淺談玉米秸稈炭還田對黑土土壤肥力特性和氮素農(nóng)學(xué)效應(yīng)的影響

摘 ?要：在現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)發(fā)展過程中，玉米秸稈還田技術(shù)得到了有效的應(yīng)用，其作為有效地土壤肥力培育方式，在東北平原的黑土肥力培育過程中得到了有效應(yīng)用，玉米秸稈還田處理方式主要有兩種，分別是秸稈深翻、秸稈覆蓋處理，其對土壤耕層肥力培育具有重要作用，有助于提升玉米的總產(chǎn)量^[1]?；诖耍恼陆榻B了玉米秸稈炭還田的相關(guān)內(nèi)容，研究了玉米秸稈炭還田對黑土土壤肥力特性和氮素農(nóng)學(xué)效應(yīng)的影響，希望能夠推動農(nóng)業(yè)經(jīng)濟的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：玉米秸稈炭還田;黑土土壤肥力特性;氮素農(nóng)學(xué)效應(yīng);影響

中圖分類號：S513.047 ??文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）16-0000-00

0 引言

黑土區(qū)作為我國玉米主要產(chǎn)區(qū)之一，該地區(qū)的玉米秸稈資源相對比較多，玉米秸稈中存在很多重要養(yǎng)分，如碳、氮、磷等，這些養(yǎng)分能夠還田利用，提升黑土區(qū)的土壤肥力。秸稈炭是生物炭中的主要形式之一，其主要是農(nóng)作物秸稈在無氧條件下發(fā)生炭化作用形成的一種物質(zhì)，這種物質(zhì)具有重要作用，如提升土壤吸附養(yǎng)分的能力、避免養(yǎng)分流失、提升農(nóng)作物生產(chǎn)力、增強微生物活性等，這就需要農(nóng)業(yè)相關(guān)部門需要積極引進玉米秸稈炭還田方式。

1 玉米秸稈炭還田的方式

玉米秸稈炭還田的方式主要有秸稈深翻還田方式和秸稈覆蓋還田方式。其中，秸稈深翻還田方式指的是應(yīng)用相關(guān)設(shè)備收獲玉米后將其秸稈進行粉碎，確保玉米秸稈長度在10cm以下，并將其均勻地灑在田間，利用翻轉(zhuǎn)型梨對秸稈進行深翻，使其進入土層20cm到30cm位置，隨后旋耕耙平，這樣土壤才能夠播種，在來年春天利用平播播種方式鎮(zhèn)壓土壤。秸稈覆蓋還田方式指的是利用大型玉米收獲機收獲玉米后，對秸稈進行粉碎，將其平鋪在地表，這樣來年春節(jié)就無需利用耕播種機對玉米秸稈進行平播處理。

2 玉米秸稈炭還田的作用

在作物收獲次數(shù)不斷增加的情況下，土壤中的養(yǎng)分會有所流失，如果相關(guān)部門不適用肥料方式還原土壤，土壤中的養(yǎng)分會不斷減少，最終出現(xiàn)土壤貧化問題，影響農(nóng)作物的產(chǎn)量。為了有效地優(yōu)化這一問題，農(nóng)民群眾需要注重肥料的合理應(yīng)用，秸稈在農(nóng)業(yè)總生物量中占有一半左右，其含有大量和微量元素，其為植物生長提供了支持，而秸稈還田能夠補充土壤中的養(yǎng)分，減少土壤養(yǎng)分流失。下文主要分析了玉米秸稈炭還田的作用。

2.1 有助于微生物的活動

玉米秸稈炭還田方式使得土壤微生物的碳源物質(zhì)越來越多，提升了微生物數(shù)量和酶活性，這就在很大程度上加速了有機質(zhì)的礦化和腐殖化，并使得植物吸收的營養(yǎng)物質(zhì)在礦化作用下被分解，使得土壤的速效性養(yǎng)分，如氮、磷、鉀及微量元素的含量有所提升，腐殖化作用下的腐殖酸等黑色膠體物會使得土壤粘粒所占比例增加，構(gòu)成土壤團聚體和團粒結(jié)構(gòu)，這樣土壤的容量會越來越少，使得土壤中的水、肥、氣等因素具有一定的協(xié)調(diào)性，進而提升土壤的保水、保肥和供肥能力^[2]。

2.2 改善農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境

秸稈焚燒會污染農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境，阻礙車輛的正常運行，這樣就會導(dǎo)致周圍未收獲的農(nóng)作物受到很大的影響。除此之外，秸稈隨意堆放在田間地頭、村口和宅院等環(huán)境中，既會占有大量的空間對農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境帶來不利影響，又會引發(fā)一系列火災(zāi)。為了有效改善這一現(xiàn)狀，需要引進秸稈炭還田方式，有利于實現(xiàn)農(nóng)業(yè)廢棄物的充分利用。

