粪/菌秸秆条带混施对黑土有机无机复合体组成及有机碳分布特征的影响*

何 丽,吴景贵,李建明,郑 爽

(吉林农业大学资源与环境学院 长春 130118)

玉米(Zea mays)秸秆作为常见的农业副产物,含有大量的有机质、氮、磷以及植物生长所需的元素[1]。但是农村地区堆放或焚烧秸秆的现象随处可见,造成了严重的环境污染。科学合理地利用秸秆(如秸秆还田)对提升土壤肥力、增强土壤固碳及农业可持续发展具有重要意义[2]。研究发现,秸秆还田策略可以有效提高土壤有机质[3]、改善土壤结构[4]、促进微生物多样性和活性[5]。张旭等[6]综述了秸秆还田的主要方法以及应用效果,且发现秸秆还田能够有效改善土壤理化性质、实现作物增产。然而,北方地区受低温影响,传统方式下秸秆还田后,秸秆腐解效率低,给农业生产带来许多问题,添加畜禽粪便可以缩短秸秆腐解时间进而提高腐解率[7]。杨茜雯等[8]研究发现,添加不同畜禽粪对玉米秸秆还田后腐解效率的影响存在一定差异,畜禽粪能够显著增加玉米秸秆还田碳、氮、磷的释放。畜禽粪的施入,稳步提升了土壤中有机质的周转进程,这一进程是由土壤结构整体调控下的生物过程引起的,粪便中的微生物能否获得基质不仅取决于其内在的化学性质,更取决于基质与土壤矿物组分的关联性质[9]。秸秆和粪肥的施入可以向土壤输入新的有机质,土壤有机质与土壤矿物是土壤最重要的组成部分,二者通过有机—矿物结合的方式形成一种稳定存在于土壤中的有机无机复合体。

畜禽粪是养分丰富的天然复合肥[10-11],施入到土壤中不仅可以提供养分、激发土壤潜能,并且含有的多种有益微生物,对培肥土壤、增强土壤微生物活性[12]、促进土壤中的物质转化[13]起到至关重要的作用。为了减少秸秆资源化利用的成本,实现玉米资源的轻简化利用,采用秸秆原位还田的方式(即秸秆原位粉碎后原地覆盖),将下茬作物待播种行上的秸秆向两侧休闲带进行扒分,形成秸秆覆盖条带。畜禽粪/生物菌剂施入条带后一方面不同程度加快了与微生物有关的秸秆腐解过程,作为促腐剂提高了秸秆降解速率,改善了土壤微生物多样性,提升了土壤质量及腐殖化进程[14-15]。另一方面实现了作物秸秆与畜禽粪的资源化利用,推进了农业绿色的可持续发展。土壤微生物活动会在一定程度上影响物质循环和生态平衡,并促进土壤肥力和植物养分的转化[16-17]。秸秆腐解主要经过3 个阶段: 易矿化碳组分分解、纤维素和半纤维素分解以及木质素分解[18]。木质素复杂的芳香结构不易被土壤微生物分解[19],但畜禽粪中含有大量有利于木质素降解的物质,可为微生物的生长繁殖提供良好的碳源[20]。关华建等[21]的研究表明,牛粪和玉米秸秆还田更易于土壤有机碳的积累。Zhao 等[22]发现,秸秆还田后秸秆分解速率随着有机肥的施入而加快,这主要是由于施用有机肥可以提高微生物的生物量和多样性。有机无机复合体是土壤重要组成部分,也是土壤有机质(SOM)能否长期稳定的重要影响因素之一[23],对改善土壤的形态结构、水热状况及提高土壤有机碳含量具有重要影响,其中钠质分散组(G1)对形成良好的土壤结构起重要作用,超声分散组(G2)对土壤物质积累起着非常重要的作用,对东北地区玉米带土壤而言,有机无机复合体组成及有机碳含量是导致黑土保水保肥性能存在较大差异的主要原因之一。由于秸秆混施的畜禽粪/生物菌剂不同,对秸秆腐解速率及土壤肥力的影响也存在差异。目前关于条带还田模式下玉米秸秆混施畜禽粪/生物菌剂对黑土有机无机复合体结构组成以及对土壤有机质的影响方面研究较少。

