文献摘要-1

秸秆直接还田作为保护性耕作技术的核心内容，具有增加土壤有机质、培肥地力、改善土壤结构、减少自然蒸发量、增加自然降水蓄水量以及减少土壤侵蚀等优点 [1]，同时，秸秆直接还田也是农业生产副产品秸秆综合利用和减轻环境污染的有效方法。因此，秸秆直接还田技术是兼顾经济效益、环境效益和社会效益的高效性技术。对气候条件特殊的黄土高原旱作农业区直接还田玉米秸秆腐解特征、养分释放规律以及腐解剂、还田量、还田深度、耕作措施等因素对玉米秸秆腐解的影响的深入研究，是该区旱作农田秸秆还田技术的主要任务。同时，掌握玉米秸秆还田规律将为加速该区玉米腐解、解决其难以腐解的问题以及秸秆还田下的施肥调控技术提供科学可靠的理论依据

秸秆腐解剂对秸秆腐解影响不大，促腐效果不明显。究其原因，一方面关于作物秸秆腐解的研究所使用的研究方法各异，有砂滤管法与尼龙网法两种，还停留在模拟实验，这与大田试验存在较大的差异,研究结果也就各异；另一方面，研究所用腐解剂各异，作物秸秆也不同，导致结果不尽相同；第三，不同的地域存在差异，不同农业区影响作物秸秆腐解的因素不同。

因此，从秸秆本身出发，在黄土高原特殊的气候条件下，以该区典型的旱作农田秸秆为研究对象，深入研究其腐解特征和养分释放特征，具有重要的现实和理论意义：①通过研究秸秆在田间的腐解状况及培肥效果，探寻秸秆还田后如何合理施用化肥；②旱作农业区秸秆腐解的相关研究较少，通过秸秆腐解特征的研究，可为旱作农田秸秆资源科学有效利用、推进农田地力的不断提升提供科学依据.

探讨作物秸秆施入土壤中的腐解特征和养分释放规律，对于科学制定秸秆还田工艺、指导合理施肥具有十分重要的意义。关于作物秸秆的腐解研究，目前主要集中于探讨秸秆腐解对土壤理化性质的影响效果、秸秆腐解特征以及秸秆腐解的影响因素，另外，探讨秸秆腐解对土壤有机碳的平衡调控也是研究的重点。

随着秸秆还田技术的不断发展，秸秆腐解研究也成为热点。对秸秆腐解的研究多

集中于秸秆残体分解速率、不同种类的养分释放。目前秸秆腐解研究方法主要有非示踪法(砂滤管法、尼龙网袋法)、模拟培养法、同位素示踪法、14C 计年法和数学模型法等。其中，尼龙网法操作简便，对水分传递影响小，袋内水分动态与田间实际情况接近，适于干旱半干旱地区的秸秆腐解研究。

秸秆腐解特征秸秆是由不同种类的含碳化合物组成，进入土壤后，在适宜条件下进行有机物质矿化和腐殖质化两大过程：秸秆中的碳一部分被矿化分解，释放出 CO2；另一部分在微生物作用下，有机碳在土壤中分解、转化形成腐殖质。作物秸秆在土壤中的分解过程通常分为：快速分解阶段和缓慢分解阶段。大量研究指出，秸秆进入土壤后，随着时间的延长而逐渐分解，秸秆腐解速率随着时间的延长而逐渐减小，变化趋势为前期快后期慢[2, 60-62]。由于受秸秆种类、还田方式、耕作模式、土壤温度、土壤水分、土壤 C/N 大小等因素的影响，关于秸秆腐解快慢期的具体时间，目前的各种研究报道结果不一。同时，也有相关研究指 出不一样的秸秆腐解趋势。

