秸秆混掺对石漠化地区土壤水氮分布的影响

沈秉涛，王 妍，2，刘云根，2，张水琳

（1.西南林业大学生态与环境学院，昆明 650224；2.云南省山地农村生态环境演变与污染治理重点实验室，昆明 650224）

0 引 言

石漠化被喻为“地球癌症”[1]，是发生在我国西南岩溶地区最严重的生态环境问题[2-4]。由于岩溶环境的地带二元结构特性，石漠化地区常存在地表、地下的双层空间发育结构。加之石漠化地区土层浅薄，在水流机械作用下，地表水易沿岩溶裂隙等通道携带泥沙下渗[5,6]，这一过程中存在的养分流失不仅加剧了土地退化，更为地下水安全带来了新的隐患。相关研究表明，岩溶石漠化地区地表水硝态氮含量逐年上升，地下水硝态氮含量大体呈增长趋势且远超天然背景浓度值（2 mg/L）[7-9]，而水体中硝态氮主要来源于农业生产过程中的含氮化肥，因此在石漠化修复治理过程中应注意施肥处理对土壤水、氮分布的影响[8,9]。为解决石漠化地区水氮漏失这一问题，学术界提出了大量的修复技术和成熟的治理模式，通过工程措施整改土地结合筛选适宜植被修复土地是主要手段，但工程量大，也有通过简单的外源添加物来改善土壤理化性质的技术手段，如绿肥改良、食用菌糠改良、糖厂滤泥及酒精厂废弃物改良技术等等[10-14]，上述技术通过添加易获得的产业废弃物，在提升土壤养分的同时改变了土壤的理化性质，提高了土壤水分含量，为后续植被修复打下坚固的基础。基于上述，从现有农业废弃物中筛选应用于石漠化土壤修复治理的措施，是高效便利且低廉的治理手段。

秸秆作为农田废弃物的一种，国内年产量高达7 亿多t，经历了从直接焚烧到综合利用的过程演变，还田后不仅可以作为廉价易获得的农家肥，更可用于土壤理化性质改良[15,16]。秸秆覆盖可以显著减少径流侵蚀，对比空白最高可减少氮流失85.56%[17,18]，秸秆深埋可有效阻碍水氮下渗[19]，而秸秆混掺即秸秆碎混还田，常出于粉碎还田增加养分的目的出现在农业生产中，而相关研究表明，将秸秆粉碎后与土壤均匀混合的秸秆混掺处理，在五年内还可以显著提升土壤比水容量、含水量及导水率，且效果优于同时期的秸秆覆盖处理，工程研究中还表明，秸秆作为纤维与土壤混合后可以显著提升土壤抗剪性[20-23]。上述增肥、保水、固土的能力，使得秸秆混掺具有在石漠化地区进行土壤改良的潜力。基于上述，本试验取云南典型石漠化地区石林县的土壤为试验材料进行室内土柱一维水肥入渗试验，探讨灌溉施肥下秸秆混掺对石漠化土壤水分及硝态氮分布特征的影响，以期探查水氮分布对秸秆长度、施加量的响应规律，为后续石漠化修复治理提供试验支持和数据积累。

1 材料与方法

1.1 供试材料

供试土壤取自云南省石林县西街口镇，取土深度为0～30 cm，土壤为碱性黄褐色石灰土，硝态氮含量27.16 mg/kg，取得的土壤经自然风干、碾碎、去除杂质后，过2 mm 筛后备用。石林县是云南省昆明市远郊县，地处云南省东部、昆明市东南部，属于滇中平原的中心，其地域范围为：东103°10′～103°41′，北纬24°30′～25°03′，土地面积约1 719 km2，县境内约有三分之二的岩溶地貌，石漠化土地面积占比重,约为286.33 km2，是“云南省岩溶地区石漠化综合治理试点县”[24,25]。

供试秸秆采用风干后粉碎的小麦秸秆，秸秆混掺设置施加量、秸秆长度两种因素共12 试验处理[26]，影响因素为设置秸秆长度和施加量，秸秆长度水平分别为过0.2 mm 筛的秸秆粉末、长1 cm 的秸秆碎屑、长2 cm 秸秆段、长3 cm 秸秆段，分别用A、B、C、D 代替，记均质土为对照组CK，施加量水平为0.7%、1.4%、2.1%，具体见表1试验处理。