本文通过两年田间试验,对不同畜禽粪/生物菌剂与秸秆(粪/菌秸秆)混施条带还田后,黑土有机无机复合体组成及有机碳分布进行研究,分析粪/菌秸秆混施对有机无机复合体微观形态的影响,明确粪/菌秸秆混施对黑土有机无机复合体固碳规律及腐殖化进程的影响,以期为培肥土壤和选择最佳还田模式提供理论支撑,为农业废弃物资源化利用、绿色农业可持续发展提供技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

秸秆原位还田试验在吉林省榆树市增益农业机械种植专业合作社(44°26′59.8ʺN,125°21′37.1ʺE)进行。试验区地势平坦,属于温带大陆性季风气候,干湿季节更替明显。两年平均气温为9.8 ℃;无霜期平均为145 天,≥10 ℃积温达2800 ℃。降水年际和年内分布极不均匀,年平均降水量为331.9 mm,主要集中在6—9 月。土壤类型为典型黑土,耕层土壤(0～20 cm)有机碳含量为19.87 g∙kg−1,碱解氮含量为109.71 mg∙kg−1,速效磷含量为20.36 mg∙kg−1,速效钾含量为153.28 mg∙kg−1,平均pH 约为6.81。

1.2 试验设计

本试验于2021 年4 月开始布设,采用随机区组设计,共4 个处理: 条带秸秆覆盖(SCK)、条带秸秆覆盖+鸡粪(SO)、条带秸秆覆盖+牛粪(SN)、条带秸秆覆盖+生物菌剂(SJ)。每个处理3 次重复。每个小区面积为100 m2,8 垄种植带,垄宽0.65 m,垄长10 m。供试鸡粪和牛粪均来自当地养殖场,畜禽粪便经无害化处理还田,均符合GB/T 36195—2018 要求。生物菌剂为浓缩堆肥沼液与吉林省嘉博生物科技有限公司研发的农作物秸秆腐熟剂的混合剂,有效菌种为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、哈茨木霉(Trichoderma harzianum),有效活菌数≥0.50×108∙g−1。供试有机物料的基本性质见表1。

表1 试验用有机物料的养分和有机碳含量Table 1 Nutrient and organic carbon contents of the tested organic materials g∙kg−1

在本试验中(2021—2022 年),粪秸混施还田次数为1 次(时间为2021 年4 月),秸秆全量还田(10 000 kg∙hm−2),2022 年4 月秸秆覆盖条带变种植苗带,在粪/菌秸秆混施条带进行播种。根据等碳原则,添加的畜禽粪总碳量为483 kg∙hm−2,鸡粪施用量为1980 kg∙hm−2,牛粪施用量为1568 kg∙hm−2,生物菌剂施用量为1010 kg∙hm−2;供试化肥为复合肥,N–P2O5–K2O为26–10–12,化肥用量均为810 kg∙hm−2。采用玉米秸秆田间条带还田,秸秆原位粉碎覆盖原地,将下茬作物待播种行上粉碎的秸秆向两侧休闲带进行扒分,秸秆每隔2 垄归拢成1 个条带(带宽60～80 cm),每个小区内有4 个条带,玉米秸秆粉碎至10 cm 以下,将称好的牛粪、鸡粪与粉碎的玉米秸秆混施土壤表面,生物菌剂喷洒在秸秆上,然后全部覆压填土,土层厚度小于2 cm。

1.3 样品采集与测定

试验于2021 年4 月开始布设,短期取样复合体变化较小,因此选择2021 年、2022 年10 月份在各小区内采用五点取样法对各试验小区条带下方0～20 cm 土层取样,充分混合后将取好的土壤样品密封保存,带回实验室进行自然风干。

1) 土壤有机质: 采用重铬酸钾-外加热法测定[24]。准确称取0.2 g 过0.25 mm 筛的风干土,把土样移入150 mL 三角瓶中,缓慢地加入10 mL K2Cr2O7-H2SO4溶液,把三角瓶放在已预热好的电热板上加热,真正沸腾时开始计时,保持平缓地沸腾(5±0.5) min。消煮完毕后将三角瓶取下,冷却片刻加2～3 滴邻菲罗啉指示剂,用0.1 mol∙L−1Fe2SO4标准溶液进行滴定,滴定终点为棕红色。

2) 有机无机复合体: 水质分散组(G0)按陈家坊等[25]方法分离;钠质分散组(G1)复合体在提取G0 后,加入1 mol∙L−1NaCl 溶液浸提,直至上清液中无钙离子反应,然后加水按提取G0 组步骤提取G1组复合体。超声分散组(G2)经超声处理机分散后,再按G0 组提取法分离G2 组复合体。经分离所得的G0、G2 组悬浊液静止放置,G1 组悬浊液用稀H2SO4聚沉,再用酒精洗涤离心。湿样经40 ℃恒温干燥后称重并计算含量。各组分有机无机复合体有机碳含量采用重铬酸钾-外加热法测定。