目前对于还田秸秆培肥土壤、秸秆腐解特征及其养分释放的研究较多，但是， 由于还田秸秆的腐解受诸多因素的影响，不同地区的腐解状况往往存在差异，导致各个研究的报道差异较大。因此，因地制宜，综合考虑影响还田腐解的因素，掌握不同地区、特殊气候条件下秸秆腐解规律，可为解决秸秆还田中秸秆腐解带来的相关问题提供科学有力的理论指导，进而达到促进农业可持续发展的最终目的。

2. 杨丽丽1，周米良2，邓小华1等。不同腐熟剂对玉米秸秆腐解及养分释放动态的影响。中国农学通报 2016,32(30):32-37

利用网袋法[18]模拟作物秸秆还田，探索秸秆腐解及养分释放动态变化，了解秸秆还田后的腐解矿化过程和养分释放规律，这对秸秆还田后大田施肥量、施肥时间、合理的利用秸秆是有必要的。鉴于此，本研究利用网袋法模拟玉米秸秆还田，研究玉米秸秆应用不同腐熟剂的腐解速率及有机碳、氮、磷、钾养分释放特征， 以期为合理选用腐熟剂和大田施肥提供科学依据

3.孙婧，田永强，高丽红等.秸秆生物反应堆与菌肥对温室番茄土壤微环境的影响.农业工程

学报，2014，30（6）：153-164

内置式秸秆反应堆的做法如图1所示：在需要处理的栽培畦下挖宽70 cm、深30 cm的沟，沟底部均匀铺放第1层玉米秸秆（压实，约15 cm厚），其上撒施腐熟有机肥300 kg/667 m2和秸秆发酵沟专用菌曲（每层4 kg/667 m2，重复上述操作1次至沟内填满秸秆，在沟两端露出10 cm的秸秆以通气，最后在上部覆20 cm耕作土，并做栽培畦。大水浇透秸秆，4～5 d后用14号钢筋在定植穴上打孔，孔深以穿透秸秆层为宜。单施菌肥（T1）处理是将微生物菌肥按照4 kg/667 m2的用量撒施于栽培畦上，采用翻耕方式将其翻埋于耕层中，作畦方式与其他处理一致。

4.江晓东，迟淑筠，王芸，宁堂原，李增嘉:少免耕对小麦/玉米农田玉米还田秸秆腐解的影响,农业工程学报,2009,25( 10):247-251

摘要：为了研究高产灌溉条件下土壤耕作模式对还田玉米秸秆腐解的影响，在山东龙口采用 4 种土壤耕作模式（常规耕作秸秆还田、旋耕秸秆还田、耙耕秸秆还田、免耕秸秆覆盖）进行了一年两季田间试验，测定了秸秆腐解率、秸秆腐 解速率和秸秆的纤维素含量。结果表明：秸秆腐解速率与土壤温度具有显著的相关性。旋耕秸秆还田和耙耕秸秆还田两种少耕模式和常规耕作秸秆还田模式的秸秆腐解率、平均秸秆腐解速率无显著差异，说明少耕模式并不因减少耕作程序 而降低作物秸秆在田间的腐解。免耕模式的秸秆腐解率和腐解速度显著低于以上 3 种耕作模式，经过小麦和玉米两个生长季节后仍有 37.78%的玉米秸秆剩余，而且秸秆中纤维素质量分数为 20.69%，腐解质量差，会对下年作物的出苗产生 影响。

本试验设置 4 种土壤耕作模式，各种耕作措施皆在小麦播种时进行，玉米秸秆

还田，还田量为 6 500 kg/hm2，玉米采用免耕套播，具体作业程序如下： 1）常规耕作秸秆还田（常还）：秸秆粉碎→施底肥→圆盘耙灭茬→铧式犁翻耕（耕深 25 cm）→旋耕机旋耕→筑埂打畦→小麦播种。

2）旋耕秸秆还田（旋还）：秸秆粉碎→施底肥→旋耕机旋耕（耕深 14 cm）→筑埂打畦→小麦播种。

3）耙耕秸秆还田（耙还）：秸秆粉碎→施底肥→圆盘耙耙地（耙深 10 cm）→筑埂打畦→小麦播种4）免耕秸秆覆盖（免覆）：秸秆粉碎→秸秆收拢→施底肥→小麦播种→秸秆覆盖。 测定方法

