全 文 ：doi:10. 11838 /sfsc. 20150318
油菜秸秆、紫云英绿肥及其不同比例配施
还田的腐解及养分释放规律研究
宋 莉1，2，韩 上1，3，鲁剑巍1，吴礼树1，曹卫东4，耿明建1*
(1． 华中农业大学资源与环境学院，湖北 武汉 430070;2． 安徽省农业科学院茶叶研究所，
安徽 祁门 245600;3． 安徽省农业科学院土壤肥料研究所，安徽 合肥 230031;
4． 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所 /农业部植物营养与肥料重点实验室，北京 100081)
摘 要:试验以油菜秸秆和紫云英 (Astragalus sinicus L．)为研究材料，通过盆栽模拟稻田条件，研究了油菜秸
秆、紫云英绿肥及其不同比例混合处理腐解及养分释放动态。结果表明，腐解过程均呈现出前 10 ～ 20 d 分解较
快，后期分解较慢并逐渐趋于平稳的规律。不同处理各养分的释放快慢不同，表现为钾 ＞磷 ＞氮 ＞碳，在翻压 90
d时钾的累积释放率为 95. 09% ～ 97. 17%，磷的累积释放率为 62. 65% ～ 87. 14%，氮的累积释放率为 70% ～
76. 48%，碳的累积释放率为 39. 53% ～ 64. 69%。翻压 90 d后紫云英腐解率达到 60. 07%，油菜秸秆仅 40. 8%，混
合紫云英后，混合处理的腐解程度加快，且腐解程度随紫云英量的增加而增加。
关键词:油菜秸秆;紫云英;配施;腐解;养分释放
中图分类号:S565. 4;S142 文献标识码:A 文章编号:1673 － 6257 (2015)03 － 0100 － 05
收稿日期:2014 － 05 － 12;最后修订日期:2014 － 07 － 04
基金项目:公益性行业(农业)科研专项经费(201103005、201503122);
国家农作物种质资源平台运行服务项目;作物种质资源保护和利
用项目。
作者简介:宋莉 (1987 －)，女，吉林白山人，农学硕士，主要从
事植物营养学研究。E － mail:1036232321@ qq. com。
通讯作者:耿明建，E － mail:mjgeng@ mail. hzau. edu. cn。
我国秸秆资源丰富，但农民为省时省力多使用
无机肥料，而忽视了作物秸秆的利用价值，废弃、
焚烧秸秆造成了资源浪费和污染环境的负面影
响［1 － 2］。要实现农业可持续发展必须节约农业资
源，降低资源消耗。秸秆还田是利用秸秆资源，发
展有机可持续农业的有效途径［3］。秸秆作为重要的
有机肥资源，含有较丰富的养分和有机质，且施入
土壤后能改变土壤的理化性状和生物学性状，提高
土壤有机质，增高土壤肥力。秸秆在土壤微生物的
作用下，能够腐解释放出植物生长发育所需的
养分［4］。
主作物与绿肥作物间作、套种是我国不少地
方采用的一种土地用养结合的种植制度，本课题
组发现油菜与紫云英间作既能获得油菜的高产又
能增收紫云英［5］。当前，单一秸秆及绿肥还田后
腐解及养分释放已有较多研究［6 － 7］，但是油菜秸
秆与绿肥混合还田后养分释放规律尚未见报道。
为更好地了解主作物秸秆配合绿肥还田后的腐解
规律，为后季作物合理施肥提供依据，采用把油
菜和紫云英秸秆按不同比例混匀装入尼龙网袋，
模拟稻田耕作方式，研究其腐解和养分释放过程，
探讨秸秆、绿肥混合配施的腐解和养分的释放规
律，为秸秆资源的合理利用和农田养分科学管理
提供依据。
1 材料与方法
1. 1 试验设计
试验于华中农业大学盆栽场内模拟田间条件下
进行。将采自稻田的土壤装入盆钵，埋入装有绿肥
或油菜秸秆的尼龙网，模拟稻田水分管理，定期取
样研究其腐解规律。供试土壤采自洪湖市大同湖农
场中湖积物母质发育而成的潮土，基本理化性质:
pH值 7. 74，有机质 15. 6 g·kg －1，全氮 0. 96 g·
kg －1，碱解氮 50. 4 mg·kg －1，有效磷 (P)12. 0
mg·kg －1，速效钾 (K)107 mg·kg －1。供试油菜
品种为华双 5 号，紫云英为弋江种。油菜秸秆为收
获菜籽后的茎秆，干物质含 N 0. 72%、P 0. 03%、
K 1. 16%、C 44. 0%;紫云英绿肥在收获油菜时采
集，处于结荚期，干物质含 N 1. 83%、P 0. 20%、
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K 1. 84%、C 45. 7%。
试验设 5 个处理:(1)紫云英 (代号 V);
(2)3 /4 紫云英 + 1 /4 油菜秸秆 (代号 3 /4V +
1 /4Ｒ); (3)1 /2 紫云英 + 1 /2 油菜秸秆 (代号
1 /2V + 1 /2Ｒ); (4)1 /4 紫云英 + 3 /4 油菜秸秆
