连续秸秆还田对土壤结构性，养分和有机碳组分的影响探究

徐田玺

摘要：连续秸秆还田耕种技术是保护性耕种技术。在实行农作物种植的过程中，能对种植土壤产生保护作用，受到了越来越多地区的关注。该耕种技术能有效减少种植过程中产生的污染情况，可持续利用土地资源，还能有效降低种植成本，提升农作物种植产量，是推进农村经济发展的重要种植方式。该耕种技术对土壤产生的影响主要表现在结构性、养分、积碳组分中，基于此将围绕以上几点进行分析。

关键词：连续秸秆还田;土壤结构性;土壤养分;土壤积碳组分;影响

连续秸秆还田的理念符合保护性耕作这一概念。我国是农业生产大国，农业发展情况对我国经济发展水平产生的影响较大。常规种植工作中，对秸秆的处理方式往往是就地焚烧，这种处理方式较为简单方便，但是对环境保护造成负面影响，同时浪费现象较大。连续秸秆还田打破了以往过于简单粗暴的处理方式，利用秸秆中的有机质、营养元素，从根本上改善土壤的结构，提升环境、土壤的保护，进而提升农作物产量。

1 连续秸秆还田对土壤结构性产生的影响

1.1 连续秸秆还田对土壤容重的影响

土壤容重指的是单位容积土壤的干土质量[1]。土壤容重是对土壤结构以及土壤保水能力、透水性、透气性进行反应的重要方式。秸秆还田方式较多，包括覆盖处理、粉碎混合处理等，其中覆盖处理方式对土壤容量产生的影响较大，导致土壤容量提升，而对土壤容量产生影响最小的是粉碎混合处理方式。同时，不同的秸秆还田处理方式对土壤紧实度也产生一定的影响。

1.2 连续秸秆还田对土壤孔性特征的影响

土壤的孔性特征是土壤疏松程度以及通气容量的影响因素，不同的还田方式对土壤孔隙度产生的影响也是不同的。其中，毛管孔隙在不同种类的秸秆还田作用下，均能产生不同的影响。毛管孔隙指的是能被植物吸收并且合理利用的孔隙，受到粉碎混合处理方式，效果较为明显。土壤通气孔隙是土壤中水与空气的通道，受到粉碎混合处理效果较佳。非活用孔隙在土壤中是最细的孔隙，能防止植物细根以及微生物的入侵，因此，也别称之为是束缚水孔隙，是无效孔隙的一种。

2 连续秸秆还田对土壤养分产生的影响

2.1 连续秸秆还田对土壤全氮量的影响

不同的连续秸秆还田处理方式对土壤中含氮量产生的影响有一定的区别。随着连续秸秆还田量的增加，以及腐熟剂使用情况的增加，土壤中含氮量产生的影响也是不同的。然而，不用连续秸秆还田方式，均能在一定程度上增加土壤中的全氮含量。翻耕无秸秆还田方式，是对土壤含氮量产生影响较少的连续秸秆还田方式。经过连续秸秆还田方式处理后，耕层平均全氮量含量比翻耕无秸秆还田方式髙。翻耕无秸秆还田方式能有效提升土壤中的含氮量，平均能增加2%-17%。总的来说，在大田以及网室中，使用连续秸秆还田均能有效提升土壤表层中的含氮量，并降低土壤下层全氮含量，而轮耕等处理方式下，土壤中全氮含量分布较为平均。在不同处理方式下，土壤中全氮含量均比翻耕无秸秆还田方式高。

2.2 连续秸秆还田对土壤碱解氮的影响

不同的连续秸秆还田处理方式对土壤中碱解氮含量产生的影响也是不同的[2]。在大田种植方式下，不同的连续秸秆还田方式均能对土壤中碱解氮的含量产生一定的影響，不同方式下的碱解氮含量均高于翻耕无秸秆还田种植方式下的土壤碱解氮含量。经过连续秸秆还田方式处理后，碱解氮表层含量相对较高，能增加10%～19%左右。使用连续免耕处理方式，土壤上层碱解氮含量高于其他连续秸秆还田处理方式，并且在土壤的不同深度的变化也有一定的区别。免耕处理表层土壤能保持原有状态，耕高茬还田以及免耕秸秆覆盖还田方式相较于翻耕无秸秆还田方式，其表面有机物含量均较高，约是翻耕无秸秆还田种植方式的1.6倍。免耕秸秆覆盖还田方式处理，能有效改变其不同土壤层中的碱解氮含量。上层土壤中的碱解氮含量能提升至翻耕无秸秆还田方式的30%以上，而土壤中下层中的含氮量会响度降低。但是，翻耕秸秆还田处理方式下，各个土壤层的碱解氮含量均能明显提升，并高于免耕秸秆覆盖还田方式。在网室种植中采用免耕方式处理，土壤中的碱解氮含量能得以提升，结果与大田种植情况一致。

