賈 蕾 張清東

(西南科技大學環(huán)境與資源學院 四川綿陽 621010)

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不同秸稈翻埋還田對農(nóng)田水養(yǎng)分的動態(tài)影響

賈 蕾 張清東

(西南科技大學環(huán)境與資源學院 四川綿陽 621010)

秸稈還田 氮 磷

農(nóng)作物秸稈是重要的有機肥源之一，秸稈作為有機肥的途徑包括堆漚、墊圈、直接還田等[1]。秸稈還田具有簡便、經(jīng)濟等優(yōu)點，在國內(nèi)外得到了廣泛研究[2]。前人通過研究發(fā)現(xiàn)，秸稈還田對農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)有利，秸稈中的大量碳素、氫、磷及纖維素、蛋白質(zhì)等有機質(zhì)作為有機肥不僅可以減少農(nóng)用肥施用，而且實現(xiàn)了秸稈在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的循環(huán)利用，減少了化肥施用引起的二次污染。目前，對于秸稈還田研究大多集中在秸稈還田后對土壤養(yǎng)分流失的間接影響[3-4]、秸稈腐解過程中養(yǎng)分的釋放特征及其對土壤肥力的影響[5-13]，而關(guān)于秸稈還田后對田間水溶液中N，P等養(yǎng)分變化[14-16]相關(guān)報道較少，針對不同秸稈還田后對稻田水養(yǎng)分影響差異研究則更少。為了探究不同秸稈還田后的差異度，本文通過模擬試驗研究了小麥和油菜2種秸稈還田后對田間水N，P等的影響，以期為農(nóng)業(yè)施肥及田間N，P養(yǎng)分管理控制提供部分依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗所用小麥和油菜秸稈均來自于西南科技大學農(nóng)場收獲后秸稈作物，風干后剪碎至5 cm左右。所用土壤均采于西南科技大學校內(nèi)，剔除石塊、根莖等后風干過篩混勻。

1.2 試驗方法

模擬盆栽試驗在綿陽市涪城區(qū)西南科技大學環(huán)境與資源學院一樓空地進行，陽光充沛。試驗共設(shè)3個處理：常規(guī)對照(B)、油菜秸稈翻埋(R)、小麥秸稈翻埋(W)，每個處理3次重復(fù)。模擬系統(tǒng)于2014年5月30日建立，載體為：30 cm×20 cm×18 cm的透明塑料箱，箱體四周及底部密封，裝入供試土壤，箱體和土壤共重8.0 kg。參照綿陽地區(qū)農(nóng)田施肥水平，確定施肥量為750.0 kg/hm2，即每個箱體分別加入美豐牌尿素(總N≥46.4%)和仙魚牌過磷酸鈣(有效P≥12.0%)4.5 g做底肥，R和W組按設(shè)計需要翻埋加入30.0 g對應(yīng)秸稈，加蒸餾水至保持淹水5.0 cm。第二天進行秧苗移栽(選取長勢均勻秧苗)，每個箱體栽2行，每行2穴，行距20.0 cm，穴距10.0 cm，每穴1株。定期對上覆水層深度觀察，水的蒸發(fā)作用所導致的損失通過添加蒸餾水補充，確保系統(tǒng)質(zhì)量一致性。

表1 實驗組合表Table 1 Experimental combination

1.3 采樣與分析

表2 水樣各指標測定方法Table 2 Index determination of water samples

2 結(jié)果與分析

2.1 上覆水中TN的濃度變化

上覆水中TN濃度變化趨勢見圖1，B，R，W組均表現(xiàn)為淹水后持續(xù)下降，前21 d濃度下降比較快，21 d后逐漸減緩，培養(yǎng)28 d后各組TN濃度均降至5.00 mg/L附近較低水平，42 d后均維持在1.00 mg/L左右。

各組TN在初期均表現(xiàn)出較高水平，可能是由于施入的底肥溶解后養(yǎng)分進入表層水引起的。測得培養(yǎng)7 d后各組TN濃度分別為：B：30.00 mg/L，R：41.30 mg/L，W：34.25 mg/L，R和W組較B組分別高出37.7%和14.2%。分析R和W組較B組高有兩方面原因：一是因為淹水條件下土壤微生物處于厭氧或缺氧狀態(tài)，秸稈在土壤微生物作用下開始腐解，會直接釋放一定的氮素進入淹水層，在蒸散作用下向上層水移動而使TN濃度偏高[18]；另一方面秸稈還田能明顯提高土壤總水解氮含量，而土壤總水解氮即為上覆水TN的主要來源[19]。另外，等量的秸稈還田后，各處理組上覆水TN濃度始終表現(xiàn)為R最高，W次之，B最小，還田14 d后R組TN濃度仍高出W組20.7%左右，說明油菜秸稈還田后對稻田水TN影響高于小麥秸稈，而W和B差異度一直相對較小，也說明施肥相對于秸稈還田對TN影響更大，這和吳俊[20]等研究認為農(nóng)田氮素輸入多少是決定田面水中總氮濃度大小的主要因素相吻合。28 d后各組TN濃度均已很小，差異不再明顯，除了水稻生長吸收利用、微生物自身需求利用外，微生物對秸稈的分解也主要在前30 d左右[12]，翻埋情況下對氮的釋放率相對較低[10]。