表1 试验处理Tab.1 Experimental treatment

试验期间供试入渗肥液的溶质肥料采用元素水溶肥，N、P2O5和K2O 的元素组成均为20%，产自中国农资集团，产品状态为粉剂，水肥入渗试验时，将其溶解入去二氧化碳蒸馏水中制成浓度为0.2 g/L的肥液备用，见表1。

1.2 试验装置

试验装置由供水系统与试验土柱组成，试验土柱材质为高透明亚克力管，其规格为内部直径6 cm，高30 cm，土柱侧端设有进水孔，底部为蜂窝状的底板，以模拟喀斯特石漠化地区水肥漏失的地质条件，土柱外侧由下自上贴有刻度标识，顶部刻度数为30 cm，以便观测湿润锋运移距离。如图1所示，供水系统由马氏瓶、橡胶软管、止水夹和铁架台4 部分组成，马氏瓶为供水装置，负责提供恒定压力水头，在入渗过程中控制肥液的水位，马氏瓶的外侧自下而上贴有刻度标示，以便在水肥入渗过程中观测马氏瓶中的水位读数。

图1 试验装置图Fig.1 Diagram of the test setup

1.3 试验方法与测定内容

装土时，将不同秸秆还田处理的土样处理好后，以装土容重为1.2 g/cm3，每5 cm 为一层，分层均匀装入土柱，层间用毛刷进行打毛处理，以避免产生结构分层，装填高度为25 cm。

水肥入渗试验采用一维定水头垂直积水入渗的方法进行，积水高度为5 cm，根据由密到疏的原则，记录入渗时间分别为0、1、2、5、10、20、30、60、90、120、150、180、210 min 时湿润锋运移距离和马氏瓶水位读数，入渗时间达到210min 时为入渗结束，立即停止马氏瓶供水，设0～5 cm、5～10 cm、10～15 cm、15～20 cm、20～25 cm 五层，用药勺对土柱内土体进行分层取样，取样点间隔距离为4～5 cm，将取出的土样装入铝盒以便后期测定试验数据，所得土样风干两周后，研磨过0.1 mm 孔径土壤筛，采用KCl 浸提，紫外分光光度计进行硝态氮含量测定[27]。对记录的湿润锋运移距离及累积入渗量进行计算，探讨累积入渗量、湿润锋运移距离随入渗时间的变化规律。

1.4 数据分析

基于3 次重复试验的平均值，以SPSS 25 进行方差分析（ANOVA），邓肯法（Duncan）进行差异性显著分析，Microsoft Excel 365 进行绘图。基于MATLAB R2021b 进行入渗模型拟合，采用Philip 模型拟合石漠化地区土壤灌溉施肥下的水分入渗过程，相关研究表明对于250 min 以内的水分入渗模型拟合，Philip 模型具有较高精度，且对累积入渗量计算的精度要求较高，对参数的灵敏性更强，本试验总入渗时间为210 min，符合公式要求，且进一步提高了对试验参数精度的要求，Philip模型[28]具体的入渗公式为：

对入渗历时t求导得式（2）：

当入渗时间较短，土壤毛管吸附占主导时，Philip 公式可简化为：

式中：I（t）为累积入渗量，cm；i(t)为入渗速率，cm/min；S为吸渗率，cm/min0.5；A为稳定入渗率，cm/min。

Philip 入渗模型，对于250 min 以内的水分入渗模型拟合，具有较高精度，且对累积入渗量计算的精度要求较高，其中的吸渗率（S）反映土壤依靠毛管力吸收水分的能力，其大小与土壤结构与空隙状况有关[29,30]。