2.3 免耕秸秆覆盖还田对土壤速效磷的影响

在收获后，对土壤中速效磷含量进行测试，结果显示，在大田种植过程中，免耕秸秆覆盖还田中速效磷含量并没有产生富集现象，土壤中的不同层级也没有明显的变化。相较于翻耕无秸秆还田方式，速效磷含量的增加程度在4%～9%，与其他还田方式相比，较为接近，无明显差距。在网室种植中从采用免耕秸秆覆盖还田方式处理，速效磷含量也无明显差异，与大田种植效果一致。

2.4 免耕秸秆覆盖还田对土壤中速效钾的影响

在收获后，对土壤中的速效钾含量进行测试。结果显示，在大田种植过程中，土壤表现速效钾含量能产生富集现象，其土壤表层速效钾含量明显高于正常水平，不同土壤层之间速效钾含量有明显的差异。相较于翻耕无秸秆还田方式，免耕秸秆覆盖还田中速效钾的含量能上升4%～10%左右。使用免耕秸秆覆盖还田中土壤表层速效钾含量变化程度最明显。翻耕秸秆全量还田的种植方式与翻耕秸秆半量还田的方式相比，土壤中速效钾的含量相对较高。产生该现象的主要原因是免耕秸秆覆盖还田方式对于土壤中速效钾含量变化能起到较大的作用。免耕能够有效提升土壤表层速效钾含量，而翻耕则有效提升土壤全程速效钾含量。在速效钾含量的变化上，网室种植与大田种植无明显差异。

2.5 免耕秸秆覆盖还田对土壤有机质含量的影响

分析对比土壤中有机质含量，免耕秸秆覆盖还田处理方式下，土壤中的有机质含量均比翻耕无秸秆还田方式高，平均增加量能达到6%～22%。在免耕处理过程中，土壤中有机质的含量相对较高。翻耕秸秆全量还田方式与翻耕秸秆半量还田方式均相对较高，且翻耕秸秆全量还田方式相对更高。相对于秸秆焚烧方式，免耕秸秆覆盖还田方式下土壤中有机质含量相对较高。总的来说，翻耕秸秆还田方式中土壤的有机质含量相对较高，免耕秸秆覆盖还田方式仅次之。在网室种植中，翻耕还田种植方式处理下有机质含量相对较高，免耕处理方式相对低于该还田方式。免耕处理方式与免耕秸秆覆盖还田方式相比，土壤中有机质平均升高0.4%～8%。说明在种植过程中实行免耕秸秆覆盖还田方式，能达到有效提升土壤有机质的作用，并且有机质质量较佳。

3 连续秸秆还田对土壤积碳组分产生的影响

3.1 免耕秸秆覆盖还田对土壤有机碳含量的影响

免耕秸秆覆盖还田能对土壤中的有机碳含量产生一定的影响，不同的土壤中蕴含的有机碳含量发生的变化也是不同的[3]。土壤中有机碳具有一定的溶解性，产生该性质的主要原因是受到土壤中植物以及微生物的影响。并且，植物与有机物在土壤中不断移动，其稳定性较差，可能会产生氧化、分解等情况，对土壤的活性能产生一定的影响。适当的对土壤实行免耕秸秆覆盖还田，能有效提升土壤中碳含量，能改善土壤中的营养情况，同时对土壤的通气性产生一定的影响。免耕秸秆覆盖还田能对土壤以下5cm之内土壤层中的有机碳转换以及腐化过程产生影响，并能在土壤腐化的过程中增强土壤中的活性，提升土壤中有机碳以及碳库管理水平。该还田方式能有效提升土壤中的肥力，对于种植工作产生的影响是较大的。农作物的生产过程中，农作物的产量在一定程度上与活性有机质以及碳库管理指数有关，并且上述因素与总有机碳量相比，对农作物产量的影响较大。所以评价土壤生产力的重要标准，是短期内土壤中活性有机质的含量以及土壤中碳库管理指数。

3.2 免耕秸秆覆盖还田对土壤团聚体中腐殖酸组分含碳量的影响

对土壤中团聚体的形成以及其稳定性产生较大影响的因素是土壤中的有机质含量[4]。团聚体粒径不同的土壤中，其有机质含量存在一定程度上的不足，并且不同的粒径对土壤中蕴含的营养成分也是不同的。腐殖酸含量也是对土壤中营养含量以及肥力水平产生影响的重要因素。胡富比是对土壤总腐殖酸含量以及其质量进行体现的重要指标之一。腐殖酸的质量以及数量是当前农业种植过程中受到关注的重点内容。同时，腐殖酸物质的组成以及其数量对土壤中碳的储存量也能产生一定的影响。据研究表明，免耕秸秆覆盖还田能有效促进土壤生成聚体，并且聚体的体积能达到0.25mm以上。农民通过免耕秸秆覆盖还田能增加提高土壤中腐殖质的含量以及质量，提供更加充足的营养成分，改善土壤中水、肥力等条件，为种植工作的运行提供更好的基础。

不同粒级的水在团聚体中稳定，均会对土壤中腐殖质的含量以及性质产生不同的影响。不同粒级的团聚体中含有的富里酸等均有所不同，是对土壤质量以及土壤性质产生影响的重要因素。如果富里酸含量较多，则能有效保证土壤的稳定性，并且土壤中的腐殖质在分解的过程中能大量堆积，对农田的碳循环情况产生积极的影响。土壤中腐殖质内活跃度最高的物质是胡敏酸，其组成情况以及性质对土壤情况产生的影响也是较大的，能保证土壤中的肥力提升。

