【摘要】：秸稈是一種重要的生物質(zhì)資源,但往往得不到有效利用,被棄置和焚燒,對環(huán)境造成巨大的危害。秸稈還田是解決秸稈焚燒和棄置的重要途徑,為方便秸稈后續(xù)還田利用,水稻收割時往往會留高茬。迄今,關(guān)于農(nóng)作物留茬高度及其對后茬作物生長影響的研究較多,鮮見作物高殘茬留田期間物質(zhì)組成變化及其對后續(xù)還田影響的報道。本文以留田高茬稻秸為對象,分別對兩優(yōu)262(留茬高度60 cm)和南粳9108(留茬高度50 cm)進(jìn)行留高茬處理,于摘穗后不同時間段采樣,研究其留田期間物質(zhì)組成分布及動態(tài)含量的變化規(guī)律;采用室內(nèi)噴淋降雨的模擬試驗,分析了降雨量和降雨強度對高茬稻秸礦質(zhì)養(yǎng)分的影響;采用田間小區(qū)試驗,設(shè)置留高茬翻耕還田(CTH)、免耕覆蓋還田(NTS)、留高茬免耕還田(NTH)三種處理,并設(shè)置免耕留低茬不還田處理作為對照,分析高茬稻秸的不同還田方式對土壤養(yǎng)分以及土壤微生物多樣性的影響;通過對稻秸、土壤養(yǎng)分的估算,分析稻秸不同還田方式對環(huán)境的影響。論文取得以下主要結(jié)果:(1)高茬稻秸體內(nèi)物質(zhì)組成存在垂直分布差異,除鉀元素外,兩種稻秸的養(yǎng)分分布均表現(xiàn)為自基部向上,半纖維素、全氮、全磷、以及鈣鎂元素含量升高,木質(zhì)素、纖維素含量降低。在收獲時間較早、氣溫相對較高的季節(jié),兩優(yōu)262秸稈含水率變化較小,基本保持在65%-70%之間,含水率不因天氣變化而變化;在溫度較低的季節(jié),南粳9108秸稈含水率的變化較大,變化范圍在47%-68%之間,與降雨量顯著相關(guān)。留茬35天后,兩優(yōu)262和南粳9108水稻秸稈養(yǎng)分含量出現(xiàn)明顯變化:兩優(yōu)262秸稈半纖維素含量下降了7.36%,鎂元素含量降低了 20.09%,鈣元素含量降低了 35.58%,纖維素含量相對升高了4.24%,木質(zhì)素含量相對升高了 23.41%,全氮、全磷以及三素總含量變化不顯著;南粳9108水稻秸稈半纖維素含量下降了 8.63%,鎂元素含量降低了 14.77%,鈣元素含量降低了19.22%,纖維素含量相對升高了 4.33%,木質(zhì)素含量相對升高了 35.42%,全氮、全磷以及三素總含量變化不顯著。(2)在總降雨量為50 mm時,鉀元素的淋失量在0.3 g·kg-1左右,鈣、鎂以及灰分含量沒有顯著變化。在相同降雨強度下,隨著降雨時間增長,降雨量增大,鉀元素的淋失量升高;當(dāng)降雨量相同時,不同降雨強度下,高茬稻秸全鉀含量差異不顯著。此外,試驗發(fā)現(xiàn),沒有經(jīng)過降雨處理的空白組,摘穗后隨著時間變化,礦質(zhì)養(yǎng)分含量不斷降低。降雨會加速鉀素的淋洗,而其它鎂、鈣等礦質(zhì)元素含量變化與降雨關(guān)系不大。導(dǎo)致高茬稻秸礦質(zhì)養(yǎng)分含量降低的可能原因,是稻秸自身代謝導(dǎo)致的養(yǎng)分外排,而降雨會加速鉀素向土壤移動。(3)NTH處理的小麥種子發(fā)芽時間早于其他處理,試驗100天后,NTH處理的土壤有效鉀含量比NTL處理高20 mg·kg-1,但低于NTS和CTH處理,NTH處理的土壤有效磷和堿解氮含量低于其他三種處理。NTH處理土壤微生物多樣性指數(shù)和平均顏色變化率均低于CTH處理,但與NTS和NTL處理相比,無顯著差異。(4)與CTH處理相比,NTH處理同樣能有效避免秸稈焚燒導(dǎo)致的溫室氣體的排放,并且其土壤有機(jī)碳損失量更低;相比于CTH處理,NTH不能避免施肥導(dǎo)致環(huán)境問題,但可以極大降低農(nóng)田退水等導(dǎo)致水環(huán)境問題。本研究系統(tǒng)闡明了高茬稻秸養(yǎng)分存在垂直分布現(xiàn)象,按不同部位回收秸稈有一定積極意義;在多雨季節(jié),留高茬延遲回收并不能有效干燥水稻秸稈;高茬稻秸在留田1個多月期間,其主要物質(zhì)組成變化不顯著,不會影響后續(xù)收集和能源化利用價值;降雨會加速秸稈中鉀素向土壤中轉(zhuǎn)移,但對其它礦質(zhì)養(yǎng)分影響不大,該試驗說明,降雨并不明顯降低秸稈本身作為土壤改良的一種資源的實際利用價值;在本試驗期間,秸稈免耕留高茬還田處理能有效增加土壤有效鉀的含量,對土壤有效磷、堿解氮影響較小,對土壤微生物多樣性影響不大,且具有相對更好的環(huán)境效益。
【圖文】：