(代号 1 /4V + 3 /4Ｒ); (5)油菜秸秆 (代号 Ｒ)，
所有处理中比例是干物质的重量比。每个处理 3
次重复。
将采集的油菜秸秆和紫云英绿肥晾干，剪成
2 ～ 3 cm 小段，混匀后按相应比例称重，总重量
10 g，混匀后装入尼龙网袋 (网袋长 25 cm，宽
15 cm，孔径 0. 048 mm)。供试土壤装入直径 20
cm、高 20 cm 塑料桶，将装有秸秆或绿肥的尼龙
网袋封口后埋入土中，网袋距土表 10 cm，每桶
埋入 1 袋。每个处理 27 桶，分 9 批取样，每个
处理每次取样 3 次重复。试验期间模拟水田管理
措施，定期灌水，一直保持土面 1 cm 水层。
试验于 2012 年 7 月 7 日开始，分别于埋袋
后的第 0、5、10、20、30、40、55、70、90 d
取样，共取样 9 次，每次 3 次重复。取样时从桶
中挖出网袋，用水冲净网袋粘附的泥浆，在
60℃下烘干，称重、磨碎，测定其氮、磷、钾和
碳含量，并计算干物质和养分释放率。
1. 2 分析方法
样品经 H2SO4 － H2O2消化，半微量开氏法测定
全氮含量，钼锑抗比色法测定全磷含量，火焰光度
法测定全钾含量，有机碳含量测定采用重铬酸钾容
量法 －外加热法［8］。
1. 3 数据处理
数据在 Excel中处理分析并作图。
累积腐解率 (%) =累积腐解量 /0 d时样品干
物质总量 × 100;
养分累积释放率 (%) = (0 d时样品养分量 －
取样时样品养分量) /0 d时样品养分量 × 100。
2 结果与分析
2. 1 油菜秸秆、紫云英绿肥及其不同比例配施还
田干物质释放特征
从图 1 中可以看出，无论油菜秸秆、紫云英绿
肥，还是两者不同比例配合还田，在土壤中的腐解
过程均呈现出前期分解较快，后期较慢的规律，但
快速分解期的长短和累积腐解量不同。单一紫云英
处理在翻压后的前 20 d累积腐解量一直持续快速增
加，其后腐解速率变缓，逐渐趋于稳定。油菜秸
秆、紫云英与油菜的不同比例混合处理翻压后是在
前 10 d腐解较快，其后腐解速率变缓。不同处理之
间比较，翻埋后第 10 d，紫云英腐解率达 48. 63%，
油菜秸秆仅 33. 60%，不同比例紫云英与油菜秸秆
混合处理居中，且随着紫云英比例增加，腐解率增
加。在翻压 90 d后，紫云英及 3 /4 紫云英与 1 /4 油
菜秸秆处理累积腐解率最大，分别达 60. 07%、
62. 40%，其次是 1 /2紫云英与 1 /2 油菜秸秆、1 /4 紫
云英与 3 /4 油菜秸秆处理，腐解率分别为 50. 97%、
47. 53%，油菜秸秆处理最低，仅 40. 8%。可见，紫
云英绿肥易于腐解，油菜秸秆较难腐解，紫云英与
油菜秸秆混合处理中紫云英比例越高，腐解越容易。
图 1 油菜秸秆、紫云英绿肥及其不同
比例配施还田后干物质腐解特征
2. 2 油菜秸秆、紫云英绿肥及其不同比例配施还
田碳释放特征
紫云英绿肥、油菜秸秆及其不同比例配施还
田后碳的释放规律与其干物质腐解率变化相似，
前期分解较快，后期较慢，不同物料腐解快慢存
在显著差异 (图 2)。紫云英绿肥翻压后碳在前 20
d 释放一直较快，其后逐渐变缓，而油菜秸秆、
紫云英与油菜秸秆混合处理翻压后碳在前 10 d 快
速释放，其后变缓并波动变化。在翻压 90 d 后，
紫云英、3 /4 紫云英与 1 /4 油菜秸秆处理碳累积
释放率最大，分别为 61. 76%、64. 69%，其次是
1 /2 紫云英与 1 /2 油菜秸秆、1 /4 紫云英与 3 /4 油
菜秸秆处理，碳累积释放率分别为 49. 71%、
45. 46%，油菜秸秆处理最低，仅 39. 53%。说明
碳释放率与干物质腐解率一致，也是随着混合处
理中紫云英比例增加而增加。
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图 2 油菜秸秆、紫云英绿肥及其不同
比例配施还田后有机碳的变化特征
2. 3 油菜秸秆、紫云英绿肥及其不同比例配施还
田氮释放特征
从图 3 中可以看出，各处理的氮累积腐解释放
动态与其干物质类似，也呈现出前期分解较快，后
期较慢的规律。不同物料氮释放速度不同，翻压后
前 5 d，单一紫云英和油菜秸秆处理的氮释放率均
较低，分别为 43. 52%和 44. 08%，紫云英与油菜
秸秆不同比例混合处理分解较快，分解率达
53. 73% ～ 61. 74%，这可能与其混合处理 C /N 适
中，更易于微生物分解有关。翻埋第 10 d时，油菜
秸秆分解率依然最低，为 55. 25%，氮释放速度为
3. 97 mg·d －1。紫云英绿肥分解率快速提高，达到
63. 47%，氮平均释放速度为 11. 61 mg·d －1。紫云
英与油菜秸秆不同比例混合处理氮释放率亦达
61. 30% ～68. 50%，氮平均释放速度为 6. 86 ～ 9. 26
