秸稈還田方式對潮土剖面土壤氮組分及作物產(chǎn)量的影響

李曉宇 張叢志 趙占輝 張佳寶 徐占軍

摘要：為探究長期不同秸稈還田方式對黃淮海平原潮土區(qū)土壤氮素組分及作物產(chǎn)量的影響，以中國科學(xué)院封丘農(nóng)業(yè)生態(tài)試驗站長期試驗地為研究對象，選取其中秸稈移除、秸稈覆蓋、秸稈深還3個處理，于試驗開展第10年（2020年）秋玉米收獲后，統(tǒng)計分析近5年產(chǎn)量數(shù)據(jù)，并采集各處理0～10、10～20、20～30、30～40 cm的土壤樣品，測定土壤全氮及氮組分。結(jié)果表明：（1）秸稈覆蓋還田和秸稈深還處理顯著提高作物產(chǎn)量（小麥增產(chǎn)4.76%、5.36%;玉米增產(chǎn)6.33%、5.84%）。（2）秸稈覆蓋還田顯著提高0～10 cm NH-N含量，0～20 cm TN、NO-N、AN含量，0～40 cm PON和MON含量;秸稈深還處理顯著提高0～40 cm TN、MON、NO-N、AN含量，10～40 cm PON、NH-N含量。（3）秸稈覆蓋還田顯著提高0～40 cm MON/TN，10～20 cm NO-N/TN，10～40 cm PON/TN，30～40 cm NO-N/TN、NH-N/TN 比值，對AN/TN無顯著影響;秸稈深還處理顯著提高了10～40 cm PON/TN、MON/TN，10～20 cm NH-N/TN，10～30 cm AN/TN，0～10、20～40 cm NO-N/TN比值。綜上所述，秸稈深還提升了土壤氮素含量，提高了作物產(chǎn)量，可為黃淮海潮土區(qū)秸稈還田技術(shù)提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞：秸稈深還;土壤氮組分;作物產(chǎn)量;土壤深度

中圖分類號：S158 文獻標(biāo)志碼：A

文章編號：1002-1302（2022）11-0219-08

收稿日期：2022-03-08

基金項目：國家自然科學(xué)基金（編號：41877020）;江蘇省科技計劃重點項目（編號：BE2019378）;中國科學(xué)院野外站聯(lián)盟項目（編號：KFJ-SW-YW035）。

作者簡介：李曉宇（1996—），女，山西交城人，碩士研究生，從事土地復(fù)墾、土地生態(tài)、土地利用與規(guī)劃研究。E-mail：2465927637@qq.com。

