全 文 ：收稿日期：!""#$"!$%& 接受日期：!""#$"’$("
基金项目：国家支撑计划项目（!""’)*+"&)"’，!""’)*+"!*%,$%(）；农业部转化资金项目（"&-./!%&%""!&(）；国际植物营养研究所项目（01/0）
资助。
作者简介：李逢雨（%2#%—），男，黑龙江绥化人，主要从事土壤肥力研究。-34567：789!%#: ;<=>? @<4。
!通讯作者 -34567：;A>: 6BC6 ? CDA
麦秆、油菜秆还田腐解速率及养分释放规律研究
李逢雨%，孙锡发%，冯文强%，秦鱼生%，王昌全!，涂仕华%!
（% 四川省农业科学院土壤肥料研究所，四川成都 ’%""’’；! 四川农业大学资环学院，四川雅安 ’!&"%,）
摘要：采用尼龙网袋法直接覆盖还田和组织结构切片方法，研究了麦秆、油菜秆还田后的腐解速率及养分释放规
律。结果表明，麦秆、油菜秆还田后，腐解速率均表现为前期快，后期慢。试验期间（%"" E），麦秆、油菜秆的累计腐
解率分别为 ’’F%#G和 &&F’!G；养分释放均为钾 H 磷 H 氮。麦秆、油菜秆还田前 %" E 内，钾的释放分别达到
2#F2!G和 2#FI,G。在麦秆腐解过程中，前 &" E未见任何明显的结构破坏；&" E后，组织结构的破坏主要发生在基
本组织的薄壁细胞及其所包围的维管束，表皮和机械组织以及其所包围的维管束的破坏仍不明显。在油菜秆腐解
过程中，组织结构的破坏主要发生在腐解的前 %" E，次生木质部以上的维管形成层、韧皮纤维、皮层薄壁组织和表
皮均受到破坏而脱落。结果说明，秸秆中的钾是水可浸提的，为速效钾，作物推荐施肥量中可减去所用秸秆的钾含
量；由于秸秆中氮、磷含量较低，特别是磷，因此在还田初期可不考虑调整氮、磷肥用量。
关键词：麦秆；油菜秆；腐解；养分释放；组织结构
中图分类号：J%,%F, 文献标识码：* 文章编号：%""#$&"&K（!""2）"!$"(I,$"I
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植物营养与肥料学报 !""2，%&（!）：(I,$(#"
""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""
175CA />AV6A6作物秸秆是农作物生产系统中一项重要的生物
资源，含有较丰富的植物养分和有机碳。秸秆还田
后在土壤微生物的作用下腐解，能释放出氮（!）、磷
（"）、钾（#）和其他各种微量元素养分，供植物吸收
利用。近年来，在国家对农作物秸秆资源合理利用
的政策推动下，我国科学家已在秸秆还田对培肥土
壤及提高作物产量等方面做了大量研究和积累了大
量资料［$%&］。然而，对水稻 % 小麦和水稻 % 油菜轮
作系统中秸秆还田后养分的释放速率和释放规律的
研究相对较少。同时，现有研究大多是通过将秸秆
粉碎过筛与土壤混合，测定土壤有机碳、氮的变化，
进而来推断秸秆的腐解矿化进程［’%(］，这与秸秆直
接覆盖还田或翻埋还田条件下的腐解矿化过程有一
定差异。为此，采用把秸秆置于尼龙网袋内，直接覆
盖在稻田内秧苗行间，定期取样分析秸秆养分释放、
腐解情况，并用切片法在数码显微镜下观察秸秆组
织结构的变化，对麦秆、油菜秆还田后的腐解和养分
释放特征及其与组织结构变化的关系进行研究，以
期揭示麦秆、油菜秆的腐解和养分释放规律，为秸秆
