連續(xù)秸稈還田對土壤結(jié)構(gòu)性，養(yǎng)分和有機碳組分的影響探究

徐田璽

摘要：連續(xù)秸稈還田耕種技術是保護性耕種技術。在實行農(nóng)作物種植的過程中，能對種植土壤產(chǎn)生保護作用，受到了越來越多地區(qū)的關注。該耕種技術能有效減少種植過程中產(chǎn)生的污染情況，可持續(xù)利用土地資源，還能有效降低種植成本，提升農(nóng)作物種植產(chǎn)量，是推進農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展的重要種植方式。該耕種技術對土壤產(chǎn)生的影響主要表現(xiàn)在結(jié)構(gòu)性、養(yǎng)分、積碳組分中，基于此將圍繞以上幾點進行分析。

關鍵詞：連續(xù)秸稈還田;土壤結(jié)構(gòu)性;土壤養(yǎng)分;土壤積碳組分;影響

連續(xù)秸稈還田的理念符合保護性耕作這一概念。我國是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大國，農(nóng)業(yè)發(fā)展情況對我國經(jīng)濟發(fā)展水平產(chǎn)生的影響較大。常規(guī)種植工作中，對秸稈的處理方式往往是就地焚燒，這種處理方式較為簡單方便，但是對環(huán)境保護造成負面影響，同時浪費現(xiàn)象較大。連續(xù)秸稈還田打破了以往過于簡單粗暴的處理方式，利用秸稈中的有機質(zhì)、營養(yǎng)元素，從根本上改善土壤的結(jié)構(gòu)，提升環(huán)境、土壤的保護，進而提升農(nóng)作物產(chǎn)量。

1 連續(xù)秸稈還田對土壤結(jié)構(gòu)性產(chǎn)生的影響

1.1 連續(xù)秸稈還田對土壤容重的影響

土壤容重指的是單位容積土壤的干土質(zhì)量[1]。土壤容重是對土壤結(jié)構(gòu)以及土壤保水能力、透水性、透氣性進行反應的重要方式。秸稈還田方式較多，包括覆蓋處理、粉碎混合處理等，其中覆蓋處理方式對土壤容量產(chǎn)生的影響較大，導致土壤容量提升，而對土壤容量產(chǎn)生影響最小的是粉碎混合處理方式。同時，不同的秸稈還田處理方式對土壤緊實度也產(chǎn)生一定的影響。

1.2 連續(xù)秸稈還田對土壤孔性特征的影響

土壤的孔性特征是土壤疏松程度以及通氣容量的影響因素，不同的還田方式對土壤孔隙度產(chǎn)生的影響也是不同的。其中，毛管孔隙在不同種類的秸稈還田作用下，均能產(chǎn)生不同的影響。毛管孔隙指的是能被植物吸收并且合理利用的孔隙，受到粉碎混合處理方式，效果較為明顯。土壤通氣孔隙是土壤中水與空氣的通道，受到粉碎混合處理效果較佳。非活用孔隙在土壤中是最細的孔隙，能防止植物細根以及微生物的入侵，因此，也別稱之為是束縛水孔隙，是無效孔隙的一種。

2 連續(xù)秸稈還田對土壤養(yǎng)分產(chǎn)生的影響

2.1 連續(xù)秸稈還田對土壤全氮量的影響

不同的連續(xù)秸稈還田處理方式對土壤中含氮量產(chǎn)生的影響有一定的區(qū)別。隨著連續(xù)秸稈還田量的增加，以及腐熟劑使用情況的增加，土壤中含氮量產(chǎn)生的影響也是不同的。然而，不用連續(xù)秸稈還田方式，均能在一定程度上增加土壤中的全氮含量。翻耕無秸稈還田方式，是對土壤含氮量產(chǎn)生影響較少的連續(xù)秸稈還田方式。經(jīng)過連續(xù)秸稈還田方式處理后，耕層平均全氮量含量比翻耕無秸稈還田方式髙。翻耕無秸稈還田方式能有效提升土壤中的含氮量，平均能增加2%-17%?？偟膩碚f，在大田以及網(wǎng)室中，使用連續(xù)秸稈還田均能有效提升土壤表層中的含氮量，并降低土壤下層全氮含量，而輪耕等處理方式下，土壤中全氮含量分布較為平均。在不同處理方式下，土壤中全氮含量均比翻耕無秸稈還田方式高。

