國(guó)內(nèi)秸稈還田技術(shù)探究

曹鴻景　王克勤　馮曉月

摘要：綜述了國(guó)內(nèi)秸稈還田方式以及秸稈還田效應(yīng)。指出了秸稈還田主要有直接還田和間接還田方式。秸稈還田之后，不僅能夠改良當(dāng)?shù)氐耐寥览砘再|(zhì)，同時(shí)也起到了保水保土的效應(yīng)。秸稈在腐解過程中產(chǎn)生的營(yíng)養(yǎng)元素能夠增加土壤肥力，還能促進(jìn)作物對(duì)營(yíng)養(yǎng)元素的吸收。

關(guān)鍵詞：秸稈還田；秸稈還田肥效；秸稈還田方式

中圖分類號(hào)：S141.4

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：16749944（2017）8010903

1引言

我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，不僅作物秸稈種類繁多，同時(shí)秸稈的產(chǎn)生量也急劇增長(zhǎng)。農(nóng)作物秸稈是農(nóng)業(yè)廢棄物之一，含有大量作物所需元素，包括氮素、磷素以及微量元素，農(nóng)作物秸稈作物占生物總量的50%左右[1]，是一種重要的可再生資源。我國(guó)每年產(chǎn)生大量的秸稈作物只有極少的一部分被再循環(huán)利用，其余的都被焚燒、堆積和遺棄，不僅造成了資源浪費(fèi)，也污染當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境。

秸稈還田是將作物收獲后余留的秸稈直接或堆積腐熟后施入農(nóng)田，是改良土壤性質(zhì)、加速生土熟化、提高土壤肥力的一種處理方式[2]。秸稈埋入土壤中，經(jīng)過微生物的分解，秸稈中的營(yíng)養(yǎng)元素不但能夠被作物吸收，而且還會(huì)加速農(nóng)作物對(duì)其他營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收。但是，國(guó)內(nèi)秸稈還田技術(shù)發(fā)展過晚，還不夠成熟。不成熟的秸稈還田技術(shù)不僅不能改良土壤理化性質(zhì)，還會(huì)造成農(nóng)作物生長(zhǎng)不良。筆者綜述了秸稈還田技術(shù)，以期能夠?yàn)楫?dāng)?shù)厣鷳B(tài)文明建設(shè)和可持續(xù)性農(nóng)業(yè)發(fā)展提供一定的理論依據(jù)。

2秸稈還田方式

根據(jù)秸稈還田的方式可以分為直接還田和間接還田兩種[3]。

秸稈直接還田是指將作物不采用任何處理埋入土壤或者覆蓋土壤表層，讓其自然腐熟的方式[7]。由此可以看出，這種方法可以使秸稈能夠簡(jiǎn)單、快速和有效的再循環(huán)利用。直接還田方式中還包括機(jī)械粉碎還田、整稈還田及覆蓋還田。

秸稈機(jī)械粉碎還田方式中，利用機(jī)械粉碎秸稈的同時(shí)進(jìn)行耕地滅茬，提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率[4]。秸稈經(jīng)過粉碎之后，加大了土壤微生物活動(dòng)和增加了土壤吸收速率，能夠有效的改良

土壤理化性質(zhì)和增加土壤肥力，同時(shí)也能起到增產(chǎn)增收的顯著效益。整桿還田方式中，在作物收獲之后，農(nóng)田中剩余的秸稈，利用機(jī)械翻耕埋入耕地中，或者直接利用整個(gè)秸稈覆蓋耕地表面。由于秸稈的覆蓋，土壤水分的蒸發(fā)量可以有效的減少。上述兩種秸稈還田方式能夠簡(jiǎn)單、有效的對(duì)秸稈進(jìn)行資源再循環(huán)利用，但是依賴于農(nóng)業(yè)機(jī)械的使用，這就使這兩種秸稈還田方式不利于在山地實(shí)施，更多的利用于平坦的地方。覆蓋還田是指在種植作物時(shí)，將秸稈覆蓋于土壤表面，覆蓋面積達(dá)到30%以上[5]。隨著時(shí)間推移，秸稈腐解所產(chǎn)生的有機(jī)質(zhì)、氮、磷、鉀以及微量元素能夠補(bǔ)充到土壤中，被作物有效吸收，繼而增加土壤肥力。同時(shí)，由于秸稈的覆蓋，能夠有效的減少土壤水分的蒸發(fā)，增加土壤的儲(chǔ)水量，大大提高了土壤水分的利用率。在降雨產(chǎn)生徑流的過程中，覆蓋的秸稈能夠有效截流，在減少地表徑流的同時(shí)，也減少了隨著徑流流失的泥沙，起到保持水土的功效。