mg·d －1。10 ～ 20 d 期间各处理氮累积腐解率变化
趋于平缓，紫云英、3 /4 紫云英与 1 /4 油菜秸秆、
1 /2 紫云英与 1 /2 油菜秸秆、1 /4 紫云英与 3 /4 油
图 3 油菜秸秆、紫云英绿肥及其不同
比例配施还田后氮的变化特征
菜秸秆、油菜秸秆腐解速度分别为 1. 21、0. 02、
0. 01、0. 64、1. 56 mg·d －1，显著小于前 10 d。翻
压后 20 ～ 90 d 氮的腐解基本停滞。90 d时各处理氮
累积腐解速率分别为 73. 72%、76. 19%、70%、
71. 94%和 76. 48%。
2. 4 油菜秸秆、紫云英绿肥及其不同比例配施还
田磷释放特征
各处理磷累积腐解动态与氮相似，前期分解较
快，后期较慢 (图 4)。翻压后前 5 d，单一紫云英
和油菜秸秆磷释放率均较低，分别为 55. 23% 和
59. 92%，紫云英与油菜秸秆不同比例混合处理分
解较快，分解率达 69. 28% ～ 70. 28%。翻压后第
10 d，油菜秸秆处理的磷素释放率依然最低，为
61. 38%，紫云英处理增加到 77. 04%，紫云英与油
菜秸秆不同比例混合处理分解率增加达 73. 35% ～
76. 42%。第 10 ～20 d，油菜秸秆处理分解趋于停滞，
而紫云英及其与油菜秸秆不同比例混合处理仍然较快
腐解，磷释放率增加到 78. 63% ～ 81. 98%。其后不同
物料分解率基本趋于平稳，至 90 d后，紫云英处理磷
释放比例最大，达 87. 14%，油菜秸秆处理最低，为
62. 65%，油菜秸秆与紫云英混合处理居中，且随着混
合处理中紫云英绿肥比例增加，磷释放率逐渐增加。
图 4 油菜秸秆、紫云英绿肥及其不同
比例配施还田后磷的变化特征
2. 5 油菜秸秆、紫云英绿肥及其不同比例配施还
田钾释放特征
由图 5 可知，紫云英绿肥、油菜秸秆及其混合
处理中钾释放规律与其干物质腐解、氮和磷释放规
律不同，钾释放很快，在翻压 5 d 后基本释放完毕，
各处理钾累积腐解率达到 87. 16% ～96. 43%，90 d后，
各处理钾累积腐解率无显著差异，处于 95. 09% ～
97. 17%之间。
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图 5 油菜秸秆、紫云英绿肥及其不同
比例配施还田后钾的变化特征
2. 6 油菜秸秆、紫云英绿肥及其不同比例配施还
田腐解残余物 C /N的动态变化
由图 6 可知，翻压伊始，油菜秸秆处理的 C /N
最大 (61. 27)，紫云英处理最小 (25. 02)，两者
不同比例混合处理居中。翻压后，各处理随着氮较
快速度释放，C /N均明显增加。前 10 d，1 /4V + 3 /
4Ｒ处理的 C /N 上升幅度最大，达 121. 1%，其次
为油菜秸秆处理，增加 63. 8%，紫云英处理最小，
为 46. 2%。其后紫云英、紫云英配施低量油菜秸秆
的处理 (3 /4V + 1 /4Ｒ、1 /2V + 1 /2Ｒ)，C /N 波动
变化，基本不再增加，1 /4V + 3 /4Ｒ 处理在 20 d 时
C /N增加至 108. 89，其后变化缓慢，而油菜秸秆处
理一直到 40 d时增加至 153. 29，然后不再增加。
图 6 油菜秸秆、紫云英绿肥及其不同
比例配施还田后碳氮比变化特征
3 小结与讨论
油菜秸秆、紫云英绿肥及其不同比例混合处理
在腐解过程中均呈现出前期分解较快、后期分解较
慢并逐渐趋于平稳的规律。油菜秸秆及紫云英绿肥
翻埋初期，其中有较多的易分解成分，比如多糖、
氨基酸、有机酸等可溶性有机物以及无机养分，为
微生物提供了大量的能源和养分，并且刚翻压时正
值 7 月，气温较高，微生物活动旺盛，有利于绿肥
残留物的分解［9］。其后随着易分解成分腐解释放，
残留物 C /N增加，腐解速率逐渐变缓。
油菜秸秆、紫云英绿肥及其不同比例混合处理
在腐解过程中，不同养分释放快慢不同，表现为钾
＞磷 ＞氮 ＞碳，这与潘福霞［7］报道的绿肥腐解规律
一致。养分释放的速率与养分的形态密切相关，钾
在植物体内以离子形态存在，很容易被水浸提出
来，释放速度快。秸秆中 60%以上的磷以离子态存
在，剩余部分参与细胞壁的构成，释放速率比钾素
慢，虽然磷素释放较快，但是由于秸秆中磷含量较
低，释放量较少［10］。植物体内的磷素在微生物的
作用下形成磷酸或可溶性磷酸盐，在淹水条件下有
利于释放。而氮主要以有机态存在，在前期较易分
解，组成木质素的氮则难以分解，导致了分解速率
的下降［11］。
不同物料比较，紫云英绿肥腐解速率较快，油
菜秸秆较慢，混合紫云英有助于油菜秸秆腐解，且
油菜秸秆腐解程度随紫云英量的增加而增加。在一
定范围内，C /N越小越利于秸秆的腐解。C /N 大的
秸秆分解矿化较难。秸秆分解依赖于微生物的生命