通信作者：徐占軍，教授，從事土地生態(tài)、資源環(huán)境評價研究。E-mail：zjxu163@126.com。

黃淮海潮土平原區(qū)是我國重要的糧食產(chǎn)地之一，其土壤肥力狀況對我國糧食安全有十分重要的影響，不同農(nóng)田管理措施是影響土壤肥力的重要途徑，其中添加秸稈等物料是調(diào)控土壤肥力的重要農(nóng)業(yè)生產(chǎn)措施。我國是世界農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大國，秸稈資源十分豐富，據(jù)統(tǒng)計我國每年秸稈產(chǎn)量7億～9億t。秸稈中含有許多營養(yǎng)元素，其中氮作為農(nóng)田中不可缺少的營養(yǎng)元素之一，其含量的高低直接成為作物產(chǎn)量的限制性因素。外源有機物料的添加直接影響土壤中氮素的有效性，其中添加低C/N的作物秸稈會激發(fā)土壤氮礦化，添加高C/N的作物秸稈可以在分解過程中暫時固定土壤氮素。秸稈還田對土壤中氮及其氮組分含量的影響受還田年限、還田數(shù)量和還田深度等因素的控制。研究表明，免耕秸稈覆蓋還田土壤全氮含量提高了12.01%～23.03%，翻埋秸稈還田10、20 cm處理次之。李波等設(shè)置4種稻稈掩埋深度研究稻稈還田深度對盆栽冬小麥結(jié)構(gòu)和生理特征的影響，研究結(jié)果表明，小麥產(chǎn)量秸稈深還（0～20 cm）>秸稈淺還（0～10 cm）>覆蓋式還田（0～5 cm）。吳其聰?shù)妊芯堪l(fā)現(xiàn)秸稈深埋還田方式能夠提升土壤活性養(yǎng)分。劉世平等研究發(fā)現(xiàn)，將秸稈深埋入土壤中的腐解速度較秸稈覆蓋還田的腐解率快，這可能是因為秸稈深埋于土壤中，與土壤接觸面積增大，在溫度濕度均適宜的的情況下，加速微生物的分解，進而加快了土壤中秸稈腐解，提升了土壤的肥力，該研究還發(fā)現(xiàn)水稻秸稈覆蓋還田秸稈腐解率在40%左右，而秸稈深還腐解率在60%左右;小麥秸稈覆蓋還田秸稈的腐解率在75%左右，而秸稈深還處理腐解率在80%左右。于寒等研究表明，相比秸稈覆蓋，秸稈深埋處理玉米秸稈的腐解率更高，同時提高土壤中微生物的多樣性。此外，有機肥與化肥的使用也是影響土壤肥力的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)措施，已有研究表明，土壤施用有機肥可以直接有效地為土壤微生物提供碳源，加速了微生物生長，促進有機物質(zhì)形成。在以往的研究中，多側(cè)重于添加不同有機物料與單施化肥或單秸稈覆蓋還田之間的比較，缺少對秸稈還田方式系統(tǒng)下對土壤氮組分影響的深入研究。鑒于前人將外源物料與秸稈覆蓋還田混合措施能夠促進秸稈氮快速釋放，這種結(jié)合方式對秸稈養(yǎng)分高效利用具有一定作用，但對秸稈深還產(chǎn)生作用的研究鮮有報道，基于此，本研究以中國科學(xué)院封丘農(nóng)業(yè)生態(tài)試驗站長期試驗地為研究平臺，研究不同秸稈還田方式對土壤氮組分的影響，以期為黃淮海潮土農(nóng)田秸稈還田和科學(xué)施肥提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于中國科學(xué)院封丘農(nóng)業(yè)生態(tài)實驗站（35°01′N，114°32′E），該地屬于半干旱半濕潤的暖溫帶季風(fēng)氣候，年均氣溫在13.9℃左右，年平均降水量約為615 mm，土壤發(fā)育主要為黃河沖積物潮土，試驗初耕層土壤的基本肥力指標(biāo)為：有機質(zhì)含量 8.00 g/kg，全氮含量 0.54 g/kg，全磷含量 0.86 g/kg，全鉀含量19.17 g/kg，堿解氮含量 40.92 mg/kg，有效磷含量16.71 mg/kg，速效鉀含量 63.67 mg/kg，pH值為 8.57。

1.2 試驗設(shè)計

試驗田采用冬小麥—夏玉米輪作制度（2010—2020年），玉米季還田秸稈為小麥秸稈，小麥季還田秸稈為玉米秸稈，共9個處理：（1）秸稈移除+常規(guī)施肥處理（NSFR）;（2）秸稈覆蓋還田+常規(guī)施肥處理（SFR），播種前將上一季作物秸稈切成20～50 mm長條后直接均勻覆蓋于土壤表面;（3）秸稈深還+常規(guī)施肥處理（ISFR），在作物播種前于種植行間開挖深20 cm、寬25 cm的條溝，并埋入粉碎的秸稈，然后進行常規(guī)施肥。所有處理施肥量相同，作物生育期內(nèi)施氮（純氮）總量為210 kg/hm，磷、鉀肥分別為PO 157 kg/hm、KO 105 kg/hm。

