张 帅，孔德刚，常晓慧，翟利民

（东北农业大学工程学院，哈尔滨 150030）

秸秆还田是农业部发布施行的“沃土工程”的基本内容之一[1]。秸秆还田不仅可以节省化肥施用量，还能促进粮食增产，减轻土地板结，改善土壤理化性状，增加土壤微生物数量，对保墒和调控田间温湿度等有着重要的作用[2-3]。秸秆是农田氮、磷、钾素和有机质的主要来源。秸秆深施可以提高土壤有机质和钾素含量、培肥地力并实现养分循环利用，并避免了秸秆被废弃、被焚烧，造成资源浪费，环境污染，引发的社会和经济问题也得到解决[4]。现行秸秆还田的方法多数是抛撒在田地表面，当田地泡水时，秸秆即浮在表面，使土壤透气性下降，达不到预想结果。如果秸秆深施则可以提高秸秆还田的质量，如：水稻秸秆中的氮、磷、钾养分深施释放比秸秆面施快，最后残留量亦少，土壤肥力提高，水稻增产效果显著[5-6]。目前，秸秆深施在果园较常见[7]，能显著提高果园土壤的有机质和速效养分的含量，增加树体营养，明显提高果品产量和品质。

旱作农业区进行秸秆深施，可以增加土壤的蓄水能力并在地下形成土壤水库[8-9]，这样便缓解了天然降水时空分布与农作物需水时期不同步，雨水利用率低的问题，是解决旱地土壤水分匮缺的有效措施，可实现旱作农业的可持续发展。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验用土壤取于东北农业大学哈尔滨香坊农场的试验田，是典型的东北黑土壤。试验用秸秆选大豆秸秆、玉米秸秆和水稻秸秆三种。试验前将秸秆深施在自制的土槽中，其深施方法是在土槽土壤挖开一个宽5 cm、深28 cm的沟，然后把8 cm厚的秸秆深施沟中并回填土壤。共设置4个土槽，分别标记为A、B、C和D；大豆秸秆深施于A槽，玉米秸秆深施于B槽，水稻秸秆深施于C槽，D槽作为对照土槽，不深施任何秸秆。

1.2 测试方法

秸秆深施完成后经过6个月的时间，采用人工降水的方法，把水均匀地降在土壤表面，并使其不产生径流，每个土槽的降水量相同。降水12 h和72 h后，使用FD-T型土壤水分仪（上海婉源电子科技有限公司）分别在距秸秆深施两侧10、20、30 cm处测定土壤深度为5、10、15、20 cm的土壤含水量，各测3次，后取平均值作为土壤含水量。土壤水分仪采用高周波原理，数字显示，传感器与主机合为一体，测量水分范围为0～30%，分辨率为0.1%，可实现快速测试。采用MATLAB软件进行数据的处理和分析，并对相关数据进行t检验。

2 结果与分析

土壤含水量在垂直方向上的分布及动态变化受土壤类型、土壤的入渗速率和土壤稳渗所历经时间的影响[10]。因此，对耕地进行秸秆深施，在打破长期浅耕形成的坚硬犁底层的同时，可使活土层加厚，土壤的入渗速率增大，土壤含水量在垂直方向上的分布及动态变化势必会受到影响。以下根据测试结果，就秸秆深施后土壤含水量随距离秸秆深施处的远近、降水后时间的变化，以及不同秸秆对土壤含水量的影响情况进行分析。

2.1 试验结果

由于自然降雨具有不确定性，试验条件难以控制，因此试验在实验室中采用人工降水的方式进行。试验期间为7～8月，试验过程中土槽附近温度为22～29℃。人工降水12 h后和72 h后的测试数据见图1、2。

图1 降水12 h后不同深度的土壤含水量Fig.1 Soil water content at different depths after 12 h

图2 降水72 h后不同深度的土壤含水量Fig.2 Soil water content at different depths after 72 h

2.2 试验分析

2.2.1 秸秆深施对周围土壤含水量的影响

由图1、2可知：秸秆深施对周围土壤含水量在垂直方向和水平方向都有不同程度的影响。在垂直方向上，不同的土壤深度其土壤含水量不同，土壤含水量有随着土壤深度增加而增大的倾向。在水平方向上，上层土壤（0～10 cm）的含水量与距离秸秆深施处的远近关系不大，而10～20 cm土层的土壤含水量与距离秸秆深施处的远近有关，距离越大，土壤含水量越小，反之越大。

2.2.2 降水后土壤含水量的变化

秸秆深施处土壤的含水率，随着降水后时间的推移而变化。降水12 h后，秸秆深施的A、B、C三个土槽不同深度的土壤含水量与对照槽D槽的土壤含水量没有显著性差异。这是因为在降水12 h后水分的入渗还没有达到稳渗，蒸发量较小，故变化不大。

