秸秆还田是目前增加土壤有机质含量、提高农业综合生产能力、促进农业生态系统碳素良性循环的重要举措之一。目前东北春玉米的秸秆还田量占19.8%^[1]，比2007年的秸秆还田比例有了明显的提高^[2]。但因秸秆粉碎程度不够、秸秆腐解过慢而影响农田土壤整地播种质量，甚至降低作物产量和品质。有研究报道指出：北方地区气候寒冷，玉米秸秆量大且还田后腐解较慢，影响下茬作物的生长^[3]。作物秸秆富含纤维素、木质素等富碳物质以及N、P、K 等多种营养元素，还田后有利于更新土壤腐殖质，增加土壤有机质，达到培肥地力的作用^[4]，利用腐熟剂催腐秸秆，可使秸秆快速腐解，实现大量秸秆的直接还田^{[5, 6]}。

秸秆腐熟剂是一种富含高效微生物菌系，具有促进秸秆快速腐解的作用^{[7, 8]}，能促进作物秸秆较快腐解，在减轻和防止还田秸秆量多给作物生长带来不利影响的同时，可稳定和提高土壤养分含量，显著增加作物产量^{[9, 10]}。Mohd Lokman^[11]研究表明施用腐熟剂加快了堆腐过程中的矿化速度。

因此，本试验选用3 种市面上销售较多的不同类型秸秆腐熟剂进行玉米秸秆还田腐解试验，因地制宜地找出适合本地气候、土壤、秸秆等特点的秸秆腐熟剂，以能有效快速地腐解秸秆，解决玉米秸秆还田后不易腐解的问题，为当地秸秆资源的合理利用提供科学的依据。 1 材料与方法 1.1 试验地的基本情况

试验在黑龙江省农科院土壤肥料与环境资源研究所的框栽场进行，中层中壤质黑土，位于E126°37′19″，N45°40′37″，海拔150 m，属于寒温带大陆季风气候，年平均气温3.6℃，年降水量486.4~543.6 mm；年≥10℃积温为2 600~2 800℃，全年无霜期在135 d左右。土壤基础肥力见表 1。

表 1 土壤基础肥力 Table 1 The fertility of experiment soil

表选项

选取了3 种不同菌剂的秸秆腐熟剂。1 号腐熟剂名为上海联业农业科技有限公司生产的秸秆腐熟剂（商品名为微生物菌剂，高效活性微生物菌群，含低温菌，有效活菌数≥0.5 亿·g^-1）；2 号腐熟剂为东莞保得生物工程有限公司生产的秸秆腐熟剂（商品名为腐熟剂，多种有益微生物和纤维素、半纤维素、木质素分解酶，有效活菌数≥0.5 亿·g^-1）；3 号秸秆腐熟剂为鸡西市绿农生物制剂厂生产的秸秆腐熟剂（商品名为绿农生物腐解剂，适合北方地温、短时间内腐熟的有益微生物菌群，有效活菌数≥1.0 亿·g^-1）。 1.3 试验设计

试验设4个处理：（1）玉米秸秆不加腐熟剂（CK）；（2）玉米秸秆+1号腐熟剂（1 号）；（3）玉米秸秆+2号腐熟剂（2 号）；（4）玉米秸秆+3号腐熟剂（3 号）。

试验设4个处理：（1）玉米秸秆不加腐熟剂（CK）；（2）玉米秸秆+1 号腐熟剂（1 号）；（3）玉米秸秆+2 号腐熟剂（2 号）；（4 ）玉米秸秆+3 号腐熟剂（3 号）。试验于2012 年5月10 日进行。选取粗细与长度接近的完整的玉米秸秆，裁成约2 cm 小段，称取40 g秸秆（烘干重），以0.4 g 尿素20 mL 水溶解均匀喷洒后装入300 目尼龙网袋中，将尼龙网袋水平埋入约5~10 cm土层（以覆土厚度5 cm为准）^[12]。每个处理21次重复，取样时间分别为埋后10、20、30、45、60、80、100 d，每次取3 个重复，取样后烘干测定秸秆碳、生物量及氮磷钾养分。

