玉米秸秆还田对土壤养分变化的试验研究

赵凤英

摘要：我国作为农业大国，农用耕地面积大，各类农作物秸秆的产生量多，其中玉米是我国主要粮食作物，大量玉米秸秆的产生为玉米秸秆还田措施的推广奠定了前提基础。本研究采取田间试验方法，以郑单958玉米秸秆作为试验材料，试验设2个处理组：还田处理、对照不还田处理。分析玉米秸秆还田后对土壤养分变化的影响。研究结果表示，玉米秸秆还田后能够有效提高土壤中各类营养元素含量，相较于未还田的对照处理，玉米秸秆还田后土壤有机质含量提高17.91%、土壤碱解氮含量提高21.52%、土壤全氮含量提高24.46%、土壤速效磷含量提高17.31%、土壤速效钾含量提高42.48%、土壤缓效钾含量提高3.21%（P<0.05）。试验认为：玉米秸秆还田能够有效改善土壤养分，增加土壤有机质含量、氮素、磷素及钾素含量，实现玉米秸秆资源利用的最大化。

关键词：玉米秸秆;秸秆还田;土壤养分

我国人口众多、耕地面积大、粮食需求高，但耕地质量却不是很高，所以提出需要以强化耕作的方式来提高土地可利用资源。如今，我国用于农业耕作的土壤已经被过度开发和利用，面临着耕作土壤有不同程度退化的问题，基于此，土壤资源的保护与合理利用成为我国农业如今面临的巨大挑战。而在每年种植的各种作物中，作物秸秆约占作物总产量的50%左右[1]，这也给作物秸秆还田提供了契机，既能保护耕地土壤、又能提高土壤养分含量，起到培肥土壤之效[2]。那么，玉米秸秆还田会对土壤的养分变化产生哪些影响呢？本研究就此展开田间试验。

1 试验材料和方法

1.1 试验材料

大田试验选择在菏泽市东明县某农业试验基地，该地为大陆性半湿润季风气候，四季分明，降水量比较充沛。平均年均气温约为15.5℃，平均年降水量约为675mm，平均日照时间为2140h，无霜期22d。土壤为潮土，是当地主要土壤类型。

玉米秸秆：郑单958。

肥料施用：普通尿素（N：46%）

1.2 试验设计

试验自2020年玉米收获之后开始，各试验小区的规格是8m×10m，每个小区之间分开3m的间隔，试验设2个处理组，各处理3次重复，采取随机区组设计方法。还田处理中，分别在2020年、2021年收获后连续2年玉米秸秆全量粉碎还田;对照不还田处理中，玉米秸秆在收获之后都被清理出试验田。综合整地在玉米秸秆全部粉碎之后尽覆盖于地表，浅耕翻埋入土，直至下一次种植玉米时再灌溉整地，期间不再种植其他作物。2020年、2021年每年6月份机械直播，10月收获，期间的水肥管理按照常规田间方法进行。

1.3 测量方法

在各处理小区中，沿着“S”型路线随机选择5～10个点，对耕层0～20cm的土样进行采集，之后做充分混合均匀，得到的混合样品风干、过筛，储存待用。

于实验内检测项目包括：土壤有机质（采用重铬酸钾-外加热法进行检测）、土壤碱解氮（使用堿解扩散法进行检测）、土壤全氮（使用开氏法进行检测）、土壤全磷（使用HC1O4-H2SO4消煮-钼锑抗比色法进行检测）、土壤速效磷（使用Olsen法进行检测）、土壤速效钾（使用1mol/L醋酸铵浸提-火焰光度计法进行检测）、土壤缓效钾（采用1mol/L热硝酸浸提-火焰光度计法进行检测）。

1.4 数据处理

使用SPSS25.0软件做数据的统计和分析，采用均数±标准差的形式代表各指标检测数据，进行t方法检验，P<0.05代表数据之间的差异性有统计学意义。

2 结果与分析

对土壤中有机质含量高低与否的测定，对于判断该区域内土壤的肥力情况有重要借鉴，有机质是栽培农作物不可或缺的重要营养元素，其中所含有的一些胡敏酸类物质可以促进农作物的健康生长发育。表1数据结果是：秸秆还田处理的小区农田土壤有机质含量平均30.02g/kg，对照不还田处理的小区农田土壤有机质含量平均25.46g/kg，秸秆还田处理的小区农田有机质含量较对照不还田处理的小区农田土壤有机质含量提高了17.91%，检验结果证实玉米秸秆还田农田土壤有机质含量显著高于对照不还田处理（P<0.05）。

