大豆秸秆还田对土壤理化性质和酶活性的影响

我国是世界上秸秆产量最大的国家之一,但平均利用率仅有32%,生产中近35%的秸秆都被废弃焚烧,造成了严重的大气污染和资源浪费,也影响了农业生态环境。大豆秸秆富含碳源及氮、磷、钾等养分,能够作为化肥的补充或替代品,改善因化肥过度施用所导致的土壤板结、酸化、地力衰退等问题。然而东北地区冬春季低温和秸秆在自然条件下缓慢分解导致其利用率低下。本文针对这一问题,通过室外小区与室内培养的方式,开展了对大豆秸秆还田的研究试验。在小区试验1中设置两种秸秆长度（1-3cm、3-5cm）,三种施氮量（0、80kg/hm2、120kg/hm2）,两种埋深（15cm、30cm）共12个处理;在小区试验2中设置两种秸秆还田量（0、4.5t/hm2）,三种施氮量（0、80kg/hm2、120kg/hm2）,两种埋深（15cm、30cm）共8个处理;在室内培养试验中设置3因素（秸秆S、红糖T、氮素N）,2水平（添加1、未添加0）共8个处理。通过对大豆秸秆腐解率、土壤理化性状、酶活性的影响,综合分析筛选出适合大豆秸秆还田的长度、深度、与配施碳氮的最佳浓度,为实现秸秆的高效利用,农业可持续发展提供理论依据。试验研究结果如下:在一年的还田期内,各组处理的腐解率变化表现为前两个月迅速增加,后期逐渐缓慢。在相同的还田时间和埋藏深度下,大豆秸秆腐解率随氮肥的增加而增加;在相同的还田时间和氮水平下,15 cm埋深的处理腐解率大于30 cm埋深。秸秆还田与未还田处理相比能够有效降低土壤容重,增加土壤孔隙度。当秸秆还田量一定、相同埋深下,随着氮肥用量的增加,土壤容重降低,土壤孔隙度增大。在秸秆还田量一定,相同氮水平下,埋深为30cm的处理土壤容重低于15cm处理、土壤孔隙度高于15cm处理,但处理间差异不显著。在整个还田期内,秸秆还田与未还田处理相比可有效增加土壤有机质、全氮、全磷和缓效钾含量,差异均达到显著水平,其中W1N2D2（添加秸秆,施氮量为120 kg/hm2,埋深为30 cm）对全氮和全磷含量的增加最显著,W1N2D1（添加秸秆,施氮量为120 kg/hm2,埋深为15 cm）对缓效钾含量的增加最显著。各组处理的土壤碱解氮和速效钾含量随还田时间的增加呈现先上升后下降的趋势,而土壤速效磷含量则呈现M型变化,大豆秸秆施入土壤后增加土壤碱解氮、速效磷、速效钾的快速阶段分别为0～90 d、0～90 d和0～30 d,对提高土壤速效养分和有机质含量最显著的处理为W1N2D1（添加秸秆,施氮量为120 kg/hm2,埋深为15 cm）。随培养时间的增加各组处理的土壤呼吸速率表现为前期快速增加,达到峰值后逐渐下降、各处理酶活性呈现先升高后降低的趋势。当施氮量和秸秆量一定时,红糖能显著提高土壤呼吸速率和微生物量碳的含量。当红糖量与秸秆量一定时,施入氮肥能显著提高三种酶（蔗糖酶、过氧化氢酶、脲酶）活性。当红糖量和施氮量一定时,秸秆还田对三种酶活性及微生物量碳有促进作用。其中秸秆+红糖+氮肥处理对土壤呼吸速率、蔗糖酶、过氧化氢酶活性和微生物量碳含量的提高最显著,秸秆+氮肥处理对土壤脲酶活性的提高最显著。