常規(guī)施肥按基肥和追肥分別施入土壤，玉米季磷鉀肥作為基肥全部施入，氮肥分別在拔節(jié)期和灌漿期施入40%、60%，小麥季磷鉀肥和40%的氮肥作為基肥施入，剩余60%的氮肥在小麥拔節(jié)期施入?；试诓シN前均勻撒在土壤表層，并立即進行人工翻耕，翻耕深度為10～15 cm，然后進行播種。本試驗所采用的有機肥為腐熟雞糞，試驗開始種植第一季作物為夏玉米，各處理（NSFR處理除外）秸稈還田量相同，之后進行秸稈全量還田，當(dāng)季秸稈深埋位置與上一季水平錯開。每個處理設(shè)置4個重復(fù)，每個小區(qū)面積為40 m，周圍被1 m深水泥擋板隔離，該擋板深入地下80 cm并高出地面20 cm。供試玉米品種為鄭單958，2010—2015年小麥品種為鄭麥9023，之后采用換代小麥品種百農(nóng)207。

1.3 樣品采集與測試分析

1.3.1 樣品采集

2020年10月秋玉米成熟收獲后，分別采集植株樣品和土壤樣品，采集20個小區(qū)0～10、10～20、20～30、30～40 cm共4層土壤剖面樣品，每個小區(qū)沿對角線采取4個點土樣混合成1個樣品。將部分土樣放置室內(nèi)風(fēng)干，剔除土壤中植物根系、礫石等雜物制備土壤樣品，用于測定全氮（TN）、顆粒有機氮（PON）和礦物結(jié)合態(tài)有機氮（MON）含量，剩余新鮮土壤保存于4℃冰箱中，用于測定NO-N、NH-N和堿解氮（AN）含量。

1.3.2 分析方法

土壤TN含量采用半微量凱氏定氮法，NO-N含量采用紫外分光光度法，NH-N采用靛酚藍比色法，測定方法參考《土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)分析方法》^]。PON和MON含量采用Cambardella等的方法：向盛有20 g過2 mm篩風(fēng)干土的離心管中加入60 mL濃度為5 000 mg/L的六偏磷酸鈉[（NaPO）]溶液，放置于振蕩機（150 r/min）上振蕩16 h后，將全部溶液置于53 μm 篩上，用蒸餾水輕輕沖洗至濾液澄清，將篩上的土壤轉(zhuǎn)移至燒杯，將篩下的溶液轉(zhuǎn)移至鋁盒，于55℃下烘干至恒質(zhì)量，用測定全氮的方法測定其含量，篩上的數(shù)值為PON含量，篩下的數(shù)值為MON含量。堿解氮AN采用堿解擴散法進行測定。

1.4 作物產(chǎn)量測定

將2016—2018年成熟季玉米和小麥人工收獲并脫粒稱質(zhì)量，同時取一部分樣品烘干至恒質(zhì)量，計算其含水率后折算，并記錄產(chǎn)量值。

1.5 統(tǒng)計分析

各測定數(shù)據(jù)進行方差分析前需進行齊性檢驗，若通過齊性檢驗則進行后續(xù)分析，否則，需先對原始數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。運用雙因素方差分析分別檢驗秸稈還田方式與土壤深度對土壤氮組分的影響;如果兩因素交互效應(yīng)顯著，則分別對其中一因素在另一因素梯度上進行單因素方差分析，并對結(jié)果數(shù)據(jù)進行相關(guān)關(guān)系分析。使用SPSS 19.0軟件進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析;使用Origin 2021軟件繪制圖形。

2 結(jié)果與分析

2.1 秸稈還田方式對不同土層全氮的影響

由圖1可知，秸稈還田方式與土壤深度的交互效應(yīng)對土壤TN含量影響顯著。通過單因素方差分析發(fā)現(xiàn)，0～10、10～20、20～30 cm NSFR與SFR處理TN含量隨土壤深度的增加而顯著降低，而在 30～40 cm深度TN含量降低并不顯著，0～10、10～20 cm ISFR處理TN含量隨土壤深度的增加而顯著降低，而在20～30、30～40 cm深度TN含量降低并不顯著，總體比較得出，0～10 cm TN含量最高，為0.77～0.99 g/kg;對比NSFR處理，SFR顯著提高土壤0～10、10～20 cm TN含量，增幅為28.57%、20.00%，2個處理在20～30、30～40 cm土壤深度差異不顯著（P>0.05）;對比NSFR處理，ISFR顯著提高了土壤0～10、10～20、20～30、30～40 cm TN含量，增幅為14.29%、16.92%、42.86%、35.56%。