土壤中碱解氮的含量高低能够直接反映出该区域内土壤在近期时氮素的供应状况，并在一定程度上能够表达出土壤氮素的释放率快慢，因此土壤碱解氮被认为是评价土壤养分含量的重要指标，与作物的生长发育和产量均有密切关系。表1数据结果是：秸秆还田处理的小区农田土壤碱解氮含量平均110.24mg/kg，对照不还田处理的小区农田土壤碱解氮含量平均90.72mg/kg，秸秆还田处理的小区农田碱解氮含量较对照不还田处理的小区农田土壤碱解氮含量提高了21.52%，检验结果证实玉米秸秆还田农田土壤碱解氮含量显著高于对照不还田处理（P<0.05）。

氮素是农作物不可或缺的一种营养元素，主要是以有机态的蛋白质、腐殖质等类化合物形式存在于土壤中，因此，通过测量土壤的全氮含量能够反映出该区域土壤供氮水平。表1结果数据示：秸秆还田处理的小区农田土壤全氮含量平均1.73g/kg，对照不还田处理的小区农田土壤全氮含量平均1.39g/kg，秸秆还田处理的小区农田碱解氮含量较对照不还田处理的小区农田土壤全氮含量提高了24.46%，检验结果证实玉米秸秆还田农田土壤全氮含量显著高于对照不还田处理（P<0.05）。

土壤中全磷含量的高低虽然并不能确切代表该区域内土壤的供磷水平，但对于判断该区域内土壤的磷素状况有一定帮助。表1数据结果示：秸秆还田处理的小区农田土壤全磷含量与对照不还田处理的小区农田土壤全磷含量比较并无显著差异（P<0.05）。

磷素有利于促进农作物根系的发育，加速农作物尽早分蘖，并提高农作物的抗旱、抗寒能力，有益于加快灌浆进程，提高农作物籽粒的饱满程度，是农作物生长发育必不可缺的一种营养元素。表1数据结果是：秸秆还田处理的小区农田土壤速效磷含量平均38.42mg/kg，对照不还田处理的小区农田土壤速效磷含量平均17.68mg/kg，秸秆还田处理的小区农田速效磷含量较对照不还田处理的小区农田土壤速效磷含量提高了17.31%，检验结果证实玉米秸秆还田农田土壤速效磷含量显著高于对照不还田处理（P<0.05）。D350007D-C3C5-461F-BB9E-41D2A7308EE8

速效钾是一种可以被土壤栽种的当季农作物直接吸收、利用的营养元素，对土壤中速效钾含量的测定，可以判定该区域土壤钾素是如何供应的，并据此判定是否有补施钾肥的必要性，另外对于钾肥的施用量也有一定的指导作用。表1数据结果示：秸秆还田处理的小区农田土壤速效钾含量平均28.24m/kg，对照不还田处理的小区农田土壤速效钾含量平均19.82mg/kg，秸秆还田处理的小区农田速效钾含量较对照不还田处理的小区农田土壤速效钾含量提高了42.48%，检验结果证实玉米秸秆还田农田土壤速效钾含量显著高于对照不还田处理（P<0.05）。

土壤中缓效钾含量被认为是土壤速效钾的储备库，因缓效钾能够通过逐步的变化成为速效钾，并被农作物吸收和利用，因此，通过对土壤中缓效钾含量多少的测定，有利于判定该区域土壤钾素的供应能力。表1数据结果示：秸秆还田处理的小区农田土壤缓效钾含量平均773.82m/kg，对照不还田处理的小区农田土壤缓效钾含量平均798.65mg/kg，秸秆还田处理的小区农田缓效钾含量较对照不还田处理的小区农田土壤缓效钾含量提高了3.21%，检验结果证实玉米秸秆还田农田土壤缓效钾含量显著高于对照不还田处理（P<0.05）。