3) 扫描电镜: 将有机无机复合体土样磨成粉末真空干燥,用美国FEI 公司的XL30 型场发射扫描电镜,喷金处理形成厚10 nm 的镀膜,在10 kV 加速电压下成像,拍摄复合体的微观结构。

4) X 射线衍射分析: 将烘干后各组分有机无机复合体土样磨成粉末用X 射线衍射仪(岛津7000 型)在CuKα 辐射、Ni 滤波器、40.0 kV、管流30.0 mA、步长为0.06°、角度20°～40°条件下测定。

1.4 数据处理

数据经Microsoft Office Excel 2016 整理和分析,采用Duncan 法在5%水平进行显著性分析,使用Origin 2021、Jade 6.5 软件作图。

2 结果与分析

2.1 粪/菌秸秆混施黑土有机质含量的变化

如图1 所示,各处理土壤有机质含量在第2 年出现下降,但粪/菌秸秆混施各处理(SO、SN 和SJ)与单施秸秆(SCK)相比,有机质含量显著提高(P＜0.05)。其中,混施处理在2021 年和2022 年有机质含量分别增加了6.16%～33.82% (P＜0.05)和5.74%～23.36% (P＜0.05);各混施处理有机质含量在两个研究年份均差异显著(P＜0.05),从大到小依次为SJ＞SO＞SN＞SCK。

图1 2021 年和2022 年不同处理对土壤有机质含量的影响Fig.1 Effect of different treatments on soil organic matter contents in 2021 and 2022

2.2 粪/菌秸秆混施黑土有机无机复合体组成变化

从表2 可以看出,各处理土壤有机无机复合体各组分含量均表现为水质分散组(G0)＞钠质分散组(G1)＞超声分散组(G2)。从时间来看,与2021 年相比,2022 年所有处理的G0 复合体含量呈上升趋势,G1、G2 复合体含量呈下降趋势,水稳性复合体(G1+G2)含量与G1 复合体含量变化相似。与单施秸秆(SCK)相比,2021 年和2022 年混施(SO、SN和SJ)处理复合体总含量分别增加14.23%～23.94%和9.36%～25.25%;各混施处理之间,SJ 相比SN 处理两年复合体总含量分别增加8.51%和12.49%(P＜0.05)。

表2 2021 年和2022 年不同处理对土壤有机无机复合体组成的影响Table 2 Effects of different treatments on the composition of soil organo-inorganic complexes in 2021 and 2022

2021 年,与单施秸秆(SCK)相比,混施处理G0、G1 和G2 复合体含量分别增加1.43%～9.33%、30.41%～66.81%和7.11%～13.55%;就各混施处理之间差异来看,SJ 处理G0 复合体含量相比SO 处理显著增加7.78% (P＜0.05),SJ 和SO 处理G1 复合体含量相比SN 处理分别增加27.91% (P＜0.05)和24.80%(P＜0.05),但G2 复合体含量在各混施处理间差异不显著。2022 年,与单施秸秆(SCK)相比,混施处理G1 复合体含量显著增加19.87%～83.87% (P＜0.05),G0和G2 复合体含量分别增加4.37%～11.65%和2.79%～16.56%;就各混施处理之间差异来看,SJ 处理G0 复合体含量相比SO 处理增加6.97% (P＜0.05),其G1 复合体含量相比SO 处理和SN 处理分别增加40.38%和53.39% (P＜0.05),SN 处理G2 复合体含量相比SO处理显著增加13.40% (P＜0.05)。

复合体组成中: 2021 年,混施处理与单施秸秆(SCK)相比,G0 复合体组成显著降低4.73%～13.43% (P＜0.05),G1 复合体组成显著增加14.19%～38.87% (P＜0.05),而G2 复合体无显著差异;就各混施处理之间差异来看,SN 处理G0 复合体组成相比SJ和SO 处理显著增加8.03%～10.05% (P＜0.05),SJ 和SO 处理G1 复合体组成相比SN 处理显著增加(P＜0.05),其中SO 处理增幅最大(21.62%),G2 复合体组成差异不显著。2022 年,与单施秸秆(SCK)相比,混施处理G0 复合体组成降低1.96%～10.86%,G1 复合体增加7.66%～46.85%;就各混施处理之间差异来看,SN 处理G0、G2 复合体组成相比SJ 处理分别显著增加9.99% (P＜0.05)和19.10% (P＜0.05),SJ 相比SN处理G1 复合体显著增加了36.40% (P＜0.05)。

