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摘要：利用自清式土壤研磨机对吉林省梨树县高家村免耕试验田土壤样品进行研磨，化验分析其有机质特征，并对比分析不同秸秆覆盖免耕条件下土壤有机质的变化情况。结果表明：免耕秸秆覆盖能提高土壤中的有机质含量，并在0～5厘米表层深度表现明显；不同秸秆还田量处理中，免耕秸秆100%还田量对土壤有机质含量的影响最为显著，与传统耕作相比，其有机质含量最高可增加58%。
关键词：保护性耕作；秸秆还田；有机质
基金项目：吉林省省级经济结构战略调整引导资金专项项目（2015Y081）；吉林省重点科技成果转化项目（20140307034NY）
中图分类号： S141 文献标识码： A DOI编号： 10.14025/j.cnki.jlny.2016.14.030
近几年，以免耕秸秆还田为主的保护性耕作技术已成为农业技术发展的重要趋势[1]。对农田实行免耕处理，用作物秸秆、残茬覆盖地表，可增加土壤有机质含量，改善土壤结构，促进作物生长，提高作物产量[2]。土壤有机质是土壤维持肥力和农业生产力的重要组成部分，是植物养分的重要来源，由一系列存在于土壤中、组成和结构不均一、主要成分为碳和氮的有机化合物组成[3]。目前，如何切实增加土壤中的有机质含量是亟待解决的问题，而保护性耕作是重要的措施[5]。因此，测定不同保护性耕作控制实验样地土壤的有机质含量是农学研究重要工作之一。因而，本文以梨树县高家村保护性耕作试验田为研究对象，研究不同秸秆覆盖量条件下黑土中有机质含量的特征，为东北地区保护性耕作推广提供科学依据。
1秸秆还田的原理
秸秆还田指将不能够直接作为动物饲料的秸秆（如水稻秸秆、玉米秸秆、小麦秸秆）进行堆积腐熟以后或者直接堆入土壤中进行土壤作用的一种方法，其原理就是将能量进行转化，实现秸秆的废物利用，避免焚烧等活动带来的危害。农作物在其生长成熟的过程中需要不间断的吸收营养和能量，也就需要外界为其提供充足的能量供它生长。土壤中的肥、水、热量、气就是保证作物生长的必要条件。在秸秆当中富含新鲜的有机物料，施入土壤之后，经过一定时间的分解，就能转化成作物生长所需的有机质和部分养分。既可以在一定程度上改善土壤的理化性状，还可以为作物生长提供条件。并且，秸秆还田还可以节省农业用水，节省成本，提高效率，增加产量，最重要的是环保，因此秸秆还田在现代农业技术中备受重视。
2 技术要求
2.1 秸秆还田一般用作基肥
由于秸秆还田的养分释放速度较慢，如果超过作物生长的季节就会使作物无法吸收养分。
2.2 秸秆还田的数量要适当控制
一般情况下的秸秆还田是控制在每亩地折干草150～250公斤为宜，数量过多时需要配合相应的耕作措施并适量的施用氮肥。
2.3 均匀施用秸秆
倘若不均匀的话，在土壤浓厚处不易耕翻入土，田面会出现坑洼高低不平的现象，对于农作物的生长不利，导致生长不齐、不均匀出苗等现象。
2.4 适量施用速效氮肥
对农作物使用适量的氮肥可以有效的调节作物的碳氮比。禾本科的作物秸秆在一般情况下含有较多的纤维素，高达30%～40%，秸秆还田之后土壤中的碳素会提升，增加一倍左右。碳素是微生物生长的能源所在，氮素是微生物生长所需的营养所在，有利于对微生物分解最适宜的碳氮比是25∶1，而大多数秸秆的碳氮比是75∶1，因此秸秆在土壤中被腐解时由于碳多氮少产生不良现象，而秸秆还田时进行氮肥施用就会补充作物所需的氮素，不仅可以保障秸秆的腐解，还能增加其腐解效率，保证作物的生长旺盛。
2.5 土壤研磨机的工作原理（以TRM4土壤研磨机为例）
研磨机是通过嵌上或者涂上磨料的研具对土壤进行研磨，利用摩擦等作用将土壤进行充分的搅拌、混合，进行研磨。
TRM4土壤研磨机是在一个转盘上安装有四个球磨罐，转盘开始转动，球磨罐一边围绕着转盘的中心公转一边围绕着自身中心自转，在转的过程中，球磨罐之间相互碰撞，相互摩擦，进行土壤的研磨和混合，使土壤中成分充分研磨。
3材料与方法
3.1 试验区概况
试验地点为吉林省梨树县高家村保护性耕作试验地（43°18′51″～43°19′12″N，124°14′26″～124°14′31″ E），供试土壤为黑土，母质为壤质粘土。该地区属北温带半湿润大陆季风性气候，四季分明，雨热同季，年均气温5.8℃，年均日照时数2644.2小时，年均降水量577.2毫米，降水主要集中在6～8月。
