魯西北地區(qū)棉花秸稈還田現(xiàn)狀及潛力分析

李鳳瑞　史加亮　徐曉瑩　張東樓　董靈艷　賈立洪　楊秀鳳

摘要：通過對秸稈還田方面發(fā)表論文的了解，闡述了國內外棉花秸稈還田的現(xiàn)狀，分析了魯西北地區(qū)棉花秸稈還田的潛力和推廣價值，展示了該技術廣闊的發(fā)展前景，以期為魯西北地區(qū)棉花秸稈還田的實踐提供借鑒。

關鍵詞：魯西北棉區(qū)；棉花秸稈；還田現(xiàn)狀；土壤；潛力分析

中圖分類號： S562.09 文獻標識碼： A 文章編號：2095-3143（2015）06-0020-04

Abstract： Through the understanding of the paper on the straw returning， this paper elaborated the present situation of cotton straw returning at home and abroad， analyzed the potentiality and promotional value in northwest Shandong Province，and showed the vast development prospects of the technology， hoping to provide reference for the practice of cotton straw returning in northwest Shandong Province.

Key words： Cotton area of northwest Shandong province； Cotton straw； Returning situation； Soil； Potentiality analysis

0 引言

在魯西北棉區(qū)，棉花秸稈資源十分豐富。隨著棉花秸稈還田機械的不斷研究和改進，棉花秸稈還田利用已成為可能[1]。實踐證明，棉花秸稈還田可以實現(xiàn)土壤養(yǎng)分的循環(huán)利用，改善土壤肥力狀況，提高棉花的產量。是實現(xiàn)農業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要內容，具有顯著的經濟效益和社會效益。

本文將綜合已有研究，分析目前魯西北地區(qū)棉花秸稈還田利用現(xiàn)狀、棉花秸稈還田的潛力、旨在提高棉花秸稈的還田利用率，對棉花秸稈還田的大面積推廣應用提供理論依據(jù)。

1 國內外棉花秸稈還田技術應用現(xiàn)狀

國外十分重視采用棉花秸稈還田技術培肥地力。20世紀中葉以來，美國通過多種農藝措施和政策措施組合（禁止秸稈焚燒，強制秸稈還田）來控制作物殘留物的隨意排放。截至目前美國的棉花秸稈還田率達到近90%，土壤有機質逐年增加[2]。印度、烏茲別克斯坦、澳大利亞及俄羅斯等產棉大國在棉花秸稈還田方面均做出了成效[3]。

棉花秸稈還田在國內已有不少嘗試，新疆棉區(qū)自20 世紀90 年代率先開展棉稈還田試驗，其后開始大面積推廣，到2012年，全疆要求棉稈還田量達到 100%，國內其他省市如河南、山東、江蘇、浙江、湖北等棉花面積較大地區(qū)，也相應開展了棉稈機耕還田實踐[4]。隨著棉花秸稈還田機械的不斷研究和改進，魯西北棉區(qū)棉花秸稈還田利用已可順利進行。

2 棉花秸稈還田的潛力分析

2.1減輕勞動強度，利于發(fā)展機械化生產

由于目前農村年輕勞動力大量轉移，棉農的年齡越來越大，且勞動力價格高昂，秋季和冬季將數(shù)量巨大的棉花秸稈全部砍伐運出棉田，確保秋冬季節(jié)及時施肥和秋翻，并使來年棉花適時早播，確實存在許多困難。因此，發(fā)展機械化生產，實現(xiàn)棉稈直接還田意義深遠。

2.2增加有機質含量，培肥棉田地力

傳統(tǒng)的觀點認為，非腐解態(tài)的有機質不宜直接施入土壤。但近年來的大量研究證明，土壤的生物活性是評價土壤肥力的綜合指標，而非腐解態(tài)的有機物比腐解態(tài)的有機物對土壤生物活性有明顯優(yōu)勢[5]。

土壤有機質作為土壤養(yǎng)分的載體，它提供給作物和微生物所需的生活物質，同時還可以促進土壤團粒結構的形成，改善土壤結構。試驗表明，作物產量與土壤有機質含量存在極顯著正相關關系，它是一項重要的肥力指標[6-7]。因此，提高土壤有機質是提高棉花單產的一項重要的措施。

棉花秸稈富含纖維素，木質素等富碳物質，它是土壤有機質積累的主要碳源。土壤碳氮比值（C/N）是衡量土壤C、N營養(yǎng)平衡狀況的指標，該值正常應在（20～25）︰1，由于秸稈還田率較低，魯西北棉區(qū)土壤的C/N較低。多數(shù)試驗證明，C/N較低可導致土壤中有機N轉化為無機N，引起N流失；還可導致土壤中有機質分解加快，破壞土壤團粒結構。秸稈直接還田有利于更新和增加土壤有機質，在它腐解過程中，能產生較多的五碳糖和六碳糖，增強土壤微粒的團聚作用，提高土壤肥效。

2.3改善土壤理化性質，提高抗災能力

土壤團聚體作為土壤結構最基本的物質基礎，是土壤養(yǎng)分的貯存庫和各種土壤微生物的生存庫，其穩(wěn)定性是土壤生物、化學和物理過程綜合作用的結果，包括機械穩(wěn)定性和水穩(wěn)定性[8]。