2.3 粪/菌秸秆混施黑土有机无机复合体中有机碳分布特征

本试验结果表明,有机无机复合体的含量为41.02%～51.76%,但是有机无机复合体有机碳却占土壤有机碳的48.53%～65.86% (见文后电子版附表链接)。从各组分复合体有机碳含量看,3 组复合体有机碳含量从大到小依次为G2＞G1＞G0,由于各组分复合体含量存在差异,3 组复合体有机碳碳分布从大到小依次为G0＞G1＞G2。

如图2 所示,与2021 年相比,2022 年G0 复合体和有机无机复合体有机碳含量增加,G1 和G2 复合体有机碳含量减少。2021 年,与单施秸秆(SCK)处理相比,混施(SO、SN 和SJ)处理G0 和G1 复合体有机碳含量分别显著增加11.48%～19.57%和21.57%～46.37% (P＜0.05),G2 复合体有机碳含量增加2.02%～27.34%;就各混施处理之间差异来看,SJ 处理G0 复合体有机碳含量最高,其次是SN 和SO 处理,处理间G0 复合体有机碳含量差异并不显著,SJ 和SO 处理G1、G2 复合体有机碳含量相比SN 处理增加显著(P＜0.05),其中SJ 处理增幅最大,其相对于SN 处理的增量分别为20.40%和24.81%,G1、G2 复合体有机碳含量SJ 和SO 处理间差异不显著。

图2 2021 年和2022 年不同处理对土壤有机无机复合体不同组分有机碳含量的影响Fig.2 Effects of different treatments on the organic carbon content of different fractions of soil organo-inorganic complexes in 2021 and 2022

2022 年,与单施秸秆(SCK)处理相比,混施处理G0 和G1 复合体有机碳含量分别增加10.11%～24.37%和12.35%～58.16%,G2 复合体有机碳含量显著增加15.62%～31.12% (P＜0.05)。就各混施处理之间差异来看,SO 和SJ 处理G0 复合体有机碳含量相比SN 处理分别增加12.28% (P＜0.05)和12.95% (P＜0.05),SJ处理G1 复合体有机碳含量最高,相比SO 和SN 处理分别显著增加13.09% (P＜0.05)和40.77% (P＜0.05),SO 和SN 处理间差异显著,SJ 处理G2 复合体有机碳含量相比SO 和SN 处理分别增加10.88% (P＜0.05)和13.40% (P＜0.05),而SO 和SN 处理间G2 复合体有机碳含量无显著差异。

2.4 有机无机复合体结构分析

为了更直观地说明粪/菌秸秆混施后土壤有机无机复合体形态变化,本文采用扫描电镜(SEM)对样品进行表征。如图3 所示,与单施秸秆(SCK)相比,SJ、SN 和SO 处理G0 复合体表面更光滑;SJ 处理相比其他混施(SO、SN 和SJ)处理在形态上更聚合,表面更光滑;G1 复合体与G0 复合体相比,其结构变得更分散;各处理表面粗糙程度存在差异,SJ 处理与其他处理相比粗糙程度较轻;相比G0、G1 复合体,G2 复合体结构彻底被打开且更加分散,表面更加粗糙,其中SJ 处理分散程度最高。

图3 不同处理不同组分有机无机复合体结构扫描电子显微镜分析Fig.3 Scanning electron microscope analysis of organo-inorganic complexes structures under different treatments

2.5 有机无机复合体X 射线衍射分析

图4 为粪/菌秸秆混施条带还田条件下土壤有机无机复合体X 射线衍射变化。各处理X 射线衍射图谱形状相似,G0、G1、G2 复合体均在26.6°、27.8°、34.9°具有明显的衍射峰,分别对应无定形碳、固定碳和含碳有机物,说明各组分复合体具有基本一致的结构。但各处理复合体在一些关键角度衍射峰强度上存在差异,说明玉米秸秆与不同畜禽粪/菌剂混施对土壤有机无机复合体衍射峰产生影响。从图4中可以看出,在G0、G1 和G2 复合体中,均以SJ 处理峰值最高,说明秸秆混施生物菌剂(SJ)还田,能够有效增加各组分复合体含量。SO 和SN 相比SJ 处理峰值较低,但仍高于SCK 处理,说明添加畜禽粪也能提高土壤中有机无机复合体含量。