有机碳用TOC 仪器（Multi N/C 2100S）测定，生物量用烘干法测定，植物氮磷钾养分参照土壤农业化学分析方法^[13]。 1.4 数据分析

数据统计用SPSS 17.0 和Excel 2007 软件完成。 2 结果与分析 2.1 腐熟剂对秸秆生物量的影响

秸秆生物量失重率（以下简称失重率）是秸秆分解质量的评价标准之一，秸秆生物量分解的越多，失重率越高，分解效果越好。由图 1 所示，各处理玉米秸秆失重率随着时间的延长逐渐升高。还田100 d时，对照失重率为57.1%，施用1 号腐熟剂的失重率为58.3%，比对照高1.2%；施用2 号腐熟剂失重率为58.9%，比对照高1.8 个百分点；施用3 号腐熟剂的失重率为64.1%，比对照高7.0 个百分点。

图 1 不同腐熟剂对玉米秸秆的分解效果 Figure 1 The decomposition effects of maize straw under different treatments

图选项

在初始的10 d内，4个处理的失重率接近，以施用3 号秸秆腐熟剂的失重率最高，秸秆生物量分解最快；之后施用腐熟剂的处理秸秆分解速率高于对照（1 号腐熟剂除外），一直持续到8 月中旬。在第一个月内（5月10 日—6 月9 日），腐熟剂处理月分解率在24.7%~43.0%之间，说明施用腐熟剂在玉米秸秆还田第一个月内能明显提高秸秆分解速率，3 号秸秆腐熟剂分解最快。差异达到极显著水平（表 2）。第二个月（6 月9日—7 月8 日）施用腐熟剂处理与对照分解速率差别逐渐缩小，差异不明显。到取样末期（8 月17日），施用3 号秸秆腐熟剂的处理与对照相比差异达到显著水平，其他处理间差异不明显。

表 2 不同处理各时期秸秆生物量失重率率方差分析表（%） Table 2 The statistical analysis of different treatments（%）

表选项

各处理的有机碳矿化率呈相同的趋势（见图 2），均随时间的延长逐渐增加，45 d 时分解率就已达到46.3%~55.7%，到100 d时，各处理有机碳矿化率在65.3%~67.7%之间，但各处理间差异不明显。

图 2 不同腐解剂对玉米秸秆有机碳分解的影响 Figure 2 The decomposition effects of maize straw organic carbon under different treatments

图选项

秸秆氮素的释放特征为随着时间的延长，氮素的释放逐渐加强（图 3）。施入不同秸秆腐熟剂后玉米秸秆有35.1%~57.2%的氮素被释放。3 种腐熟剂间氮素释放差异不明显，其中施3 号腐熟剂的处理氮素释放率相对较高，2 号腐熟剂最低，施用秸秆腐熟剂的处理氮的释放速率均低于对照处理。

图 3 不同腐解剂对玉米秸秆氮素释放的影响 Figure 3 The release of N in different treatments

图选项

到100 d时，各处理玉米秸秆有46.5%~59.6%的磷被释放（见图 4），其中，以施用3 号腐熟剂秸秆磷素的释放率最高为59.6%，比对照高12.7%。2号腐熟剂在60 d前磷的释放一直较低，60~100 d缓慢增加，到100 d时比对照高6.3%；1 号腐熟剂处理20 d前磷的释放高于对照，20 d后呈现低于对照的趋势，直到100 d时高于对照1.7%。4个处理磷素的平均释放率在0~20 d 时低于氮而高于钾（表 3），到45 d时磷的释放率低于氮和钾，60 d时与氮接近低于钾，而随后的时间里其累计释放率都高于氮低于钾。

图 4 不同腐解剂对玉米秸秆磷素释放的影响 Figure 4 P release rate of different treatments

图选项

表 3 不同处理各时期N\P\K 养分平均释放率（%） Table 3 The nutrient average release rate of different treatments（%）

表选项

不同秸秆腐熟剂处理钾的释放率随着时间的延长逐渐呈升高趋势（图 5）。4 个处理钾的释放速度在秸秆埋后的45 d前略有差异，45~100 d 时释放率差异不大。其中以3 号腐熟剂钾的释放率最高，100 d时释放率达84.7%，分别高于对照、2号腐熟剂和1号腐熟剂1.0、1.6 个和7.3个百分点。

图 5 不同腐解剂对玉米秸秆钾素释放的影响 Figure 5 K release rate of different treatments

图选项

从4 个处理整体平均来看，玉米秸秆埋入土壤后，钾的释放在20 d 之前都低于氮和磷（表 3），从45d 开始直到取样结束，钾的释放率均高于氮和磷。腐解100 d 的分析结果显示，4 个处理钾的平均释放率高达82.2%，而此时氮、磷的释放率只有44.4%和51.7%。 3 讨论

