不同绿肥种植模式下玉米秸秆腐解特征研究

徐健程，王晓维#， 朱晓芳, 邓晓东, 杨文亭*

(1作物生理生态与遗传育种教育部重点实验室,江西南昌330045; 2江西农业大学农学院,江西南昌330045)



不同绿肥种植模式下玉米秸秆腐解特征研究

徐健程1,2，王晓维1,2#， 朱晓芳1,2, 邓晓东1,2, 杨文亭1,2*

(1作物生理生态与遗传育种教育部重点实验室,江西南昌330045; 2江西农业大学农学院,江西南昌330045)

【目的】玉米是中国第一大粮食作物，如何处理大量的玉米秸秆成为玉米种植区面临的关键问题之一，深入研究冬种绿肥对玉米秸秆腐解释放的影响，对农业可持续发展具有重要意义。【方法】采用尼龙网袋法，通过对红壤旱地空闲 (YCK)及紫花苜蓿(YZ)、 黑麦草(YH)、 肥田萝卜(YL)绿肥种植模式下玉米秸秆177d的腐解量和养分释放的监测，分析玉米秸秆腐解速率及碳、 氮、 磷、 钾的释放规律。【结果】四种种植模式下，玉米秸秆腐解及养分释放均呈现前期快后期慢的规律，7d的腐解和养分释放速率均达到最大。翻压177d时，四种种植模式下(YCK、YZ、YH、YL)玉米秸秆累积腐解量分别为23.41、 21.22、 20.86和20.95g，玉米秸秆碳累积释放量分别为12.38、 11.07、 11.18、 11.36g，与YCK种植模式相比，YZ、YH、YL种植模式秸秆累积腐解量分别显著降低了9.3%、 10.9%、 10.5%，碳累积释放量则分别显著降低了10.6%、 9.7%和8.3%; 各处理氮累积释放量分别为479.46、 513.04、 442.58和530.20mg，相比YCK种植模式，种植绿肥对玉米秸秆氮累积释放量的影响不显著，而YH种植模式较YZ和YL种植模式则显著降低了13.7%和16.5%。各处理磷累积释放量分别为58.10、 57.91、 58.47和59.47mg，且YL种植模式较YCK种植模式显著提高了2.35%; 翻压 28d时，各处理钾累积释放量为487.20、 444.85、 456.94和434.55mg，分别占加入量的100.0%、 91.3%、 93.8%和89.2%，且三个种植模式均显著低于YCK种植模式，42d时各处理的钾均全部释放。从玉米秸秆碳与氮、 磷、 钾比来看，翻压177d时，与YCK种植模式相比，YZ和YL种植模式玉米秸秆碳氮比显著增加了102.8%、 91.6%;YZ、YH、YL种植模式碳磷比分别显著增加了48.4%、 72.4%、 147.0%。翻压 28d时，YH种植模式玉米秸秆碳钾比较YL种植模式显著提高。【结论】玉米秸秆腐解及其养分释放速率均在翻压后第7天达到最大值，之后腐解和养分释放速率减缓。与空闲相比，种植绿肥能显著减缓玉米秸秆腐化和秸秆中碳和钾的释放，而种植紫花苜蓿和肥田萝卜能促进玉米秸秆氮素释放，种植黑麦草则减缓了玉米秸秆氮素释放。种植肥田萝卜能显著促进玉米秸秆磷素释放。冬季种植肥田萝卜既对玉米秸秆还田后氮素释放有一定促进作用，又能增加红壤中磷的有效性，同时还能减缓玉米秸秆钾的释放，使钾释放更为长效，是一种土壤培肥和秸秆养分释放较好的绿肥种植模式。