图4 粪/菌秸秆混施条带还田下土壤有机无机复合体的X 射线衍射变化Fig.4 X-ray diffraction changes in soil organo-inorganic complexes under mixed manure/fungus straw strip-returning

3 讨论

有机无机复合体是土壤肥力的物质基础,密切影响土壤肥力的变化特征。秸秆还田是提高土壤肥力的有效途径,畜禽粪/生物菌剂的施入可以提高秸秆腐解速率和有机无机复合体含量。本文通过粪/菌秸秆混施对黑土有机无机复合体的影响进行了深入研究。

3.1 粪/菌秸秆混施对有机无机复合体及有机碳含量的影响

本研究中,第2 年粪/菌秸秆混施处理的土壤有机质、G1 和G2 复合体有机碳含量相比第1 年均有所下降,这可能是由于初期畜禽粪的施入增加了土壤微生物数量,导致秸秆中纤维素、半纤维素及糖类等易分解物质在微生物作用下迅速分解,有机碳含量增加。但是随腐解时间的推移,土壤的自然矿化及微生物活性降低,土壤有机无机复合体出现小部分分散,有机碳释放率降低。孟庆龙等[26]研究表明,长期施用畜禽粪,在试验初期土壤有机质及复合体中有机碳的含量提升缓慢,甚至出现下降,这种现象可能是由于外源有机物料的施入促进土壤微生物释放分解酶,产生激发效应,从而导致原SOC 损失量的增加[27]。本研究结果与上述研究结果相符,土壤中水稳性复合体(G1+G2)的含量、土壤有机质含量均有所下降。因此,粪/菌秸秆混施条带还田后初期土壤肥力可能出现下降。

以往研究表明,玉米秸秆或有机肥施入土壤后导致土壤有机质(SOM)矿化,进而增加土壤有机无机复合体、有机碳和其他土壤养分含量[28-30]。从表2可以发现,玉米秸秆混施不同畜禽粪/生物菌剂处理有机无机复合体含量均高于SCK 处理,但是随着施入时间的延长,G0 复合体含量增加,G1、G2 复合体含量减少。原因可能是以往长期的耕作使SOM 含量下降,有机无机复合体得不到及时补充和更新,G1或G2 复合体逐渐分解为G0 复合体,导致G0 复合体含量增加[31]。陈恩凤等[32]研究发现,随着开垦年限的延长,土壤养分发生改变,G2 复合体的减少量远小于G0 复合体的增加量,这就是土壤复合体总含量没有减小的原因。丁慧仪等[33]研究也发现,G2 复合体含量在耕作的黑土中随着时间的增加而减少,这可能是长期耕作和施肥导致土壤中钙离子淋失和土壤复合体稳定性下降的结果。同样,史吉平等[34]研究结果表明,长期施肥可以增加土壤G0 复合体含量,而对G1、G2 复合体影响较小。

有机碳在有机无机复合体中的含量主要取决于复合体本身的相对含量,复合体中有机碳分布一般呈现G2＞G1＞G0 的趋势,本研究中由于玉米秸秆混施畜禽粪/生物菌剂导致复合体含量出现差异,使复合体有机碳呈G0＞G1＞G2 的趋势。如图2 所示,与单施秸秆(SCK)处理相比,玉米秸秆混施畜禽粪/生物菌剂处理各组分复合体有机碳含量均有所提高,这可能是畜禽粪/生物菌剂的添加促使微生物群落结构和土壤基质含量发生改变，进而影响了胞外酶活性[35-36]。特别是当纤维素是主要碳源时[37-38],胞外酶积极催化土壤有机质的分解,从而提高有机碳含量。从时间上来看,虽然G0 复合体有机碳含量增加,G1、G2 有机碳含量减少,但G0 的增加量远大于G1、G2的减小量,使复合体总有机碳呈现上升趋势,说明粪/菌秸秆混施更有利于复合体的形成。

