我國(guó)農(nóng)作物秸稈還田的研究進(jìn)展

李珊

近年來(lái)，我國(guó)糧食產(chǎn)量倍增，導(dǎo)致作物秸稈量不斷增加，每年產(chǎn)量高達(dá)7億噸以上。秸稈作為農(nóng)業(yè)廢棄物是可再生資源，含有氮、磷、碳、鉀、鎂等多種元素，具有較高的利用價(jià)值。目前，秸稈處理多是焚燒，對(duì)大氣環(huán)境破壞性極大。研究表明，秸稈還田可改善土壤有機(jī)質(zhì)含量、土壤結(jié)構(gòu)和培肥土壤。

1.顯著增大土壤中的酶活性

西北半干旱區(qū)小麥秸稈還田與秸稈不還田相比，秸稈還田可顯著增大過(guò)氧化氫酶、土壤蔗糖酶、堿性磷酸酶和脲酶的活性。秸稈還田與覆膜相結(jié)合，可改善單純秸稈還田低溫時(shí)土壤的酶活性；秸稈還田與灌溉處理結(jié)合，可顯著改善還田土壤深度10厘米和20厘米處的4種酶活性。在西北半干旱地區(qū)進(jìn)行小麥秸稈還田，采用覆膜+灌溉處理+秸稈還田，可顯著改善土壤中脲酶、土壤蔗糖酶、堿性磷酸酶和過(guò)氧化氫酶活性。

2.糧食作物研究多，經(jīng)濟(jì)作物研究少

農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家均重視土地的生態(tài)農(nóng)業(yè)和用養(yǎng)結(jié)合，美國(guó)秸稈還田量占生產(chǎn)量的68%，英國(guó)占73%。日本推進(jìn)秸稈分解菌技術(shù)制作秸稈肥料促進(jìn)秸稈有效還田，已在20多個(gè)國(guó)家應(yīng)用。我國(guó)秸稈還田歷史悠久，但還田率仍較低。我國(guó)研究主要集中于北方小麥、玉米，南方主要集中于水稻、小麥，干旱半干旱區(qū)域多，濕潤(rùn)半濕潤(rùn)區(qū)域少，如華北平原，黃土高原的干旱、半干旱區(qū)域秸稈還田技術(shù)研究較多，糧食作物研究多，經(jīng)濟(jì)作物研究少，如玉米、小麥、水稻等秸稈還田研究較多。

3.還田方式

秸稈還田方式不當(dāng)，可影響播種質(zhì)量，如出苗、苗齊、苗壯不良，還可導(dǎo)致秸稈成為病害的來(lái)源。有的將秸稈直接還田，利用土壤微生物、添加腐熟劑實(shí)現(xiàn)養(yǎng)分還田，有的通過(guò)秸稈田外堆肥漚肥、食用菌菌渣還田、畜禽過(guò)腹還田等，不同的經(jīng)濟(jì)因素、生態(tài)條件和農(nóng)林牧業(yè)情況決定秸稈還田方式。

4.增加土壤碳庫(kù)的輸入

秸稈作為有機(jī)物料，施入土壤后通過(guò)微生物分解增加土壤碳庫(kù)的輸入，8%～35%的有機(jī)碳以有機(jī)質(zhì)形式輸入土壤碳庫(kù)。學(xué)者預(yù)測(cè)施氮肥、秸稈還田、免耕措施等3種方法的土壤固碳潛力，結(jié)果顯示秸稈還田的固碳潛力最佳。采用秸稈含氮量和政府問(wèn)氣候變化專(zhuān)門(mén)委員會(huì)推薦的方法和參數(shù)估算，歐洲每年還田秸稈1.32×10⁸噸，土壤固碳潛力提升6.5TgC/年。在總結(jié)我國(guó)大量試驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上，估算隨秸稈還田的持續(xù)應(yīng)用，我國(guó)土壤碳庫(kù)水平可從9.76Tg提升到34.4Tg。目前，很多學(xué)者利用土壤碳庫(kù)管理指數(shù)研究秸稈還田對(duì)土壤有機(jī)碳的影響，大量研究結(jié)果趨于一致，認(rèn)為秸稈還田可顯著提高土壤碳庫(kù)管理指數(shù)。

5.增加鹽堿地土壤細(xì)菌多樣性和物種豐度

通過(guò)典型的鹽堿地玉米田，在玉米吐絲期利用高通量測(cè)序?qū)ν寥兰?xì)菌測(cè)序，結(jié)合生物信息學(xué)分析，研究未開(kāi)墾鹽堿地、非鹽堿地連作玉米田、玉米秸稈還田鹽堿地種植玉米田等下耕層土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)、多樣性和豐富度。結(jié)果表明，在已知菌屬中鞘氨醇單胞菌屬和pontibacter是未開(kāi)墾鹽堿地和玉米秸稈還田鹽堿地種植玉米田的優(yōu)勢(shì)菌屬；非鹽堿地連作玉米田的優(yōu)勢(shì)菌屬為鏈霉菌屬、類(lèi)諾卡氏屬和鞘氨醇單胞菌屬。玉米秸稈還田對(duì)鹽堿地土壤細(xì)菌多樣性的影響較大，2年玉米秸稈還田鹽堿地物種豐度和土壤細(xì)菌多樣性與未開(kāi)墾鹽堿地相比均有上升，并出現(xiàn)降解有機(jī)物料和農(nóng)藥的菌屬。玉米秸稈還田后，可使鹽堿土壤細(xì)菌多樣性和豐度均增加，可能是玉米秸稈還田后能切斷上下層土壤的聯(lián)系，避免鹽分表聚和水分上移。

玉米秸稈還田能為土壤微生物提供碳源，且秸稈自身也含有大量微生物，提高土壤細(xì)菌多樣性。玉米秸稈還田鹽堿地和未開(kāi)墾鹽堿地的土壤中鞘氨醇單胞菌屬和pontibacter為優(yōu)勢(shì)菌屬；連作玉米田優(yōu)勢(shì)菌屬為鏈霉菌屬、類(lèi)諾卡氏屬和鞘氨醇單胞菌屬。