2.2 秸稈還田方式對不同土層土壤氮組分的影響

由圖2-a至圖2-e可知，秸稈還田方式和土壤深度的交互效應(yīng)對不同有機氮組分的影響均顯著。由圖2-a可知，0～30 cm土層NSFR、SFR處理PON含量隨土壤深度的增加而顯著降低，ISFR處理下對不同土層PON含量影響不顯著，其中0～10 cm土層含量最高，為0.25～0.33 g/kg;對比NSFR，處理SFR顯著提高了0～10、10～20、20～30、30～40 cm土壤PON含量，增幅為32.00%、86.67%、44.44%、37.50%;對比NSFR，處理ISFR顯著提高了10～20、20～30、30～40 cm土層PON含量，增幅為73.33%、133.33%、150.00%。

由圖2-b可知，NSFR、SFR以及ISFR處理MON含量隨土壤深度的增加而顯著降低，其中0～10 cm含量最高，為0.32～0.39 g/kg;對比NSFR，處理SFR顯著提高了土壤0～10、10～20、20～30、30～40 cm MON含量，增幅為21.88%、26.92%、41.18%、72.73%;對比NSFR，處理ISFR顯著提高了土壤0～10、10～20、20～30、30～40 cm MON含量，增幅為12.50%、23.08%、70.59%、109.09%。

由圖2-c可知，NSFR處理NO-N含量隨土壤深度的增加而顯著降低，0～30 cm ISFR處理NO-N含量隨土壤深度的增加而顯著降低，SFR處理隨土壤深度的增加NO-N含量降低不顯著，其中0～10 cm含量最高，為4.90～6.80 mg/kg;對比NSFR，處理SFR顯著提高了土壤0～10、10～20 cm NO-N含量，增幅分別為24.08%、39.47%;對比NSFR，ISFR顯著提高了土壤0～10、10～20、20～30、30～40 cm NO-N含量，增幅分別為38.57%、15.25%、71.11%、141.29%。

由圖2-d可知，0～30 cm NSFR、SFR處理NH-N含量隨土壤深度的增加而顯著降低，10～40 cm ISFR處理NH-N含量隨土壤深度的增加而顯著降低，其中0～10 cm含量最高，為11.05～12.57 mg/kg;對比NSFR，處理SFR顯著提高了土壤0～10、10～20 cm NH-N含量，增幅分別為10.55%、14.53%，2個處理在20～30、30～40 cm土壤深度NH-N含量差異不顯著;對比NSFR，處理ISFR顯著提高了土壤0～10、10～20、20～30、30～40 cm NH-N含量，增幅分別為-2.81%、53.34%、32.48%、16.04%。

由圖2-e可知，0～30 cm NSFR、SFR處理AN含量隨土壤深度的增加而顯著降低，10～40 cm ISFR處理AN含量隨土壤深度的增加而顯著降低，其中 0～10 cm含量最高，為105.15～134.36 mg/kg;對比NSFR，處理SFR顯著提高了土壤0～10、10～20 cm AN含量，增幅分別為27.78%、15.62%，2個處理在20～30、30～40 cm土壤深度差異不顯著;對比NSFR，處理ISFR顯著提高了土壤0～10、10～20、20～30、30～40 cm AN含量，增幅分別為17.50%、24.55%、65.75%、38.25%。

