不同還田方式下香蕉莖稈的腐解及養(yǎng)分釋放特征

1、不同還田方式下香蕉莖稈的腐解及養(yǎng)分釋放特征Characteristics of Decomposing and Nutrients Releasing of Banana Stalk under Different WaysReturned to FieldZOU Yu-kun， LI Guang-yi ， LI Qin-fen ， LI Yun-ting ， TIAN Lu-yuan ， ZHANG Hong-yan， HOU Xian-wen(1.Environment and Plant Protection Institute，Chinese Academyof Tropical Ag

2、riculture Sciences ， Haikou ， Hainan 571101， China ； 2.Danzhou Scientific Observing and Experimental Station of Agro-Environment ， Ministry of Agriculture ， Danzhou ，Hainan 571737 ， China )： Net bags were employed to research characteristics of decomposing and nutrients releasing of banana stalk und

3、er different ways returned to field. The results showed that banana stalk had fast decomposing speed during 0 to 30 days under different ways returned to field. Under covered with soil ， covered with soil and plastic film and covered with plastic film only ， the accumulated decay rate was 60.6%， 71.

4、9%， 77.6% respectively at the 30th day， the accumulated decay rate was 86.4%，95.6%，91.0% respectively at the 180th day ， and was ranked as ： covered with soiland plastic film>covered with soil>covered with plastic film only. Releasing speed of nutrients of banana stalk ran ked as： potassium &g

5、t; phosphorus >n itroge n carb on un der covered with soil and plastic film and covered with plastic film only. The accumulated releasing rate of carbon，nitrogen ， phosphorus and potassium was above 80%. The content of potassic fertilizer in base manure consideration of nutrients releasing could

6、be reduced. And it is suggested that using the way of covered with plastic film only in a short term and the way of covered with soil and plastic film in a long term when banana stalk to field were returned.秸稈安全還田技術(shù)， 可改善土壤團粒結(jié)構(gòu)和理化性狀， 提高 土壤肥力，增加作物產(chǎn)量，節(jié)約化肥用量，是發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)的一 項重要措施。 作物秸稈在土壤中腐解并釋放養(yǎng)分是一個復(fù)雜的過 程，其腐解

7、及養(yǎng)分釋放速率是評價秸稈還田后增加和改善土壤有 機質(zhì)及土壤肥力的重要指標(biāo) 1 ，國內(nèi)外學(xué)者針對不同作物秸稈 還田及其養(yǎng)分釋放規(guī)律的研究已經(jīng)做了一些工作， 已研究了包括 豌豆 2 、燕麥2 、大豆 3 、玉米4 、小麥 5 、油菜5 等作 物秸稈還田后養(yǎng)分的釋放規(guī)律。 以往的研究主要是針對溫帶、 寒 溫帶地區(qū)重要的糧食作物，而熱帶地區(qū)具有豐富的光、溫、水條 件，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有生物量大、農(nóng)業(yè)廢棄物含水量高等特點，且農(nóng)業(yè)廢棄物的利用率低， 閑置狀況嚴(yán)重， 但關(guān)于熱區(qū)作物秸稈還田 及養(yǎng)分釋放規(guī)律的研究還未見報道。 香蕉是芭蕉科（Musacea®芭蕉屬（Musa）單子葉草本植物，被聯(lián)合國糧農(nóng)組

8、織（FAO列為僅次于水稻、小麥、玉米之后的世界第四大糧食 作物。香蕉主要種植在南緯30°北緯30°的熱帶、亞熱帶 地區(qū)，我國主要分布在海南、云南、廣東、廣西、福建和臺灣等 地7 。 2010 年，我國香蕉莖葉廢棄物達 2 400 萬 t8 。因此， 本研究旨在探討不同還田方式下香蕉莖稈腐解及養(yǎng)分的釋放規(guī) 律，為熱區(qū)農(nóng)業(yè)廢棄物的無害化處理、 資源化利用提供理論依據(jù) 和技術(shù)支撐。1 材料和方法1.1 試驗材料 香蕉莖稈來源于中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院環(huán)境與植物保護所儋 州試驗基地，香蕉莖稈砍碎后含水率為 90.5%，碳含量為 34.54%， 氮含量為 0.54%，磷含量為 0.12%，