降水12 h后与降水72 h后不同深度的土壤含水量进行比较可知：在大豆秸秆深施的A土槽中，0～10 cm土层的土壤含水量72 h后比12 h后下降了约0.40%，10～20 cm土层的土壤含水量，下降了约0.77%。而没有深施的D土槽与12 h后的相比，0～10 cm土层的土壤含水量下降了约0.30%，10～20 cm土层的土壤含水量下降了约0.75%。表明大豆秸秆深施，对提高土壤的蓄水作用不显著。这与大豆秸秆的材质有关，大豆秸秆较硬不易吸收水分，含有蛋白质、纤维素、半纤维素及戊聚糖，其中蛋白质含量为10%～12%，与蓄水作用无关。比较72 h后与12 h后玉米秸秆深施的B土槽和水稻秸秆深施的C土槽中的土壤含水量，可知：0～10 cm土层的土壤含水量，分别增加0.38%和0.15%。而10～20 cm土层的土壤含水量分别增加0.65%和0.67%，尤其是在20 cm土层，土壤含水量增加1.10%。这是因为玉米秸秆和水稻秸秆质软，具有明显的蓄水效果。

2.2.3 不同秸秆对土壤含水量的影响

由图2可知：大豆秸秆深施的A槽与无秸秆深施的对照D槽相比，不同深度的土壤含水量相差很小，无显著差异（P＞0.25）。而玉米秸秆深施的B槽与对照槽D槽相比∶不同深度的土壤含水量分别增加了1.08%、1.73%、1.63%和2.01%；水稻秸秆深施的C槽比对照槽D槽不同深度的土壤含水量增加了0.09%、0.93%、1.31%和1.80%。经显著性检验知：对于本试验0～15 cm土层的土壤含水量，玉米秸秆深施的B槽和水稻秸秆深施的C槽与对照槽D槽均有显著差异（P＜0.05），在20 cm土层处差异更加显著（P＜0.005）。图1、2分别是人工降水12 h后和72 h后不同秸秆在不同深度的土壤含水量变化情况，各点的含水量值为距离秸秆深施处10、20和30 cm的平均值，它显示了不同深施秸秆的蓄水效果。如图1、2所示，对应不同土壤深度，玉米秸秆深施的土壤含水量都为最大，其次是水稻秸秆，而大豆秸秆深施与没有秸秆深施的对照地相差很小。表明玉米秸秆深施对土壤蓄水效果影响最大，其次是水稻秸秆深施，而大豆秸秆深施对土壤蓄水效果影响最小，其土壤含水量与对照地的含水量差别不明显。张海云等[8]将玉米秸秆深施于50 cm深的沟中，试验表明，距沟愈远，土壤含水量愈小，秸秆深埋试验田0～60 cm土壤含水量比常规田提高1.3%～6.0%。本试验在实验室条件下，增加了秸秆的种类，得出的结论与前人的试验结果基本一致。

3 讨论与结论

玉米秸秆深施的土壤蓄水效果最佳，其次是水稻秸秆，大豆秸秆深施后蓄水效果不明显。玉米和水稻秸秆深施后0～20 cm深的土壤含水量比对照地提高了0.5%～2.0%，深度越接近秸秆深施处土壤含水量越大，并且距离秸秆深施处越近土壤含水量越大，反之越小。秸秆深施的土槽，降水12 h后的土壤含水量与对照土槽间无显著差异，而降水72 h后其土壤含水量差异显著，尤其在接近秸秆深施处的深度，其差异更为明显。今后对不同秸秆的蓄水效果，最佳深施深度以及深施密度等还需进一步地探讨。

[1]谢平,韩民,姜兴顺.实施“沃土工程”强化秸秆还田[J].安徽农业科学,2004,32(5)∶944.

[2]田宜水,孟海波.农作物秸秆开发利用技术[M].北京∶化学工业出版社,2007∶162.

[3]毕子运,王道龙,高春雨,等.中国秸秆资源评价与利用[M].北京∶中国农业科学技术出版社,2008.

[4]李振柏.农作物秸秆的机械化还田技术[J].机械设备,2008(10)∶149-150.

[5]沈佳音,张悟民.稻秆深施与面施对养分释放的影响及其增产效果[J].土壤肥料,1999(3)∶42-43.

[6]芮明芳,张悟民.稻秆深施与面施对养分释放影响及增产效果[J].上海农业科技,1999(6)∶62-63.

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[8]张海云,王振同,路广平,等.秸秆深埋蓄水抗旱耕作技术研究[J].山西水土保持科技,2001(2)∶23-25.

[10]刘相超,宋献方,夏军,等.华北山区坡地土壤水分动态实验研究[J].水文地质工程地质,2006(4)∶76-80.