稻田肥料减施对小麦秸秆腐解规律的影响

doi:10.11924/j.issn.1000-6850.casb2020-0405

中国农学通报 ›› 2021, Vol. 37 ›› Issue (13): 8-13.doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb2020-0405

所属专题：小麦；水稻

稻田肥料减施对小麦秸秆腐解规律的影响

信彩云(), 王瑜, 赵庆雷, 马惠()

山东省农业科学院水稻研究所/山东省水稻工程技术研究中心,济南 250100

收稿日期:2020-08-25 修回日期:2020-10-10 出版日期:2021-05-05 发布日期:2021-05-18
通讯作者: 马惠
作者简介:信彩云,女,1983年出生,山东德州人,助理研究员,博士,研究方向：水稻生理生态研究。通信地址：250100 山东济南历城区桑园路2号203室山东省水稻研究所,Tel：0531-66659048,E-mail：yun.come2004@126.com。
基金资助:
山东省自然科学基金项目“盐锻炼提高水稻耐盐能力的生理机制”(ZR2018LC013);山东省重点研发“基于山东稻麦轮作区秸秆快速腐解的水稻水肥高效调控技术研究”(2019GSF109078);山东省农业科学院农业科技创新工程项目“山东省水稻研究所学科团队建设”(CXGC2016A05);“粮田资源环境长期定位监测”(CXGC2018E16)

Effects of Rice Field Fertilizer Reduction on Wheat Straw Decomposition

Xin Caiyun(), Wang Yu, Zhao Qinglei, Ma Hui()

Rice Research Institute, Shandong Academy of Agricultural Sciences/ Shandong Rice Engineering Technology Research Center, Jinan 250100

Received:2020-08-25 Revised:2020-10-10 Online:2021-05-05 Published:2021-05-18
Contact: Ma Hui

摘要/Abstract

摘要：

以稻田肥料等量减施为背景,研究小麦秸秆在腐解过程中秸秆残余率、氮、磷、钾以及纤维素类碳水化合物的累积释放率和平均释放速率。全氮采用H₂SO₄-H₂O₂消煮-蒸馏法,全磷采用钼锑抗比色法,全钾采用火焰光度计法测定,纤维素、半纤维素、木质素采用分光度计比色法进行测定。计算秸秆的残余率、物质累积释放率、物质平均释放率,并采用修正后的Olson指数衰减模型对秸秆的腐解动态进行拟合。结果表明,施肥会促进小麦秸秆在稻田中的腐解、秸秆残余率的降低,采用修正后的Olson指数衰减模型对秸秆腐解进程的模拟显示,CK和F₅₀处理下秸秆腐解50%的理论预测时间比CK₀处理分别缩短22天和12天,CK和F₅₀处理下秸秆腐解95%的理论预测时间比CK₀处理分别缩短95天和59天,施用肥料可促进秸秆中氮、磷、钾及纤维素类碳水化合物的累积释放率和平均释放速率,其中,肥料减施对钾素累积释放率影响最小,秸秆中氮磷钾养分前期的平均释放速率相对较快,纤维素、半纤维素和木质素的秸秆释放周期较长。稻麦轮作系统中,施用肥料可促进小麦秸秆的氮、磷、钾及纤维素类碳水化合物的累积释放率和平均释放速率。研究结果可为小麦秸秆肥料化利用提供理论支持。

关键词: 腐解规律, 秸秆, 肥料, 稻田, 释放速率, 残余率

Abstract:

The cumulative release rate and average release rate of straw residues, nitrogen, phosphorus, potassium and cellulosic carbohydrates during the decomposition of wheat straw were investigated under the condition of the same amount of fertilizer reduction in rice field. Total nitrogen was determined by H₂SO₄-H₂O₂ digestion-distillation method, total phosphorus by molybdenum-antimony anticolorimetry, total potassium by flame photometric method, cellulose, hemicellulose and lignin by colorimetric method. The residual rate, cumulative release rate and average release rate of straw were calculated, and the decay dynamics of straw were fitted with modified Olson exponential decay model. The results showed that fertilization could promote the decomposition of wheat straw in the rice field and reduce the residual rate of straw. Meanwhile, the modified Olson exponential decay model was used to simulate the decomposition process of straw. It was shown that the theoretical prediction time of 50% straw decomposition under CK and F₅₀ treatment was shortened by 22 days and 12 days respectively compared with CK₀ treatment. The theoretical prediction time of 95% straw decomposition under CK and F₅₀ treatment was reduced by 95 days and 59 days compared with CK₀ treatment, respectively. Fertilizer application could promote the cumulative carbohydrates release rate and the average release rate of straw nitrogen, phosphorus, potassium and fiber, in which, the fertilizer reduction had the least effect on the cumulative release rate of potassium, the average release rate of NPK nutrients was relatively quick in the early stage, cellulose, hemicellulose and lignin had longer release period. In rice-wheat rotation system, fertilizer application could promote the cumulative and average release rate of N, P, K and cellulose carbohydrate of wheat straw, and the study could provide theoretical support for fertilizer utilization of wheat straw.

