【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(duì)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(shí)往往會(huì)留高茬。迄今,關(guān)于農(nóng)作物留茬高度及其對(duì)后茬作物生長(zhǎng)影響的研究較多,鮮見(jiàn)作物高殘茬留田期間物質(zhì)組成變化及其對(duì)后續(xù)還田影響的報(bào)道。本文以留田高茬稻秸為對(duì)象,分別對(duì)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(shí)間段采樣,研究其留田期間物質(zhì)組成分布及動(dòng)態(tài)含量的變化規(guī)律;采用室內(nèi)噴淋降雨的模擬試驗(yàn),分析了降雨量和降雨強(qiáng)度對(duì)高茬稻秸礦質(zhì)養(yǎng)分的影響;采用田間小區(qū)試驗(yàn),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(duì)照,分析高茬稻秸的不同還田方式對(duì)土壤養(yǎng)分以及土壤微生物多樣性的影響;通過(guò)對(duì)稻秸、土壤養(yǎng)分的估算,分析稻秸不同還田方式對(duì)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(shí)間較早、氣溫相對(duì)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(duì)升高了4.24%,木質(zhì)素含量相對(duì)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(duì)升高了 4.33%,木質(zhì)素含量相對(duì)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(shí),鉀元素的淋失量在0.3 g·kg-1左右,鈣、鎂以及灰分含量沒(méi)有顯著變化。在相同降雨強(qiáng)度下,隨著降雨時(shí)間增長(zhǎng),降雨量增大,鉀元素的淋失量升高;當(dāng)降雨量相同時(shí),不同降雨強(qiáng)度下,高茬稻秸全鉀含量差異不顯著。此外,試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),沒(méi)有經(jīng)過(guò)降雨處理的空白組,摘穗后隨著時(shí)間變化,礦質(zhì)養(yǎng)分含量不斷降低。降雨會(huì)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(huì)加速鉀素向土壤移動(dòng)。(3)NTH處理的小麥種子發(fā)芽時(shí)間早于其他處理,試驗(yàn)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(wú)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(wèn)題,但可以極大降低農(nóng)田退水等導(dǎo)致水環(huán)境問(wèn)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(gè)多月期間,其主要物質(zhì)組成變化不顯著,不會(huì)影響后續(xù)收集和能源化利用價(jià)值;降雨會(huì)加速秸稈中鉀素向土壤中轉(zhuǎn)移,但對(duì)其它礦質(zhì)養(yǎng)分影響不大,該試驗(yàn)說(shuō)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(shí)際利用價(jià)值;在本試驗(yàn)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(duì)土壤有效磷、堿解氮影響較小,對(duì)土壤微生物多樣性影響不大,且具有相對(duì)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(zhǎng)留茬時(shí)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(shí)間的延長(zhǎng)，含水率變化整體呈波動(dòng)略上升的趨勢(shì)；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(shì)；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(dòng)變化趨勢(shì)；２１天后到試驗(yàn)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(dòng)變化趨勢(shì)。逡逑上述兩優(yōu)２６２秸稈隨摘穗后時(shí)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(zhǎng)有關(guān)。秸稈含水率在不同試驗(yàn)時(shí)間段的波動(dòng)變化，可能與相應(yīng)時(shí)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(dòng)氣象站記錄試驗(yàn)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(méi)有降雨，所以秸稈保存水分能力增強(qiáng)，含水率有逡逑顯著升高；摘穗后第９和第２１天時(shí)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(yàn)結(jié)束期間則連續(xù)有小量降雨，故逡逑在２１天到試驗(yàn)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(shí)間與環(huán)境因子對(duì)南粳９１０８稻軒物質(zhì)組成的影響逡逑１、留茬時(shí)間、降雨及土壤水分條件對(duì)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(shí)間推移不斷變化。摘穗后至第９天時(shí)，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(dòng)變化趨勢(shì)。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(méi)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(méi)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(méi)有降雨，含水率沒(méi)有顯著變化。第２９天至第３３天時(shí)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(yáng)州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：S141.4;X712

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2659094