采用尼龙网袋法测定秸秆腐解率：网袋规格为 30 cm×30 cm、100 目。将田间粉碎的原状玉米秸秆洗净烘干后装入网袋，每袋 58.5 g （与田间同面积实际秸秆分布量相同）。网袋斜向埋设在土壤中，埋设深度同土壤的耕作深度，重复 5 次。秸秆在土壤耕作时（2003-10-03）埋设，分别在小麦拔节期（ 2004-04-15 ）、开花期（2004-05-10 ）、收获期（2004-06-12 ）和玉米大口期

（ 2004-07-17 ）、开花期（ 2004-08-05 ）、收获期（2004-09-18）取样，计算秸秆腐解量、腐解率与腐解速率。土壤含水率用烘干法测定；土壤温度采用地温表测定；秸秆纤维素质量分数采用醋酸－硝酸混合酸液酸解法测定。 \\2.1 不同耕作模式对还田秸秆腐解的影响

整个作物生长季节结束后，常还、旋还和耙还 3 种模式田间的剩余秸秆量仅占还田秸秆总量的 8.06%、 10.28%和 13.14%，而免覆模式仍然有 37.78%的还田秸秆没有被腐解

2.2 不同耕作模式下的土壤温度、水分及对秸秆腐解的影响 在整个作物生长季节各种耕作模式 0～

20 cm 土壤温度呈现出低—高—低的单峰曲线变化，在各种耕作模式中，各时期的土壤温度皆为常还＞旋还＞耙还＞免覆，尽管免耕覆盖模式在冬季有平抑地温变化，保持土壤温度的作用，但是由于春季其土壤升温较慢，所以在小麦播种—拔节期其地温仍为各种模式的最低值。年平均土壤温度常还、旋还、耙还和免覆模式分别为 18.41、18.20、18.08 和 17.49℃，常还、旋还、耙还 3种模式差异较小，免覆模式显著低于其他模式。

结果表明，秸秆腐解速率与土壤温度呈显著正相关，相关系数为 0.74（p＜0.05），这表明土壤温度是本试验中决定还田秸秆腐解的决定因素。秸秆腐解速率与土壤含水率呈显著负相关，为-0.71（p＜0.05），说明在本试验充分灌溉条件下，土壤水分对秸秆腐解有负作用.

2.3 不同耕作模式对还田秸秆纤维素质量分数的影响

在小麦生长季节，各耕作模式还田秸秆的纤维素分解较少。还田秸秆基础纤维素质量分数为 30.17%，而常还、旋还和耙还 3 种耕作模式在麦季的秸秆腐解量分别为 60.75%、 60.64%和 59.47%，这说明这 3 种耕作模式麦季秸秆腐解的主要是糖、淀粉、蛋白质、半纤维素等容易分解的部分。在高温高湿的玉米生长季节，各种耕作模式还田秸秆的纤维素的分解速度加快，在玉米收获期，常还、旋还、耙还和免覆模腐解后秸秆的纤维素质量分数分别为 14.22%、13.06%、17.97%和 20.69%，结合该时期常还、旋还、耙还和免覆模式的秸秆腐解量 91.94%、89.72%、86.86%和 62.22%，说明常还、旋还和耙还模式的还田秸秆基本腐解完成，而免覆模式覆盖在地表的秸秆剩余部分多为较难腐解的成分。 2.4 不同耕作模式还田秸秆腐解速度预测