资源的合理利用和农田养分科学管理提供依据。
! 材料与方法
!"! 试验设计
试验设在四川省广汉市西高乡，地处东经 $)*+
)&,*-.至 $)*+/(,*0.和北纬 -)+0-,*$.至 -$+)1,-1.之
间，属亚热带湿润气候区。年均气温 $&2-3，积温
0(1)2*3，降水量为 1()21 44，日照时数为 $//(2/
5，无霜期达 /1$ 6。主要作物轮作方式为水稻 %小
麦（油菜）。供试土壤类型为灰棕冲积水稻土，其土
壤 78值 020*、有机质 -$2- 9 : ;9、全 ! /2)/ 9 : ;9、全
" $2)* 9 : ;9、全 # ’2&( 9 : ;9、速效 ! $1(2’& 49 : ;9、
速效 " $/2&$ 49 : ;9、速效 # (020 49 : ;9、缓效 #
$&/2’ 49 : ;9。
$2$2$ 麦秆、油菜秆田间腐解试验 腐解试验采用
尼龙网袋法［$)］进行。尼龙网袋规格为 -0 <4 = /0
<4（长 =宽），孔径为 $ 44。供试麦秆、油菜秆经风
干后，剪切至 /) <4 左右放入尼龙网袋中，扎紧袋
口。每袋装麦秆 *) 9（干重），油菜秆 () 9（干重），水
稻插秧后置于稻田行间，代表最常见的秸秆覆盖还
田。试验设 *个处理：（$）麦秆，（/）麦秆 >腐秆灵，
（-）油菜秆，（*）油菜秆 >腐秆灵。腐解菌名为金葵
子牌腐秆灵，产自广东，用量为 -) ;9 : 54/。每个处
理设 $/次重复，共分 &次取样，每次取 /个重复，取
样时间分别为还田后的 $)、-)、0)、’)、()、$)) 6。取
样后用去离子水洗净泥沙，在阴凉干燥处悬挂晾干，
供测定秸秆干重、全 !、全 "、全 #用。供试麦秆基
本养分含量为 ? *0$ 9 : ;9、! *2/ 9 : ;9、" )2( 9 : ;9、#
$/20 9 : ;9；油菜秆基本养分含量为 ? */& 9 : ;9、!
*2& 9 : ;9、" )2& 9 : ;9、# $’2& 9 : ;9。
分别在麦秆、油菜秆腐解的不同时期取样在
% $03条件下做冰冻切片（恒温冷冻切片机 @AB %
#/)-)），观察麦秆、油菜秆腐解后组织结构的变化情
况。制片方法参照刘剑锋［$$］等的方法，麦秆、油菜
秆的切片厚度分别为 /)!4 和 $0!4，展片后用
0)C甘油封片，在数码显微镜（DEF47GH IJ0$ %
-//8)$）下观察并拍照。
$2$2/ 麦秆、油菜秆网室模拟试验 预备试验发
现，秸秆中的 #在前 $) 6释放速度很快。为了弄清
麦秆、油菜秆在还入稻田后最初 $) 6内 #的释放情
况，进行了模拟试验。模拟试验安排在四川省农业
科学院土壤肥料研究所的网室中进行。试验所用尼
龙网袋规格与田间腐解试验相同，麦秆、油菜秆用量
分别为每袋 /) 9（干重）和 *0 9（干重），试验不设加
腐秆灵处理。将处理好的秸秆样品放在直径约 *)
<4的塑料盆中浸泡，每个塑料盆中放 / 个样品，盛
水约 0 K，以保证淹没样品。试验设 $)个重复，于浸
泡后 /、*、&、1、$) 6取样，每次取 /个重复，测定样品
干重、全 #含量。
!"# 分析测定方法
秸秆干重用烘干法测定，烘干温度为 &)3；秸
秆全 !用 8/@D* %8/D/ 消煮—蒸馏法、全 "用钼锑
抗比色法、全 #用火焰光度计法测定［$/］。
# 结果与讨论
#"! 麦秆、油菜秆还田腐解特点
