秸秆还田深度对小麦生育期土壤硝态氮的影响_吴盼娣.pdf

第12期吴盼娣，陈粲，任晓明.秸秆还田深度对小麦生育期土壤硝态氮的影响J.环境科学与技术，2022，45（12）：103-108.Wu Pandi，Chen Can，Ren Xiaoming.Effects of straw returning depth on soil nitrate nitrogen during wheat growth periodJ.Environmental Science&Technology，2022，45（12）：103-108.Environmental Science&Technology第45卷 第12期2022年12月Vol.45 No.12Dec.2022环境科学与技术 编辑部：（网址）http:/（电话）027-87643502（电子信箱）收稿日期：2022-07-07；修回2022-09-26基金项目：国家自然科学青年基金项目（42107478）；国家自然科学基金区域创新发展联合基金重点项目（U20A2098）作者简介：吴盼娣（2000-），女，本科生，研究方向为土壤污染与治理，（电子信箱）；*通讯作者，（电子信箱）。秸秆还田深度对小麦生育期土壤硝态氮的影响吴盼娣1，陈粲1，2*，任晓明3（1.南京信息工程大学滨江学院，江苏无锡214105；2.南京信息工程大学应用气象学院，江苏南京210044；3.南京农业大学资源与环境科学学院，江苏南京210095）摘要：该文以典型的地带性土壤-黄棕壤为研究对象，研究了小麦在不同的生育期内，作物秸秆还田深度对土壤中硝态氮含量变化的影响。采用田间试验的方法，探讨了小麦在不同的生育期（出苗期、拔节期、抽穗期和成熟期）和作物秸秆还田的不同深度（无秸秆还田、表面覆盖、10 cm、20 cm和30 cm作物秸秆还田）2个因素之间的关系。结果表明：在小麦拔节期，表面覆盖处理条件下，硝态氮含量在土壤表层比其他不同还田处理的土层增加了11.42%34.88%；10 cm和20 cm秸秆还田处理条件下硝态氮含量的变化状况与表面秸秆覆盖处理基本相同；在小麦抽穗期，秸秆还田30 cm土层的硝态氮含量比相同土层的其他秸秆还田处理增加了11.7%35.4%，表现出30 cm土层秸秆还田后对土壤硝态氮含量的影响有滞后的效应；在小麦成熟期,无秸秆还田处理的硝态氮含量显著高于其他的秸秆还田处理，而在表面覆盖还田处理的整个小麦生育期的土壤剖面（040 cm）的硝态氮总量比其他3个秸秆还田处理增加了23.85%、33.22%和39.55%，差异极显著（P0.01）。在小麦出苗、拔节期、抽穗期和成熟期，土壤中的硝态氮含量与不同秸秆还田深度呈负相关关系，小麦成熟期达到极显著性水平（P0.01）。研究结果可为减少秸秆还田造成的硝态氮对农田环境的污染提供科学依据。关键词：黄棕壤；硝态氮；小麦生育期；秸秆还田中图分类号：X503文献标志码：Adoi：10.19672/ki.1003-6504.1611.22.338文章编号：1003-6504(2022)12-0103-06Effects of Straw Returning Depth on Soil Nitrate Nitrogen DuringWheat Growth PeriodWU Pandi1，CHEN Can1，2*，REN Xiaoming3（1.Binjiang College,Nanjing University of Information Science and Technology,Wuxi 214105,China;2.College of Applied Meteorology,Nanjing University of Information Science and Technology,Nanjing 210044,China;3.College of Resources and Environmental Science,Nanjing Agricultural University,Nanjing 210095,China）Abstract：This paper takes yellow brown soil,a typical zonal soil,as the research object.The effect of crop straw returningdepth on nitrate nitrogen content in soil was studied in different growth periods of wheat.Field experiments were carried outto investigate the relationship between two factors of wheat growth period(seeding period,seedling emergence stage,elongation stage,heading stage and maturity stage)and straw returning depth(no straw returning,surface covering,10 cm,20 cmand 30 cm crop straw returning).The results indicated that at the jointing stage of wheat,the nitrate nitrogen content in thetop soil layer under surface mulching treatment increased by 11.42%34.88%compared with other soil layers under differentreturning treatments.The change of nitrate nitrogen