由圖2上覆水中TN濃度降解率發(fā)現(xiàn)，B，R，W各組TN濃度在前期均以較快的速率下降，尤其在淹水21 d內(nèi)表現(xiàn)最為突出。以淹水7 d后初次測定的TN值作降解基值進行分析計算，各組在第14 d和21 d的TN濃度分別下降B：23.1%，R：23.1%，W：23.2%和B：74.6%，R：67.7%，W：68.3%。這說明隨著植物生長營養(yǎng)需求及土壤吸附等因素的影響，氮素一直處于損耗狀態(tài)[18]，21 d后各組TN濃度均已降低67.7%以上，說明在水稻生長初期的前14 d是防治秸稈還田TN污染的適宜時期，這與秸稈還田后7 d是控制表層水氮素流失的關(guān)鍵時期有一些差異[14]，這與試驗設(shè)計的差異導致測定時間段不同有一定關(guān)系，但淹水條件下水稻生長初期仍是防治高濃度氮污染最佳時間[18]。

圖1 上覆水中TN濃度變化Fig.1 The variation of TN in surface water

圖2 上覆水中TN濃度降解率Fig.2 The degradation rate of TN in surface water

圖3 上覆水中濃度變化Fig.3 The variation of in surface water

圖4 上覆水中濃度降解率Fig.4 The degradation rate of in surface water

2.3 上覆水中TP的濃度變化

上覆水中TP的濃度變化趨勢見圖5，B,W,R組TP濃度均表現(xiàn)為持續(xù)下降，前21 d下降比較快。各組TP在初期均表現(xiàn)出較高水平，和施入的底肥進入表層水引起較高的初始值有一定關(guān)系。培養(yǎng)7 d后各組TP濃度分別為：B：0.40 mg/L,R：0.55 mg/L,W：0.63 mg/L，R和W組較B組分別高出37.5%和57.5%，主要是因為秸稈在微生物作用下開始腐解釋放腐殖酸到水中，降低了土壤pH，使土壤中部分磷酸鹽溶解導致TP濃度增加，后期由于土壤pH回升，部分磷又被土壤吸附，加之植物生長吸收作用，TP濃度呈現(xiàn)降低趨勢[18]，同時也說明在淹水翻埋還田中，秸稈還田對TP濃度影響比較大，這種影響比對TN的影響更明顯[8]。另外，等量的秸稈還田后，各處理組上覆水TP濃度表現(xiàn)為W組始終比R組高，還田28 d內(nèi)TP濃度高出R組14.5%～40.0%，說明小麥秸稈還田后對稻田水TP影響高于油菜秸稈。

由圖6上覆水中TP濃度降解率可以看出，TP濃度降解主要發(fā)生在前21 d，培養(yǎng)14 d和21 d時較第7 d測定濃度分別下降B：32.5%,R：45.5%,W：39.7%和B：57.5%,R：63.6%,W：55.6%，說明秸稈還田后對田間水TP的污染防治主要在水稻生長的前21 d，這與楊志敏[18]等人的研究結(jié)果相一致。

圖5 上覆水中TP濃度變化Fig.5 The variation of TP in surface water

圖6 上覆水中TP濃度降解率Fig.6 The degradation rate of TP in surface water

3 結(jié)論

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Dynamic Effects of Digging in Different Straws to the Farmland’s Water Nutrients

JIA Lei, ZHANG Qing-dong

(SchoolofEnvironmentandResources,SouthwestUniversityofScienceandTechnology,Mianyang621010,Sichuan,China)

Straw digging in; Nitrogen; Phosphorus

2014-08-11

賈 蕾(1990—)，女，碩士研究生，研究方向為水生態(tài)修復(fù)技術(shù)。E-mail:595298366@qq.com.通訊作者：張清東，教授，E-mail:zqdonger@126.com

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1671-8755(2015)01-0050-04