玉米秸秆; 绿肥; 腐解速率; 养分释放

玉米是中国第一大粮食作物，播种面积占国家粮食播种面积的33%[1]，据统计我国2010年玉米秸秆产出量达2.21亿吨，约占我国农作物秸秆总产量的28.57%[2]。在我国南方丘陵地区，玉米种植面积相对较少，上海、 江苏、 浙江、 安徽、 湖北、 湖南和江西总的玉米秸秆量约为1229.9万吨，约占全国的5.5%[2-3]。而随着南方丘陵地区生猪养殖业迅速发展，急剧扩大了对玉米的需求量，玉米种植面积正逐年增加[1]。虽然南方丘陵地区玉米秸秆产出量占全国比例较小，但若将这些秸秆直接或间接还田，对提高该区域农田土壤质量，增加土壤有机质[4]和培肥地力均有一定的贡献[5]。同时还能减少因焚烧秸秆而带来的一系列环境污染问题[6]，对保护农田生态环境具有重要意义。同时南方丘陵地区存在大面积的冬闲田，如何开发利用冬闲田是南方地区发展冬季农业需要解决的关键问题之一。种植绿肥既能对农田土壤起到很好的保水保肥的作用，还能为后茬农作物提供大量养分，对改善农田生态环境和防治水土流失等方面均具有明显的作用[7-12]，是开发冬闲田的重要举措。

前人针对玉米秸秆腐解和养分释放规律[13-14]、 秸秆还田后对土壤肥力[15]及后茬作物产量[16]的影响做了大量研究，秸秆的降解受到温度[17-18]、 湿度[19]、 土壤类型[20-21]、 土壤微生物[22-23]以及土壤酶活性[22]等环境因素的影响; 同时对绿肥种植翻压后对后茬作物产量、 品质等方面也进行了一系列研究[24-25]，研究成果均表明绿肥的翻压有利于下茬作物的增产。但针对夏秋玉米秸秆还田后在下茬作物播种前这段时期秸秆在土壤中的腐解动态很少见报道，而在玉米秸秆还田后，恰是种植绿肥的时期，随着绿肥生长，绿肥根系分泌物中的有机酸[26]、 根系吸收的水分及绿肥根际微生物对玉米秸秆腐解及养分的释放都可能产生一定的影响。玉米收获后种植绿肥能否促进或减缓玉米秸秆腐解及养分释放是值得关注的话题。鉴于此，本试验结合玉米秸秆降解和冬季绿肥种植，通过田间小区试验研究红壤旱地四种不同绿肥种植模式下玉米秸秆腐解特征及碳、 氮、 磷、 钾的释放动态，为南方红壤旱地玉米秸秆还田及冬种绿肥提供一定的理论依据。

1　材料与方法

1.1试验材料

供试玉米秸秆为赣新白糯2号，供试绿肥为紫花苜蓿(Medicago sativaL.)、 黑麦草(Lolium perenneL.)、 肥田萝卜(Raphanus sativusL.)。玉米秸秆于2013年10月28日收获，60℃烘干后，剪成2cm左右的小段，立即装袋，每袋装入玉米秸秆30.00g共装300袋，随机选取12袋粉碎后测定其碳、 氮、 磷、 钾含量分别为494.50、 23.01、 2.05、 16.24g/kg，碳氮比、 碳磷比、 碳钾比分别为21.83、 245.99、 30.95。

供试土壤为红壤性粘土，取20cm耕作层土样测定其基本理化性质为:pH4.85、 有机质34.16g/kg、 全氮1.02g/kg、 全磷1.18g/kg、 全钾51.36g/kg、 碱解氮137.02mg/kg、 速效磷54.07mg/kg、 速效钾178.36mg/kg。

本试验使用的是长20cm、 宽10cm、 孔径为74μm(200目)的长方形尼龙网袋，装入秸秆后封口。

本试验于2013年11月20日至2014年5月22日在江西农业大学科技园红壤试验地进行。试验设4个处理: 空闲(YCK)、 种植紫花苜蓿(YZ)、 种植黑麦草(YH)、 种植肥田萝卜(YL)，三种绿肥于埋入玉米秸秆袋之日同期播种，播种后立即灌溉一次，此后均无灌溉。每个处理小区种植面积为10m2，重复3次，共12个小区。玉米秸秆埋入土层深度10cm处，每小区分别埋入24袋，共288袋，分别于翻压后第7、 14、 21、 28、 42、 72、 117、 177d取样。每次各小区随机取3袋，每次各处理共取9袋，共取样8次。将所取网袋中剩余的玉米秸秆样品于60℃烘干后称重，粉碎后测定碳、 氮、 磷、 钾含量。

翻压方法: 本试验每个尼龙网袋中装入30g经60℃烘干后剪成2cm小段的玉米秸秆，埋入10cm深的土层中。

1.3测定项目与计算方法

秸秆全碳用浓硫酸-重铬酸钾外加热法测定，秸秆样品经浓硫酸-双氧水消化后，全氮采用凯氏定氮法(Foss2300定氮仪)测定，全磷用钼锑抗比色法(普析通用T6新世纪紫外可见分光光度计)测定，全钾用火焰分光光度法(上海精科火焰光度计-FP6410)测定[27]。