3 讨论

免耕这种耕种方式既能节省成本、省工省力，又能保持水土、提高农作物的经济效益，因此受到农户的喜爱与推广，免耕面积也越来越大，随之造成农作物秸秆不断剩余的问题[3]。农作物秸秆不仅可以用作生活燃料，近年来也被用于田间就地焚烧培肥或直接粉碎还田，玉米秸秆还田其重要价值一方面体现在可以节约农业能源上，另一方面则体现在能够改善土壤養分上[4]，而只有耕地土壤的结构性稳定，才能为栽种农作物提供营养供给，提高栽种产量与质量。

土壤有机质因在促进农作物生长发育中起到关键性作用，所以被用作是评估土壤肥力的重要指标[5]，农作物秸秆自身便含有大量营养元素与有机质，因此采取秸秆还田措施后，能够有效增加土壤中的有机质含量，对栽种农作物的生长发育起到促进作用。作为对土壤异养微生物提供能源物质的重要因子，有机质还可将土壤中多余的阳离子吸附，从而整体上改善土壤的理化性状[6]。上文试验结果表明，玉米秸秆还田后，试验小区土壤有机质含量相较于未秸秆还田的对照处理显著增加。

本研究对试验地的玉米秸秆还田采用浅耕翻埋入土方法，由于深耕翻埋会对土壤原本结构造成较大扰动，严重破坏土壤团粒结构，所以反而会造成土壤中有机质的分解，降低土壤全氮含量。而相比较，浅耕翻埋入土玉米秸秆可以减少对土壤造成的扰动，缓解对土壤有机质的损耗，通过提高土壤秸秆覆盖率，促进土壤中全氮含量的提高[7]。玉米秸秆中含有不同比重的氮素营养、磷素营养以及钾素营养，而采取玉米秸秆还田措施后，便可将这些营养转移到土壤中，对土壤性质进行改善。由上文田间试验可知，玉米秸秆还田对于提高土壤中的氮素含量、磷素含量与钾素含量均有确切作用。可见，玉米秸秆可以成为土壤养分形成的关键物质基础，并可以作为土壤结构形成的重要黏合剂，通过玉米秸秆还田不仅可以增加土壤中的有机质含量，还能增加其他养分指标的含量。而且通过浅耕翻入玉米秸秆的种植模式，还有利于对土壤进行疏松，相比较于免耕而言，更有利于农作物根系的下扎，使农作物的根系更好、更多地分布在土层中，从而吸收土壤中更多的养分[8]。

长时间以来，农作物秸秆的资源化都是农业生产在研究的重要课题，研究认为，若能适时、适量的进行秸秆还田，便可以充分发挥玉米秸秆的积极作用，改善农田土壤环境，提高土壤养分含量，促进农作物产量与质量的提高，保证生产效益。而通过上文试验总而可知，玉米秸秆还田能够有效改善土壤养分，增加土壤有机质含量、氮素、磷素及钾素含量。

参考文献

[1] 马永财，滕达，衣淑娟，等.秸秆覆盖还田及腐解率对土壤温湿度与玉米产量的影响[J].农业机械学报，2021，52（10）：90-99.

[2] 刘芳君，田亨达，张畅，等.秸秆还田下有机肥替代部分氮肥对玉米产量及土壤理化性状的影响[J].山西农业科学，2022，50（1）：78-83.

[3] 葛选良，钱春荣，李梁，等.秸秆还田配合施肥措施对玉米产量及耕层土壤质量的影响[J].中国土壤与肥料，2021（1）：131-136.

[4] 张丽华，徐晨，于江，等.半湿润区秸秆还田对土壤水分、温度及玉米产量的影响[J].水土保持学报，2021，35（4）：299-306.

[5] 钱锐，刘洋，郭茹，等.覆膜秸秆还田对旱作农田土壤水温及春玉米产量的影响[J].西北农业学报，2021，30（4）：532-544.

[6] 吴鹏年，王艳丽，侯贤清，等.秸秆还田配施氮肥对宁夏扬黄灌区滴灌玉米产量及土壤物理性状的影响[J].土壤，2020，52（3）：470-475.

[7] 赵凌霄，姜丽娜，马建辉，等.秸秆过腹还田配施氮肥对小麦-玉米周年产量及土壤理化性质的影响[J].河南农业科学，2020，49（11）：26-36.

[8] 王峥宇，廉宏利，孙悦，等.秸秆还田深度对春玉米农田土壤有机碳、氮含量和土壤酶活性的影响[J].农业资源与环境学报，2021，38（4）：636-646.D350007D-C3C5-461F-BB9E-41D2A7308EE8