9、鉀含量為 4.94%。1.2 試驗設(shè)計將收獲后的香蕉莖稈砍碎為 34 cm的塊狀物，分別裝入孔 徑為0.048 mm的尼龍網(wǎng)袋（長 30 cm，寬15 cm）,每袋裝入 180.00 g。于2013年5月，分別以覆土（在兩行香蕉之間開溝， 深度為20 cm,寬度為15 cm。保持粉碎的香蕉莖稈均勻地分布 在網(wǎng)袋中，將網(wǎng)袋平鋪于溝內(nèi)覆土）、覆土覆膜（與覆土處理一 致，并在覆土后在表面覆蓋地膜）和覆膜（保持粉碎的香蕉莖稈均勻地分布在網(wǎng)袋中， 將網(wǎng)袋平鋪于兩行香蕉之間， 并直接覆蓋 地膜） 3 種方式還田。之后分別在試驗第30，60，120，180 d取樣，每次每個處理取樣 3袋，樣品洗凈后80 C

10、烘干，并用微 型植物粉碎機（FZ102）粉碎。1.3 測定方法采用H2SO4-H2O2肖煮植物樣品，用凱氏定氮儀（UDK159 VELP測定樣品全氮含量，用鉬釩黃比色法測定樣品全P含量，用多元素火焰光度計（M410, Sherwood）測定樣品全K含量9。 使用總有機碳分析儀（ MULTIN/C3100， Jena ）按照使用說明測 定樣品碳含量。1.4 數(shù)據(jù)分析質(zhì)量累積減少量（ g）=0 d 的香蕉莖稈干物質(zhì)量 - 取樣烘干 后香蕉莖稈干物質(zhì)量質(zhì)量累積減少率 =（ 0 d 的香蕉莖稈干物質(zhì)量 - 取樣烘干后香蕉莖稈干物質(zhì)量）/0 d的香蕉莖稈干物質(zhì)量X 100%質(zhì)量平均減少率=（N次香蕉莖稈

11、干物質(zhì)量-N+1香蕉莖稈干物質(zhì)量）/質(zhì)量累積減少量/腐解時間X 100%平均腐解速率（ mg?d-1）=（ 0 d 的香蕉莖稈干物質(zhì)量 - 取樣 烘干后香蕉莖稈干物質(zhì)量） / 腐解時間養(yǎng)分平均釋放率（ mg?d-1）=（ N 次香蕉莖稈養(yǎng)分含量 -N+1香蕉莖稈養(yǎng)分含量） / 腐解時間養(yǎng)肥累計釋放率 =（ 0 d 的香蕉莖稈養(yǎng)分量 - 取樣時香蕉莖稈養(yǎng)分量）/ 0 d的香蕉莖稈養(yǎng)分量X 100%養(yǎng)分釋放量（ mg） = 0 d 的香蕉莖稈養(yǎng)分含量 -180 d 的香蕉 莖稈養(yǎng)分含量采用 Excel 2010 分析數(shù)據(jù)并繪圖，采用 SPSS 19.0 進行方 差分析。2 結(jié)果與分析2.1 香蕉莖

12、稈累積減少率變化特征在香蕉莖稈還田 30 d 后，覆土、覆土覆膜和僅覆膜處理下， 質(zhì)量累積減少率分別為 60.6%，71.9%，77.6%，表現(xiàn)為僅覆膜處 理下，香蕉莖稈累積減少率最高（圖 1 ）。在還田 180 d 后，香 蕉莖稈的質(zhì)量累積減少率分別為86.4%，95.6%，91.0%，質(zhì)量累積減少量分別為 31 .9 ，35.3 ，33.6 g ，表現(xiàn)為覆土覆膜處理下 香蕉莖稈累積減少率最高，覆膜處理次之，覆土處理最低 （Duncan，P 覆土覆膜 覆土，這一階段的質(zhì)量減少量分別占 180 d內(nèi)香蕉莖稈質(zhì)量減少量的 70.1%, 75.3%, 85.2%; 30180 d 香蕉莖稈的平均腐

13、解速率分別為 63.7 ， 58.2 ， 33.1 mg?d-1 ，表 現(xiàn)為覆土 覆膜覆土覆膜,不同還田方式下香蕉莖稈030 d 的平均腐解速率分別是 30180 d 的 11.7 , 15.2 , 28.8 倍,說明 0 30 d 是香蕉莖稈的快速腐解期。2.2 香蕉莖稈碳的釋放特征香蕉莖稈還田后, 0 30 d 覆土、覆土覆膜和僅覆膜處理下 香蕉莖稈碳的平均釋放率分別為 260.3 , 293.6 , 324.0 mg?d-1 , 期間碳的釋放量占 180 d 內(nèi)碳釋放量的 63.4%，69.6%，82.2%（圖2）。30180 d碳的平均釋放率分別為 30.1 ,25.7 , 14.0