content under 10 cm and 20 cm straw returning treatment was basicallythe same as that under surface straw mulching treatment.At the heading stage of wheat,the nitrate nitrogen content in the soillayer of 30 cm was 11.7%35.4%higher than that of other straw treatments in the same soil layer,indicating that the strawreturning in the soil layer of 30 cm had a lag effect on the soil nitrate nitrogen content.During the ripening period of wheat,the nitrate nitrogen content of straw-free returning treatment was significantly higher than that of other straw returningtreatments,while the total nitrate nitrogen content of soil profile(040 cm)in the whole wheat growing period underthe surface mulching treatment increased by 23.85%,33.22%and 39.55%compared with the other three straw returningtreatments.The difference was significant(P0.01).At wheat emergence,jointing,heading and maturity stage,soil nitrate第45卷nitrogen content was negatively correlated with different straw returning depth,and reached a significant level at wheat maturity stage(P0.01).The results can provide scientific basis for reducing nitrate nitrogen pollution caused by straw returning.Key words：yellow brown soil;nitrate nitrogen;wheat growing season;straw returned农作物秸秆是一种分解后富含有多种营养元素，可以增加土壤肥力、提高作物产量的农业生产的副产品。作物秸秆还田是一项将秸秆填埋或平铺在农田之上，依靠秸秆的分解改善土壤性质，增强土壤微生物活性的农业生产措施1，2。我国每年在农作物收获后都会产生大量的作物秸秆。根据联合国环境规划署最近的调查报道，我国每年各种农作物收获后产生的秸秆量大约占世界总量的30%左右3。但是由于我国受传统农业生产的影响较深，绝大部分的秸秆都被焚烧后撒入农田。虽然秸秆焚烧可以使农田的肥力得到提升，但是却带来了一系列的环境污染问题4-6。2018年，习近平主席在党的十八大等多个场合提出了“绿水青山就是金山银山”的生态文明建设发展理念，作物秸秆焚烧这种极易污染环境的农艺措施被逐步控制，同时伴随着农业机械化生产在我国的普及，秸秆填埋方法在我国得到推广。该方法既可以改善土壤性质，提高作物产量，又不污染环境，减少处理秸秆的成本，已得到了农业科学家们的一致认同7-10。目前有关秸秆还田的方法中，不同秸秆填埋量对环境、对土壤理化性质、对作物产量的影响有了较多且深入的研究11-13。但对不同秸秆还田深度与土壤中硝态氮含量的影响方面的研究较少。在不同秸秆的还田深度中土壤水分含量，微生物含量和土壤温度等土壤条件是不同的，这必将影响秸秆的分解和秸秆中营养元素的释放速度，也会增加土壤的氮素积累，提高硝态氮淋失的风险14，对农田生态环境产生影响。因此，本文以典型的地带性土壤-黄棕壤为研究对象，采用改变作物秸秆还田深度来探讨其在小麦的不同生育期对土壤中硝态氮含量变化规律的影响，为合理有效地利用作物秸秆培肥土壤、减少秸秆还田造成的硝态氮对农田环境的污染，从而为研究区的农业可持续发展提供科学依据。1材料与方法1.1研究区概况本研究位于南京信息工程大学农田试验站，供试土壤为典型的黄棕壤，试验区土壤的基本性质见表1。研究区属于亚热带季风气候，年降雨量约为1 150 mm，年均温度为15.8，地下水埋深为1.5 m左右。土壤黄棕壤土壤层次/cm010102020303040pH6.777.617.867.66有机质/(gkg-1)16.7811.676.635.68全氮/(gkg-1)0.50.420.270.26容重/(gcm-3)1.521.511.621.67黏粒/(gkg-1)354.31356.51351.01346.68粉砂粒/(gkg-1)361.93325.55328315.15砂粒/(gkg-1)283.76317.94320.99338.17表1供试土壤基本理化性质Table 1The basic physical and chemical properties of soil1.2试验设计作物秸秆于2020年9月30日施入土壤，以后不再新添加秸秆。本试验共采用5个处理：（1）空白试验（CK）；（2）秸秆地表覆盖（T0）；（3）秸秆施入10 cm土层（T10）;（4）秸秆施入20 cm土层（T20）；（5）秸秆施入30 cm土层（T30）。每个处理重复