秸秆深还对黑土团聚体特征比值的影响

张华亮等

摘要：本文针对秸秆资源焚烧和农田黑土退化问题，通过将玉米秸秆施入土壤亚表层（20～40 厘米）来解决秸秆资源等问题，同时提升土壤肥力。结果表明，秸秆深还能够促进黑土团聚体特征比值（A/M）增加，即<0.25 毫米微团聚体向0.25毫米>大团聚体转化。

关键词：秸秆深还；黑土；团聚体组成；特征比值

资助项目：吉林省科技厅（20130206018NY）

中图分类号： S158 文献标识码： A DOI编号： 10.14025/j.cnki.jlny.2015.12.026

秸秆还田是秸秆利用的主要方式之一。秸秆还田能够增加土壤有机质、不同形态碳素、水稳性团聚体、有效磷、有效钾、全氮、碱解氮的含量[1-4]。一些学者将秸秆深还与秸秆移除、表层覆盖和浅施等秸秆处理方式比较，秸秆深还能获得较高的产量和固碳效果，可提高土壤的入渗速率和蓄水能力[5-7]。针对秸秆焚烧和耕层变浅、有机质下降等实际问题，将玉米秸秆通过机械化手段施入土壤亚表层，达到环保和培肥土壤的目的。

1 材料与方法

1.1 供试土壤

采自吉林农业大学试验站玉米连作耕地（N43°48′47.39″，E125°23′21.79″）。土壤类型为黑土，相当于美国系统分类的粘淀湿润软土（Argiudolls）。田间试验分为4种处理：对照（CK）、秸秆深还第一年（CS1）、第二年（CS2）和第三3年（CS3），分别在2013年、2012年、2011年秋玉米收后进行。还田量12000公斤/公顷，一次性还田，深度为30厘米以下，并配施尿素（30公斤/公顷）。每个小区面积为36平方米，随机排列，3次重复。玉米品种2011年～2013年为中金368。土壤采样时间2014.5.7日，分0～20厘米和20～40厘米采样。

1.2 测定方法

水稳性团聚体用湿筛法[1]。

2 结果与分析

团聚体特征比值（见表1）可以反映土壤中不同粒级团聚体的分布状况，用A 1 /A2表示大团聚体中大团聚体（>2 毫米，A1）与小团聚体（2～0.25 毫米，A2）含量的比值，M1/M2表示微团聚体中大微团聚体（0.25～0.053 毫米，M1）与小微团聚体（<0.053 毫米，M2）含量的比值，A/M表示大团聚体总含量（Al+A2）与微团聚体总含量（M1+M2）的比值。

如表1所示，在0～20厘米中表层团聚体中A 1 /A2范围为0.469～0.574，M1/M2范围为3.361～4.887，A/M范围为1.015～1.707，说明土壤大团聚体以2～0.25毫米团聚体为主，微团聚体中0.25～0.053毫米团聚体为主。不同的秸秆深还处理下，CS2处理团聚体中A l /A2值最大，分别为0.574，其次是CS3处理是0.518，CS1处理是0.446，将各处理A/M值进行比较为 CS2>CS1>CS3>CK。

在20～40厘米亚表层中，团聚体中A 1 /A2范围为0.258～0.339，M1/M2范围为2.181～3.188，A/M范围为0.971～1.410，说明土壤大团聚体以2～0.25毫米粒级的团聚体为主，微团聚体中0.25～0.053 毫米粒级的团聚体为主。不同的秸秆深还条件下，CS2、CS3处理团聚体中A l /A2值最大，分别为0.339和0.305，对照CK最低，仅为0.258；将各处理A/M值进行比较为CS2> CS1>CS3>CK。

本试验研究表明，黑土中水稳性团聚体以2～0.25毫米和0.25～0.053毫米粒级为优势粒级[8]，秸秆还田有利于大团聚体（>0.25毫米），而<0.25毫米微团聚体的含量明显下降。其中秸秆深还第2年表层和亚表层的大团聚百分比显著增加，微团聚体百分比含量显著下降，其中的原因是秸秆在深还后的第2年的腐解导致表层和亚表层有机质含量大幅度增加，从而影响了团聚体的形成，这与Tisdall 等人研究结果一致，有机质含量高的土壤，>2毫米团聚体的形成主要依靠有机胶结物质，因此秸秆深还对表层和亚表层大团聚的形成起到促进的作用。

3 结论

在表层和亚表层中，秸秆深还能够促进黑土团聚体特征比值（A/M）增加，即<0.25毫米微团聚体向0.25毫米>大团聚体转化，且在深还第2年使土壤表层和亚表层土壤大团聚体百分含量达到最大值。

参考文献

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[7] 赵亚丽，薛志伟，郭海斌，穆心愿，李潮海.耕作方式与秸秆还田对冬小麦—夏玉米耗水特性和水分利用效率的影响[J].中国农业科学，2014，17：3359-3371.

[8] Sodhi G P S， Beri V， Benbi D K. Soil aggregation and distribution of carbon and nitrogen in different factions under long-terms application of compost in rice-wheat system， Soil and Tillage Research， 2009，（103）：412-418.

[9] Tisdall JM， Oades J M. Organic matter and water-stable aggregate in soi1.Journal of Soil Science， 1982， 33（2）：141-163.

作者简介：张华亮，吉林农业大学资源与环境学院，硕士研究生在读，研究方向：土壤化学。

通讯作者：关松，博士，吉林农业大学资源与环境学院，副教授，研究方向：土壤化学；窦森，博士，吉林农业大学资源与环境学院，教授，研究方向：土壤环境与生物化学。