有研究發(fā)現(xiàn)，向土壤中添加粉碎秸稈類有機質能夠顯著改良土壤結構[9]。詹其厚等[10]、張曉文等[11]研究發(fā)現(xiàn)，秸稈施入土壤中能夠增加土壤中有機膠結物質的含量，進而促進土壤團聚體的形成，改善土壤結構狀況。

水分是土壤的重要組成部分，是作物生長發(fā)育必不可少的條件。許多研究表明，秸稈覆蓋下，作物生育前期蒸散耗水比裸地少，中后期蒸散耗水比裸地多，全生育期總耗水量與裸地并無明顯的差異。其意義就在于秸稈覆蓋有調控土壤供水的作用，使作物苗期耗水減少，需水關鍵期耗水增加，農田水分供需狀況趨于協(xié)調，從而提高水分利用效率。李金埔[12]研究表明魯西北地區(qū)棉花秸稈還田提高了0～20 cm和20～40 cm土層的含水量，40～60 cm土層的含水量因月份不同變化較大。

土壤pH值是反映土壤酸堿度的指標，對作物生長有很大影響。徐國偉等[13]研究表明秸稈還田土壤pH值降低，比秸稈不還田處理低6.5個百分點，達顯著性水平。韓曉君等[14]研究表明秸稈還田可調節(jié)土壤pH，使其保持在合理范圍內。李金埔[12]研究表明魯西北地區(qū)棉花秸稈還田降低了堿性土壤的pH值，使pH值趨于中性。

秸稈的施用對降低土壤容重、增加孔隙度有明顯作用。王志學等 [15] 研究表明，秸稈還田后耕層土壤容重比對照降低0.07～0.12 g/cm3，土壤孔隙度增加2%～8%。許國鈞 [16] 研究表明，棉花秸稈還田后土壤水穩(wěn)性團粒增加2.2%，孔隙度增加1.5%，有效孔隙度增加3.7%，土壤容重降低0.07 g/cm3。李金埔[12]研究表明，魯西北地區(qū)棉花秸稈還田降低了0～10 cm土層的容重，而未能降低更深層土壤的容重。

2.4提高土壤的生物活性，促進養(yǎng)分釋放

土壤生物活性是指土壤無機、有機、生物復合體的代謝性能。土壤微生物作為土壤生物活性的主體，與植物根系構成土壤復雜的酶體系，參與有機質的分解、腐殖質的形成及養(yǎng)分循環(huán)轉化的各個過程。棉花秸稈還田后為土壤微生物活動提供豐富的碳源和氮源，能夠顯著提高土壤耕層微生物的數(shù)量[19]。

劉建國[17]研究表明，棉花秸稈還田后使蔗糖酶、過氧化氫酶的活性均高于不還田處理。劉軍[18]研究表明，棉花秸稈還田能夠增加微生物數(shù)量，改善棉田土壤微生物種群結構。實踐證明，棉花秸稈是土壤生物活動的有效能源，秸稈還田能激發(fā)微生物活性及各種酶的活性。從而促進了土壤中新鮮有機物質的礦化腐解和養(yǎng)分釋放。

2.5降低病蟲害的發(fā)生率

由于根茬粉碎時疏松和攪動表土，能改變土壤的理化性能，破壞地老虎及其他地下害蟲的寄生環(huán)境，故能大大減輕蟲害，棉花苗期可使地下害蟲的危害程度下降80%或更高[4]。

3魯西北棉花秸稈還田的發(fā)展前景

大量研究資料表明，棉花秸稈機械還田可以提高工作效率，減輕勞動強度，降低勞動成本，有效培肥地力，提高棉花產量，最終增加農民收益。因此，它是一項造福于國，還利于民的農業(yè)新技術，有廣闊的發(fā)展前景[20]。目前我國尤其是魯西北地區(qū)棉花秸稈還田技術還處在比較粗放的階段，還需要廣大科技人員進行大量的科學研究和技術開發(fā)，從根本上解決棉花秸稈還田中的各種技術問題。

3.1大力發(fā)展農業(yè)機械化，加大秸稈還田機械新產品的研制

大面積機械化作業(yè)是實現(xiàn)秸稈還田的有效方式之一，要研制大、中、小不同類型的機械使其適應不同類型棉田；要研制與農藝措施相配套的機械， 使科學施肥和施藥及秸稈還田相結合，實現(xiàn)省工、節(jié)本的綜合效果。

3.2加速發(fā)展生物工程技術，走農藝、生物技術與農機相結合的道路

秸稈的快速腐解是秸稈還田的關鍵技術。機械粉碎能改變秸稈的物理性狀，擴大接觸面積，在一定程度上加速腐蝕，但是秸稈中較高的C/N仍然在土壤中分解緩慢。研究表明，一些生物菌劑能夠快速的腐解秸稈[21]。因此，在采用農業(yè)機械化秸稈還田的同時，實施配套的農藝栽培措施（如覆蓋栽培、免耕直播等），用生物化學制劑來加速腐解，能夠更有效地解決秸稈還田問題。所以，農藝、生物工程技術與農機相結合是棉花秸稈還田的必由之路。

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