含水率是秸桿的重要指標(biāo)之一，含水率的氋低極大影響了秸稈的后續(xù)利用。有研宄發(fā)逡逑現(xiàn)，延長留茬時間能夠有效降低秸稈的含水率［１３＇因此，，延遲回收秸稈可使水稻秸稈能夠逡逑在大田中自然干燥，方便了后續(xù)的回收利用。從圖２－ｌａ中可以看出，兩優(yōu)２６２秸稈隨留茬逡逑時間的延長，含水率變化整體呈波動略上升的趨勢；數(shù)值變化范圍較小，位于６６％－７１％逡逑之間。摘穗后０－９天內(nèi)秸桿含水率呈上升趨勢；９－２１天內(nèi)秸稈含水率呈先下降到最低值逡逑６６．２７°／。，而后上升再下降的波動變化趨勢；２１天后到試驗結(jié)束期間，秸稈含水率呈繼續(xù)下逡逑降而后上升到最大值７０．５２％再下降的波動變化趨勢。逡逑上述兩優(yōu)２６２秸稈隨摘穗后時間的推移，含水率變化略呈上升的變化規(guī)律，可能和水逡逑稻的生長有關(guān)。秸稈含水率在不同試驗時間段的波動變化，可能與相應(yīng)時間的環(huán)境影響因逡逑子即當(dāng)?shù)氐慕涤炅炕蚍N植土壤中的含水率有密切關(guān)聯(lián)。自動氣象站記錄試驗所在地的降雨逡逑量如圖２－ｌｂ所示。摘穗后９天之前一直沒有降雨，所以秸稈保存水分能力增強，含水率有逡逑顯著升高；摘穗后第９和第２１天時均有大量降雨，因此在這期間出現(xiàn)了秸稈含水率最低逡逑的現(xiàn)象；２１至２５天期間幾乎未出現(xiàn)降雨，隨后２５到試驗結(jié)束期間則連續(xù)有小量降雨，故逡逑在２１天到試驗結(jié)束這期間出現(xiàn)了秸稈含水率最高的現(xiàn)象。此外

２．２．４時間與環(huán)境因子對南粳９１０８稻軒物質(zhì)組成的影響逡逑１、留茬時間、降雨及土壤水分條件對秸稈的含水率的影響逡逑如圖２－２ａ所示，南粳９１０８秸稈含水率隨著時間推移不斷變化。摘穗后至第９天時，逡逑秸稈含水率持續(xù)下降至最低值４７．２７％。摘穗后９－１８天，秸稈含水率呈先上升后下降再上逡逑升的波動變化趨勢。其中，第１２天秸桿含水率有所回升；第１８天至２４天間，秸稈含水逡逑率保持穩(wěn)定；第２４天至第３３天間，秸稈含水率先下降后上升，摘穗后第３３天，秸桿含逡逑水率達(dá)到最高值６８．６２％。逡逑如圖２＿２ｂ所示，摘穗后連續(xù)九天均沒有降雨，秸稈含水率持續(xù)下降；第１０天和第１１逡逑天均有降雨，且第１１天降雨量較大，秸桿含水率有顯著升高；第１２天至第１５天沒有降雨，逡逑秸桿含水率顯著下降，第１６天和第１７均有降雨，秸稈含水率顯著升高；第１８至第２４天，逡逑采樣前一天沒有降雨，含水率沒有顯著變化。第２９天至第３３天時持續(xù)降雨，秸稈含水率逡逑持續(xù)升高。逡逑如圖２－２ｃ所示
【學(xué)位授予單位】：揚州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：S141.4;X712

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2659094