麦秆、油菜秆还田后的腐解情况通常用腐解量、
腐解率和腐解速率来描述。表 $看出，两种秸秆的
腐解均表现为前期快，后期慢的特点。这主要是因
为在腐解前期秸秆中的可溶性有机物如多糖、氨基
酸、有机酸等以及无机养分较多，为微生物提供了大
量的碳源（能源）和养分，微生物数量增多，活性增
强；随着腐解的进行，秸秆中可溶性有机物逐渐减
少，剩余部分主要为难分解的有机物质，导致微生物
活性降低，秸秆的腐解也就随之变慢。何念祖等［$-］
在浙江研究稻草腐解时也发现了类似的规律。
在试验的前 $) 6 内，麦秆的累计腐解率为
$12/&C（占总分解量的 /1C），油菜秆的累计腐解率
为 /*20/C（占总分解量的 **C），高于麦秆；至试验
0’-/期 李逢雨，等：麦秆、油菜秆还田腐解速率及养分释放规律研究
结束时的 !"" # 内，麦秆的累计腐解率为 $$%!&’，
油菜秆的累计腐解率为 ((%$)’，低于麦秆。这一
腐解差异可能是由麦秆与油菜秆在组织结构上的较
大差异所致。油菜秆外表面具有很厚的角质层，且
中腔被易腐解的髓所填满；而麦秆外表面不具有像
油菜秆那样厚的角质层，中腔也没有易腐解的髓，是
中空的腔。在试验前 !" #，油菜秆中易腐解的髓已
基本腐解，表皮层脱落，剩下的表面角质层腐解较麦
秆慢。所以油菜秆在试验前 !" #的腐解率高于麦
秆，而在后期至试验结束时低于麦秆。
从各期平均腐解速率来看，麦秆的快速腐解阶
段是在还田后的前 *" #，其中前 !" #最快，为 "%+*
, -#；在随后的 +" # 内，腐解率仅为 "%"+! "%)!
, - #。油菜秆的快速腐解阶段是在还田后的前 !" #，
达到 )%)! , - #；在随后的 ." #内，腐解率仅为 "%)!
!"%*$ , - #。
试验中，麦秆加腐秆灵和油菜秆加腐秆灵处理
的累计腐解率分别为 $+%*(’和 ((%*!’，与不加腐
秆灵处理的 $$%!&’和 ((%$)’相比，并未起到加速
腐解的作用。原因可能为试验所用腐秆灵属于好氧
型微生物制剂，在还田后的最初几天，该试验稻田处
于湿润灌溉，加腐秆灵处理的腐解率高于未加腐秆
灵的处理；随后稻田保持水层，致使淹水厌氧条件
下微生物不能起到促腐作用。这在四川省其他相关
研究中也观察到了类似现象。
表 ! 麦秆、油菜秆田间腐解情况
"#$%& ! ’#(&) #*+ #,-.*() -/ 01&#( #*+ 2#3& )(2#0 +&4-,3-)&+ #) #//&4(&+ $5 6*-4.%#(6-* -/ +&4-,3-)6*7 $#4(&26#
处理
/01234153
腐解量和腐解率
6178498:;5, 248<53 25# 0231
腐解时间 6178498:;5, 3;41（#）
!" *" (" +" ." !""
麦秆
=>123
:302?
各期腐解量（,）
6178498:;5, 248<53
+%* @
"%)A
.%!* @
"%)&
!%A) @
"%!.
A%). @
"%)$
)%AA @
"%*!
!%&& @
"%)(
累计腐解率（’）
B<4!&%)$ A!%". AA%$( ((%*& $!%A. $$%!&
各期平均腐解速率（, - #）
ED102,1 #178498:;5, 0231
"%+* "%A$ "%"+ "%)! "%!) "%!.
麦秆 F腐秆灵
=>123 :302?