2 结果与分析

2.1 秸秆混掺对石漠化地区土壤水分入渗特征的影响

2.1.1 秸秆施加量对土壤水分入渗特征的影响

对不同处理下的土柱及空白对照（CK）进行持续时间210 min 的恒定压力水头入渗，由图2 可知，同类型秸秆长度下不同秸秆施加量湿润锋运移距离及累计入渗量变化曲线随时间增长逐渐减缓上升趋势。在秸秆长度A 处理下，随秸秆施加量的增长其湿润锋运移距离与累计入渗量逐渐降低，处理组湿润锋运移距离随时间逐渐减缓增长趋势，在入渗结束时，仅A1 处理达到25 cm 处，A2、A3 分别为24.5、18.7 cm；累计入渗量呈现CK＞A1＞A2＞A3 的趋势，对比CK 减少23.32%、29.38%、46.06%。在秸秆长度B 处理下，入渗结束时，仅B3 处理湿润锋运移距离未达到25 cm 处，只有13.61 cm，B2 及B1 处理在150、180 min 时达到入渗底部25 cm 处；累计入渗量与秸秆施加量成反比，表现为CK＞B1＞B2＞B3 的趋势，对比CK 减少22.31%、34.44%、50.51%。在秸秆长度C处理下，入渗结束时C2、C3 处理湿润锋运移距离均未达到25 cm 处，且表现为C2＞C3，分别为21.5、16.5 cm；累计入渗量与秸秆施加量成反比，表现为CK＞C1＞C2＞C3 的趋势，对比CK 减少5.07%、41.15%、59.32%。在秸秆长度D 处理下，入渗结束时，各处理湿润锋运移距离均未达到25 cm 处，且表现为随秸秆施加量增长湿润锋运移距离降低的趋势，即D1＞D2＞D3；累计入渗量同样与秸秆施加量成反比，表现为CK＞D1＞D2＞D3，对比CK 减少41.86%、51.11%、57.05%。综上所述，在同一秸秆长度水平下，秸秆施加量与累积入渗量及湿润锋运移距离成反比。

图2 不同秸秆长度下秸秆施加量对石漠化土壤水分入渗特征的影响Fig.2 Effects of straw application on water infiltration characteristics of rocky desertification soil under different straw lengths

2.1.2 秸秆长度对石漠化地区土壤水分入渗特征的影响

如图3所示，湿润锋随时间运移距离可反映水流在垂直一维入渗过程中的运动特征，累计入渗量随时间的变化趋势可反映土壤水分入渗能力的差异。在施加量1处理下，30 min 之前各秸秆长度处理存在湿润锋运移曲线重合的现象，而在入渗中后期，相同入渗时间下，各处理的湿润锋运移距离均低于CK，如在90 min 时湿润锋运移距离表现为CK＞C1＞B1＞A1＞D1,在入渗结束时仅D1 处理湿润锋运移距离未达到25 cm，运移距离为20.6 cm；各处理对比CK，累计入渗量均减少，呈现出C1＞B1＞A1＞D1 的趋势,C1、B1、A1、D1 对比空白对照累计入渗量分别降低了5.07%、22.31%、23.32%、41.86%,其中A1、B1 为同一水平。在施加量2 处理下，湿润锋运移曲线及累计入渗量变化曲线差异明显，入渗时间为100 min、150 min时，CK及B2处理的湿润锋运移距离达到25 cm，入渗结束时，其余处理湿润锋运移距离为A2＞C2＞D2，分别为24.5 cm、21.5 cm、17.7 cm；对于累计入渗量，各处理对比对照组均减少，呈现出A2＞B2＞C2＞D2 的趋势，A2、B2、C2、D2 对比空白对照累计入渗量分别降低了29.38%、34.44%、41.15%、51.11%。在施加量3 处理下，各处理在入渗结束时均为达到25 cm 处，湿润锋运移距离为A3＞C3＞D3＞B3，分别为18.7 cm、16.5 cm、15.5 cm、13.61 cm；对于累计入渗量，各处理对比对照组均减少，呈现出A3＞B3＞D3＞C3，对比CK 分别降低46.05%、50.51%、57.05%、59.32%。由此可知，当土壤中添加秸秆后，累积入渗量与湿润锋运移距离较对照组降低，其中在施加量1、2 下，D 秸秆对湿润锋运移距离及累积入渗量较对照组降低最多，并随施加量增加而降低，最多降低51.11%。

图3 不同秸秆施加量下秸秆长度对石漠化土壤水分入渗特征的影响Fig.3 Effect of straw length on water infiltration characteristics of stoned soils at different straw application rates