对秸秆还田时间与腐解率进行回归分析（表 4），结果表明时间与秸秆腐解率具有显著的相关性，所以可以根据回归曲线对秸秆腐解速度进行预测。从预测结果看，秸秆腐解 243 d 后（玉米套播时）和 351 d 后（玉米收获时），常还、旋还和耙还模式的秸秆腐解率分别为 56.80%、56.56%、56.63%、34.27%和 97.42%、94.34%、92.15%、67.21%，常还、旋还和耙还模式残留的秸秆基本不会影响玉米播种及下季小麦播种，而免覆模式会对严重影响玉米套播和下季小麦播种。预测秸秆完全腐解的时间，常还、旋还和耙还模式分别为 358、366 和 374 d，皆为 一年左右完成，腐解的秸秆可进一步转化为土壤养分，有利于小麦和玉米生长，而免覆模式则为 437 d，秸秆养分全部回田需要的周期显著延长。 讨论

4.1 土壤温度与水分对秸秆腐解速率的影响

本试验结果表明，秸秆腐解速率与土壤温度呈显著正相关，说明土壤温度是影响秸秆腐解的主要因子，较高的土壤温度可提高土壤微生物的活性，加速秸秆的分 解。

4.2 耕作模式对秸秆腐解速率的影响

还田秸秆的腐解状况受到土壤理化性状及自身结构组成等多种因素影响，同时也受到秸秆掩埋深度的影响[1,7]。土壤微生物主要集中在 0～10 cm 的土层中，保护性耕作在 0 ～10 cm 土层的活跃微生物量高于常规耕作[11]，所以本试验麦季在拔节—开花期秸秆腐解速率的高峰期，旋还、耙还和免覆 3 种少免耕模式的秸秆腐解速率显著高于常还模式，这也与李新举等[7]的研究结果一致。 4.3 各种还田模式的适应性

从试验实测以及模拟数据来看，常还、旋还和耙还 3种模式的秸秆腐解速度、秸秆的腐解量皆无显著差异，这说明少耕模式不会因为在土壤耕作时减少了作业程序而影响到对翻埋到土壤中秸秆的腐解。免覆模式由于秸秆缺乏与土壤的充分接触，土壤酶和微生物对秸秆进行腐解强度较小，所以不论从秸秆的腐解率、腐解速度还是秸秆的腐解质量来看，免覆皆显著低于常还、旋还和耙还 3 种土壤耕作模式，严重影响了覆盖在地表秸秆的腐解，与刘世平等[9]的研究结果一致 5.王晓玥,蒋瑀霁,隋跃宇,孙波. 田间条件下小麦和玉米秸秆腐解过程中微生物群落的变化BIOLOG分析土壤学报*.2012 49(5):1003-1011

摘要:对秸秆分解微生物演变机理的研究是调控秸秆还田提高农田地力的理论基础.本试验基于土壤置换试验平台，利用BIOLOG方法研究在寒温带中温带和中亚热带气候下，埋于黑土潮土和红壤中的小麦和玉米秸秆在腐解过程中微生物对碳源利用的变化规律.试验中利用网袋法区分直接分解秸秆微生物.试验结果发现秸秆腐解微生物的碳源代谢活性( AverageWell Color Development AWCD值表示) 在腐解0．5a和1a后表现出一定的随气候变化规律，即随温度和降雨量的增加而降低其中0．5a为海伦( 0．765±0．060) ＞封丘( 0．737±0．165) ＞鹰潭( 0．326±0．076) ， 1a为海伦( 0．630±0．092) ＞封丘( 0．319±0．096) ＞ 鹰潭( 0．291±0．029) ，但这种趋势在腐解2a后减弱气候条件是影响秸秆腐解微生物碳源代谢活性的主要因素，其次是腐解时间和土壤类型.主成分分析表明在腐解0．5a后海伦封丘地区的微生物群落代谢特征与鹰潭差异较大，而1a后封丘和鹰潭的微生物群落代谢特征与海伦的差异较大，腐解2a后不同气候条件下的秸秆腐解微生物对碳源的利用趋于一致，均对含氮化合物利用较多. 秸秆还田是增加土壤有机质提高农田地力的重要方式［1-2］，同时也影响了温室

