水稻秸秆在冬季温室沟埋腐解的效应研究

发布时间：2020-05-29 08:21

【摘要】：还田秸秆腐解时能对土壤的热量、养分、微生物等环境质量参数产生明显影响,而土壤环境的改变也同时影响着还田秸秆的腐解进程。水稻秸秆是中国总量最丰富的三大秸秆资源之一,约占秸秆资源总量的30%。但由于自身碳氮比高而难以被微生物利用。加之还田时间较晚,气温低,导致水稻秸秆在大田土壤中的腐解十分缓慢,无法在短时间内对土壤环境产生积极影响,降低了农户对其还田的期望,成为秸秆还田的一大难题。本研究利用秸秆反应堆技术将水稻秸秆通过沟埋试验施入温室土壤,研究其在冬季温室内腐解的效果及腐解对冬季温室土壤温度、养分、微生物等环境质量参数的影响,得到如下主要结果:1.水稻秸秆的腐解对冬季温室土壤温度的影响在不同空间和时间尺度上表现不同通过沟埋还田和设置温度传感器的方式,监测了水稻秸秆施入后的温室土壤温度,并在不同空间及时间尺度上对其进行了分析,结果发现在5cm、l0cm和15cm 土层,随着水稻秸秆的腐解,各土层温度分布发生较大变化,具体表现为土层间的温度差异明显减小;土壤日最低温明显升高、日温差明显减小。这说明水稻秸秆的腐解能减小土层间的温度差异、减小土壤温差、提升土壤低温水平,因而为作物提供更稳定的温度环境并减少冬季温室作物的低温冻害问题。2.处理方式能够改变水稻秸秆对冬季温室土温的影响程度辅以牛粪或菌剂、表面覆盖、增多秸秆等方式皆能增大水稻秸秆对冬季温室土温的影响程度,其中以施入水稻秸秆并辅以菌剂处理对冬季温室土壤日最低温的提升幅度最大,对日温差的降低幅度也最大。研究还发现土壤日最低温均值、温差均值分别与水稻秸秆腐解产物的残余灰分含量呈显著正相关和显著负相关关系,说明施入秸秆的腐解是冬季温室土壤温度变化的主要内因。3.水稻秸秆的腐解能够提升冬季温室土壤中速效养分的含量通过对沟埋试验后的土壤进行营养元素含量的测定,发现水稻秸秆的腐解虽然没有使冬季温室土壤中的有机质、全氮、全磷和全钾含量在90天内发生明显变化;但明显提升了土壤速效养分的含量。而通过对温室土壤速效养分含量与水稻秸秆腐解产物残余灰分含量作回归分析,发现速效氮、钾含量与施入其中的水稻秸秆的残余灰分含量呈显著正相关性,说明水稻秸秆的腐解能明显提升土壤速效氮、钾的含量,因而促进作物养分的积累。4.冬季温室土壤中细菌群落与真菌群落对施入土壤的水稻秸秆的反应不同水稻秸秆的施入明显增加了 90天后温室土壤中的细菌数量,其中以辅以菌剂处理的增幅最大,水稻秸秆的施入还增加了温室土壤中的细菌种类,提升了细菌群落多样性;温室土壤中的真菌种类、数量和群落多样性水平也因水稻秸秆的施入而有所提升,但辅以菌剂处理使温室土壤中的真菌数量明显减少,说明该处理可能形成了抑制温室土壤某些真菌的产物,这对于抑制土壤病原真菌、缓解连坐病害具有重要意义。5.水稻秸秆在冬季温室土壤中发生较大程度的腐解,且处理方式明显影响腐解产物的品质特性水稻秸秆施入温室土壤90天后,颜色、气味、pH值等理化性状皆发生较大变化,失重率超过55%;辅以牛粪、辅以菌剂、增多秸秆等方式使腐解产物的残余灰分含量明显增加;进一步研究发现,腐解产物对番茄与黄瓜种子的毒性作用已经消除;研究还发现腐解产物能有效抑制黄瓜枯萎病致病菌的生长(平均抑制率为65.41%),辅以菌剂能进一步增强抑制效果(抑制率为73.46%)。这说明水稻秸秆在冬季温室土壤中腐解较快,并形成了品质较高的腐解产物;而辅以菌剂对秸秆腐解率的提升、微量元素的积累、腐解产物毒性的消除以及腐解产物对黄瓜枯萎病致病菌抑制效果的增强具有重要意义。上述研究结果将为水稻秸秆利用方式的途径和冬季温室土壤温度、养分等质量的提升以及对某些土传连作病原真菌的抑制提供理论依据。
【图文】：

