秸秆还田中如何调节碳氮比及快速腐熟的细节思考

 

最近连续写了四篇《秋施基肥的作用和目的，如何合理施肥？》《秋施肥中氮肥到底有没有必要，多少量比较合适？》、《秋施肥中磷肥合理施用必要性及现代农业技术如何高效施磷肥？》、《秋施肥中钾肥合理施用必要性及现代农业技术如何高效施钾肥？》，系统讲了一下如何施基肥、是否需要施基肥、氮磷钾施基肥的意义，施氮磷钾肥料的用量和用法等。

实际上秋施肥还有一个很重要的目的就是调整碳氮比。

秸秆还田，在新疆棉田是普遍做法，也是普遍行为，就是这样一个简单行为，我们分析以下几点与施氮——碳氮比——秸秆腐熟的问题。

第一、秸秆还田基本情况

秸秆还田是当前应用广泛、价格低廉的农田培肥措施之一。因作物秸秆具有充足的机碳量,故还田后能有效增加土壤微生物种群和数量。秸秆自身有机碳的矿化,同时也会促进或抑制土壤固有有机碳的矿化降解。

 

机械化粉碎还田技术是利用秸秆粉碎还田机将秸秆粉碎后均匀抛洒于土壤表面,然后进行耕翻掩埋,以增加土壤有机质,提高作物产量,争抢农时的一项综合配套技术。该项技术是大面积实现“以田养田”、保护环境、建立高产稳产农业的有效途径,在新疆兵团广泛应用,一般在秋后棉花收获后将秸秆粉碎还田,然后利用铧式犁在入冬之前将棉秆翻埋,也有个别地区在来年春播前进行秸秆粉碎还田作业。

第二、新疆棉花秸秆还田情况

棉花是新疆的支柱性产业之一, 根据中国棉花信息网2019年4月份最新植棉情况调查，全国棉花实播面积4406.5万亩，其中，新疆棉花实播面积3704.1万亩，种植面积约占全国的2/3以上。目前兵团广泛应用高密度种植模式,品种改良后植株粗壮,棉花秸秆产量达7 500 kg/hm2以上,棉秆资源相当丰富。

 

棉花秸秆主要化学成分为木质素、纤维素和半纤维素,还含有单宁、果胶素、有机溶剂抽取物、色素及灰分等少量组分,是一种资源量巨大的可再生资源。随着科学技术的快速发展,棉花秸秆多方面的价值也得到了挖掘,出现了肥料化、饲料化、能源化、基料化和原料化等多样化利用模式。棉花秸秆含有丰富的氮、磷、钾和微量元素,可以作为棉田重要的有机肥源。

第三、棉花秸秆碳氮比的情况

碳、氮是构成土壤有机质的重要元素，是评价农田土壤肥力的重要指标，是耕地质量和高标准农田建设的核心。土壤有机碳和氮的质量和数量直接影响土壤物理、化学和生物特征，增加土壤有机碳含量能有效提高土壤氮素的有效性，满足作物对氮素营养的需求。

土壤碳氮比既是土壤质量的敏感指标，也是土壤有机质分解速率是否受土壤氮素限制的重要标志。

棉秸秆中纤维素含量占41.0%—42.0%, 木质素占15.0%—25.0%, 半纤维素占17.0%—21.0%，根据2000 年中国农业技术推广服务中心出版的《中国有机肥料养分志》和《中国有机肥料资源》记载，棉花秸秆的氮磷钾含量分别是0.85%、0.22%、1.63%， 有机碳含量45.17%。

第四、棉花秸秆腐熟过程

作物秸秆的腐解过程主要经历分为三个阶段：开始，喜糖霉菌和一些无芽孢的细菌分解秸秆中的水溶性糖和淀粉；然后，纤维素、蛋白质等一些相对难分解的秸秆组成组分开始进行分解，在这一阶段中主要的分解者是芽孢细菌、纤维素分解菌（即分解纤维素的微生物）；腐解的最后，主要进行难分解的物质的分解，如蜡质、木质素、单宁等，分解过程中主要依靠某些真菌或放线菌进行分解。评价秸秆还田培肥地力的重要指标是秸秆腐解速率。

秸秆腐解的影响因素包括：（1）外在因素：在适宜的土壤水分条件下，秸秆中的碳容易以无机碳的形式进行转化；温度是通过影响难降解化合物的转化进而来影响植物在土壤中的分解速度；就不同土壤质地来说，不同质地的土壤由于微生物的活性不同，造成微生物对植物残体的腐解及其在分解进程中的演替存在差异。（2）秸秆内在因素：秸秆的化学组成是影响秸秆腐解速度的内在因素之一，它可通过秸秆的碳氮比、纤维素等含量来粗略描述。研究发现，秸秆碳氮比低，则更易于分解；秸秆的碳氮比低是因为秸秆中易分解的部分相对较多，适合r型生长模式的土壤微生物生长；相反的，碳氮比较高的秸秆中木质素、多酚类物质较适合k型生长模式的土壤微生物生长。

第五、合理施氮磷钾肥与棉花秸秆腐熟

适量施氮有利于调整土壤中碳氮比，从而促进土壤中秸秆的腐熟；但是秸秆粉碎还田的季节多数为秋天，气温较低，这个过程受到土壤温度的影响，本身腐熟速率较低。因此对于合理施用氮磷钾与棉花秸秆还田腐熟速度来讲，有以下几点建议：

第一、施氮量不宜过大，不宜按照全部秸秆腐熟所需要的氮量进行计算。

第二、不同形态氮肥在土壤中转化过程不同，尤其酰胺态氮也受到了温度影响，低温降低了尿素转化成氨的速度，实际上对于调整碳氮比不利，从而降低了秸秆腐熟时间，因此不建议通过酰胺态氮来提高秸秆还田过程中碳氮比。

第三、磷钾在秸秆还田中影响不大，但是磷有可能影响微生物活动，同时有利于提高肥力，综合分析建议如果为了调整碳氮比含量，可以少量施用磷酸二铵等。

整体上讲，合理施肥有利于促进棉花秸秆腐熟，提高土壤肥力，但是要合理选择氮磷钾肥。

作者：新疆农垦科学院梁飞阅读整理，希望对大家有用，具体操作可以私信我。

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