一种基于盆栽模拟大田测定还田秸秆腐解率的方法与流程

本发明涉及一种测定秸秆腐解率的方法，具体是一种基于盆栽模拟大田测定还田秸秆腐解率的方法，属于农业科技领域。

背景技术：

在黄淮海地区的小麦玉米种植制度下，两季作物秸秆还田是农业生产上的主推技术。秸秆原位还田是通过机械粉碎小麦或玉米秸秆使之覆盖在土壤表面、与耕层土壤充分混合的操作方式。秸秆还田具有多种优点：由于含有大量的有机碳和氮、磷、钾等矿质元素可作为一类优质的可利用资源，其还田可提高土壤有机质含量，养分归还培肥土壤地力，改善耕层物理结构，保证根系有一个健康的生长环境。另外，秸秆原位还田也避免了由于其焚烧带来的大气污染。因此，秸秆还田后，对土壤中发生一系列养分指标的变化进行探究，可以为秸秆还田的生产实践供理论指导。

当然秸秆原位还田也存在不利的一面，机械还田效果的好坏、秸秆的腐解程度直接影响下茬作物的出苗及生长，由于秸秆与土壤混合方式的不同、土壤墒情变化、外界温度高低以及土壤微生物活动强弱会直接影响秸秆的腐解程度，从而影响作物生长。因此，需要在生产上了解不同耕作方式下的秸秆腐解程度，以便为生产上出具指导性意见，特别是在科研上，秸秆的腐解程度影响着秸秆养分的释放、特别是钾素的释放，由于小麦或玉米秸秆中钾素含量占80％以上，其还田能够对土壤钾素进行强有力的补充，因此不同措施下的秸秆还田腐解程度在生产上的作用不言而喻。秸秆的腐解速率，是评价作物残体在保持和改善土壤肥力状况方面的作用、预测土壤有机质含量动态变化等方面的重要资料，因此测定秸秆腐解率是生产上特别是科研上的一项重要指标。

目前秸秆还田腐解率的测定方法很少，均存在一定的弊端，导致测试结果不准确，无法为秸秆还田的生产实践供理论指导，传统方法一般在大田中进行，如中国专利文献cn105806731a公开了一种田间测定秸秆腐解率的方法，该方法从大田划定一定面积从土壤中筛出尚未腐解完全的秸秆，然后测定其干物质量来计算及腐解程度，该方法的弊端在于：土壤与还田腐解后的秸秆不容易筛分，容易漏掉秸秆，特别是经过水洗、筛分、会损失一定量的秸秆，且田间机械操作的时候难以保证所有的地块及位置秸秆均匀，因此最后计算的结果不能以整个地块的单位面积秸秆量来判断，准确性差。

网袋法即将粉碎后的秸秆用尼龙袋封装后埋入土壤中，经过一段时间腐解后，称量质量变化，计算腐解率，虽然该方法解决了腐解后秸秆不容易筛分、腐解后秸秆损失的问题，但是成堆粉碎秸秆埋入土壤后的契合程度与旋耕或者深耕操作方式下秸秆和土壤的混合方式不相吻合，网袋内部的部分秸秆与土壤接触程度差，不能反映实际情况，因此不具有代表性，因此，对还田植物残体腐解过程的模拟应尽可能的与田间实际情况相一致，才能真实反应秸秆实际的腐解情况。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明提供一种基于盆栽模拟大田测定还田秸秆腐解率的方法。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种基于盆栽模拟大田测定还田秸秆腐解率的方法，包括步骤如下：

1)将收获后的秸秆粉碎至长度1-5cm，将粉碎后的秸秆装入40-60目、三面缝合的尼龙网袋中，秸秆在尼龙网袋中均匀平铺放置，秸秆平铺的厚度为0.5-1cm，装袋后将网袋缝合；

2)向瓦盆中填充土壤，然后取多个缝合后的网袋竖直放入瓦盆中，边放入边填充土壤，使多个网袋以直线平行、弧形平行、交错平行或弧形交错的方式排布在瓦盆中；

3)土壤填充完成后，向瓦盆浇水，使瓦盆内土壤含水量为田间持水量的60％-70％，土壤上部种植作物，将种植作物后的瓦盆埋入土壤，用土在周边填实；

4)一段时间后，取出网袋，除去附着在网袋上面的土，将秸秆烘干称重，根据干物质量的减少量计算秸秆的腐解率。

根据本发明优选的一个技术方案，步骤1)中所述的秸秆为玉米秸秆、小麦秸秆，粉碎后秸秆的长度为1-3cm。

根据本发明优选的一个技术方案，步骤1)中所述的尼龙网袋为长为10-25cm、宽为10-15cm的长方形尼龙网袋，网袋网眼为45-55目。

根据本发明优选的一个技术方案，步骤2)中所述的瓦盆为内直径为25-30cm、深度为25-45cm的圆柱体陶土瓦盆。

进一步优选的，当模拟大田旋耕操作对秸秆腐解率的影响，选用深度内直径为25-30cm、深度为25-35cm的圆柱体陶土瓦盆，当土壤填充至距离瓦盆上沿10-15cm，再放入缝合后的网袋，网袋长边横向排列在瓦盆中。