2.2 秸秆混掺对Philip入渗模型参数的影响

2.2.1 秸秆施加量对Philip水分入渗模型参数的影响

由表2 可知Philip 入渗模型决定系数R2均在0.99 以上拟合程度高，可以很好的描述土壤添加秸秆后的入渗过程。由表3可知秸秆长度各水平之间具有极显著差异（P＜0.001），秸秆施加量处理各水平之间具有极显著差异（P＜0.001），秸秆长度与秸秆施加量的交互效应也有极显著差异（P＜0.001）。

表2 Philip入渗模型拟合参数Tab.2 Philip infiltration model fitting parameters

表3 秸秆长度与施加量处理下吸渗率方差分析表Tab.3 Analysis of variance of straw length and permeability under applied treatment

相同秸秆长度水平下不同秸秆施加量处理的石漠化土壤水分吸渗率如表4所示，秸秆长度A 水平下，随秸秆施加量的增加，吸渗率呈先上升后降低的趋势，各处理吸渗率大小表现为CK＞A2＞A1＞A3，对比CK 分别降低3.26%、20.54%、44.55%，其中A2与空白对照CK为同一水平；秸秆长度B水平下，随秸秆施加量的增加，各处理吸渗率大小表现为B1＞CK＞B2＞B3，各处理间差异显著，对比CK 分别增加11.96%，降低34.43%、39.95%；秸秆长度为C 水平下，各处理吸渗率大小表现为C1＞CK＞C2＞C3，对比CK 增加35.62%，降低24.04%、30.68%，其中C2、C3 为同一水平；秸秆长度D 水平下，各处理吸渗率大小表现为D1＞CK＞D2＞D3，对比CK 提高1.93%，降低47.21%、40.04%，其中D1、CK 为同一水平。由此可得，秸秆施加量处理下吸渗率变化规律表现为在多数情况下都表现为随施加量增长，吸渗率同比降低的趋势，此外A 秸秆长度水平较为独特，其在随施加量增长中呈先上升后降低的独特规律，而D 秸秆长度处理在施加量到达2 后增长趋势停滞，对比施加量2施加量3仅降低13.55%。

表4 同水平秸秆长度不同秸秆施加量处理下的吸渗率STab.4 Absorption rate of straw with different straw application treatment with different straw length of the same level

2.2.2 秸秆长度对Philip水分入渗模型参数的影响

相同施加量水平下不同秸秆长度处理的石漠化土壤水分吸渗率S如表5 所示，在施加量1 处理下，各处理吸渗率大小表现为C1＞B1＞D1＞CK＞A1， 对比CK 分别提高35.62%、11.96%、1.93%，降低20.54%，其中D1 处理与CK 为同一水平；在施加量2 处理下，各处理吸渗率大小表现为CK＞A2＞C2＞B2＞D2， 对比CK 分别降低3.26%、 24.04%、 34.43%、47.21%，其中A2与CK为同一水平；在施加量3处理下，各处理吸渗率大小表现为CK＞C3＞B3＞D3＞A3,对比CK 分别降低30.68%、39.95%、40.04%、44.55%，其中A3、B3、D3 处理为同一水平。综上所述，D长度秸秆在多数情况下，吸渗率低于大多处理，而在施加量3 下，A3、B3、D3 三种处理吸渗率S为同一水平。

表5 同水平秸秆施加量不同秸秆长度处理下的吸渗率STab.5 Seepage absorption rate under different straw length treatment with the same horizontal straw application