;587
#178498:;5,
G27310;2
各期腐解量（,）
6178498:;5, 248<53
&%)& @
"%)*
+%++ @
"%)(
!%!( @
"%!&
)%.) @
"%)A
A%)A @
"%*"
)%(+ @
"%))
累计腐解率（’）
B<4)"%+ A"%!* A*%") ("%*) $"%.) $+%*(
各期平均腐解速率（, - #）
ED102,1 #178498:;5, 0231
"%&* "%*. "%"$ "%!( "%)! "%)$
油菜秆
H291
:>883
各期腐解量（,）
6178498:;5, 248<53
))%"+ @
"%*)
&%*( @
"%))
(%&+ @
"%!&
$%"$ @
"%)!
A%!! @
"%)"
*%$! @
"%!$
累计腐解率（’）
B<4)A%() **%& A"%*! A+%"( (!%$! ((%$)
各期平均腐解速率（, - #）
ED102,1 #178498:;5, 0231
)%)! "%*) "%). "%* "%)! "%*$油菜秆 F腐秆灵
H291 :>883
;587
#178498:;5,
G27310;2
各期腐解量（,）
#178498:;5, 248<53
))%A) @
"%*"
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"%)*
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*%$ @
"%!&
累计腐解率（’）
B<4)A%.! *A%A! *.%! A+%$! (!%*! ((%*!
各期平均腐解速率（, - #）
ED102,1 #178498:;5, 0231 )%)A "%(* "%)! "%*& "%!+ "%*$
898 麦秆、油菜秆还田养分释放特点
)%)%! 麦秆还田养分释放特点 图 !可知，麦秆还
田后 I的释放最快，J次之，K最慢。在麦秆还田的
前 !" #，两个处理 I的释放率分别达到了 .+%A$’和
..%*$’，J的释放率为 +)%+&’和 &"%""’，而 K 的
释放率仅为 *A%!)’和 A!%*+’。至试验结束时，两
个处理 I的释放率分别为 .&%.)’和 ..%+A’，J的
释放率分别为 &!%*.’和 &!%.A’，K的释放率分别
$+* 植 物 营 养 与 肥 料 学 报 !(卷
为 !"#$!%和 !$#&"%。这可能是因为 ’ 生物化学
特性与 (、)不同，在植物体内 ’不以化合物形态存
在，而是以 ’*形态存在于细胞中或植物组织内，很
容易被水浸提释放出来，这与一些研究结果基本一
致［+",+-］。麦秆中 ’的水易提取特性，表明这些 ’是
作物可利用的速效钾。因此，在制定作物施肥方案
时，可以从当季作物的需钾量中减去秸秆能释放的
钾素总量，以减少钾肥的用量，保证作物高产优质；
但是，在秸秆还田初期，应特别注意防止稻田钾素的
流失。
图 +还看出，在还田的前 +. /，麦秆加腐秆灵的
处理 (、)的释放率比未加腐秆灵处理高 0!1个百
分点，’的释放率差别不大；还田 +. /之后直至试
验结束时，两个处理的 (、)、’ 的累计释放率则趋
同。这可能是在麦秆还田初期（前 +. /），稻田处于
湿润灌溉，加入腐秆灵处理的微生物数量激增，加速
了秸秆的分解，促进了养分的释放；麦秆还田 +. /
之后，田间一直保持了 -—+. 23水层，处于淹水厌
氧环境下，腐秆灵处理的微生物数量减少，且活性受