2.2 連續(xù)秸稈還田對土壤堿解氮的影響

不同的連續(xù)秸稈還田處理方式對土壤中堿解氮含量產(chǎn)生的影響也是不同的[2]。在大田種植方式下，不同的連續(xù)秸稈還田方式均能對土壤中堿解氮的含量產(chǎn)生一定的影響，不同方式下的堿解氮含量均高于翻耕無秸稈還田種植方式下的土壤堿解氮含量。經(jīng)過連續(xù)秸稈還田方式處理后，堿解氮表層含量相對較高，能增加10%～19%左右。使用連續(xù)免耕處理方式，土壤上層堿解氮含量高于其他連續(xù)秸稈還田處理方式，并且在土壤的不同深度的變化也有一定的區(qū)別。免耕處理表層土壤能保持原有狀態(tài)，耕高茬還田以及免耕秸稈覆蓋還田方式相較于翻耕無秸稈還田方式，其表面有機物含量均較高，約是翻耕無秸稈還田種植方式的1.6倍。免耕秸稈覆蓋還田方式處理，能有效改變其不同土壤層中的堿解氮含量。上層土壤中的堿解氮含量能提升至翻耕無秸稈還田方式的30%以上，而土壤中下層中的含氮量會響度降低。但是，翻耕秸稈還田處理方式下，各個土壤層的堿解氮含量均能明顯提升，并高于免耕秸稈覆蓋還田方式。在網(wǎng)室種植中采用免耕方式處理，土壤中的堿解氮含量能得以提升，結(jié)果與大田種植情況一致。

2.3 免耕秸稈覆蓋還田對土壤速效磷的影響

在收獲后，對土壤中速效磷含量進行測試，結(jié)果顯示，在大田種植過程中，免耕秸稈覆蓋還田中速效磷含量并沒有產(chǎn)生富集現(xiàn)象，土壤中的不同層級也沒有明顯的變化。相較于翻耕無秸稈還田方式，速效磷含量的增加程度在4%～9%，與其他還田方式相比，較為接近，無明顯差距。在網(wǎng)室種植中從采用免耕秸稈覆蓋還田方式處理，速效磷含量也無明顯差異，與大田種植效果一致。

2.4 免耕秸稈覆蓋還田對土壤中速效鉀的影響

在收獲后，對土壤中的速效鉀含量進行測試。結(jié)果顯示，在大田種植過程中，土壤表現(xiàn)速效鉀含量能產(chǎn)生富集現(xiàn)象，其土壤表層速效鉀含量明顯高于正常水平，不同土壤層之間速效鉀含量有明顯的差異。相較于翻耕無秸稈還田方式，免耕秸稈覆蓋還田中速效鉀的含量能上升4%～10%左右。使用免耕秸稈覆蓋還田中土壤表層速效鉀含量變化程度最明顯。翻耕秸稈全量還田的種植方式與翻耕秸稈半量還田的方式相比，土壤中速效鉀的含量相對較高。產(chǎn)生該現(xiàn)象的主要原因是免耕秸稈覆蓋還田方式對于土壤中速效鉀含量變化能起到較大的作用。免耕能夠有效提升土壤表層速效鉀含量，而翻耕則有效提升土壤全程速效鉀含量。在速效鉀含量的變化上，網(wǎng)室種植與大田種植無明顯差異。

2.5 免耕秸稈覆蓋還田對土壤有機質(zhì)含量的影響

分析對比土壤中有機質(zhì)含量，免耕秸稈覆蓋還田處理方式下，土壤中的有機質(zhì)含量均比翻耕無秸稈還田方式高，平均增加量能達到6%～22%。在免耕處理過程中，土壤中有機質(zhì)的含量相對較高。翻耕秸稈全量還田方式與翻耕秸稈半量還田方式均相對較高，且翻耕秸稈全量還田方式相對更高。相對于秸稈焚燒方式，免耕秸稈覆蓋還田方式下土壤中有機質(zhì)含量相對較高?？偟膩碚f，翻耕秸稈還田方式中土壤的有機質(zhì)含量相對較高，免耕秸稈覆蓋還田方式僅次之。在網(wǎng)室種植中，翻耕還田種植方式處理下有機質(zhì)含量相對較高，免耕處理方式相對低于該還田方式。免耕處理方式與免耕秸稈覆蓋還田方式相比，土壤中有機質(zhì)平均升高0.4%～8%。說明在種植過程中實行免耕秸稈覆蓋還田方式，能達到有效提升土壤有機質(zhì)的作用，并且有機質(zhì)質(zhì)量較佳。