3.2 试验设计
试验于2007年4月，试验开始前，该样地经历了以玉米连作为主的多年传统耕作，样区内按秸秆覆盖量不同共设4种处理，免耕秸秆无覆盖（NT-0）、免耕+33%秸秆量覆盖（NT-33）、免耕+67%秸秆量覆盖（NT-67）和免耕+100%秸秆量覆盖（NT-100），每个处理4次重复，采用随机区组设计，共计20个小区，每个小区面积为8.7×30平方米[4]。
3.3 样品采集与测定方法
采用挖剖面方式取样，每小区三次重复，深度为0～5厘米，5～10厘米，10～20厘米，20～30厘米，30～40厘米，40～50厘米，时间为2014年9月6日。样品装布袋标号后带回实验室，剔除土壤以外的有机残体和石块，处理后样品室内阴干，再利用1400转/分钟自清式土壤研磨机研磨，过100目筛。有机质测定采用重铬酸钾氧化容量法——外加热法。
4结果与分析
秸秆覆盖免耕处理对0～50厘米表层土壤有机质含量具有一定影响（图1），0～5厘米最显著，土壤有机质含量随秸秆覆盖量增加而增加；免耕秸秆全覆盖（NT-100）处理对不同深度土壤有机质的提高作用明显；不同秸秆覆盖量处理的有机质含量均随深度增加而减少。 与CK相比，免耕处理在不同程度上增加了土壤中有机质含量，免耕秸秆全覆盖（NT-100）土壤有机质范围为9.9～31.9g·kg-1，免耕秸秆无覆盖（NT-0）土壤有机质范围为8.5～23.1g·kg-1；0～5厘米耕层，三种秸秆覆盖处理（NT-33/67/100）土壤有机质含量较NT-0分别增加了9%、16%和38%，其中NT-100的增加量为2.01g·kg-1，总变化趋势为NT-100>NT-67>NT-33>NT-0；5～10厘米耕层，各处理土壤有机质含量较0～5厘米耕层均有所降低，变化趋势为NT-100>NT-33>NT-0>NT-67；而10厘米以下，各处理的土壤有机质含量变化差异进一步减少。
土壤有机质作为评价土壤质量的一个重要指标，不仅可以提高土壤养分的有效性，增强土壤供肥和保肥的能力，而且还可以改善土壤的蓄水能力、通气性和透水性。保护性耕作通过改变土壤温度和湿度等影响土壤微生物量及其活性，进而影响有机质的动态变化和分布 [6]。在相同自然条件下，免耕秸秆覆盖有助于提高土壤有机质的含量，促进土壤表层有机质的累积。
5 结论
自清式土壤研磨机可实现土样样品的快速处理。免耕秸秆还田较传统耕作可在不同程度上提高土壤有机质的含量，尤其在耕层0～5厘米内影响显著，说明有机物料的增加有利于地表腐殖质和微生物在土壤中的保持和积累，不同秸秆覆盖量对不同耕层土壤有机质的影响具有差异性，秸秆覆盖量较高的区域，土壤有机质含量也较高。
参考文献
[1] 张海林，高旺盛，陈阜，等.保护性耕作研究现状、发展趋势及对策[J].中国农业大学学报，2005，10（01）：16-20.
[2]J.Six，K.Paustian，E.T.Elliott，et al.Soil Structure and OrganicMatter I. Distribution of Aggregate-Size Classes and Aggregate-Associated[J].Soil Science Society of America journal，2000，64（02）：681-689.
[3] 武天云， Schoenau JJ， 李凤民，等.土壤有机质概念和分组技术研究进展[J].应用生态学报，2004，15（04）：717-722.
[4] 杜会石，滕泽宇，陈智文，等.玉米秸秆覆盖免耕对土壤紧实度及水分的影响[J].农机化研究，2015（11）：198-202.
[5] Sjoerd W，Douglas B，Beegle.Soil fertility distributions in long-term no-till，chisel/disk and moldboard plow/disk systems[J].Soil and Tillage Research，2006（88）：30-41.