活动，微生物自身有机物质的碳氮比大约为 5 ∶ 1，
在分解土壤有机物质时每同化 1 份氮需同化 25 份
碳，其中 5 份碳用于合成微生物体的有机物质，20
份碳被呼吸氧化成 CO2 释放能量供微生物生命活
动。如果有机物料 C /N过大，适当添加氮素可促进
微生物对其的分解。本研究中紫云英 C /N 为 25. 0，
油菜秸秆为 59. 5，两者配合还田有利于微生物繁
殖，促进油菜秸秆分解，同时又可使土壤保持适宜
的速效氮量，也利于土壤腐殖质形成［12］，增强了
土壤供肥与培肥的协同性。
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Study on characteristics of decomposing and nutrients releasing of different proportional mixture of rape straw and
Chinese milk vetch in rice field
SONG Li1，2，HAN Shang1，3，LU Jian-wei1，WU Li-shu1，CAO Wei-dong4，GENG Ming-jian1* (1． College of Ｒesources
and Environment，Huazhong Agricultural University，Wuhan Hubei 430070;2． Tea Ｒesearch Institute，Anhui Academy of
Agricultural Sciences，Qimen Anhui 245600;3． Soil and Fertilizer Institute，Anhui Academy of Agricultural Sciences，Hefei
Anhui 230031;4． Key Laboratory of Plant Nutrition and Fertilizer，Ministry of Agriculture / Institute of Agricultural Ｒesources
and Ｒegional Planning，Chinese Academy of Agricultural Sciences，Beijing 100081)
Abstract:The decomposition dynamics of the returned straw of rape，Chinese milk vetch and their mixtures with different pro-
portions in submerged paddy soil were studied under pot experiment． The result showed that the decomposition rate of rape
straw，Chinese milk vetch and their mixtures in soil was fast in the first 10 ～ 20 days，slowed down after that，and then kept
stable． The nutrient release rate was K ＞ P ＞ N ＞ C． At 90 days after incubation，the K release rate was 95. 09% ～ 97. 17%，
P release rate was 62. 65% ～ 87. 14%，N release rate was 70% ～76. 48%，and C release rate was 39. 53% ～ 64. 69% ． At
the end of the experiment，the decomposition rate of the Chinese milk vetch and rap straw were 60. 07%，40. 8%，respective-
ly． The decomposition rate of mixtures was improved when Chinese milk vetch was mixed in，and the rape straw decomposition
rate was boosted with the increasing amount of Chinese milk vetch．
Key words:rape straw;Chinese milk vetch;combined application;decomposition;nutrient release
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