堆腐還田和過腹還田為秸稈間接還田的兩種方式。堆腐還田是將秸稈與泥土、人糞尿等混合堆置在不透氣處堆放，至其腐熟，制成堆肥、漚肥后再施入田間的方法。堆腐還田可以就近挖一土坑，將秸稈切成10cm左右，堆成30cm左右厚度的秸稈堆，上面加一層泥土、人糞尿等混合物，一層層堆積，用泥土封頂[6]。秸稈腐解由許多因素制約影響，比如水分、微生物等因素，這就使得秸稈腐解過于緩慢。而對(duì)于國(guó)內(nèi)一年多輪作的地方來說，秸稈緩慢的腐解雖然能夠有效的利用資源，但是并不能夠滿足當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)需求。而秸稈的過腹還田相較于堆腐還田方便很多，當(dāng)?shù)厝藗兝媒斩拋砦桂B(yǎng)家畜，用家畜產(chǎn)生的糞便施入耕地當(dāng)中，家畜的糞便中含有大量的有機(jī)質(zhì)。

3秸稈還田效應(yīng)

隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，以及農(nóng)業(yè)的可持續(xù)性發(fā)展，資源再循環(huán)利用已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)重點(diǎn)課題。大量的研究表明，秸稈還田是一種可行且效果顯著的資源再循環(huán)利用方式。秸稈還田能夠有效的改良土壤理化性質(zhì)，增加土壤肥力，同時(shí)也能增加作物對(duì)營(yíng)養(yǎng)元素的吸收，繼而達(dá)到資源循環(huán)利用的同時(shí)也能增產(chǎn)增收的效果。

秸稈還田對(duì)土壤物理性狀的改變，主要為土壤水分、土壤溫度、土壤容重和孔隙度、土壤團(tuán)聚體等。作物生長(zhǎng)離不開水分，因此土壤水分是土壤重要的物理指標(biāo)之一。通過對(duì)地表土壤進(jìn)行秸稈覆蓋，不僅能夠有效減少土壤水分的蒸發(fā)，也會(huì)減少降水產(chǎn)生徑流的流失量，起到涵養(yǎng)水分的功效。粉碎之后的秸稈埋入土壤內(nèi)，秸稈能夠阻斷土壤水分的毛細(xì)作用，繼而提高0～40 cm土層的土壤含水量。Sarkar[7]等利用稻草覆蓋油菜田，使水分利用率提高45%。秸稈腐解過程中，不僅受到土壤水分的制約，同時(shí)也受土壤溫度的影響。秸稈腐解需要土壤微生物，而土壤溫度影響著土壤微生物的活動(dòng)。秸稈還田可以起到平衡土壤溫度的作用。有研究表明，秸稈覆蓋后地表溫度較對(duì)照高0.7～0.9℃[8]，冬季地溫提高0.5～2.5℃[3～6]，但秸稈覆蓋的調(diào)溫效應(yīng)隨葉面積指數(shù)增加而減弱[9]。秸稈還田同時(shí)也能夠改變土壤容重及孔隙度，李新舉等[10]通過秸稈覆蓋與秸稈翻壓還田效果比較得出，秸稈還田可以增加土壤孔隙度、減少土壤容重，使土質(zhì)疏松。秸稈還田之后，可以使得土壤大粒徑微團(tuán)聚體數(shù)量及水穩(wěn)定，同時(shí)也能夠降低土壤小級(jí)別高團(tuán)聚體穩(wěn)定性。