不同的耕作方式对腐殖质情况也能产生是一定的影响[5]。免耕秸秆覆盖还田方式对于不同粒级团聚体中的腐殖质积累情况能产生较大的影响。但是在免耕秸秆覆盖还田的过程中，对于团聚体产生的影响是有一定差异的。该差异体现在粒径的不同中，不同粒径中产生的差异具有显著性。在粒级团聚体在0.053mm范围内以及0.25～2范围内，土壤采用免耕秸秆覆盖还田方式，能显著提升土壤中富里酸碳的含量。团聚体在0.25～0.053范围内，蕴含的富里酸碳含量的变化无明显的规律性。一般情况下，粒径大聚集体以及较微聚集体腐殖质中的碳含量相对较多，团聚体在0.25～1范围内，其腐殖质碳含量能达到最高的趋势。

在土壤中5cm以上的土层中，实行免耕秸秆覆盖还田方式的土壤中胡敏酸以及富里酸的含量能明显提升。说明对土壤实行免耕秸秆覆盖还田，能促使土壤表层有机质得以积累，能有效提升腐殖质的质量。与传统耕作方式相比，实行免耕秸秆覆盖还田方式，能对土壤20cm深度以上的土壤層中胡敏酸含量提升，并降低富里酸含量。

3.3 免耕秸秆覆盖还田对土壤团聚体腐殖酸分子结构的影响

腐殖质是结构相对复杂的物质，其是由有机质以及微生物经过分解与合成等过程，最终形成的天然准高分子物质。其重点组成元素为富里酸、胡敏酸以及胡敏素等。腐殖质并不是单一的物质，而是有羟基、酮基等各种功能的几何体。腐殖质的组成是在不同机理以及金属元素等相结合，进而产生的物理行为以及化学行为。腐殖质的分子结构、元素组成均会对土壤中腐殖质的化学性质产生一定的影响。腐殖质属于非溶解性，并且其分子结构大小不一，对其结构以及性质的研究工作均能产生一定的影响。

使用不同土壤处理方式下，土壤中腐殖质的性质以及机构均能存在一定的区别。相较于传统土壤处理方式，免耕秸秆覆盖还田方式能让土壤中木质素以及多糖实现矿化，能促使芳香化合物的形成。同时，增加土壤中的腐殖质含量，能有效促进团聚体中胡敏酸分子复杂程度降低，能让其分子结构变得更加简单。

在研究过程中，使用焦磷酸钠以及氢氧化钠测定土壤中腐殖酸的含量，会对最终结果产生一定的影响。因此，在实验过程中能使用碳13核磁共振光谱度土壤中的样品进行测定。该测定方式能更加明确的认识到腐殖质中的分子结构，能了解其组成情况。结果表明，使用免耕秸秆覆盖还田方式下，土壤中的腐殖质含量不同。其中在2～0.25mm范围内的团聚体，其腐殖质中脂族性能明显降低，其芳香性能明显增加。同时，在不同团聚体中，腐殖质中各种元素的含量将产生不同的差异。土壤中团聚体在0.053以下的范围内，免耕秸秆覆盖还田对腐殖质产生的影响也较大，能更加有效的促使其分子稳定性提升。在一定程度上，土壤中腐殖质的分子组成与土壤中的碳含量以及结构能产生较大的影响。因此，对土壤实行免耕秸秆覆盖还田方式，能有效改善土壤中的碳结构。

4 结论

综上所述，免耕秸秆覆盖还田对于土壤含碳量、土壤结构性以及养分情况均能产生影响，该方式较为环保，能节省资源，同时能有效转变土壤情况，为种植工作提供更加优质的环境。但对于不同情况的土壤以及不同种植需求，免耕秸秆覆盖还田方式对土壤产生的影响也是不同的。因此，农业种植人员应根据土壤的设计情况，及时调整还田方式，为农业种植工作的运行情况奠定基础。

参考文献

[1] 靳玉婷，刘运峰，胡宏祥，等.持续性秸秆还田配施化肥对油菜-水稻轮作周年氮磷径流损失的影响[J].中国农业科学，2021，54（9）：1937-1951.

[2] 靳玉婷，李先藩，蔡影，等.秸秆还田配施化肥对稻-油轮作土壤酶活性及微生物群落结构的影响[J].环境科学，2021，42（8）：3985-3996.

[3] 张俊莹，赵立琴，吴金花，等.秸秆还田条件下氮肥减施对稻田土壤养分及酶活性和产量的影响[J].黑龙江八一农垦大学学报，2021，33（5）：30-35.

[4] 李雨诺，樊媛媛，曹彬彬，等.关中平原麦玉轮作体系作物秸秆不同还田模式下土壤有机碳和无机碳库变化特征[J].应用生态学报，2021，32（8）：2703-2712.

[5] 鲁伟丹，李俊华，罗彤，等.连续三年不同有机肥替代率对小麦产量及土壤养分的影响[J].植物营养与肥料学报，2021，27（8）：1330-1338.