NTL处理高20 mg·kg-1,但低于NTS和CTH处理,NTH处理的土壤有效磷和碱解氮含量低于其他三种处理。NTH处理土壤微生物多样性指数和平均颜色变化率均低于CTH处理,但与NTS和NTL处理相比,无显著差异。(4)与CTH处理相比,NTH处理同样能有效避免秸秆焚烧导致的温室气体的排放,并且其土壤有机碳损失量更低;相比于CTH处理,NTH不能避免施肥导致环境问题,但可以极大降低农田退水等导致水环境问题。本研究系统阐明了高茬稻秸养分存在垂直分布现象,按不同部位回收秸秆有一定积极意义;在多雨季节,留高茬延迟回收并不能有效干燥水稻秸秆;高茬稻秸在留田1个多月期间,其主要物质组成变化不显著,不会影响后续收集和能源化利用价值;降雨会加速秸秆中钾素向土壤中转移,但对其它矿质养分影响不大,该试验说明,降雨并不明显降低秸秆本身作为土壤改良的一种资源的实际利用价值;在本试验期间,秸秆免耕留高茬还田处理能有效增加土壤有效钾的含量,对土壤有效磷、碱解氮影响较小,对土壤微生物多样性影响不大,且具有相对更好的环境效益。
【图文】：

秸秆,含水率,两优,影响因子

含水率是秸杆的重要指标之一，含水率的氋低极大影响了秸秆的后续利用。有研宄发逡逑现，延长留茬时间能够有效降低秸秆的含水率［１３＇因此，，延迟回收秸秆可使水稻秸秆能够逡逑在大田中自然干燥，方便了后续的回收利用。从图２－ｌａ中可以看出，两优２６２秸秆随留茬逡逑时间的延长，含水率变化整体呈波动略上升的趋势；数值变化范围较小，位于６６％－７１％逡逑之间。摘穗后０－９天内秸杆含水率呈上升趋势；９－２１天内秸秆含水率呈先下降到最低值逡逑６６．２７°／。，而后上升再下降的波动变化趋势；２１天后到试验结束期间，秸秆含水率呈继续下逡逑降而后上升到最大值７０．５２％再下降的波动变化趋势。逡逑上述两优２６２秸秆随摘穗后时间的推移，含水率变化略呈上升的变化规律，可能和水逡逑稻的生长有关。秸秆含水率在不同试验时间段的波动变化，可能与相应时间的环境影响因逡逑子即当地的降雨量或种植土壤中的含水率有密切关联。自动气象站记录试验所在地的降雨逡逑量如图２－ｌｂ所示。摘穗后９天之前一直没有降雨，所以秸秆保存水分能力增强，含水率有逡逑显著升高；摘穗后第９和第２１天时均有大量降雨，因此在这期间出现了秸秆含水率最低逡逑的现象；２１至２５天期间几乎未出现降雨，随后２５到试验结束期间则连续有小量降雨，故逡逑在２１天到试验结束这期间出现了秸秆含水率最高的现象。此外

秸秆,含水率,影响因子,土壤含水率

２．２．４时间与环境因子对南粳９１０８稻轩物质组成的影响逡逑１、留茬时间、降雨及土壤水分条件对秸秆的含水率的影响逡逑如图２－２ａ所示，南粳９１０８秸秆含水率随着时间推移不断变化。摘穗后至第９天时，逡逑秸秆含水率持续下降至最低值４７．２７％。摘穗后９－１８天，秸秆含水率呈先上升后下降再上逡逑升的波动变化趋势。其中，第１２天秸杆含水率有所回升；第１８天至２４天间，秸秆含水逡逑率保持稳定；第２４天至第３３天间，秸秆含水率先下降后上升，摘穗后第３３天，秸杆含逡逑水率达到最高值６８．６２％。逡逑如图２＿２ｂ所示，摘穗后连续九天均没有降雨，秸秆含水率持续下降；第１０天和第１１逡逑天均有降雨，且第１１天降雨量较大，秸杆含水率有显著升高；第１２天至第１５天没有降雨，逡逑秸杆含水率显著下降，第１６天和第１７均有降雨，秸秆含水率显著升高；第１８至第２４天，逡逑采样前一天没有降雨，含水率没有显著变化。第２９天至第３３天时持续降雨，秸秆含水率逡逑持续升高。逡逑如图２－２ｃ所示
【学位授予单位】：扬州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S141.4;X712

【参考文献】