到抑制，促腐作用较差。
在麦秆还田腐解至 0.!4. /时，两个处理均出
现了 (、) 养分停止期或富集期。这可能是从 1 月
上旬开始，试验区水稻正开始抽穗扬花，使水稻的部
分花粉散落在覆盖于田间的麦秆上，散落花粉中所
含的氮、磷化合物对覆盖麦秆污染造成的 (、)暂时
富集现象。但这种推测是否属实尚待进一步研究，
同时还要确定散落花粉中养分的准确含量。
图 ! 麦秆覆盖还田养分释放率
"#$%! &’()#*+( )*,*-.* )-(*. /0 (1* 2’,31#+$ 41*-( .()-4
&#&#& 油菜秆还田养分释放特点 如图 &所示，油
菜秆还田的养分释放规律与麦秆还田相似，依然为
’释放最快，)居中，(最慢。加腐秆灵的处理在还
田初期（前 +. /）(、)的释放率高于未加腐秆灵的处
理，至试验结束时两个处理的养分释放率趋同。再
次印证了本试验使用的腐秆灵没有发挥出应有的腐
解效果。在油菜秆的腐解过程中，同样观察到了在
0.!4. /腐解期间 (、)含量升高的现象。整个试
验期间，油菜秆中 (的累计释放率略高于麦秆，)、’
的累计释放率则与麦秆相差不大。
图 5 油菜秆还田养分释放率
"#$%5 &’()#*+( )*,*-.* )-(*. /0 (1* 2’,31#+$ )-6* .1//(
00"&期 李逢雨，等：麦秆、油菜秆还田腐解速率及养分释放规律研究
!"!"# 麦秆、油菜秆还田初期 $的释放特点 网室
模拟试验结果（图 #）表明，在麦秆、油菜秆还田 ! %
后，大部分 $养分已释放，释放率分别为 &’"(’)和
*+"##)。还田 * %后，$养分已基本释放完全，累计
释放率分别为 +’"&*)和 +,"+#)。
图 ! 麦秆、油菜秆 "的释放率
#$%&! " ’()(*+( ’*,(+ -. /0(*, *12 ’*3( +,’*/+
45! 麦秆、油菜秆还田后组织结构的变化特点
为进一步探索秸秆腐解程度与秸秆组织结构的
破坏程度的关系。观察腐解后秸秆组织结构的变
化，以更深入地了解秸秆腐解及其养分释放规律。
!"#"( 麦秆还田后组织结构的变化特点 麦秆横
切面可分为表皮、机械组织、维管束和基本组织等几
部分（图 ’-）。显微观察结果（图 ,）看出，麦秆还田
(. %后，表皮、机械组织、维管束和基本组织均较为
完好，尚未受到破坏。腐解至 #. % 时，只有基本组
织中的薄壁细胞受到破坏，表皮、机械组织和维管束
等几部分组织未发生明显变化。腐解至 ,. % 时与
#. %时的情况基本一致。腐解至 &. %时，基本组织
的薄壁细胞破坏较为严重，被其所包围的维管束也
发生了变化，维管束壳被破坏，气腔有断裂的迹象。
腐解至 +. %时，基本组织的薄壁细胞大量脱落，被
其所包围的维管束也因受到破坏而脱落。表皮、机
械组织和被其所包围的维管束仍未发生明显的变
化。腐解至 (.. % 试验结束时，被机械组织所包围
的维管束受到破坏，气腔发生断裂，表皮和机械组织
仍没有受到明显的破坏。
结果说明，在麦秆还田腐解的过程中，组织结构
的破坏主要发生在基本组织的薄壁细胞及其所包围
的维管束，表皮和机械组织以及其所包围的维管束
的破坏不明显；且麦秆对基本组织及其所包围的维
管束的破坏在麦秆腐解的前期（,. %前）并不明显，
主要发生在麦秆腐解的后期。在水稻生育期内，麦
秆中 +&)的 $和 &#)的 /主要是在还田前 (. %释
放的，与机械组织的腐解关系不大。从秸秆腐解过
程中组织结构变化的角度佐证了麦秆中 $的水易
提取特点，有 &#)的 /和 #’)的 0是易水解 1分解