在土壤氮組分占全氮比重方面（圖2-f至圖2-j），秸稈還田方式與土壤深度的交互效應(yīng)對AN/TN比值無顯著影響，對PON/TN、MON/TN、NO-N/TN、NH-N/TN比值影響顯著。具體表現(xiàn)為：（1）NSFR處理PON/TN比值在0～30 cm隨土壤深度增加顯著降低，在30～40 cm比值有所增加，但增加不顯著;SFR處理PON/TN比值隨土壤深度增加先增加后降低，在10～20 cm土壤深度最大（35.88%），在30～40 cm土壤深度最?。?4.10%）;ISFR處理PON/TN比值隨土壤深度增加先增加后降低，在10～20 cm土壤深度最大（33.83%），在20～30 cm土壤深度最小（29.65%）;相較于秸稈移除，秸稈覆蓋還田顯著提升10～40 cm PON/TN比值，秸稈深埋還田顯著降低0～10 cm PON/TN比值，顯著提升10～40 cm PON/TN比值。（2）NSFR處理MON/TN比值在 10～40 cm隨土壤深度增加顯著降低，對0～10 cm MON/TN比值影響不顯著;SFR處理MON/TN比值在 0～30 cm隨土壤深度增加而增加，但并不顯著，在 30～40 cm土壤深度MON/TN比值顯著降低;ISFR處理MON/TN比值隨土壤深度增加先增加后降低，在10～20 cm土壤深度最大（41.79%），在 30～40 cm土壤深度最?。?7.41%）;相較于秸稈移除，秸稈覆蓋還田顯著降低0～10 cm MON/TN比值，顯著提升10～40 cm MON/TN比值，秸稈深埋還田顯著提升10～40 cm MON/TN比值，對0～10 cm MON/TN比值影響不顯著。（3）NSFR處理NO-N/TN比值在10～40 cm隨土壤深度增加顯著降低，對0～10 cm NO-N/TN比值影響不顯著;SFR處理 NO-N/TN比值在0～10 cm顯著增加，在10～40 cm 土壤深度NO-N/TN比值顯著降低，在 10～20 cm最大（0.74%），在30～40 cm最?。?.40%）;ISFR處理NO-N/TN比值在0～30 cm隨土壤深度增加而降低，在30～40 cm顯著增加;相較于秸稈移除，秸稈覆蓋還田顯著提升10～20、30～40 cm NO-N/TN比值，秸稈深埋還田顯著提升0～10、10～20、30～40 cm NO-N/TN比值，對20～30 cm NO-N/TN比值提升不顯著。（4）NSFR處理NH-N/TN比值在隨土壤深度增加先降低后增加，在10～20 cm最?。?.05%），在30～40 cm最大（0.21%）;SFR處理NH-N/TN比值在0～20 cm顯著降低，在20～40 cm土壤深度NH-N/TN比值降低，但不顯著;ISFR處理 NH-N/TN比值在0～20 cm隨土壤深度增加顯著提升，在 20～40 cm隨土壤深度增加顯著降低;相較于秸稈移除，秸稈覆蓋還田顯著降低0～10、10～20 cm NH-N/TN比值，顯著提升30～40 cm NH-N/TN 比值，對20～30 cm NH-N/TN比值影響不顯著;秸稈深埋還田降低0～10、20～30 cm以及30～40 cm NH-N/TN比值，顯著提升10～20 cm NH-N/TN比值。（5）NSFR處理AN/TN比值在隨土壤深度增加先增加后降低，在10～20 cm 最大（14.50%），在30～40 cm最?。?2.22%）;SFR處理AN/TN比值先增后減再增，在10～20 cm最大（13.96%），在20～30 cm土壤深度AN/TN最低（11.80%）;ISFR處理AN/TN比值在0～20 cm隨土壤深度增加顯著提升，在20～40 cm隨土壤深度增加顯著降低;相較于秸稈移除，秸稈覆蓋還田對AN/TN比值影響不顯著;秸稈深埋還田顯著提升10～20、20～30 cm AN/TN 比值。