3 連續(xù)秸稈還田對土壤積碳組分產(chǎn)生的影響

3.1 免耕秸稈覆蓋還田對土壤有機碳含量的影響

免耕秸稈覆蓋還田能對土壤中的有機碳含量產(chǎn)生一定的影響，不同的土壤中蘊含的有機碳含量發(fā)生的變化也是不同的[3]。土壤中有機碳具有一定的溶解性，產(chǎn)生該性質(zhì)的主要原因是受到土壤中植物以及微生物的影響。并且，植物與有機物在土壤中不斷移動，其穩(wěn)定性較差，可能會產(chǎn)生氧化、分解等情況，對土壤的活性能產(chǎn)生一定的影響。適當?shù)膶ν寥缹嵭忻飧斩捀采w還田，能有效提升土壤中碳含量，能改善土壤中的營養(yǎng)情況，同時對土壤的通氣性產(chǎn)生一定的影響。免耕秸稈覆蓋還田能對土壤以下5cm之內(nèi)土壤層中的有機碳轉(zhuǎn)換以及腐化過程產(chǎn)生影響，并能在土壤腐化的過程中增強土壤中的活性，提升土壤中有機碳以及碳庫管理水平。該還田方式能有效提升土壤中的肥力，對于種植工作產(chǎn)生的影響是較大的。農(nóng)作物的生產(chǎn)過程中，農(nóng)作物的產(chǎn)量在一定程度上與活性有機質(zhì)以及碳庫管理指數(shù)有關，并且上述因素與總有機碳量相比，對農(nóng)作物產(chǎn)量的影響較大。所以評價土壤生產(chǎn)力的重要標準，是短期內(nèi)土壤中活性有機質(zhì)的含量以及土壤中碳庫管理指數(shù)。

3.2 免耕秸稈覆蓋還田對土壤團聚體中腐殖酸組分含碳量的影響

對土壤中團聚體的形成以及其穩(wěn)定性產(chǎn)生較大影響的因素是土壤中的有機質(zhì)含量[4]。團聚體粒徑不同的土壤中，其有機質(zhì)含量存在一定程度上的不足，并且不同的粒徑對土壤中蘊含的營養(yǎng)成分也是不同的。腐殖酸含量也是對土壤中營養(yǎng)含量以及肥力水平產(chǎn)生影響的重要因素。胡富比是對土壤總腐殖酸含量以及其質(zhì)量進行體現(xiàn)的重要指標之一。腐殖酸的質(zhì)量以及數(shù)量是當前農(nóng)業(yè)種植過程中受到關注的重點內(nèi)容。同時，腐殖酸物質(zhì)的組成以及其數(shù)量對土壤中碳的儲存量也能產(chǎn)生一定的影響。據(jù)研究表明，免耕秸稈覆蓋還田能有效促進土壤生成聚體，并且聚體的體積能達到0.25mm以上。農(nóng)民通過免耕秸稈覆蓋還田能增加提高土壤中腐殖質(zhì)的含量以及質(zhì)量，提供更加充足的營養(yǎng)成分，改善土壤中水、肥力等條件，為種植工作的運行提供更好的基礎。

不同粒級的水在團聚體中穩(wěn)定，均會對土壤中腐殖質(zhì)的含量以及性質(zhì)產(chǎn)生不同的影響。不同粒級的團聚體中含有的富里酸等均有所不同，是對土壤質(zhì)量以及土壤性質(zhì)產(chǎn)生影響的重要因素。如果富里酸含量較多，則能有效保證土壤的穩(wěn)定性，并且土壤中的腐殖質(zhì)在分解的過程中能大量堆積，對農(nóng)田的碳循環(huán)情況產(chǎn)生積極的影響。土壤中腐殖質(zhì)內(nèi)活躍度最高的物質(zhì)是胡敏酸，其組成情況以及性質(zhì)對土壤情況產(chǎn)生的影響也是較大的，能保證土壤中的肥力提升。

不同的耕作方式對腐殖質(zhì)情況也能產(chǎn)生是一定的影響[5]。免耕秸稈覆蓋還田方式對于不同粒級團聚體中的腐殖質(zhì)積累情況能產(chǎn)生較大的影響。但是在免耕秸稈覆蓋還田的過程中，對于團聚體產(chǎn)生的影響是有一定差異的。該差異體現(xiàn)在粒徑的不同中，不同粒徑中產(chǎn)生的差異具有顯著性。在粒級團聚體在0.053mm范圍內(nèi)以及0.25～2范圍內(nèi)，土壤采用免耕秸稈覆蓋還田方式，能顯著提升土壤中富里酸碳的含量。團聚體在0.25～0.053范圍內(nèi)，蘊含的富里酸碳含量的變化無明顯的規(guī)律性。一般情況下，粒徑大聚集體以及較微聚集體腐殖質(zhì)中的碳含量相對較多，團聚體在0.25～1范圍內(nèi)，其腐殖質(zhì)碳含量能達到最高的趨勢。