的有机态，其余部分为难水解 1分解形态，与机械组
织的腐解密切相关。
图 6 麦秆（7，8 9:）和油菜秆（;，8 6）横切面组织结构图
#$%&6 <’%*1$=*,$-1 +,’>?,>’*) $@*%(+ -. /0(*, +,’*/（7，8 9:）*12 ’*3( +0--,（;，8 6）,’*1+A(’+( +(?,$-1
!"#"! 油菜秆还田后组织结构的变化特点 油菜
秆横切面可分为表皮、皮层薄壁组织、韧皮纤维、维
管形成层和次生木质部等几部分（图 ’2）。显微观
察结果（图 *）看出，油菜秆还田 (. %后，次生木质部
以上的组织结构均受到破坏而脱落，包括维管形成
层、韧皮纤维、皮层薄壁组织和表皮，随后是其次生
木质部因腐解而不断变薄的过程；至 (.. %试验结
束时，次生木质部的厚度约为原来的 ! 1 #，说明油菜
秆最难腐解的部分为次生木质部。
在水稻生育期中，油菜秆中 ++)的 $是在还田
前 (. %释放的，与机械组织的腐解关系不大，佐证
了油菜秸秆中的 $ 也是以离子形态存在的。虽然
3&# 植 物 营 养 与 肥 料 学 报 (,卷
前 !"#出现次生木质部以上的皮层脱落，但参考麦
秆中 !" #内 $释放的情况，%"&的 $应该属于易水解
’分解的有机态，残余 ("&的 $和 )*&的 +是难水解
’分解的有机态，与随后的机械组织腐解密切相关。
图 ! 麦秆还田腐解不同阶段组织结构变化图（ " #$）
%&’(! )*+ ,&--.+ /+01231-&4’ 3510+-- 16 ,*+ 2.70*&4’ 8*+9, -,598
图 : 油菜秆腐解不同阶段组织结构变化图（ " ;）
%&’(: )*+ ,&--.+ /+01231-&4’ 3510+-- 16 ,*+ 2.70*&4’ 593+ -*11,
< 结论
!）麦秆和油菜秆还田后腐解速率均表现为前期
快，特别是还田前 !" #，随后减慢。在试验开始的前
!" # 内，麦秆的腐解率为 !%,(-&，油菜秆为
(.,)(&；在 !"" #的试验期间，麦秆、油菜秆的累积
*/0(期 李逢雨，等：麦秆、油菜秆还田腐解速率及养分释放规律研究
腐解率分别为 !!"#$%和 &&"!’%，麦秆高于油菜
秆。秸秆加腐秆灵并未起到加速腐解的作用，说明
腐秆灵可能属于好氧型微生物制剂。
’）麦秆和油菜秆还田后 (的释放率远远大于
)、*。麦秆和油菜秸秆中的 (在还田前 ! +时释放
了 ,-".!%和 ,&",/%，#0 + 时释放了 ,$",’%和
,$".-%。#0 +时 )的累积释放率分别为 .’".$%和
$0"00%，*的释放分别为 /-"#’%和 -#"/.%；至试
验结束时，麦秆和油菜秆中 ) 的释放率分别为
$#"/,%和 $#",-%，* 的释放率分别为 !/"-!%和
!-"’/%。
/）在麦秆还田腐解的过程中，组织结构的破坏
缓慢，主要发生在基本组织的薄壁细胞及其所包围
的维管束，表皮和机械组织以及其所包围的维管束
的破坏不明显；在油菜秆腐解过程中，组织结构的
破坏主要发生在腐解的前 #0 +，次生木质部以上的
维管形成层、韧皮纤维、皮层薄壁组织和表皮均受到
破坏而脱落，髓部流失；随后次生木质部逐渐变薄。
两种秸秆中 (的释放与其组织结构破坏无关，其中
难水解 1分解形态的 )（麦秆中约占 ’.%，油菜秆中
约占 ’0%）和 *（麦秆中约占 !!%，油菜秆中约占
&,%）与组织结构破坏的关系密切。
参 考 文 献：
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