秸秆腐熟还田及其对黑土肥力的影响研究

由于大量耕地未得到科学利用、所施入肥料养分比例严重失调、只“用”不“养”,造成黑土肥力不断下降及耕地质量逐渐退化等问题。秸秆还田作为一种对耕地保护、改良土壤结构和提升土壤肥力的有效农业措施,得到了大面积推广应用。但在秸秆还田过程中,如何评价不同秸秆腐熟剂的动态腐解效果及其还田后对耕地土壤质量与作物的影响已成为目前急需研究的问题。鉴于此,本研究采用尼龙网袋法探讨五种秸秆腐熟剂处理玉米秸秆的腐解动态,确定最佳腐熟剂;并在常规施肥的条件下,研究秸秆直接还田、腐熟还田及与有机肥配施还田对耕地土壤物理化学生物性状、作物生长发育、产量形成的影响。以期为黑土耕地的保护与利用、提高秸秆资源利用效率、增加秸秆还田的经济效益和生态效益提供理论依据。本文主要内容及研究结果如下:（1）粗纤维腐熟剂处理（T4）在12、24、36、48、60 d时玉米秸秆降解率分别为39.44%、49.31%、53.75%、56.97%、58.57%,均高于其他处理,并与CK间的差异显著。利用不同秸秆腐熟剂处理玉米秸秆的剩余物质重量、动态降解速度、动态累积降解率随时间变化其趋势大致相同,其降解作用基本分为三个阶段:快速降解期（0～12 d）、中速降解期（12 d48 d）、慢速降解期（48d60 d）。粗纤维腐熟剂（T4）在降解速率等方面均表现最佳,确定其为秸秆腐熟还田大田试验所使用;而BM有机物料腐熟剂（T1）和HM腐熟剂（T3）并不适合在该土壤环境下应用。（2）常规施肥+秸秆还田+秸秆腐熟剂（F3）和常规施肥+有机肥+秸秆还田（F4）可显著提高土壤含水率、水稳性大团聚体所占比例、速效养分含量、微生物酶活性。其中,F3和F4处理在土壤团聚体、含水率、碱解氮含量、蔗糖酶活、碱性磷酸酶活、有机质含量、胡敏素碳含量、腐殖质总量方面差异均不显著。（3）随着作物的生长,叶片净光合速率呈先升高后降低的趋势;地上部干物质量呈不断升高的趋势。玉米秸秆腐熟还田（F3和F4）可有效提高植株生长时净光合速率,延缓玉米衰老进程,且对于植株地上部干物质量的积累有显著作用。与CK相比,F2、F3、F4处理分别增产34.77%、38.42%、42.75%,秸秆还田实现增产的实质是由于其可显著提升土壤肥力整体水平,并使土壤质量得到明显改善。玉米产量与土壤含水率、碱解氮含量、碱性磷酸酶活性呈显著正相关;与土壤有机质含量呈极显著正相关。（4）玉米秸秆腐熟还田可显著降低氮盈余量、提高农作物氮素利用效率、有效降低基础地力对产量的贡献率。各处理净收益大小关系依次为:F4>F3>F2>F1>CK,与CK相比,F1F4处理分别提高15.75%、20.20%、26.83%、32.23%,说明玉米秸秆腐熟还田可显著提高农田土壤经济效益,在保证产量的前提下还可增收。综上,玉米秸秆腐熟还田措施对土壤质量具有较为显著的调节促进作用,并有效提高耕地生产力;从农业长期可持续发展的角度分析,其对于黑土耕地保护意义重大。