在土壤中5cm以上的土層中，實行免耕秸稈覆蓋還田方式的土壤中胡敏酸以及富里酸的含量能明顯提升。說明對土壤實行免耕秸稈覆蓋還田，能促使土壤表層有機質(zhì)得以積累，能有效提升腐殖質(zhì)的質(zhì)量。與傳統(tǒng)耕作方式相比，實行免耕秸稈覆蓋還田方式，能對土壤20cm深度以上的土壤層中胡敏酸含量提升，并降低富里酸含量。

3.3 免耕秸稈覆蓋還田對土壤團聚體腐殖酸分子結(jié)構(gòu)的影響

腐殖質(zhì)是結(jié)構(gòu)相對復雜的物質(zhì)，其是由有機質(zhì)以及微生物經(jīng)過分解與合成等過程，最終形成的天然準高分子物質(zhì)。其重點組成元素為富里酸、胡敏酸以及胡敏素等。腐殖質(zhì)并不是單一的物質(zhì)，而是有羥基、酮基等各種功能的幾何體。腐殖質(zhì)的組成是在不同機理以及金屬元素等相結(jié)合，進而產(chǎn)生的物理行為以及化學行為。腐殖質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)、元素組成均會對土壤中腐殖質(zhì)的化學性質(zhì)產(chǎn)生一定的影響。腐殖質(zhì)屬于非溶解性，并且其分子結(jié)構(gòu)大小不一，對其結(jié)構(gòu)以及性質(zhì)的研究工作均能產(chǎn)生一定的影響。

使用不同土壤處理方式下，土壤中腐殖質(zhì)的性質(zhì)以及機構(gòu)均能存在一定的區(qū)別。相較于傳統(tǒng)土壤處理方式，免耕秸稈覆蓋還田方式能讓土壤中木質(zhì)素以及多糖實現(xiàn)礦化，能促使芳香化合物的形成。同時，增加土壤中的腐殖質(zhì)含量，能有效促進團聚體中胡敏酸分子復雜程度降低，能讓其分子結(jié)構(gòu)變得更加簡單。

在研究過程中，使用焦磷酸鈉以及氫氧化鈉測定土壤中腐殖酸的含量，會對最終結(jié)果產(chǎn)生一定的影響。因此，在實驗過程中能使用碳13核磁共振光譜度土壤中的樣品進行測定。該測定方式能更加明確的認識到腐殖質(zhì)中的分子結(jié)構(gòu)，能了解其組成情況。結(jié)果表明，使用免耕秸稈覆蓋還田方式下，土壤中的腐殖質(zhì)含量不同。其中在2～0.25mm范圍內(nèi)的團聚體，其腐殖質(zhì)中脂族性能明顯降低，其芳香性能明顯增加。同時，在不同團聚體中，腐殖質(zhì)中各種元素的含量將產(chǎn)生不同的差異。土壤中團聚體在0.053以下的范圍內(nèi)，免耕秸稈覆蓋還田對腐殖質(zhì)產(chǎn)生的影響也較大，能更加有效的促使其分子穩(wěn)定性提升。在一定程度上，土壤中腐殖質(zhì)的分子組成與土壤中的碳含量以及結(jié)構(gòu)能產(chǎn)生較大的影響。因此，對土壤實行免耕秸稈覆蓋還田方式，能有效改善土壤中的碳結(jié)構(gòu)。

4 結(jié)論

綜上所述，免耕秸稈覆蓋還田對于土壤含碳量、土壤結(jié)構(gòu)性以及養(yǎng)分情況均能產(chǎn)生影響，該方式較為環(huán)保，能節(jié)省資源，同時能有效轉(zhuǎn)變土壤情況，為種植工作提供更加優(yōu)質(zhì)的環(huán)境。但對于不同情況的土壤以及不同種植需求，免耕秸稈覆蓋還田方式對土壤產(chǎn)生的影響也是不同的。因此，農(nóng)業(yè)種植人員應根據(jù)土壤的設計情況，及時調(diào)整還田方式，為農(nóng)業(yè)種植工作的運行情況奠定基礎。

參考文獻

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