以下参考潘福霞等[28]的计算公式:

累积腐解量(g)= 0d的干物质量 - nd的干物质量

养分总量(mg)=干物质量×养分含量×1000

对，就是李姓王妃的儿子。包青天经过一系列的侦察和审讯，破获了这起惊天大案。最后，刘皇后自杀，李妃与已经继承皇位的皇帝母子团圆。郭槐做事那么隐秘不还是被老包铡了？现在是不兴铡刀啊，要是兴，我不也是那个下场？我不亏，那两个畜生也不亏！

养分累积减少量(mg)= 0d的养分总量 - nd的养分总量

其中，n为翻压天数，1000为g转化为mg的换算系数。

养分比例(碳氮比、 碳磷比、 碳钾比)=玉米秸秆中剩余碳含量/玉米秸秆中剩余氮、 磷、 钾含量

1.4数据处理

数据均以每个尼龙袋中玉米秸秆腐解量或养分总量计算。试验数据均用Excel2010计算与整理，利用SPSS19.0软件进行Duncan检验法单因素方差分析，利用Origin9.0绘图。

2　结果与分析

2.1玉米秸秆腐解特征

从图1可以看出，四种处理下，玉米秸秆腐化均表现为前期快后期慢的特点。玉米秸秆埋入土壤前7d腐解速度最快，第7d时，空闲、 种植紫花苜蓿、 黑麦草、 肥田萝卜的累积腐解量分别达到6.47、 5.08、 4.92、 5.69g，分别占加入量(30.00g)的21.6%、 16.9%、 16.4 %、 19.0%，与空闲相比，种植紫花苜蓿、 黑麦草、 肥田萝卜累积腐解量分别显著降低了21.4%、 23.9%和12.0%。其后各处理玉米秸秆腐解速率均明显下降，累积腐解率变化趋于平稳，42d时种植肥田萝卜处理的玉米秸秆累积腐解量较空闲显著降低了13.84%，3个绿肥处理间累积腐解量并无显著差异，此后种植绿肥的3个处理玉米秸秆腐解量均低于空闲处理，117d时，种植紫花苜蓿处理较空闲显著增加了6.9%。直至试验结束时(177d)，空闲、 种植紫花苜蓿、 黑麦草、 肥田萝卜各处理累积腐解量分别达23.41、 21.22、 20.86、 20.95g，分别占加入量(30.00g)的78.0%、 70.7%、 69.5%、 69.8%。与空闲相比，种植紫花苜蓿、 黑麦草、 肥田萝卜的累积腐解量分别显著降低了9.3%、 10.9%、 10.5%。

图1　玉米秸秆累积腐解量Fig.1　Cumulative decomposition amount of maize straw

[注(Note): 图中数据均为每袋玉米秸秆数据的平均值±标准误Datainthefigurearemean±SEforeachbag.YCK—空闲Winterfallow;YZ—种植紫花苜蓿Medicago sativaL.;YH—种植黑麦草Lolium perenneL.;YL—种植肥田萝卜Raphanus sativusL. 同一取样时期不同小写字母表示此时期不同处理间差异显著(P<0.05)Differentsmalllettersinthesamesamplingperiodsmeansignificantdifferenceamongtreatmentsatthissamplingperiod.]

2.2玉米秸秆碳释放特征

从图2可以看出，玉米秸秆埋入后7d内，空闲、 种植紫花苜蓿、 黑麦草、 肥田萝卜玉米秸秆的碳累积释放量分别达到5.26、 4.70、 5.31、 5.00g，分别占加入量(14.65g)的35.9%、 32.1%、 36.3%和34.2%。与空闲相比，种植紫花苜蓿和肥田萝卜处理碳释放量显著降低了10.6%和5.0%。此后碳释放趋于平缓，至117d时，种植紫花苜蓿处理碳累积释放量较空闲显著增加，增幅达7.4%。试验结束时(翻压177d后)，四种处理下玉米秸秆碳累积释放量分别为12.38、 11.07、 11.18、 11.36g，分别占加入量的84.5%、 75.6%、 76.3%、 77.5%。与空闲相比，种植紫花苜蓿、 黑麦草和肥田萝卜的碳累积释放量分别显著降低了10.6%、 9.7%和8.3%。