2.3 灌溉施肥下秸秆混掺对石漠化地区土壤硝态氮分布特征的影响

2.3.1 秸秆施加量处理对石漠化地区土壤硝态氮分布特征的影响

同种秸秆长度水平下不同秸秆施加量在水肥入渗时不同土层深度土壤硝态氮分布特征如图4 所示，其中CK 呈先降低后上升的趋势，硝态氮含量自0～5 cm 处65.50 mg/kg 开始，在10～15 cm 处降至最低49.21 mg/kg，随后在20～25 cm 处升至最高74.85 mg/kg。A长度水平下各施加量处理在湿润锋运移范围内硝态氮含量随土层深度增加均呈先降低后增长的趋势，在各土层深度下硝态氮含量均表现为A1＞A2＞A3，同土层深度A长度水平下极大极小值差值可达47.55 mg/kg，组内对比CK 最高上升33.19%于15 cm 处，最高降低63.71%于25 cm 处，且在15 cm 处各处理硝态氮含量均高于CK，施加量的增长还减缓了5～10 cm 区间硝态氮变动的幅度，表现为线条更平缓。B长度水平下，随土层深度增加B1、B2 硝态氮含量呈先降低后升高的趋势，B3 则持续增长至15 cm 处后降低至土壤本底值，B 水平处理下仅B3 在15 cm 处硝态氮含量高于CK11.86%，且在10～15 cm 范围内B3 处理硝态氮高于B1、B2，施加量的增长使得5～10cm 范围内硝态氮含量变动幅度降低。C 长度水平下，随土层深度增加C2、C3 硝态氮含量呈先增长后在湿润锋附近降低的趋势，仅C3与CK相同呈降低后升高的趋势，各土层深度下C 长度水平处理硝态氮含量大都低于CK，仅C3处理在10、15、20 cm 处均高于CK，且在15 cm 处对比C1C2 差距最大，对比CK 提高了44.7%，施加量的增长亦使得5～10 cm范围内硝态氮变动幅度降低。D 长度水平下，随土层深度增长，D2、D3呈缓慢增长后降低的趋势，D1则呈先降低后缓慢升高的趋势，但各处理在各土层内均有部分深度土层硝态氮高于CK，且在15 cm 处这一现象更加显著，此外施加量的增长亦使得5～10 cm 范围内硝态氮变动幅度降低。综上所述，各处理在湿润锋到达的范围内其硝态氮含量，大都随土层深度增加呈先降低后上升的趋势，施加量的增长减弱了降低这一趋势，B、C、D 长度秸秆各土层硝态氮含量随施加量增长而增加，且施加量的增长提高了土层中部15 cm 的硝态氮含量，硝态氮集中在土壤表层5 cm 处及湿润锋底端。值得一提的是A长度秸秆水平下施加量与各土层硝态氮含量成反比，但对比CK 土层中部即15 cm 处硝态氮含量均有所提高，此外施加量的增长使得5～10 cm范围内硝态氮变动幅度降低。

图4 不同秸秆长度下秸秆施加量对石漠化土壤硝态氮分布特征的影响Fig.4 Effects of straw application amount on the distribution characteristics of nitrate nitrogen in rocky desertification soil under different straw lengths

2.3.2 秸秆长度处理对石漠化地区土壤硝态氮分布特征的影响

同种秸秆施加量水平下不同秸秆长度在水肥入渗时不同土层深度土壤硝态氮分布特征如图5 所示，其中CK 变化规律同2.3.1 所述。施加量1 水平下，随土层深度增加各处理硝态氮含量均表现出先降低后升高的趋势，各土层深度下土壤硝态氮含量均表现为A1＞D1＞C1＞B1，施加量1 水平下仅A1、D1在个别土层深度下硝态氮含量高于CK，D1在15 cm 处对比CK提高3.74%，A1 在10～20 cm 范围内对比CK 最高提升33.19%。施加量2 水平下，各处理土壤硝态氮含量在5～15 cm 范围内变动幅度较小且均表现为D2＞A2＞C2＞B2 的趋势，而后在20 cm处发生转折，A2B2持续增长，C2、D2则降低至本底值，各处理硝态氮含量仅A2 和D2 分别在15～20 cm、10～20 cm 范围内高于CK，对比CK，各处理中D2在15 cm处硝态氮含量提升最大，提高了21.66%。施加量3 水平下，随土层深度增加各处理土壤硝态氮含量均表现为逐渐增长后降低的趋势，且在5～15 cm 范围内各土层硝态氮含量大小表现为C3＞D3＞B3＞A3 的趋势，各处理在15 cm 处硝态氮含量均高于CK，其中C3 表现最为突出，对比CK 提高了44.7%，同深度下A3 提升最低仅2.53%。综上所述，其中秸秆长度对硝态氮分布规律的影响各有差异，但A、D 长度秸秆在不同施加量下对比CK 均提高了土层中部15 cm处的硝态氮含量。