气体的排放［3］对秸秆分解微生物群落结构功能和演替规律的研究将为农田地力提升提供重要的理论基础秸秆自身的性质和环境因素会导致微生物群落多样性的差异: Baumann等［4］的研究表明在腐解过程中，分解植物残体的微生物群落结构与植物残体的化学结构特别是芳香碳和含氧烷基碳表现出一定的相关性土壤pH从5． 2至4． 4，分解不同凋落物的微生物生物量逐渐减少，微生物的优势种群也在发生变化［5］在适合的温度范围内，温度升高秸秆降解微生物生物量和微生物活性增加，利于秸秆腐解［6］降水导致的干湿交替会影响分解者的活性，也会导致分解秸秆微生物中厌氧菌和好氧菌的交替［7］ Bastian等［8］的研究表明在小麦秸秆腐解过程中，分解前期和后期的微生物优势菌群不同然而，现阶段的研究主要关注的是可控试验条件下( 如温室) 秸秆的腐解［6］，对于田间条件下不同影响因素之间的交互作用考虑较少另外，对于秸秆腐解微生物群落结构的研究较多，而腐解过程中微生物对碳源的代谢活性变化的研究则较少同时，许多研究将秸秆与土壤混合以研究秸秆腐解过程中微生物群落的变化［9］，但这种方法无法区分直接分解秸秆微生物和利用土壤中有机质的微生物本试验基于置换试验平台，利用网袋法与BIOLOG分析研究气候土壤类型和秸秆类型等因素对分解秸秆微生物群落变化的影响

试验小区规格及置换方式参见文献［10,］，秸秆原样基本理化性质见表2腐解物料: 本试验选用玉米秸秆和小麦秸秆作为腐解物料,为区分利用秸秆的微生物与利用土壤中有机质的微生物，用双层200目的尼龙网做成15cm×10cm的装样袋，以隔离土壤每袋装入100g烘干后截成长约5cm的秸秆，于2008年5月埋入小区，尼龙袋竖直放置在5～15cm深度的土壤中，在小区中间线两侧分别均匀埋入小麦玉米秸秆各18袋 1.2 采样和分析方法

在秸秆腐解0．5a 1a和2a后，在每个小区中分别取出装有两种秸秆的尼龙网袋各3袋，装入自封袋中，于保温箱中带回实验室将尼龙袋中的秸秆取出称重后，一部分烘干并用粉碎机磨碎进行理化性质的测定; 另一部分保存在4℃冰箱中进行BIOLOG分析秸秆全碳全氮全磷和全钾的测定参见文献［11］BIOLOG测定: 根据Garland和Mills［12］改进方法，使用BIOLOG生态测试板( BIOLOGEco PlateTM) ，利用底物产生氧化还原电势的变化导致四氮唑蓝染料颜色发生变化的原理，对微

生物群落功能多样性进行测定具体方法为，称取相当于0．10g干土重的新鲜秸秆样品，加入到49． 9 ml 0． 85%( w/v) 的灭菌NaCl 溶液中，振荡30min后取出以4000rmin－1的速度离心1min，吸取1ml 上悬液，用灭菌的0．85%NaCl 溶液稀释10倍，吸取稀释液接种到ECO板，每孔接种量150 l 将接种后的ECO板于25℃培养，每隔24h时在590nm波长下测定吸光度( OD) 值，持续6d. 结论

通过对小麦玉米秸秆在不同气候条件下三种土壤中腐解过程的研究，结果表明秸秆腐解微生物的碳源代谢活性表现为随水热条件的增加而降低，但这种趋势在腐解2a后减弱邻接树法分析发现气候条件是影响秸秆腐解微生物碳源代谢活性的主要因素同样，主成分分析表明在腐解0．5a和1a后微生物群落功能多样性在不同气候区也表现出明显差异，而在不同土壤类型中差异较小，腐解2a后不同气候条件下的秸秆腐解微生物对碳源的利用表现出一定相似性