农业国,作物秸秆,综合利用,肥料

农作物秸秆，特指农作物收获后去除穗头和根部的地上部分，是作物的重要副产逡逑物，秸杆量随着作物产量的变化而变化。近年来，随着化肥的使用和耕作技术的进步，逡逑粮食产量逐年增长。根据国家统计局农业普查数据（图１－１），中国近十五年粮食产量逡逑增长了邋３７．２９％，２０１５年粮食产量６２１４４万吨，按平均草谷比１．１计算，当前秸秆的年逡逑产量约７亿吨。也有学者按水稻、小麦、玉米各自的草谷比推算，认为当前秸秆的年逡逑产量己经超过了邋８亿吨，其中，水稻秸秆皆约占秸杆总量的三分之一ＨＩ。总之，当前逡逑秸秆产量巨大，己经成为重要的可再生资源。逡逑７００００邋ｒ逦逦邋＿逦ｎ逡逑１＝］粮食产量秸秆估产逡逑６５０００邋－逦一＾＾０一－逡逑％邋６００００邋■逦门门厂逡逑ｍ邋５５０００邋－逦一＾ｒ－｜逡逑＾邋５００００邋－逦＿邋Ｉ—｜逡逑４５０００邋－门「｜逡逑４0000邋—Ｉ逦１逦１邋□邋ｉ逦１逦１逦＇逦１逦１逦１逦１逦１逦１逦１逦１逦１逡逑２００１邋２００２邋２００３邋２００４邋２００５邋２００６邋２００７邋２００８邋２００９邋２０１０邋２０１１邋２０１２邋２０１３邋２０１４邋２０１５逡逑年份逡逑图〗－丨中国近十五年的粮食产量逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１－１邋Ｃｒｏｐ邋ｙｉｅｌｄ邋ｆｏｒ邋ｌａｓｔ邋ｆｉｆｔｅｅｎ邋ｙｅａｒｓ邋ｏｆ邋Ｃｈｉｎａ逡逑过去，我国农村居民把农作物秸杆当作主要的炊事燃料。根据第二次农业普查公逡逑报｜２】，截至到２００８年，农村居民炊事使用的能源中，主要使用柴草的１３３１８万户，占逡逑总农户的６０．２％。随揞经济的发展、农用能源的改善

处理方式,平均温度,土层,秸秆

与未添加任何辅助剂的处理Ｔ２相比，其他处理（Ｔ３－Ｔ８？除丁６外）的土壤温度逡逑普遍较高；这可能是在辅助剂作用下，秸杆腐解反应增强，从而产生更多的热量，促逡逑使整体均温提升。而处理Ｔ６邋（秸秆以粉碎方式施入）的均温低于其它处理的主要原逡逑因在于碎秸秆吸水性高于整秸杆，从而不利于腐解前期土温提升。作者在秸秆吸水量逡逑试验中发现，，１７０ｇ碎秸杆和同量整秸秆均浸泡２４ｈ，碎秸秆较整秸杆多吸水４５ｇ，绝逡逑对湿度高出３０．７９％。随着时间推移，秸秆水分逐渐散失，丨０周以后，Ｔ６的土壤均温逡逑提升至正常水平（图２－２）。这说明了添加辅助剂在一定程度上能够提高土温，而土温逡逑
【学位授予单位】：南京农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S141.4

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