图2　玉米秸秆碳释放特征Fig.2　The characteristics of carbon release of maize straw

[注(Note): 图中数据均为每袋玉米秸秆数据的平均值±标准误Datainthefigurearemean±SEforeachbag.YCK—空闲Winterfallow;YZ—种植紫花苜蓿Medicago sativaL.;YH—种植黑麦草Lolium perenneL.;YL—种植肥田萝卜Raphanus sativusL. 同一取样时期不同小写字母表示此时期不同处理间差异显著(P<0.05)Differentsmalllettersinthesamesamplingperiodmeansignificantdifferenceamongtreatmentsatthissamplingperiod.]

2.3玉米秸秆氮释放特征

从图3可以看出，各处理下玉米秸秆氮释放亦呈现前期快后期慢的特点。翻压7d时，空闲、 种植紫花苜蓿、 黑麦草、 肥田萝卜四个处理下，氮素累积释放量分别达到229.52、 139.75、 177.86和112.72mg，分别占加入量(690.07mg)的33.3%、 20.2%、 25.8%和16.3%。与空闲相比，种植紫花苜蓿、 黑麦草和肥田萝卜处理分别显著降低了39.1%、 22.5%和50.9%，且种植黑麦草处理较种植紫花苜蓿和肥田萝卜处理氮累积释放量分别显著提高了27.3%和57.8%。14d时，空闲处理下玉米秸秆氮累积释放量仍显著高于种植绿肥处理，且种植黑麦草处理下玉米秸秆氮累积释放量较种植肥田萝卜处理显著提高了61.7%。当试验结束(翻压177d)时，空闲、 种植紫花苜蓿、 黑麦草、 肥田萝卜氮素累积释放量分别达到479.46、 513.04、 442.58、 530.20mg，分别占加入量的69.5%、 74.3%、 64.1%、 76.8%。与空闲相比，各处理差异不显著。与种植黑麦草相比，种植紫花苜蓿和肥田萝卜分别显著提高了15.9%和19.8%。

图3　玉米秸秆氮释放特征Fig.3　The characteristics of nitrogen release of maize straw

[注(Note): 图中数据均为每袋玉米秸秆数据的平均值±标准误Datainthefigurearemean±SEforeachbag.YCK—空闲Winterfallow;YZ—种植紫花苜蓿Medicago sativaL.;YH—种植黑麦草Lolium perenneL.;YL—种植肥田萝卜Raphanus sativusL. 同一取样时期不同小写字母表示此时期不同处理间差异显著(P<0.05)Differentsmalllettersinthesamesamplingperiodmeansignificantdifferenceamongtreatmentsatthissamplingperiod.]

2.4玉米秸秆磷释放特征

图4　玉米秸秆磷释放特征Fig.4　The characteristics of phosphorus release of maize straw

[注(Note): 图中数据均为每袋玉米秸秆数据的平均值±标准误Datainthefigurearemean±SEforeachbag.YCK—空闲Winterfallow;YZ—种植紫花苜蓿Medicago sativaL.;YH—种植黑麦草Lolium perenneL.;YL—种植肥田萝卜Raphanus sativusL. 同一取样时期不同小写字母表示此时期不同处理间差异显著(P<0.05)Differentsmalllettersinthesamesamplingperiodmeansignificantdifferenceamongtreatmentsatthissamplingperiod.]