秸稈還田在改變土壤物理性狀的同時(shí)，能夠增加土壤肥力，主要表現(xiàn)在土壤中氮、磷、鉀元素的含量改變。隨著科技的快速發(fā)展，也帶動(dòng)著農(nóng)業(yè)的飛速發(fā)展。為了達(dá)到作物的增產(chǎn)增收效果，越來越多的人使用工業(yè)化肥。但是研究表明，作物只能夠吸收一小部分化肥中的養(yǎng)分，其余的都堆積在土壤當(dāng)中，這就造成了當(dāng)?shù)赝寥牢廴?。人們?yōu)榱俗魑锂a(chǎn)量增加，又會(huì)大量使用化肥，這就形成了一種惡性循環(huán)，秸稈還田不僅能夠打破這種循環(huán)，也能使資源可持續(xù)性利用。土壤中的氮素能夠增強(qiáng)作物光合作用，但是氮素不能長(zhǎng)時(shí)間留存于土壤，氮肥的使用必不可少，而秸稈還田配施氮肥，能夠更好的增加土壤含氮量。Thomsen[11]在室內(nèi)利用N15標(biāo)記秸稈的實(shí)驗(yàn)表明，每克秸稈可以固定土壤中1.0 mg～3.2 mg的氮，所以化肥與秸稈配合施用是提高土壤氮素的有效途徑之一[12]。長(zhǎng)期使用秸稈還田，還能夠增加土壤有效磷全磷含量。秸稈在腐解過程中會(huì)產(chǎn)生有機(jī)酸等產(chǎn)物，能夠增強(qiáng)土壤中氮、磷、鉀的肥效，調(diào)整土壤氮、磷、鉀比例。對(duì)于鉀元素來說，秸稈與化肥配施，速效鉀以每年8%的速度遞增[13]；秸稈配施化肥比單施化肥，土壤有效鉀含量增加了4.8%～21.0%[14，15]。

4結(jié)語

科技在飛速發(fā)展的同時(shí)，也帶動(dòng)著農(nóng)業(yè)迅猛發(fā)展。為了達(dá)到作物增收增產(chǎn)，人們大量使用農(nóng)業(yè)化肥。作物對(duì)于化肥營(yíng)養(yǎng)元素的吸收只占了很小的一部分，而大部分的氮、磷、鉀元素一方面隨著地表徑流流失，流入附近水體，造成水體污染，形成水體富營(yíng)養(yǎng)化；另一方面，大量的元素在土壤中堆積，造成了當(dāng)?shù)赝寥牢廴尽Ｗ魑锂a(chǎn)生的大量秸稈，堆積、廢棄和焚燒成了主要的處理方式。土壤中大量的營(yíng)養(yǎng)元素的流失，使得土地越發(fā)貧瘠，為了滿足當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)業(yè)發(fā)展，人們會(huì)在耕地中施入越來越多的化肥，這形成了一種惡性循環(huán)。這種不良的農(nóng)耕作業(yè)不僅污染當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境，同時(shí)廢棄和焚燒的秸稈造成了可循環(huán)利用資源的浪費(fèi)，并不能夠達(dá)到當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

秸稈還田方式主要有直接還田和間接還田，其中直接還田包括機(jī)械粉碎還田、整稈還田及覆蓋還田，間接還田包括堆腐還田和過腹還田。由于各地方地形的局限性，需要選擇適合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況的秸稈還田方式。秸稈還田不僅是一種可再生資源的循環(huán)利用，同時(shí)也能夠改良當(dāng)?shù)赝寥赖睦砘再|(zhì)。秸稈還田之后，能夠起到增加土壤孔隙度、降低土壤容重、增加耕地表層土壤的含水量的作用，也能夠減少當(dāng)?shù)亟涤戤a(chǎn)生的徑流量以及泥沙量，起到保水保土的作用。秸稈還田之后，在改良土壤的同時(shí)，其腐解所產(chǎn)生的氮、磷、鉀以及微量元素，能夠促進(jìn)當(dāng)?shù)刈魑飳?duì)營(yíng)養(yǎng)元素的吸收。由于每個(gè)地區(qū)地質(zhì)的差異性，還需要大量的實(shí)驗(yàn)研究，探索出適宜當(dāng)?shù)亟斩捓梅绞健?/p>

秸稈還田屬于當(dāng)今農(nóng)業(yè)可持續(xù)性發(fā)展的熱門課題之一，在總結(jié)前研究者研究成果的時(shí)候，也要對(duì)當(dāng)?shù)刈R(shí)實(shí)際情況進(jìn)行科學(xué)的分析，以期達(dá)到再生資源的科學(xué)性得再循環(huán)利用。

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