[6] 田慎重，李增嘉，宁堂原，等.保护性耕作对农田土壤不同养分形态的影响[J].青岛农业大学学报（自然科学版），2008，25（03）：171-176.
关键词：保护性耕作；秸秆还田；有机质
基金项目：吉林省省级经济结构战略调整引导资金专项项目（2015Y081）；吉林省重点科技成果转化项目（20140307034NY）
中图分类号： S141 文献标识码： A DOI编号： 10.14025/j.cnki.jlny.2016.14.030
近几年，以免耕秸秆还田为主的保护性耕作技术已成为农业技术发展的重要趋势[1]。对农田实行免耕处理，用作物秸秆、残茬覆盖地表，可增加土壤有机质含量，改善土壤结构，促进作物生长，提高作物产量[2]。土壤有机质是土壤维持肥力和农业生产力的重要组成部分，是植物养分的重要来源，由一系列存在于土壤中、组成和结构不均一、主要成分为碳和氮的有机化合物组成[3]。目前，如何切实增加土壤中的有机质含量是亟待解决的问题，而保护性耕作是重要的措施[5]。因此，测定不同保护性耕作控制实验样地土壤的有机质含量是农学研究重要工作之一。因而，本文以梨树县高家村保护性耕作试验田为研究对象，研究不同秸秆覆盖量条件下黑土中有机质含量的特征，为东北地区保护性耕作推广提供科学依据。
1秸秆还田的原理
秸秆还田指将不能够直接作为动物饲料的秸秆（如水稻秸秆、玉米秸秆、小麦秸秆）进行堆积腐熟以后或者直接堆入土壤中进行土壤作用的一种方法，其原理就是将能量进行转化，实现秸秆的废物利用，避免焚烧等活动带来的危害。农作物在其生长成熟的过程中需要不间断的吸收营养和能量，也就需要外界为其提供充足的能量供它生长。土壤中的肥、水、热量、气就是保证作物生长的必要条件。在秸秆当中富含新鲜的有机物料，施入土壤之后，经过一定时间的分解，就能转化成作物生长所需的有机质和部分养分。既可以在一定程度上改善土壤的理化性状，还可以为作物生长提供条件。并且，秸秆还田还可以节省农业用水，节省成本，提高效率，增加产量，最重要的是环保，因此秸秆还田在现代农业技术中备受重视。
2 技术要求
2.1 秸秆还田一般用作基肥
由于秸秆还田的养分释放速度较慢，如果超过作物生长的季节就会使作物无法吸收养分。
2.2 秸秆还田的数量要适当控制
一般情况下的秸秆还田是控制在每亩地折干草150～250公斤为宜，数量过多时需要配合相应的耕作措施并适量的施用氮肥。
2.3 均匀施用秸秆
倘若不均匀的话，在土壤浓厚处不易耕翻入土，田面会出现坑洼高低不平的现象，对于农作物的生长不利，导致生长不齐、不均匀出苗等现象。
2.4 适量施用速效氮肥
对农作物使用适量的氮肥可以有效的调节作物的碳氮比。禾本科的作物秸秆在一般情况下含有较多的纤维素，高达30%～40%，秸秆还田之后土壤中的碳素会提升，增加一倍左右。碳素是微生物生长的能源所在，氮素是微生物生长所需的营养所在，有利于对微生物分解最适宜的碳氮比是25∶1，而大多数秸秆的碳氮比是75∶1，因此秸秆在土壤中被腐解时由于碳多氮少产生不良现象，而秸秆还田时进行氮肥施用就会补充作物所需的氮素，不仅可以保障秸秆的腐解，还能增加其腐解效率，保证作物的生长旺盛。
2.5 土壤研磨机的工作原理（以TRM4土壤研磨机为例）
研磨机是通过嵌上或者涂上磨料的研具对土壤进行研磨，利用摩擦等作用将土壤进行充分的搅拌、混合，进行研磨。
TRM4土壤研磨机是在一个转盘上安装有四个球磨罐，转盘开始转动，球磨罐一边围绕着转盘的中心公转一边围绕着自身中心自转，在转的过程中，球磨罐之间相互碰撞，相互摩擦，进行土壤的研磨和混合，使土壤中成分充分研磨。
3材料与方法
3.1 试验区概况
试验地点为吉林省梨树县高家村保护性耕作试验地（43°18′51″～43°19′12″N，124°14′26″～124°14′31″ E），供试土壤为黑土，母质为壤质粘土。该地区属北温带半湿润大陆季风性气候，四季分明，雨热同季，年均气温5.8℃，年均日照时数2644.2小时，年均降水量577.2毫米，降水主要集中在6～8月。
3.2 试验设计
