秸秆分解及覆盖田间微环境效应研究

     我中心2007届硕士研究生张立强同学，在导师汪有科研究员的指导下，经过三年努力完成了秸秆分解及覆盖田间微环境效应研究

                                  摘要

       秸秆利用目前已被人们广泛关注。秸秆覆盖，既可以避免焚烧秸秆造成的环境污染，又能降低土壤水分蒸发，提高农业用水效率，并对土壤具有改良作用。有关秸秆覆盖的研究不少，但尚未解决的问题仍很多。本文通过试验分析研究了田间秸秆颜色、长短、表面微结构和秸秆表面化学元素变化，以及秸秆覆盖后田间小气候、土壤紧实度、根系生长等情况，主要结果如下：
      （1）小麦秸秆覆盖分解过程中，其颜色、长短、表面微结构和表面化学元素组成均发生了明显的变化。小麦秸秆覆盖前呈金黄色，随着时间推移，其颜色逐渐变暗，由黄色向灰色变化，叶较茎秆先分解，最终消失，茎秆长度逐渐变短，变得焦脆。真空电镜下可以看到，随着覆盖时间长短的不同小麦秸秆表面微结构也不一样，原始小麦秸秆纹理清晰致密，呈单向平行分布，覆盖数月后纹理逐渐模糊，秸秆表面出现破损，最终与土粒粘结并转化为灰褐色物质。能谱仪分析表明，随着覆盖时间延长，秸秆表面化学元素组成呈逐渐丰富趋势，原始小麦秸秆外表面由O、C、Si和Co四种元素组成；覆盖3月后增加了Al、Mg、Ca、K和Cl五种元素，共有九种元素；覆盖28月后的小麦秸秆外表面组成元素变得更多，增加了金属元素Fe、Na和Nb，而少了元素Co和Cl，共有十种元素。
      （2）秸秆覆盖对田间小气候效应产生影响。5月下旬测定结果表明，秸秆覆盖使得0cm地表温度白天（8:00～20:00）显著降低，而晚上（22:00～6:00）高于未覆盖；使得5cm土层温度在6:00～10:00以外时段内均低于未覆盖；使得全天5cm层空气温度普遍降低，10cm层空气温度覆盖略高于未覆盖或二者相当，秸秆覆盖对10cm土层以下温度影响不显著。秸秆覆盖能明显提高夜间近地层空气湿度，晚20:00～早8:00，0～10cm层空气相对湿度秸秆覆盖高出未覆盖11.1%。秸秆覆盖后，土壤5cm表层及10～70cm土层水分状况明显好于未覆盖。地表温度和近地层空气温度，近地层空气温、湿度之间均存在着一定的关系，可以仅通过对地表温度的观测来预测和估计近地层的空气温、湿度。                                                                       
      （3）多年连续秸秆覆盖可以明显降低土壤的紧实度。通过测定0～60cm的土壤紧实度，发现秸秆覆盖土壤紧实度最大值较未覆盖低了16.05%，整个测定层内平均紧实度较未覆盖低了23.44%。
      （4）秸秆覆盖可以影响作物根系的生长。盆栽玉米试验表明，秸秆覆盖对根系的影响在水分亏缺时较水分充足时显著，水分亏缺（占田间持水量的55～60%）时，覆盖量0.3kg/m2、0.6 kg/m2、0.9 kg/m2和1.2 kg/m2的根系干重分别是未覆盖的1.86倍、2.53倍、1.81倍和2.92倍；水分充足（占田间持水量的85～90%）时，覆盖量0.6kg/m2的根系干重最大，其它处理相差不大。温室大棚试验中，秸秆覆盖根系干重明显低于地膜覆盖，但病害根系瘤状物的数量小于地膜覆盖，整个试验区秸秆覆盖根系瘤状物平均0.14个/株，而地膜覆盖高达4.52/株，另外，细菌、真菌、放线菌三种微生物总量，秸秆覆盖仅是地膜覆盖的43.21%，蔗糖酶、脲酶和过氧化氢酶平均活性分别较地膜覆盖低了13.33%、19.48%和4.28%，秸秆覆盖较少的微生物数量、较小的土壤酶活性和较低的地温有可能降低了根系瘤状物发生的几率。