Key words: decomposition pattern, straw, fertilizer, rice field, release rate, residual rate

中图分类号:

S343.2

信彩云, 王瑜, 赵庆雷, 马惠. 稻田肥料减施对小麦秸秆腐解规律的影响[J]. 中国农学通报, 2021, 37(13): 8-13.

Xin Caiyun, Wang Yu, Zhao Qinglei, Ma Hui. Effects of Rice Field Fertilizer Reduction on Wheat Straw Decomposition[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2021, 37(13): 8-13.

图/表 6

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处理	0 d	15 d	30 d	45 d	60 d	75 d	90 d	105 d	120 d
CK₀	100a	86.11a	73.73a	62.82a	58.40a	50.47a	46.13a	42.73a	40.60a
CK	100a	78.40b	67.27a	58.53b	49.33a	37.47b	35.60b	33.33b	30.53b
F₅₀	100a	81.63ab	68.73a	60.33b	56.27a	48.20b	40.27b	35.60ab	33.93b

处理	0 d	15 d	30 d	45 d	60 d	75 d	90 d	105 d	120 d
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CK	100a	78.40b	67.27a	58.53b	49.33a	37.47b	35.60b	33.33b	30.53b
F₅₀	100a	81.63ab	68.73a	60.33b	56.27a	48.20b	40.27b	35.60ab	33.93b

处理	腐解方程	R²	K	T₅₀/d	T₉₅/d
CK₀	y=94.098e^-0.00763^x	0.9780	0.00763	83	385
CK	y=91.869e^-0.01003^x	0.9696	0.01003	61	290
F₅₀	y=94.099e^-0.00901^x	0.9876	0.00901	71	326

处理	腐解方程	R²	K	T₅₀/d	T₉₅/d
CK₀	y=94.098e^-0.00763^x	0.9780	0.00763	83	385
CK	y=91.869e^-0.01003^x	0.9696	0.01003	61	290
F₅₀	y=94.099e^-0.00901^x	0.9876	0.00901	71	326

处理		30 d	60 d	90 d	120 d
N	CK₀	10.04	12.21	23.92	34.06
	CK	17.94	40.62	48.25	53.02
	F₅₀	14.82	29.33	35.75	51.31
P	CK₀	27.14	29.68	35.63	38.45
	CK	50.82	55.96	62.97	69.48
	F₅₀	35.74	41.99	42.63	44.87
K	CK₀	72.58	88.19	89.96	92.33
	CK	85.33	91.96	94.18	95.88
	F₅₀	83.89	88.78	93.33	93.64

稻田肥料减施对小麦秸秆腐解规律的影响

Effects of Rice Field Fertilizer Reduction on Wheat Straw Decomposition

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处理		0~30 d	30~60 d	60~90 d	90~120 d
N	CK₀	1.74×10^-2	0.37×10^-2	2.02×10^-2	1.75×10^-2
	CK	3.10×10^-2	3.92×10^-2	1.32×10^-2	0.82×10^-2
	F₅₀	2.56×10^-2	2.51×10^-2	1.11×10^-2	2.69×10^-2
P	CK₀	0.86×10^-2	0.08×10^-2	0.19×10^-2	0.09×10^-2
	CK	1.61×10^-2	0.16×10^-2	0.22×10^-2	0.21×10^-2
	F₅₀	1.14×10^-2	0.19×10^-2	0.02×10^-2	0.07×10^-2
K	CK₀	48.23×10^-2	10.37×10^-2	1.18×10^-2	1.57×10^-2
	CK	56.70×10^-2	4.41×10^-2	1.47×10^-2	1.13×10^-2
	F₅₀	55.75×10^-2	3.25×10^-2	3.02×10^-2	0.21×10^-2

处理		30 d	60 d	90 d	120 d
纤维素	CK₀	12.62	23.53	24.56	39.57
	CK	19.00	36.56	53.23	54.64
	F₅₀	18.98	33.11	39.86	49.57
半纤维素	CK₀	11.16	16.53	19.73	32.75
	CK	21.34	29.97	33.23	36.11
	F₅₀	14.38	23.27	30.52	35.08
木质素	CK₀	20.37	34.91	36.25	37.94
	CK	26.37	39.46	41.62	47.79
	F₅₀	21.97	36.15	38.32	46.36

处理		0~30 d	30~60 d	60~90 d	90~120 d
纤维素	CK₀	3.17	2.74	0.26	3.76
	CK	4.76	4.40	4.18	0.36
	F₅₀	4.76	3.55	1.69	2.43
半纤维素	CK₀	1.14	0.55	0.33	1.32
	CK	2.17	0.88	0.33	0.29
	F₅₀	1.46	0.91	0.74	0.46
木质素	CK₀	1.05	0.75	0.07	0.09
	CK	1.36	0.68	0.11	0.32
	F₅₀	1.14	0.73	0.11	0.42

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