2.5玉米秸秆钾释放特征

从图5可以看出，与碳、 氮和磷的释放不同，钾的释放速率较快，自翻压后42d玉米秸秆中的钾元素均释放完(自42d起火焰分光光度计均检测不出玉米秸秆中钾元素含量，故认定自42d起玉米秸秆中的钾元素全部释放完毕)。自翻压后7d内，空闲和种植紫花苜蓿、 黑麦草、 肥田萝卜各处理钾的释放量分别达到328.27和240.78、 76.17、 181.32mg，分别占加入量的67.4%和49.4%、 15.6%、 37.2%。与空闲相比，种植绿肥三个处理显著降低了初期玉米秸秆钾的释放，降幅分别为26.7%、 76.8%和44.8%。14d时，各处理累积释放量分别为377.47、 258.37、 343.13和397.31mg，种植黑麦草和肥田萝卜处理，玉米秸秆钾的释放量迅速增加，较7d时分别增加了266.96和215.99mg，增幅达350.5%和119.1%。与空闲相比，翻压后14d和21d种植紫花苜蓿、 黑麦草处理均显著减缓了玉米秸秆钾的释放，降幅分别为31.6%和9.1%、 8.9%和12.1%。至28d时，空闲和种植紫花苜蓿、 黑麦草、 肥田萝卜钾的累积释放量为487.20和444.85、 456.94、 434.55mg，分别占加入量的100.0%和91.3%、 93.8%、 89.2%，此时空闲处理玉米秸秆中的钾元素已全部释放完，而种植三种绿肥处理则较空闲显著减缓了钾的释放，降幅分别8.7%、 6.2%和10.8%，而种植黑麦草处理玉米秸秆钾的释放量较种植肥田萝卜处理显著提高了5.2%。至42d，各处理下玉米秸秆中的钾元素均释放完。

图5　玉米秸秆钾释放特征Fig. 5　The characteristics of potassium release of maize straw

[注(Note): 图中数据均为每袋玉米秸秆数据的平均值±标准误Datainthefigurearemean±SEforeachbag.YCK—空闲Winterfallow;YZ—种植紫花苜蓿Medicago sativaL.;YH—种植黑麦草Lolium perenneL.;YL—种植肥田萝卜Raphanus sativusL. 同一取样时期不同小写字母表示此时期不同处理间差异显著(P<0.05)Differentsmalllettersinthesamesamplingperiodmeansignificantdifferenceamongtreatmenceatthissamplingperiod.]

2.6玉米秸秆碳与各养分比例变化特征

从图6可以看出，空闲处理碳氮比(C/N)一直呈下降趋势，而三种绿肥处理的C/N呈现波动，至117d时碳氮比到达最小值，而后177d时上升。玉米秸秆翻压7d后，空闲和种植紫花苜蓿、 黑麦草、 肥田萝卜处理下C/N分别为20.38和18.08、 18.23、 16.71，与空闲相比，种植绿肥三个处理C/N显著降低了11.3%、 11.8%、 21.9%。至117d时，种植紫花苜蓿、 黑麦草、 肥田萝卜处理下C/N达到最小值分别为11.19、 13.45、 12.29，各种植绿肥处理较空闲差异均不显著，但种植紫花苜蓿处理C/N则显著低于种植黑麦草处理。试验结束时，空闲、 紫花苜蓿、 黑麦草、 肥田萝卜处理下C/N分别为10.76、 21.82、 14.42、 20.61，分别较初始玉米秸秆C/N(21.83)降低了50.7%、 0.1%、 33.9%、 5.6%。与空闲相比，种植紫花苜蓿、 肥田萝卜的C/N显著增加了102.8%和91.6%。

空闲、 种植紫花苜蓿、 黑麦草、 肥田萝卜处理下，碳磷比(C/P)均表现为在埋入后第7d内较初始玉米秸秆C/P(245.99)分别提高了129.7%、 159.4%、 153.1%、 145.3%。其中从7d至21d内，各处理C/P变化不大，此后空闲处理呈先上升后下降的趋势，种植紫花苜蓿呈现一直上升趋势，而种植黑麦草和肥田萝卜处理则呈现先上升后下降再上升的趋势。当试验结束时，空闲、 种植紫花苜蓿、 黑麦草、 肥田萝卜C/P分别达到704.74、 1046.12、 1214.93、 1740.58，分别较初始玉米秸秆碳磷比(245.99)提高了186.5%、 325.3%、 393.9%、 607.6%。与空闲相比，种植紫花苜蓿、 黑麦草、 肥田萝卜碳磷比分别显著增加了48.4%、 72.4%、 147.0%。

四种处理条件下碳钾比均呈上升趋势，由于至42d时，各处理钾释放量均达到100%，故只讨论28d前的碳钾比变化。翻压后7d，玉米秸秆碳钾比中仅种植黑麦草处理的碳钾比较埋入时降低了26.3%，其余三个处理均呈现上升趋势，且三种种植绿肥处理均显著低于空闲对照。14d时，与空闲相比，种植肥田萝卜处理下玉米秸秆碳钾比显著提高，而种植紫花苜蓿处理则显著降低。21d时，种植紫花苜蓿和黑麦草处理玉米秸秆碳钾比均显著低于空闲处理。至28d时，空闲处理玉米秸秆中的钾元素全部释放完，故该处理碳钾比无法计算，而种植紫花苜蓿、 黑麦草、 肥田萝卜碳钾比分别达到185.01、 251.04、 156.92，分别较初始玉米秸秆碳钾比(30.95)提高了497.8%、 711.1%、 407.0%，且种植黑麦草处理下玉米秸秆碳钾比显著高于种植肥田萝卜处理。