图5 不同秸秆施加量下秸秆长度对石漠化土壤硝态氮分布特征的影响Fig.5 Effects of straw length on nitrate nitrogen distribution characteristics of rocky desertification soil under different straw application amounts

3 讨 论

3.1 秸秆混掺对累积入渗量及湿润锋运移距离的影响

试验表明，秸秆混掺在水肥入渗中对土壤水分下渗起阻滞作用，对比空白对照，湿润锋运移距离与累计入渗量均降低。其中秸秆施加量与累计入渗量及湿润锋运移距离均成反比，随施加量增加，两者均降低，这一趋势与齐江涛等人的试验结果不谋而合[30]，究其原因，秸秆混掺下秸秆施加量的上升，降低了土壤孔隙，阻碍了水分入渗，使湿润锋与入渗量都相应降低。而秸秆长度对累计入渗量与湿润锋运移距离的影响各有差异，但其中D 长度下的秸秆处理对水分下渗抑制最为明显，各施加量下累积入渗量对比CK 最高降低41.86%、51.11%、57.05%，这一现象与王珍等[31]人研究结论一致，究其原因，长秸秆对比其他秸秆长度处理占据更大空间，阻断了土壤水分流通的毛管孔隙，减少了水分下渗通道，使得累计入渗量与湿润锋运移距离同步降低[30]。此外在施加量1 水平下A、B、C 秸秆长度处理均在180 min 时湿润锋运移距离达到了25 cm，且其中A1、B1 处理的累计入渗量为同一水平，表明秸秆粉末及秸秆碎屑的微量加入对累积入渗量影响不大。

3.2 秸秆还田对入渗模型拟合参数的影响

在对秸秆混掺的水肥入渗过程的模拟试验中，Philip 入渗模型决定系数R2均在0.99 以上，拟合程度高，可以很好的描述土壤添加秸秆后的入渗过程。在210 min 的入渗时间内，入渗主要受毛管力和重力共同作用下的渗透阶段，对于Philip 入渗模型，其中的吸渗率（S）反映土壤依靠毛管力吸收水分的能力，其大小与土壤结构与空隙状况有关，可在本试验中描述秸秆混掺对土壤孔隙的影响[28,29]。对于秸秆施加量处理，施加量1显著提升了B、C、D的吸渗率，有助于水分入渗，对比CK 分别增长11.99%、35.65%、1.89%，随着施加量增加，各处理组吸渗率均降低，说明毛管力对土壤中水分的吸收能力减弱，究其原因，秸秆施加量的增加使得土壤结构紧密，孔隙减少，从而导致毛管吸水对水的吸渗效果减弱[31-33]。对于秸秆长度处理，吸渗率S的响应各有差异，而其中D 秸秆长度水平在多数情况下，都表现出降低吸渗率的趋势，究其原因，D秸秆长度为3 cm 长秸秆段，对比其余长度处理在同样施加量下有更大体积，对土壤孔隙影响更显著[30]。

3.3 秸秆混掺在灌溉施肥下对土壤硝态氮分布的影响

在灌溉施肥下，本试验研究发现，各处理与CK 在不同土层的硝态氮浓度呈先降低再升高的趋势，这一现象与费良军等人的田间试验中，0～30 cm 土壤硝态氮分布规律相同，究其原因，硝态氮带有负电荷，且与带负电荷的土壤胶体团粒互相排斥，故随水分下渗逐渐向下转移[34]。此外试验还表明，5～10 cm 范围硝态氮变动幅度，随施加量增长而减小，这表明施加量的改变影响了硝态氮的垂直分布规律，推测秸秆施加量的增加提高了土壤紧实度，表层土壤膨胀减弱，孔隙降低，使得表层土壤硝态氮浓度相对降低[32]，Bouhicha[35]等人试验表明，秸秆的施加量与长度的增加可以显著提升土壤抗剪强度，降低土体收缩率，结合上述推论及已有研究不难得出，秸秆施加量的增长提升了土的粘聚力和内摩阻力，降低土体形变，使得对比下层土体，表层吸水膨胀更剧烈，带来的土壤孔隙更多，硝态氮含量越高。

