玉米大豆根茬混合后的腐解特性

陈晓磊

摘 要 农作物的间作模式是目前农作物耕种的主要方式，耕作后剩余的秸秆根茬的有效利用，是现代农业研究的一个课题，本文通过对大豆玉米根茬混合的土壤腐解试验，进行两种作物的相互作用力分析，以此来测定更有效的根茬利用方式，以此来研究根茬腐解对土壤的影响以及探究更有效的根茬利用方式。

关键词 玉米；大豆；根茬混合；腐解特性

1 研究意义

随着我国现代农农业的发展，在科学技术的推动下农作物的成活率与产量快速的增加，导致农作物收成后遗留的秸秆根茬数量也随着增长。而在经济水平快速发展，生活水平明显发生质的改变的农村地区，也不再将秸秆根茬作为主要的生活燃料物质，因此导致大量的秸秆根茬无法处理，最终只是进行露天焚烧，对环境产生巨大的破坏，因此秸秆腐解还田再利用则成为农业发展中的一大研究课题。玉米和大豆作为黑龙江地区主要的农作物是我国大豆和玉米的主产区，研究黑龙江地区的玉米大豆根茬混合的腐解特性对秸秆还田最优化方式的研究具有重要的作用。

此外，玉米大豆根茬混合分解的腐解特性的研究，对玉米和大豆间作模式对土壤的化学特性变化的研究来说，具有重要的意义。目前我国东北地区农作物种植和生长模式大多为两种作物的间套作形式，即农作物交替进行。间套作的农作方式是一种基于生态平衡及保护的生态农业种植方式，在保持土壤肥力、保证土地可持续利用、保障粮食安全等方面具有重要的作用。而目前大量的研究重心都放在分析间套作作物的根茬相互作用对整个生产循环增产增收的原理，但是对间套作下根茬混合、分解对土壤的性质影响研究较少。因此，关于玉米大豆的根茬混合后的腐解特性研究对研究间套作耕作模式下土壤性质变化规律具有重要的意义[1]。

2 材料与方法

2.1 试验设计及操作

以多种玉米大豆根茬的混合比例为研究对象，同时另外设置不加入根茬混合的土壤原样为对照参考标准，设置以下几种土壤处理方式：单独玉米根茬、单独大豆根茬、玉米大豆根茬比例为3：1以及比例是1：3的混合根茬培养，以及不加根茬的原始土壤这六种样本处理，每个样本处理重复三次。实验前测试实际土地的土壤含水量，在样本中加入蒸馏水的量为实际田间土壤含水量的80%，预先进行15天的培养来恢复土壤活性，模拟实际土壤状态。实验中称取相同重量的土壤样本，根茬物以1：49的比例称重与土壤进行充分混合并装入同等规格同等材质的培养瓶中，并放置于同一个培养箱中进行培养试验。在培养过程中随机抽取20天进行取样分析，并计算培养期内二氧化碳的释放体量。每一个培养实验重复3次，并且在培养的最原始状态以及第10天、第30天、第60天和第100天取各样本处理中的3个重复样本进行土壤微生物含量、剩余根茬的含量等相关数据的测定。

2.2 试验材料

玉米、大豆根茬和土壤全部来自黑龙江省大兴安岭地区古里河小区农业技术区域指导站范围内耕田，该耕田常年采用玉米大豆套作的种植模式，土壤类型为黑钙土。采集试验用田中表面指20厘米深范围内的土壤，去除土壤中夹杂的农作物遗留根须、石块等杂物，经过自然风干后进行研磨，使土壤状态保持整体一致。

玉米根茬选择灌浆期的玉米株，砍去地上部分挖取地表至20厘米深的根茬进行试验准备。大豆根茬选取成熟始期的大豆株，剪去地上部分挖取0-15厘米深的大豆根茬进行实验准备。

2.3 分析測定及数据处理

根茬样本培养中的有机碳矿化量通过利用碱液吸收测定法测定的土壤二氧化碳的释放量进行标准数据计算。土壤的微生物量碳的测定利用的是氯仿熏蒸浸提法，而根茬和土壤的全氮的测量则采用杜马斯群自动定氮仪可以直接测定。根据上述的各项数据测定啦对根茬混合后的腐解特性进行研究。

3 结果与分析

3.1 二氧化碳释放的测定结果

不同根茬比例的二氧化碳释放量在培养的前九天各自处理样本中的释放速率均比较高，之后释放速率逐渐降低，在60天之后所有样本中的二氧化碳释放均逐渐进入稳定状态。其中。含有根茬的处理样本的二氧化碳速率明显高于无根茬的处理样本，而不同比例的根茬处理样本之间二氧化碳的释放速率并无显著差距。在培养结束其大豆玉米的比例为1：3的处理样本的二氧化碳释放量一定程度高于其他处理样本，也就是指大豆玉米根茬比例为1：3的处理样本中根茬的有机碳矿化量要高于其他处理样本[2]。

3.2 腐解过程中的碳含量变化

腐解过程中碳含量的变化大致分为了3个阶段：起始指第10天为一个过程，根茬腐解的碳含量并无明显增加，第10天至第60天根茬中碳含量出现明显的下降，最后的时间阶段逐渐平稳。整个培养过程接手后大豆玉米根茬比例为1：3的处理样本中碳含量下降最为明显。

3.3 腐解过程中的氮含量变化

腐解过程中氮含量变化分为两个阶段：起始指第十天氮含量出现急剧下降，而十天之后到培养结束氮含量开始明显上升。整个培养过程结束后单一大豆根茬的氮含量最高，而大豆玉米根茬比例为1：3的处理样本中氮含量最低。

4 讨论

根茬与土壤混合后的腐解过程以微生物为只要作用方式的生物化学变化的过程。而通过对试验中的三个数据进行综合分析发现，混合后的玉米大豆根茬的分解速度、养分释放量以及土壤中微生物的繁殖与增加的推动作用要明显大于单一根茬，而在本试验的环境因素下，大豆玉米的比例在1：3的情况下根茬分解的作用效果最佳。在此配比的情况下，除了自身腐解后产生的养分释放，还促进了土壤中生物根茬中微生物的繁殖，从而共同作用于土壤，提高土壤中的养分含量。

5 小结

综上所述，大豆玉米根茬混合的土壤中相互作用的试验能够更确切的探索根茬腐解特性以及腐解反应后养分的产生规律，以此来进一步分析禾本科作物和都本科作物间作对土壤的影响以及更加准确的分析作物间作的科学方式。另外，对玉米大豆的根茬混合腐解特性的研究也能够在土壤肥料的研发和生产中有效利用现有的农作物收成后剩余的秸秆生产更加环保的有机肥，有效地推动秸秆根茬的再利用，推动土壤的可持续利用和农业的可持续发展。

参考文献

[1]龚振平，等.基于长期定位试验的松嫩平原还田玉米秸秆腐解特征研究[J].农业工程学报，2018，v.34：147-153.

[2]宋春，等.玉米—大豆套作体系作物根际土壤磷素形态及有效性[J].水土保持学报，2015，29（5）：226-230.