14、mg?d-1。 不同還田方式下，030 d香蕉莖稈碳的平均釋放率分別是30180 d 的 8.66，11.42 ，23.10 倍。因此， 030 d 為香蕉莖稈碳 的快速釋放期， 30180 d 為香蕉莖稈碳的緩慢釋放期。 在 240 d 時，覆土處理、 覆土覆膜處理和僅覆膜處理下香蕉莖稈碳的累積 釋放率分別為 96.4%，99.1%，92.5%；釋放量分別為 12 316.4 ， 12 665.3 ， 11 823.9 mg ，表現(xiàn)為覆土覆膜 覆土覆膜，各處理 間差異顯著（ Duncan， P2.4 香蕉莖稈磷的釋放特征0 30 d 香蕉莖稈在覆土、覆土覆膜和僅覆膜處理下磷的平 均釋放率分別

15、為 0.64，1.12 ，1.21 mg?d-1 ，期間磷的釋放量 占 180 d 內(nèi)磷釋放量的 48.2%，80.0%，92.4% （圖 4）。表明在 030 d 香蕉莖稈中的磷快速分解。在180 d 時，覆土處理、覆土覆膜處理和僅覆膜處理下香蕉莖稈磷的累積釋放率分別為 91.7%，96.5%，90.0%；釋放量分別為 39.9 ，42.0 ，39.2 mg ， 各處理間差異不顯著（ Duncan， P 覆土覆膜 覆土。各處理下平 均腐解速率分別是 30180 d 的 11.7 ，15.2 ，28.8 倍，表現(xiàn)為 前期腐解速度快， 后期腐解速度較慢， 不同處理的香蕉莖稈腐解 率均在 60%以

16、上?？锒骺≡谘芯坎煌€田方式下大豆秸稈腐解特 征時發(fā)現(xiàn)在還田 0 60 d 露天及土埋處理分解均較快， 60 d 后 分解緩慢，60 d 時不同處理大豆秸稈腐解率在20% 55%之間3 。武際等10 在研究不同水稻栽培模式和秸稈還田方式下的油菜、小麥秸稈腐解特征時發(fā)現(xiàn)小麥秸稈和油菜秸稈的腐解率均表現(xiàn)為前期快、后期慢的特點，前期不同處理的腐解率在30%- 35%之間。潘福霞等 11 在 3 種不同綠肥的腐解和養(yǎng)分釋放特征研究 中發(fā)現(xiàn)在翻壓 15 d 后箭 ?豌豆、苕子和山薰豆的腐解率均達到 50%以上， 15-70 d 腐解緩慢，表明不同的作物均表現(xiàn)出前期腐 解速率快、后期較慢的特征，但是進入快

17、速分解期的時間不同， 腐解率也不同。 這可能與作物種類、 還田秸稈的初始含水率及土 壤環(huán)境的不同有關(guān)。 而匡恩俊等 12 在研究玉米腐解特征時發(fā)現(xiàn) 隨著時間的延長腐解率緩慢增加， 在試驗過程中腐解速率并未表 現(xiàn)出明顯的增減。30 d 時，覆土、覆土覆膜和僅覆膜處理下，香蕉莖稈碳、 氮、磷、鉀的累積釋放率分別為 61.1%-76.1%、 52.8%-67.9%、 44.3%- 83.0%和 91.9%- 94.3%。在覆土覆膜和僅覆膜處理下均 表現(xiàn)為K>P>Nk C,而在覆土處理下表現(xiàn)為 K>C>N>P這與以往的 研究結(jié)果基本一致 3 ， 5 ， 10-11 。分析其原因，是因為作物 秸稈中的鉀主要是以離子態(tài)形態(tài)存在， 易溶于水， 容易被釋放出 來；磷一部分以離子態(tài)存在，另一部分以難分解的有機態(tài)存在； 而碳、 氮主要都是以較難分解的有機態(tài)存在 10 。覆土處理下磷 的腐解在初期速率較低的原因還有待于進一步研究。香蕉莖稈在還田 180 d 后，不同還田方式下累積腐解率分別 為 86.