沟埋秸秆还田结合垄作覆膜促进热带地区菠萝秸秆分解与土壤质量提升的机制研究

针对热带地区菠萝秸秆资源化利用难题，研究人员通过三年田间试验探究了沟埋秸秆还田(DF)结合垄作覆膜对秸秆分解特性及土壤改良的影响。结果表明DF处理显著提高秸秆分解率(SDRO达86%)和养分释放率(K释放率97%)，土壤含水量是关键影响因素。该研究为热带作物秸秆高效利用提供了创新技术方案。

　　

在热带农业系统中，菠萝作为第三大经济作物，每年产生大量秸秆废弃物（90-150吨/公顷）。传统焚烧处理不仅造成资源浪费，还加剧了土壤酸化、有机质下降等生态问题。更严峻的是，热带高温多雨环境加速了养分流失，导致长期单一种植的菠萝园土壤质量持续恶化。如何实现菠萝秸秆的高效循环利用，成为热带农业可持续发展亟待解决的科学难题。

海南大学热带农林学院（Sanya Institute of Breeding and Multiplication, Hainan University）的研究团队在《Journal of Agriculture and Food Research》发表重要成果。研究人员通过为期三年（2021-2023）的田间定位试验，系统比较了旋耕还田(RC)与沟埋还田(DC)结合不同垄作模式对秸秆分解的影响，创新性地提出了沟埋还田结合垄作覆膜(DF)的新型农艺措施。

研究采用尼龙网袋法动态监测秸秆分解过程，结合傅里叶变换红外光谱(FTIR)和扫描电镜(SEM)分析秸秆结构变化，通过连续流动分析仪测定土壤硝态氮(NO₃^--N)、铵态氮(NH₄⁺-N)等指标。试验设置31吨/公顷的秸秆还田量，在菠萝生长关键期采集0-540天的动态数据。

【秸秆分解基本特征】

电镜观察显示秸秆表面从光滑变为多孔结构，FTIR检测到3420 cm^-1处羟基峰强度随分解减弱。分解过程呈现"先快后慢"规律，前120天平均分解率达67.3%，纤维素(CRR)和半纤维素(HRR)释放率分别达66%和72%，木质素(LRR)在30-150天快速分解。

【不同处理的分解差异】

DF处理表现最优，540天时SDRO达86%，显著高于旋耕处理(RC为75%)。沟埋还田使秸秆分解呈现"前慢后快"特点，而垄作覆膜通过提高土壤含水量（R=0.46**）和维持微生物活性加速后期分解。

【养分释放规律】

钾(K)释放最快，120天达90.3%；氮(N)、磷(P)释放呈"N>P"趋势。DF处理的养分释放率始终领先，540天时N、P、K释放率分别达75%、76%和97%。

【土壤性质变化】

DF处理显著提升土壤pH至6.51，但土壤有机质(SOM)因快速分解而降低。冗余分析(RDA)显示土壤含水量是影响分解的最关键因子，与SDRO相关性达极显著水平(P<0.01)。

该研究首次阐明了热带条件下菠萝秸秆的分解动力学特征，创新性地证明沟埋还田结合垄作覆膜(DF)能协同调控水热条件，促进木质素等难分解物质的降解。特别是DF处理使秸秆C/N比从初始106.69降至28.71，显著改善了热带酸性土壤环境。研究结果为构建"秸秆还田-土壤改良-作物高产"的良性循环模式提供了理论依据，对实现热带农业可持续发展具有重要实践价值。未来研究可进一步优化还田时间与施肥管理的协同效应，以更好地匹配菠萝生长的养分需求。