此外，施加量在B、C、D 三长度处理下，10 cm～湿润锋运移范围内硝态氮含量与施加量成正比，推测是因为秸秆施加量的增长使得肥液运移速率降低的同时，原本随肥液运移的硝态氮，逐渐积累在湿润锋附近，不同于B、C、D 长度水平，对比CK，A 长度水平在施加量1、2 下各土层硝态氮含量大都高于CK，且随施加量增长，土层内硝态氮含量降低，推测是A 长度水平为过0.1 mm 筛的秸秆粉末，具有体积小表面积大的特点，对硝态氮产生了吸附作用，在土壤硝态氮测量，风干研磨过筛的过程中，吸附有硝态氮的粉末状秸秆极易散失，故随秸秆粉末施加量增长，硝态氮含量降低，无独有偶，李荣华等试验表明小于0.1 mm 粒径的秸秆粉末出现了吸附现象，亦有研究表明农业废弃物不经化学改性亦具有一定的吸附能力，其中就包含秸秆，此类农业废弃物还呈现粒径越小，比表面积就越大，吸附就越容易进行的现象[36-42]，但就长远来看，秸秆粉末吸附氮素的现象对生产有利，其吸附氮素后会逐渐分解缓慢向土壤释放氮素，减少了氮素以硝态氮形式流失。其余秸秆长度处理对硝态氮的分布影响主要体现在长秸秆占据更大空间，变相提高了土体容重，降低土壤孔隙，降低水分下渗速率，给硝态氮滞留创造条件，而A 长度秸秆由于其小体积、大表面积的构造，其对肥液硝态氮的吸附为主要作用[31,36]。

3.4 秸秆粉碎还田对石漠化修复治理的潜力

试验表明，秸秆混掺在对石漠化地区土壤灌溉施肥的过程中，对水分、养分下渗具有阻滞作用，在相同入渗时间内，秸秆还田处理组湿润锋运移距离均低于空白对照CK，在100 min 时对比CK 湿润锋运移距离降低17.4%～63.88%，在结束入渗时，累积入渗量对比CK降低5.07%～59.31%，对入渗模型参数S吸渗率的表现为在低施加量时提升后随施加量增长少，对于硝态氮分布规律而言，秸秆加入使得氮素减少了向下运移的效率，且提高了土壤稳定性，结合其余学科内秸秆对土体的影响，秸秆混掺表现出其抗侵蚀，稳氮素的特性。秸秆的加入在前期维持了土体强度和土层氮素，减少了在石漠化浅薄土层条件下的氮素流失，随时间推移秸秆逐渐转变为养分，其腐解后为植物根系延伸提供了通道，提升了养分含量。综合来看，秸秆混掺对石漠化治理具有应用潜力，应搭配合理的灌溉养护，以期在不同地势条件下都能达到预期治理目标。

4 结 论

（1）对于水分入渗过程，施加量与湿润锋运移距离及累积入渗量成反比，秸秆长度处理中，D长秸秆对入渗的阻碍最为明显，各施加量下累积入渗量对比CK 最高降低41.86%、51.11%、57.05%。

（2）Philip 入渗模型决定系数R2均在0.99 以上拟合程度高，其中施加量对吸渗率的影响趋势大都表现为降低，对比施加量1 水平，增长至施加量3 水平时，各处理中吸渗率最小降低31.11%，最大降低48.92%，其余秸秆长度的对吸渗率的影响表现为随秸秆长度增加，吸渗率降低的趋势，其中施加量3 下A3、B3、D3 为同一水平，表明施加量3 下，秸秆长度对其影响减弱。

（3）灌溉施肥下秸秆施加量的增长降低了土体形变，使得对比下层土体，表层吸水膨胀更剧烈，硝态氮含量愈高，同时提升了B、C、D 长度5 cm 以下土深的硝态氮含量。B、C、D 秸秆长度对硝态氮分布影响归因于降低土壤孔隙，阻滞硝态氮向下运移，而A 秸秆粉末不同，其随施加量增长硝态氮含量降低，归因于其本身的吸附能力。