进一步优选的，当模拟大田深耕操作对秸秆腐解率的影响，选用深度内直径为25-30cm、深度为35-45cm的圆柱体陶土瓦盆，当土壤填充至距离瓦盆上沿20-25cm，再放入缝合后的网袋，网袋短边横向排列在瓦盆中。

根据本发明优选的一个技术方案，步骤2)中，根据每个网袋中秸秆的重量、瓦盆的表面积以及秸秆的单产干物质量计算瓦盆中网袋的放置个数。

根据本发明优选的一个技术方案，步骤2)中，每个瓦盆放置2-4个网袋。

根据本发明优选的一个技术方案，步骤2)中，网袋远离瓦盆侧壁放置在瓦盆中，直线平行排布方式间距相同，间距为5-8cm，弧形平行排布方式弧形之间间距相同，间距为5-8cm，交错平行排布方式间距相同，间距为3-5cm。

根据本发明优选的一个技术方案，步骤3)中，填土深度为至瓦盆上沿。

本发明的特点及优良效果：

1、本发明的测试方法，盛有秸秆的多个网袋以直线平行、弧形平行、交错平行或弧形交错的方式排布在瓦盆中，与田间旋耕或者深耕方式高度模拟，能最大程度反应秸秆在田间的实际分布情况，因此，还田后的秸秆腐解因子与实际大田高度相似，可以真实反应实际大田中秸秆的腐解情况及腐解率。

2、本发明的测试方法，盛有秸秆的多个网袋的排布方式不会影响作物根系的生长发育，可以在土壤和作物双重作用下进行有效的腐解。

3、本发明的测试方法，秸秆在网袋中能够受土壤环境(温度、湿度、微生物等)因素的客观影响，能够真实反映在土壤中的腐解进程，腐解彻底，但不会与土直接接触，不会受土附着和清洗造成秸秆的损失从而导致腐解率计算产生误差；

4.本发明的测试方法，简单易操作，结果准确可靠，重复性好，可作为科学研究测定秸秆腐解率的有效方法，网袋可以重复利用。

附图说明

图1为盛有秸秆的多个网袋的在瓦盆中的排布方式，其中a为直线平行方式排布，b为弧形平行方式排布，c为弧形交错的方式排布，d为交错平行方式排布。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明做进一步说明，但不限于此。

实施例1

一种基于盆栽模拟大田测定还田秸秆腐解率的方法，其步骤如下：

1.选用内直径25cm、深度为25cm的圆柱体瓦盆；

2.选用40目的尼龙网袋，将其制作成长15cm、宽10cm的三面缝合的网袋；

3.将收获籽粒后的玉米的秸秆进行粉碎，粉碎后长度为2-3cm；

4.将粉碎好的玉米秸秆根据瓦盆的面积和秸秆的大田单产干物质量计算施用量，将所需的秸秆平均放入3个上面所述的缝合的网袋中，秸秆在网袋中平铺均匀放置，将另外一面缝合；

5.向瓦盆中填充土壤，当土壤填充至距离瓦盆上沿10cm，再放入3个缝合后的网袋，3个网袋在盆中短边竖直平行排布，网袋长边水平排列，然后继续填土至瓦盆上沿；

6.控制土壤含水量为田间持水量的65％，上面正常播种小麦，将盆埋入土壤，用土在周边填实；

在3个月后，将网袋从土中取出，将秸秆取出烘干称重，根据干物质量的减少计算秸秆的腐解率。

实施例2

一种基于盆栽模拟大田测定还田秸秆腐解率的方法，其步骤如下：

1.选用内直径30cm、深度为45cm的圆柱体瓦盆；

2.选用60目的尼龙网袋，将其制作成长25cm、宽15cm的三面缝合的网袋；

3.将收获籽粒后的玉米的秸秆进行粉碎，粉碎后长度为2-3cm；

4.将粉碎好的玉米秸秆根据瓦盆的面积和秸秆的单产干物质量计算施用量，将所需的秸秆平均放入4个上面所述的缝合的网袋中，秸秆在网袋中平铺均匀放置，然后将另外一面缝合；

5.向瓦盆中填充土壤，当土壤填充至距离瓦盆上沿25cm，再放入4个缝合后的网袋，4个网袋长边竖直在盆中，短边弧形平行排列，然后继续填土至瓦盆上沿；

6.控制土壤含水量为田间持水量的70％，上面正常播种小麦，将盆埋入土壤，用土在周边填实；

在到6个月后，将网袋从土中取出，将秸秆取出烘干称重，根据干物质量的减少计算秸秆的腐解率。

实施例3

一种基于盆栽模拟大田测定还田秸秆腐解率的方法，其步骤如下：

1.选用内直径28cm、深度为40cm的圆柱体瓦盆；

2.选用50目的尼龙网袋，将其制作成长22cm、宽12cm的三面缝合的网袋；

3.将收获籽粒后的玉米的秸秆进行粉碎，粉碎后长度为2-3cm；

4.将粉碎好的玉米秸秆根据瓦盆的面积和秸秆的单产干物质量计算施用量，将所需的秸秆平均放入2个上面所述的缝合的网袋中，秸秆在网袋中平铺均匀放置，然后将另外一面缝合；

