秸秆深还和配施化肥对土壤腐殖质组成和胡敏酸结构影响

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1、秸秆深还及配施化肥对土壤腐殖质组成和胡敏酸结构的影响*张艳鸿窦森†董珊珊谭岑李立波林琛茗（吉林农业大学资源与环境学院，长春130118）摘　要　中国每年农作物秸秆总量巨大，大部分农民选择焚烧，焚烧秸秆会减少表层土壤有机质，损害土壤墒情，引起环境污染，进而危害人类健康。将玉米秸秆施入土壤亚表层（20~40cm之间），即“秸秆深还”(Cornstoverdeepincorporation，CSDI)，可以有效解决秸秆利用问题，以及由于焚烧秸秆造成的诸多问题，继而达到固碳、蓄水、培肥、稳产的目的。本试验以吉林农业大学试验站玉米连作耕地0~20cm和20~40c

2、m土层土壤为研究对象，设CK（未施用秸秆）、CS（秸秆深还）、NPK（单施化肥）、CS+NPK（秸秆深还配施化肥）4种处理，主要研究秸秆深还及配施化肥对土壤腐殖质组成和胡敏酸结构的影响。腐殖质组成采用腐殖质组成修改法测定，胡敏酸样品采用IHSS方法提取纯化，其结构经元素组成、红外光谱进行研究。研究结果表明：秸秆深还及秸秆配施化肥对不同土层土壤有机碳（SOC）含量以及腐殖质各组分含碳量均有显著积累作用，PQ值（胡敏酸在腐殖酸中所占的比例）无显著变化。秸秆深还及秸秆配施化肥均能使HA分子的芳香结构比例增加，但CS处理还能同时增加脂族链烃的比例；而CS+NPK

3、处理则使HA的缩合度提高，氧化度下降。说明CS和CS+NPK使HA变稳定的机制有所不同，除了分子结构芳香性提高的作用以外，前者还体现在疏水性的提高上；而后者则体现在分子结构变复杂上。关键词秸秆深还；土壤腐殖质；胡敏酸；元素组成；红外光谱中图分类号S151.9文献标识码A*吉林省重点科技攻关项目（2011CB100503NY）资助、国家自然科学基金（41571231）资助。SupportedbyJilinProvinceKeyScienceandTechnologyProjects(NO.2011CB100503NY)andtheNationalNatur

4、al Science Foundation of China(NO.41571231)†通讯作者：窦森（1959-），男，教授，博士生导师，主要从事土壤有机质研究。E-mail：dousen1959@126.com作者简介：张艳鸿（1989-），女，硕士研究生，从事土壤环境与生物化学研究。E-mail：527697557@qq.com[1-2]。我国每年农作物秸秆总量巨大，但利用率较低。大部分农民选择焚烧，但是焚烧秸秆会减少表层土壤有机质，损害土壤墒情，并且引起环境污染，进而危害人类健康[3-4]。秸秆还田可以大批量处理剩余秸秆，是秸秆利用的主要方式之一

5、。前人对秸秆还田做了大量研究，相关研究表明秸秆还田可以改善土壤理化性状，提高土壤有机质、水稳性团聚体、土壤养分的含量，增强土壤保水性能和微生物活性，提高农作物的产量和品质等[5-9]。但目前秸秆覆盖或浅还存在一定问题，比如增加病虫害的发生，整地质量差，地温低等[10]。收稿日期：2015-09-16；收到修改稿日期：2015-12-14为了解决上述问题，将玉米秸秆施入土壤亚表层（20~40cm之间），即“秸秆深还”，这样既解决了目前土壤耕层变浅，缺少有机肥，土壤蓄水能力下降等问题，又减少了由于焚烧秸秆造成的环境污染，达到保碳、蓄水、培肥、稳产的目的。崔婷

6、婷等[11]关于秸秆深还对土壤腐殖质组成及胡敏酸结构特征影响的研究表明：秸秆深还可促使土壤表层中胡敏酸（HA）、富里酸（FA）和胡敏素（HM）的含碳量增加，同时使HA分子的缩合度、氧化度和热稳定性提高，分子结构变复杂。王胜楠等[12]认为秸秆深还促使土壤水分利用效率提高，并且有利于土壤有机碳的固定。殷世伟等[13]研究表明麦秸深埋可以提高水稻产量，改善稻米品质。朱姝等[14]的研究表明秸秆深还有利于优势粒级团聚体的形成，同时促使优势粒级团聚体中有机碳增多，土壤表层和亚表层各粒级团聚体中HA的缩合度、氧化度和热稳定性下降，结构简单化、年轻化。相比秸秆浅施，

7、秸秆深还不仅明显降低土壤容重，提高土壤有机碳含量，而且能显著增加土壤有益微生物数量、耕层土壤酶活性和作物产量[15-16]。同时秸秆深层还田对土壤中HA、FA和HM的积累作用也比秸秆浅施明显[17]。目前，关于秸秆深还的研究主要集中在秸秆深还后土壤蓄水能力、微生物活性、作物生长、土壤固碳能力、土壤团聚体组成、腐殖质结构变化等方面，而关于秸秆深还配施化肥对土壤腐殖质影响研究较少。因此，本文主要研究秸秆深还及配施化肥对土壤腐殖质组成和胡敏酸结构特征的影响。以期为如何合理利用秸秆深还提高土壤固碳能力以及构建合理耕层提供理论依据。1材料与方法1.1研究区概况试验

8、地点位于吉林省长春市净月区吉林农业大学试验站玉米连作耕地（N43°48′43.5