秸秆是土壤重要的有机肥资源,富含作物生长所必需多种营养元素。秸秆直接或间接归还于土壤,能够改善土壤的水肥气热等环境条件,进而提高作物产量。与此同时,秸秆还田能够将经腐解的作物秸秆与土壤颗粒紧密粘合起来,增加土壤碳汇。本文设置3个不同的试验方案:田间种还分离试验、不同秸秆量田间连续原位转化试验和秸际微观试验,用于研究种还分离对作物生长和土壤有机质的影响、秸秆田间原位转化对于土壤一些性质的影响,以及秸秆-土壤界面的一些变化。所采用的分析方法有常规的化学分析手段以及利用元素分析、红外光谱等研究胡敏酸结构的变化。研究结果如下:(1)本研究中连续3年的种还分离田间试验研究结果表明,与本地区常规种植相比,短时期内种还分离模式对玉米根系的生长及玉米的产量均无显著影响。种还分离模式下的还田区土壤有机碳的含量随秸秆还田量的增加而增加,种植区土壤有机碳含量无显著差异;种植带各处理间土壤胡敏酸和富里酸的含量无显著差异,而胡敏素的含量随秸秆还田量的增加而增加;还田区土壤胡敏酸、富里酸和胡敏素的含量均随秸秆还田量的增加而增加。(2)秸秆田间连续原位转化试验研究表明,同一深度土层中,土壤总有机碳含量、胡敏酸含量、富里酸含量和胡敏素含量均随秸秆量的增加而增加,尤其是秸秆添加量2.64%为和5.28%的处理对土壤总有机碳、胡敏酸碳、富里酸碳和胡敏素碳含量均有显著影响。随着秸秆量的增加,土壤中微团聚体的含量逐渐减低,大团聚体的含量逐渐增加,表明添加秸秆有利于土壤中微团聚体向大团聚体转化,并且提高了土壤团聚体结构的稳定性。添加秸秆后>2mm和0.25-2mm粒级的团聚体颗粒有机碳含量要高于0.053-0.25mm和<0.053mm粒级团聚体颗粒有机碳含量,并且使土壤大团聚体颗粒中有机碳含量在土壤中总有机碳的分配比例升高。从研究结果还可以看出在0-15cm土层中,B5处理对于水溶性有机碳和易氧化碳含量的增加有显著影响,在30-45cm土层中,秸秆添加量1.32%、2.64%和5.28%的处理条件下水溶性有机碳和易氧化碳含量显著增加,而低量秸秆添加量处理无显著的影响。(3)通过元素组成分析来看高量的秸秆添加有助于胡敏酸中碳和含氮基团的积累,降低土壤胡敏酸的缩合度;通过差热分析来看添加秸秆使胡敏酸分子向简单化年轻化方向发展;从红外光谱和荧光发射光谱来看由于秸秆的添加使得土壤胡敏酸分子结构脂族性增强、芳香性减弱,分子结构相对变简单。(4)在秸秆田间原位转化试验条件下,土壤中有效铁的含量为最高,其次是有效锰、有效锌,有效铜的含量是最低的。同一深度土壤有效锰的含量随着秸秆添加量的升高而降低,在S2和S3层中,最高量的秸秆添加量对有效锰含量的影响显著。在S2层中,B4处理显著降低了土壤有效铁的含量,减小的幅度为5.61%;在S3层中,与对照处理相比,只有B5处理对土壤有效铁的含量影响显著,使有效铁含量增加了5.51%。B5处理能够促进0-15cm和15-30cm深度土壤有效铜含量的增加。在S1和S3层中,B4处理使土壤有效锌的含量分别显著降低了33.72%和31.13%;而在S2层中,B5处理土壤有效锌的含量为最高,并且与对照相比显著增加了33.84%。(5)秸际微域模拟试验研究表明,秸秆还田后,秸秆-土壤界面(秸际)几毫米范围内土壤的性质与远离秸秆位置的土壤性质差异很大,并且呈现出一个梯度的变化。秸秆秆腐解2年后对其上层土壤有机碳组分和微团聚体的影响范围在0-2mm;对其下层土壤总有机碳的影响范围在10mm以内,但对各有机碳组分的影响范围基本上在4mm之内。随着距秸秆层距离增加,土壤各有机碳组分呈现降低的趋势,而远离秸秆层位置的土壤性质无明显变化。总的来说,种还分离更适合目前玉米生产的要求,不影响玉米生长和产量;从不同深度秸秆还田来看,深层还田可能使有机质更多的碳汇集在土壤下层,使秸秆能更多的转化成腐殖质,改善深层土壤肥力。