南方农业学报

作者：陈丽鹃, 张锦秀, 范伟, 粟桂蓉, 李伟鹏, 谢慧玲, 李雨, 周喜新,

关键词：作物秸秆, 腐解特性, 红外光谱分析, 热重分析,

【目的】 通过模拟试验明确3种作物秸秆腐解过程中的物质结构变化规律，为烟田秸秆的合理利用提供理论依据。【方法】 以烟草、油菜和水稻3种作物秸秆为研究对象，采用尼龙网袋法模拟腐解180 d，应用傅里叶红外光谱及热重（TG）分析研究3种作物秸秆在干湿交替和淹水2种土壤水分条件下的腐解特性差异。【结果】 3种作物秸秆在180 d时腐解率达55.69%~69.39%，表现为水稻秸秆>油菜秸秆>烟草秸秆；同一秸秆在2种土壤水分条件下的腐解率表现为干湿交替处理>淹水处理，但差异较小。红外光谱分析结果显示3种作物秸秆的官能团组成存在一定的相似性，在3420、2920、1640、1380、1050和610 cm-1处共有吸收峰，但在某些特征吸收峰和吸收峰相对强度呈现差异，表明这些吸收峰所对应的物质及含量有所不同。烟草秸秆的1640 cm-1/2920 cm-1和1640 cm-1/1050 cm-1相对强度比值最大，芳香族化合物含量相对较高。随着腐解的进行，3种作物秸秆红外光谱吸收峰及其相对强度发生变化，碳水化合物、酰胺化合物和脂肪族化合物逐步分解，生成了碳酸盐、铵盐、硝酸盐和羧酸盐等，水稻秸秆中元素硅逐步释放形成二氧化硅和硅酸盐。TG分析显示，3种作物秸秆TG-微商热重（DTG）曲线上200~400 ℃阶段的失重率达55.00%以上，是秸秆挥发分析出的主要阶段。200~400 ℃和600~700 ℃阶段失重率分别以油菜秸秆（58.71%）和烟草秸秆（6.38%）最大，水稻秸秆900 ℃残留质量百分比最高（23.17%）。腐解末期（180 d）3种作物秸秆的固定碳百分比和挥发分质量分数差异显著（PP>0.05）；其中，水稻秸秆固定碳百分比最高（平均值17.32%），挥发分质量分数最低，而油菜秸秆挥发分质量分数较高，固定碳百分比最低，平均值为11.69%。【结论】 红外光谱结合热重法可对模拟还田秸秆的降解状况进行分析，其中烟草秸秆较难腐解，水稻秸秆还田更有利于增加土壤有机碳含量。

来源：2024年第9期

《南方农业学报》期刊编辑部

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