3.2 粪/菌秸秆混施对有机无机复合体结构及表面特征的影响

通过各组分有机无机复合体扫描电镜表面特征可以看出(图3),与单施秸秆(SCK)处理相比,玉米秸秆混施生物菌剂能有效保持有机无机复合体表面结构并使其更容易被分散,混施畜禽粪也能促进复合体分散进而影响秸秆还田后有机无机复合体的形成。单施玉米秸秆还田虽然能够提高土壤碳转化为土壤有机无机复合体的转化效率,但X 射线衍射物象分析表明其转化效率较低(图4),而转化效率受土壤温度、水分及微生物活性影响。有研究表明土壤中本土微生物对秸秆的分解往往非常缓慢,尤其是在华北等干旱地区,秸秆分解可能需要1 年以上的时间[39]。而使用辅助秸秆还田的生物菌剂、鸡粪和牛粪提高了秸秆转化效率,其中生物菌剂辅助秸秆还田效果最好,说明在秸秆腐解、土壤碳固定、有机无机复合体形成的过程中主要影响因素可能是微生物。这可能是由于部分微生物及其分泌的胞外酶加速玉米秸秆中木质纤维素的分解,将高分子量有机物转化为低分子量有机物[40-41]。玉米秸秆在酶的驱动下分解所释放的养分被微生物同化,这对提升土壤肥力发挥关键作用: 一方面微生物分泌的胞外酶促进秸秆分解和提高秸秆还田效率,更好地加速秸秆中的碳转移到土壤中;另一方面一些微生物分泌的有机酸增加了土壤有机碳含量,从而促进有机无机复合体中有机碳的形成[42]。因此,粪/菌秸秆混施条带还田有利于有机无机复合体的形成,其中混施生物菌剂更有益于形成有机无机复合体。

3.3 粪/菌秸秆混施对有机无机复合体影响的作用机理

玉米秸秆与不同畜禽粪/生物菌剂混施条带还田,SJ 处理对土壤各组分复合体及其有机碳含量的提升效果显著,不同处理提升效果存在差异。这可能是因为木质素是一种由苯丙素前驱体合成的芳香族聚合物[43],是抵抗微生物攻击和氧化应激对微生物最有效的成分,相较鸡粪和牛粪,生物菌剂中含有较多与木质素降解有关的微生物如白腐菌(Phanerochaetc chrysosporium)、褐腐菌(Agaricus crocopeplus)等,这些微生物可以利用秸秆作为代谢原料,将秸秆分解成植物所需的有机物、磷和营养素,如N 氮、磷和钾,生物菌剂与秸秆的混施增加了土壤微生物数量,大大缩短了秸秆的腐解时间,因此土壤各组分复合体含量及其碳含量以秸秆混施生物菌剂提升效果最显著。季佳鹏[44]研究发现,玉米秸秆添加不同畜禽粪田间条带堆腐还田改善了土壤理化性质,提高了土壤有机碳和活性有机碳含量,秸秆加鸡粪和牛粪处理优于菌剂处理,这与本试验的研究结果不同,其原因可能是生物菌剂种类不同,微生物分解秸秆的速率存在一定差异。有研究表明,生物菌剂增加了土壤中有益微生物数量,还能起到促进、维持和改良土壤肥力的作用[45-46]。秸秆加鸡粪/牛粪的效果由粪便的碳氮比、自身性质及土壤状况等决定,低碳氮比以及粪便中的木质素、多酚等难分解物质被降解促进土壤肥力的提升[47-48]。Sun 等[49]研究结果表明,秸秆混施动物粪便的碳氮比决定了该有机物料腐解速率及对土壤肥力的影响。因此,玉米秸秆混施生物菌剂更有利于土壤各组分复合体及其碳含量的提升。

4 结论

1)粪/菌秸秆混施处理黑土土壤有机质和有机无机复合体含量及碳含量相比SCK 有所增加,条带秸秆覆盖+生物菌剂(SJ)处理效果更明显;G1、G2 复合体含量及碳含量随时间的增加而减少,玉米秸秆混施不同畜禽粪和生物菌剂后G0 复合体含量升高,各组分复合体总有机碳提高。

2)各组分有机无机复合体扫描电镜结果表明,玉米秸秆混施生物菌剂可以有效保持有机无机复合体表面结构,使其更容易被分散。X 射线衍射物相分析发现单施秸秆转化效率较慢,施用辅助秸秆还田的生物菌剂转化效率最好。

3)粪/菌秸秆混施条带还田条件下,黑土土壤新形成的有机质可以结合到有机无机复合体中,因此各组分复合体有机碳得到显著提高,土壤微观形态得到改善,腐殖化进程加快,土壤碳固存能力提高,其中条带秸秆覆盖+生物菌剂处理效果最明显,可推荐为最优还田模式。

附表见如下网址中的资源附件: http://www.ecoagri.ac.cn/cn/article/doi/10.12357/cjea.20230351