图6　玉米秸秆碳与各养分比例变化特征Fig.6　The dynamic characteristic of ratios of C, N, P and K from maize straw

[注(Note): 自42d起火焰分光光度计均检测不出玉米秸秆中钾元素含量，认定玉米秸秆中的钾元素全部释放完，故自42d起均不做玉米秸秆中碳钾比的分析Since42thday,potassiuminmaizestrawwasnotdetectedbyflamespectrophotometer,soweidentifiedpotassiuminmaizestrawhasreleasedcompletely，sowedidn’tanalysisC/K.YCK—空闲Winterfallow;YZ—种植紫花苜蓿Medicago sativaL.;YH—种植黑麦草Lolium perenneL.;YL—种植肥田萝卜Raphanus sativusL. 同一取样时期不同小写字母表示此时期不同处理间差异显著(P<0.05)Differentsmalllettersinthesamesamplingperiodmeansignificantdifferenceamongtreatmentsatthissamplingperiod.]

3　讨论

本研究中空闲、 种植紫花苜蓿、 黑麦草、 肥田萝卜四种处理下玉米秸秆腐解和养分释放速率主要集中在翻压后7d左右，后期相对较慢。这主要是由于前期玉米秸秆中的各种水溶性物质，如多糖、 氨基酸、 无机养分等[29]，为微生物生长提供一定的碳源和氮源，增加了微生物活性[30]，微生物可通过细胞内消化或分泌胞外酶等多种方式将秸秆分解利用。当可溶性的物质分解完后，剩余的难溶性的纤维素、 半纤维素、 木质素等物质较难分解[31]，从而后期分解速度明显下降，这与前人研究的不同秸秆腐化特征类似[32]。而在翻压后7d时，种植绿肥各处理腐解量均显著低于空闲处理，可能是播种后立即进行灌溉，灌溉后由于种植绿肥处理种子能够吸收大量水分，阻隔了水分直接进入到土壤下层翻压的玉米秸秆中，使得秸秆水分较少，故腐解释放较慢[33]。试验结束时，种植绿肥处理玉米秸秆累积腐解量均显著低于空闲处理，可能由于此时绿肥已达到营养生长盛期，在相同的降雨条件下，绿肥根系吸收了土壤中的水分，并通过蒸腾作用带离土壤，而空闲对照土壤中的水分未经过根系截留直接进入玉米秸秆疏松多孔结构中，使之维持高湿环境，随着温度上升，微生物活性增强，更利于秸秆分解[34]。南雄雄等[35]研究发现，秸秆释放的碳约有50%的碳通过微生物矿化作用以二氧化碳的形式散失，而种植三种绿肥均能减缓玉米秸秆碳的释放，同时也能一定程度降低二氧化碳的排放量。

4　结论

玉米秸秆腐解及其养分释放速率均在翻压后第7天达到最大值，之后腐解和养分释放速率减缓。与空闲相比，种植绿肥能显著减缓玉米秸秆腐解和秸秆中碳、 钾的释放，而种植紫花苜蓿和肥田萝卜能促进玉米秸秆氮素释放，种植黑麦草则减缓了玉米秸秆氮素释放。种植肥田萝卜能显著促进玉米秸秆磷素转化释放。冬季种植肥田萝卜既对前茬秸秆还田后氮素释放有一定促进作用，又可增加缺乏有效磷的红壤中磷的有效性，同时还能减缓钾的释放，使钾释放更为长效，是南方丘陵区玉米地一种土壤培肥和秸秆养分释放较好的冬季绿肥种植模式。

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Studyondecompositionofmaizestrawunderdifferentgreenmanurecroppingpatterns

XUJian-cheng1,2,WANGXiao-wei1,2#,ZHUXiao-fang1,2,DENGXiao-dong1,2,YANGWen-ting1,2*

(1 Key Laboratory of Crop Physiology, Ecology and Genetic Breeding, Ministry of Education, Nanchang 330045, China;2 School of Agricultural Sciences, Jiangxi Agricultural University, Nanchang 330045, China)