5.向瓦盆中填充土壤，当土壤填充至距离瓦盆上沿22cm，再放入2个缝合后的网袋，网袋长边竖直在盆中，短边以弧形交错排列，然后继续填土至瓦盆上沿；

6.控制土壤含水量为田间持水量的60％，上面正常播种小麦，将盆埋入土壤，用土在周边填实；

在到小麦收获时，将网袋从土中取出，将秸秆取出烘干称重，根据干物质量的减少计算秸秆的腐解率。

对比例1：

一种基于盆栽模拟大田测定还田秸秆腐解率的方法，同实施例1，不同之处在于，

将与实施例2等量的秸秆封装于一个尼龙网袋中，向瓦盆中填充土壤，当土壤填充至距离瓦盆上沿25cm时，将网袋置于瓦盆中，边放置，边填埋土壤，其他条件同实施例2。各设置5个重复，在6个月后统一取出网袋，测定每个重复的腐解率。实施例2的腐解率分别为73.5％，74.8％，72.9％，75％，74.4％，平均为74.12％±0.89％，而对比例1的5个网袋秸秆腐解率分别为68.4％，65.3％，71％，62.3％，60.1％，平均为65.42％±4.42％，从这些数据可以看出，本发明的秸秆腐解程度高，与大田秸秆与土壤的深耕混合较为相符，且重复性好，标准偏差小，而常规埋入网袋的方法腐解率低，重复性差，数据可靠性差。

对比例2

将与实施例1等量及相同规格的秸秆和土壤(土壤量与实施例1相同)均匀混合，盛放在与实施例1相同的圆柱体瓦盆中，秸秆和土壤混合处于10cm深度的土壤范围内(模拟旋耕操作)，各3次重复，外界条件一致。在设置对比试验完成1个月、2个月、3个月后，分别对两种秸秆处理方式进行腐解率测定，结果发现：1月后的秸秆腐解率，实施例1分别是3.78％、3.65％、3.85％，对比例的3个重复分别为3.55％、3.96％、2.58％；2月后的秸秆腐解率，实施例1分别是8.58％、9.14％、8.83％，对比例的3个重复分别为7.12％、10.33％、11.35％；3月后的秸秆腐解率，实施例1分别是16.41％、17.15％、16.76％，对比例的3个重复分别为15.66％、17.91％、18.32％。究其原因：一是秸秆和土的混合导致秸秆挑取不准确，秸秆完整挑取的数量明显少于实际量；二是秸秆和土的充分混合，导致秸秆附着土的几率增加，带土称取的重量要比实际的高，因此数据重复性差，无法准确判断的秸秆腐解率，而如果采用冲洗秸秆附着土壤再烘干的方式则使秸秆损失量又较大。

对比例3

将与实施例3等量及相同规格的秸秆和土壤(土壤量与实施例3相同)均匀混合，盛放在与实施例3相同的圆柱体瓦盆中，秸秆和土壤混合处于22cm深度的土壤范围内(模拟深耕操作)，各3次重复，外界条件一致。在设置对比试验完成1个月、2个月、3个月后，分别对两种秸秆处理方式进行腐解率测定，结果发现：1月后的秸秆腐解率，实施例3分别是4.36％、4.73％、4.55％，对比例的3个重复分别为5.49％、6.32％、3.94％；2月后的秸秆腐解率，实施例3分别是9.85％、10.22％、9.96％，对比例的3个重复分别为9.30％、12.45％、14.12％；3月后的秸秆腐解率，实施例3分别是19.25％、18.75％、18.56％，对比例的3个重复分别为15.66％、20.91％、17.32％。从标准偏差分析，对比例计算出来的秸秆腐解率重复性差，秸秆腐解率有高有低，难以进行实际腐解率的判断。

在实验过程中，实施例1、实施例2、实施例3、对比例1、对比例2及对比例3的瓦盆土壤上面正常播种小麦，将盆埋入土壤，用土在周边填实，对小麦出苗率进行监测，测试小麦出苗率。测试结果见下表1。

表1不同处理对小麦出苗率的影响

综合秸秆腐解率和出苗率可以看出，实施例1、2、3的出苗率都正常，对比例1腐解率最低，同时小麦出苗率也最低，可以看出这种放置秸秆的方式对小麦根系有影响，造成出苗率偏低，对比例2及对比例3的出苗率与本发明的相近，但是对比例2及对比例3的秸秆腐解率数据重复性差，难以进行实际腐解率的判断，没有参考价值。