2.3 土壤不同氮組分之間的相關(guān)性

對3個處理4層土壤氮組分進行相關(guān)性分析，結(jié)果如表1所示。（1）0～10 cm土壤PON、MON、AN含量均與TN含量呈現(xiàn)極顯著的正相關(guān)關(guān)系，說明土壤PON、MON、AN組分很大程度上依賴土壤全氮含量，其中堿解氮AN與TN相關(guān)系數(shù)最高，其次分別依次為MON、PON，TN含量與NO-N、NH-N 含量無顯著相關(guān)關(guān)系。此外，土壤有機氮組分之間均表現(xiàn)不同的相關(guān)關(guān)系，具體為PON與MON、NH-N、AN，MON與AN，NO-N與AN呈現(xiàn)極顯著正相關(guān)關(guān)系，MON與NO-N呈現(xiàn)顯著正相關(guān)關(guān)系，PON與NO-N，NH-N與MON、AN、NO-N相關(guān)關(guān)系并不顯著。（2）10～20 cm土壤PON、MON、NO-N均與TN含量呈現(xiàn)極顯著的正相關(guān)關(guān)系，AN與TN呈現(xiàn)顯著的正相關(guān)關(guān)系，NH-N 與TN相關(guān)關(guān)系并不顯著，說明土壤PON、MON、NO-N組分很大程度上依賴土壤全氮含量，其中MON與TN相關(guān)系數(shù)最高，其次分別依次為PON、NO-N。此外，土壤有機氮組分之間均表現(xiàn)不同的相關(guān)關(guān)系，具體為PON與MON、NO-N、AN，MON與NO-N、AN，NH-N與AN呈現(xiàn)極顯著正相關(guān)關(guān)系，NH-N與PON、MON、NO-N，NO-N與AN相關(guān)關(guān)系并不顯著。（3）20～30 cm土壤PON、NO-N、NH-N、AN均與TN含量呈現(xiàn)極顯著的正相關(guān)關(guān)系，AN與TN呈現(xiàn)顯著的正相關(guān)關(guān)系，MON與TN呈現(xiàn)顯著的正相關(guān)關(guān)系，說明土壤PON、NO-N、NH-N、AN組分很大程度上依賴土壤全氮含量，其中PON與TN相關(guān)系數(shù)最高，其次分別依次為NH-N、AN、NO-N。此外，除PON與AN呈現(xiàn)顯著正相關(guān)關(guān)系以外，其余有機氮組分之間呈現(xiàn)極顯著的正相關(guān)關(guān)系。（4）30～40 cm土壤PON、MON、NO-N、AN均與TN含量呈現(xiàn)極顯著的正相關(guān)關(guān)系，NH-N與TN無顯著的相關(guān)關(guān)系，說明土壤PON、MON、NO-N、AN組分很大程度上依賴土壤全氮含量，其中PON與TN相關(guān)系數(shù)最高，其次分別依次為AN、NO-N、MON。此外，土壤有機氮組分之間均表現(xiàn)不同的相關(guān)關(guān)系，具體為PON與MON、NO-N、AN，MON與 NO-N，NO-N與NH-N呈現(xiàn)極顯著正相關(guān)關(guān)系（P<0.01），NH-N與PON、MON，AN與MON、NO-N呈現(xiàn)顯著的正相關(guān)關(guān)系，AN與 NH-N 相關(guān)關(guān)系并不顯著。

2.4 秸稈還田方式對小麥和玉米產(chǎn)量的影響

由表2可知，種植年份對小麥和玉米產(chǎn)量具有顯著影響;與NSFR相比，SFR能顯著提高小麥和玉米產(chǎn)量，增幅分別為4.74%、6.33%;ISFR能顯著提高小麥和玉米產(chǎn)量，增幅分別為5.36%、5.84%。