【Objectives】Maize(Zea maysL)isthelargestgraincropinChina,howtotreatlargeamountofmaizestrawisoneofkeyproblems.Studyingtheeffectofdifferentwintergreenmanureonthedecompositionofmaizestrawisveryimportantforthedevelopmentofsustainableagriculture.【Methods】Weusednylonbagsunderfourdifferentgreenmanurecroppingpatterns[winterfallow(YCK), Medicago sativaL.(YZ), Lolium perenneL.(YH), Raphanus sativusL.(YL)]toassessresiduedecompositiondynamicandmajornutrientsrelease[carbon(C),nitrogen(N),phosphorus(P)andpotassium(K)]ofmaizestrawwithin177daysinredsoil.【Results】Thedecompositionandnutrientreleaseratesinmaizestrawwerefastintheearlystageandslowinthelaterstageunderthefourdifferentgreenmanurecroppingpatterns.Themaximumdecompositionandnutrientreleaseratesbothappearedatthe7thdayafterthemaizestrawwasplowedintotheredsoil.Atthe177thday,thecumulativedecompositionamountsinthemaizestrawwere23.41, 21.22, 20.86and20.95grespectivelyunderfourgreenmanurecroppingpatterns(YCK,YZ,YH,YL),andcomparedtoYCK,YZ,YHandYLtreatmentsweresignificantlydecreasedby9.3%, 10.9%, 10.5%respectively;thecumulativecarbonreleaseamountswere12.38, 11.07, 11.18, 11.36grespectively,werealsosignificantlyreducedby10.6%, 9.7%and8.3%respectivelyunderthethreetreatments,comparedtoYCK.ThecumulativeNreleaseamountsundereachtreatmentwere479.46, 513.04, 442.58and530.20mgrespectively,comparedwithYCK,therewasnosignificantdifferenceundergreenmanuretreatments;butthecumulativeNreleaseamountsunderYHwas13.7%and16.5%lowerthanthatunderYZandYL.Forphosphorus,thecumulativereleaseamountswere58.10, 57.91, 58.47and59.47mgrespectively,YLtreatmentsignificantlyincreasedby2.35%comparedtoYCK.Atthe28thday,thecumulativereleaseamountofKineachtreatmentwas487.20, 444.85, 456.94and434.55mg,thecumulativereleaseamountofKunderYCKreached100%,thoseunderYZ,YHandYLreached91.31%, 93.79%and89.19%respectively,whichweresignificantlydecreasedcomparedtotheYCK,allthetreatmentsreleasedKcompletelyatthe42thday.TheC/N,C/PandC/KratiosinthemaizestrawintheYZ,YHandYLweresignificantlyhigherthanthatintheYCKatthe177thday.【Conclusion】Themaximumratesofthecumulativedecompositionandnutrientreleaseinthemaizestrawappearatthe7daysandgetslowinthelatertime.PlantinggreenmanurecansignificantlyslowdownthedecompositionrateofmaizestrawandreleaseratesofCandK;cultivatingMedicago sativaL.(YZ)andRaphanus sativusL.(YL)canpromoteNreleaseofmaizestraw, Lolium perenneL.(YH)caninhibitmaizestrawNrelease, Raphanus sativusL.(YL)couldsignificantlypromotePrelease.PlantingRaphanus sativusL.notonlycanpromoteNrelease,butincreasetheeffectivenessofphosphorusintheredsoil.Whileitcanreducetherateofpotassiumreleasefrommaizestraw,makethestrawpotassiummoreeffective.Sothat,consideringofimprovingsoilfertilityandreasonablestrawnurientsrelease, Raphanus sativusListhebetterwintergreenmanureafterthemaizeharvested.

maizestraw;greenmanure;decompositionrate;nutrientrelease

2014-11-13接受日期: 2015-02-11网络出版日期: 2015-04-21

国家自然科学基金项目(31360108); 高等学校博士学科点专项科研基金(20133603120005)资助。

徐健程(1991—)，男，江苏盐城人，硕士研究生，主要从事农田土壤肥力研究。E-mail:bangencao@126.com

#王晓维与第一作者同等贡献。 *通信作者E-mail:ywt111@163.com

S141.4;S142+.1

A

1008-505X(2016)01-0048-11