秸秆生物量失重率是秸秆分解质量的评价标准之一，秸秆生物量失重率越高，分解效果越好。有研究表明，玉米秸秆比某些作物秸秆腐解慢，腐解率较低，施用秸秆腐熟剂后，秸秆的腐解率有所提高^[14]。马永良等^[15]在河北曲周的试验结果表明：玉米秸秆粉碎还田后2个月内分解率超过40%，而本试验未加腐熟剂的处理在还田后60 d时分解率就高达到50.9%，占全部分解量的89.2%，这充分说明秸秆还田后前2 个月是其分解的主要时期。在这2 个月内各处理间分解速率差异不明显，80 d以后，各腐熟剂的作用才表现出来，处理间差异显著。秸秆腐解速度有所增加，但不同腐熟剂对秸秆腐解程度的影响不同，这可能与微生物组成有关^[16]。

作物秸秆的干物重有42%是有机碳组成的，是一种碳源较丰富的能源物质。作物秸秆施入土壤后一部分碳在微生物的作用下以CO₂的形式释放掉，且秸秆碳的矿化主要是在施入土壤后的40 d内发生^[17]。本试验4 个处理的有机碳矿化趋势相同，均随时间的延长逐渐增加，施用何种腐熟剂及施用腐熟剂与否对有机碳的矿化作用不明显。

玉米秸秆一般含氮0.92%、磷0.12%、钾1.18%，由于养分性质不同，其还田后养分的归还率也不同，磷、钾一般高于氮^[18]。本试验玉米秸秆还田100 d时氮、磷、钾的释放率分别平均为35.5%、41.3%和65.8%，呈现钾>磷>氮规律；就其归还率而言，磷、钾属矿质元素，释放后可全部归还到土壤中，而氮则不同，秸秆释放的氮在微生物的作用下一部分以腐殖质、无机盐等形式归还到土壤中，另外一部分则由于反硝化作用变成气体进入了大气，因此从这个角度来说氮的归还率则会更低。玉米秸秆中氮磷钾的释放受腐熟剂影响程度大小不一。对氮的影响最大，施用腐熟剂普遍降低了氮的释放率，而且不同腐熟剂对氮释放影响的程度亦不相同，其中3 号腐熟剂降低最少，2 号腐熟剂降低最多；对磷的影响相对较弱，只有3 号腐熟剂能够增加磷的释放率，其他2 种腐熟剂作用不明显；对钾的释放腐熟剂的影响整体最小，只有1 号腐熟剂对钾的释放有抑制的趋势，但差异不明显。有研究表明：玉米秸秆还田添加腐熟剂（促腐剂）后，要求的C/N 高达35:1^[19]，这就说明施用腐熟剂能够降低秸秆腐解过程中微生物对秸秆氮的需求。而另一方面，氮元素是植物有机合成物的主体，秸秆还田后氮元素的分解较复杂，其释放速度相对较慢^[20]。因此，该试验施用腐熟剂的3 个处理的氮素释放率均低于对照。各处理秸秆钾的释放速度较快，这是由于钾元素在植物体内以离子态存在，秸秆含有丰富的水溶性钾，在秸秆分解中易释放出来。

由于不同地区土壤、秸秆中土著微生物类群和数量均有差异，而一些腐熟剂微生物菌群与土著微生物菌群间不能协同作用，从而对秸秆的促腐作用不明显^[21]。1 号和2 号腐熟剂分别产自上海和东莞，而3 号腐熟剂是本地自产，在适应温度低的条件上有优势。因此，腐熟剂在秸秆还田中的推广应用中还需因地制宜，筛选适合当地的产品。 4 结论

腐熟剂对秸秆的腐解有一定的促进作用，不同的秸秆腐熟剂对玉米秸秆的腐解效果不同，3 号腐熟剂是当地自产，在适应环境等方面比其他地区的腐熟剂有较好的优势。在秸秆的养分释放方面，腐熟剂的影响相对较弱。

影响秸秆的腐解因素有很多，除腐熟剂外，与秸 秆的种类、还田数量、还田的方式、土壤类型、微生物 活性以及耕作制度等都存在密切关联。所以，今后的 研究中还应综合考虑各种因素，以探求更加科学的秸 秆还田的途径及最佳效果。