3 討論

3.1 秸稈還田方式對土壤全氮及土壤氮組分的影響

秸稈覆蓋還田的秸稈主要停留于土壤表層，使秸稈腐解釋放出的氮元素在0～20 cm耕作層慢慢積累，提供給20～40 cm的氮元素很少甚至沒有，所以相比于秸稈移除，秸稈覆蓋還田的全氮含量增加主要發(fā)生在0～20 cm（圖1），這與周子軍等的研究結(jié)果保持一致。而秸稈深還處理直接將秸稈掩埋入土壤（20 cm）深，處于耕作層與犁底層交匯處，不但提高了耕作層氮含量，同時對犁底層全氮含量也有促進作用，這與張葉葉等的研究結(jié)果保持一致。不同土層深度的土壤全氮含量對土壤氮組分含量的影響均不相同（表1），且各土壤氮組分占全氮比例略有差異：顆粒有機物是一種介于新鮮秸稈和腐殖質(zhì)的有機物質(zhì)，它較易分解，生物活性較高，秸稈覆蓋于地表及土壤表層分布的大量根系促進PON含量和PON/TN比值在土壤0～20 cm 的積累，且由于其流動性較強，所以覆蓋還田對犁底層20～40 cm的影響也顯著，秸稈深還處理秸稈集中在土壤20～30 cm，不僅促進了耕作層PON含量的增加，也更大程度地促進了深層土壤PON含量與PON/TN比值的增加;覆蓋式秸稈還田與秸稈深還能夠顯著影響0～40 cm MON含量，其中覆蓋式秸稈還田MON主要集中于0～20 cm，秸稈深還主要集中于20～40 cm，這可能是因為礦物結(jié)合態(tài)氮的周轉(zhuǎn)速率較慢，移動性較慢，同時處理SFR隨土壤深度的增加對TN含量影響不顯著，所以在SFR對MON/TN在0～40 cm均顯著;NO-N、NH-N、AN的流動性較強，受外界環(huán)境的干擾較明顯，秸稈覆蓋和深還會作用與部分土壤微生物進而影響氮素轉(zhuǎn)化過程，所以NO-N、NH-N、AN含量的變化會隨著秸稈還田方式的不同而產(chǎn)生顯著的變化，秸稈覆蓋還田主要促進了耕作層0～20 cm NO-N、NH-N、AN含量以及 10～20 cm NO-N/TN比值的提升，秸稈深還主要增加20～40 cm土壤NO-N、NH-N、AN含量以及NO-N/TN和10～30 cm AN/TN比值，同時可能是因為全氮以及不同氮組分含量在不同土層含量的變化和相互轉(zhuǎn)化，秸稈覆蓋處理促進30～40 cm NH-N/TN、秸稈深還處理促進10～20 cm NH-N/TN比值的提升。

3.2 秸稈還田方式對作物產(chǎn)量的影響

本研究發(fā)現(xiàn)，秸稈覆蓋還田與秸稈深還能夠顯著提高小麥和玉米的產(chǎn)量（表2）。這與周子軍等的研究結(jié)果保持一致。但也有不少研究發(fā)現(xiàn)，秸稈還田方式對作物產(chǎn)量的影響表現(xiàn)出一定的地域性，受土壤母質(zhì)、氣候、溫度和降水量等多種因素影響。如Cook等研究發(fā)現(xiàn)，由于土壤本身肥力狀況良好，秸稈還田對作物產(chǎn)量的貢獻率可能較低，甚至?xí)档妥魑锂a(chǎn)量，這可能是因為秸稈覆蓋還田阻礙種子與土壤的接觸，影響幼苗的出芽率，或者秸稈會促進雜草的生長，與作物搶奪營養(yǎng)，從而降低作物產(chǎn)量。本試驗地位于河南封丘，屬于典型的潮土區(qū)，但由于該地土壤呼吸強度大，土壤有機碳含量普遍較低且難于累計，所以秸稈覆蓋與深還將秸稈中的C、N、P、K等元素歸還到土壤中，增加土壤速效養(yǎng)分的增加，同時由于該地降水較少，秸稈可以通過提高土壤含水率，進而提高作物產(chǎn)量。

4 結(jié)論

相較于秸稈移除，長期秸稈覆蓋還田和秸稈深埋還田對不同土壤深度氮組分的影響略有差異：首先，長期秸稈覆蓋還田顯著提高了0～10 cm NH-N含量，0～20 cm TN含量（28.57%）以及NO-N、AN含量，0～40 cm PON和MON含量;長期秸稈深還顯著提高了0～40 cm TN、MON、NO-N、AN含量，10～40 cm PON、NH-N含量;此外，秸稈覆蓋還田處理提高了0～40 cm MON/TN，10～20 cm NO-N/TN，10～40 cm PON/TN，30～40 cm NO-N/TN、NH-N/TN比值，對AN/TN無顯著影響;秸稈深還處理顯著提高了10～40 cm PON/TN、MON/TN，10～20 cm NH-N/TN，10～30 cm AN/TN，0～10、20～40 cm NO-N/TN比值。對于作物產(chǎn)量，秸稈覆蓋還田和秸稈深還顯著提高了小麥和玉米的產(chǎn)量?；诖?，秸稈深還適宜于黃淮海潮土區(qū)小麥—玉米輪作區(qū)推廣應(yīng)用。

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