试验于2007年4月，试验开始前，该样地经历了以玉米连作为主的多年传统耕作，样区内按秸秆覆盖量不同共设4种处理，免耕秸秆无覆盖（NT-0）、免耕+33%秸秆量覆盖（NT-33）、免耕+67%秸秆量覆盖（NT-67）和免耕+100%秸秆量覆盖（NT-100），每个处理4次重复，采用随机区组设计，共计20个小区，每个小区面积为8.7×30平方米[4]。
3.3 样品采集与测定方法
采用挖剖面方式取样，每小区三次重复，深度为0～5厘米，5～10厘米，10～20厘米，20～30厘米，30～40厘米，40～50厘米，时间为2014年9月6日。样品装布袋标号后带回实验室，剔除土壤以外的有机残体和石块，处理后样品室内阴干，再利用1400转/分钟自清式土壤研磨机研磨，过100目筛。有机质测定采用重铬酸钾氧化容量法——外加热法。
4结果与分析
秸秆覆盖免耕处理对0～50厘米表层土壤有机质含量具有一定影响（图1），0～5厘米最显著，土壤有机质含量随秸秆覆盖量增加而增加；免耕秸秆全覆盖（NT-100）处理对不同深度土壤有机质的提高作用明显；不同秸秆覆盖量处理的有机质含量均随深度增加而减少。 与CK相比，免耕处理在不同程度上增加了土壤中有机质含量，免耕秸秆全覆盖（NT-100）土壤有机质范围为9.9～31.9g·kg-1，免耕秸秆无覆盖（NT-0）土壤有机质范围为8.5～23.1g·kg-1；0～5厘米耕层，三种秸秆覆盖处理（NT-33/67/100）土壤有机质含量较NT-0分别增加了9%、16%和38%，其中NT-100的增加量为2.01g·kg-1，总变化趋势为NT-100>NT-67>NT-33>NT-0；5～10厘米耕层，各处理土壤有机质含量较0～5厘米耕层均有所降低，变化趋势为NT-100>NT-33>NT-0>NT-67；而10厘米以下，各处理的土壤有机质含量变化差异进一步减少。
土壤有机质作为评价土壤质量的一个重要指标，不仅可以提高土壤养分的有效性，增强土壤供肥和保肥的能力，而且还可以改善土壤的蓄水能力、通气性和透水性。保护性耕作通过改变土壤温度和湿度等影响土壤微生物量及其活性，进而影响有机质的动态变化和分布 [6]。在相同自然条件下，免耕秸秆覆盖有助于提高土壤有机质的含量，促进土壤表层有机质的累积。
5 结论
自清式土壤研磨机可实现土样样品的快速处理。免耕秸秆还田较传统耕作可在不同程度上提高土壤有机质的含量，尤其在耕层0～5厘米内影响显著，说明有机物料的增加有利于地表腐殖质和微生物在土壤中的保持和积累，不同秸秆覆盖量对不同耕层土壤有机质的影响具有差异性，秸秆覆盖量较高的区域，土壤有机质含量也较高。
参考文献
[1] 张海林，高旺盛，陈阜，等.保护性耕作研究现状、发展趋势及对策[J].中国农业大学学报，2005，10（01）：16-20.
[2]J.Six，K.Paustian，E.T.Elliott，et al.Soil Structure and OrganicMatter I. Distribution of Aggregate-Size Classes and Aggregate-Associated[J].Soil Science Society of America journal，2000，64（02）：681-689.
[3] 武天云， Schoenau JJ， 李凤民，等.土壤有机质概念和分组技术研究进展[J].应用生态学报，2004，15（04）：717-722.
[4] 杜会石，滕泽宇，陈智文，等.玉米秸秆覆盖免耕对土壤紧实度及水分的影响[J].农机化研究，2015（11）：198-202.
[5] Sjoerd W，Douglas B，Beegle.Soil fertility distributions in long-term no-till，chisel/disk and moldboard plow/disk systems[J].Soil and Tillage Research，2006（88）：30-41.
[6] 田慎重，李增嘉，宁堂原，等.保护性耕作对农田土壤不同养分形态的影响[J].青岛农业大学学报（自然科学版），2008，25（03）：171-176.