2.3 為農(nóng)作物產(chǎn)量的提升提供支持

在農(nóng)作物施肥過程中，農(nóng)民需要將有機肥和化肥進行結(jié)合，遵循“有機肥為主，化肥為輔”的原則，有效地提升農(nóng)作物產(chǎn)量，減少土壤因化肥過量使用引發(fā)的土壤板結(jié)、江河湖泊水體污染問題，使得氮、磷、鉀等含量提升5%到20%，還會增加VC和還原糖含量，如在生食產(chǎn)品中的應(yīng)用，能夠使其口感有所改善，但很多農(nóng)業(yè)發(fā)達國家對化肥施用量要求比較嚴格，化肥施用量占施肥總量的1/3以內(nèi)。因此，在農(nóng)作生長過程中，農(nóng)民群眾需要將秸稈炭還田和化肥進行混合使用，不僅能夠滿足農(nóng)作物對養(yǎng)分的實際需求，還能夠改善農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)，提升農(nóng)作物的產(chǎn)量和質(zhì)量。

3 玉米秸稈炭還田對黑土土壤肥力特性的影響

3.1 土壤容量和含水量變化

玉米秸稈炭還田使得0到20cm土層中的土壤容重、21cm到40cm厚的土層中的土壤容重有所降低但秸稈覆蓋處理不會對土壤容重產(chǎn)生很大的影響。在均勻壟種植的過程中，秸稈還田會使得0到20cm、21cm到40cm土層的土壤含水量有所增加，且秸稈還田處理顯著增加了21cm到40cm土層土壤含水量。寬窄壟種植方式的應(yīng)用過程中，秸稈還田會使得0到20cm、21cm到40cm土層的土壤含水量有所增加，秸稈深翻處理顯著增加0～20cm土層土壤含水量。各個土壤還田方式對不同種植模式的土壤含水量增加差異都不明顯，基本一致。

3.2 對土壤有機質(zhì)與氮含量的影響

秸稈深翻處理方式能夠使得0到20cm、21到40cm土層中的土壤有機質(zhì)有所增加，秸稈覆蓋處理方式只能夠影響0到20cm土層中的土壤有機質(zhì)，不會對21cm到40cm土層的土壤有機質(zhì)帶來很大的影響，且同一種秸稈還田方式對均勻壟和寬窄壟的土壤有機質(zhì)影響不存在明顯差異，兩種秸稈還田方式會使得土壤全氮含量有所增加，而同一種秸稈還田方式也不會使得土壤全氮含量存在明顯的差異。

3.3 對土壤速效養(yǎng)分含量的影響

各種玉米秸稈炭還田方式都會對土壤速效養(yǎng)分含量帶來一定的影響。秸稈深翻還田方式會使得21cm到40cm土層的土壤速效氮含量有所增加，但不會對0到20cm土層的土壤速效氮含量帶來很大的影響。而秸稈覆蓋還田方式會使得0到20cm土層的土壤速效氮含量有所增加，不會對21cm到40cm土層的土壤速效氮含量帶來較大的影響，這兩種秸稈還田方式都會使得土壤速效磷含量不斷增加，而秸稈深翻還田方式會增加更大的幅度，但不會對土壤速效磷含量帶來顯著的影響。因此，在應(yīng)用均勻壟種植的過程中，秸稈深翻還田方式會使得21cm到40cm土層的土壤速效鉀含量不斷增加，秸稈覆蓋還田方式不會產(chǎn)生較大的影響。而在使用寬窄壟種植的過程中，秸稈深翻還田能夠增加0到40cm土層的土壤速效鉀含量，而秸稈覆蓋處理則沒有顯著的影響。

3.4 對玉米產(chǎn)量的影響

在使用均勻壟種植的過程中，玉米產(chǎn)量會有所不同，按照還田方式對產(chǎn)量大小的影響主要是：秸稈深翻還田方式、常規(guī)還田方式、秸稈覆蓋方式。其中，秸稈深翻還田方式會增加6%到14%的玉米產(chǎn)量;秸稈覆蓋方式會使得玉米產(chǎn)量降低0.1%到7%。在使用寬窄壟種植的過程中，玉米產(chǎn)量也存在一定的差異，按照還田方式對產(chǎn)量大小的影響主要是：秸稈深翻還田方式、常規(guī)還田方式、秸稈覆蓋方式。其中，秸稈深翻還田會增加2%左右的玉米產(chǎn)量。

4 玉米秸稈還田中存在的問題

4.1 碳氮比失調(diào)、秸稈粉碎不到位

一般而言，秸稈自身的碳氮比是（65～85）：1，適宜微生物活動的碳氮比是25：1，在秸稈還田后土壤中的氮素含量會有所減少，微生物會和作物爭奪氮素，這就使得分解過于緩慢，后茬作物會缺氧，出現(xiàn)黃化、苗弱和生長不良等問題。在秸稈粉碎長度過大的情況下，不利于耕翻和播種。

4.2 土壤大小孔隙比例缺乏合理性

玉米秸稈炭還田會使得土壤變松，影響種子的發(fā)芽和生長，嚴重的還會影響農(nóng)作物的根系扎根。玉米秸稈中的營養(yǎng)物質(zhì)比較豐富，有助于提升土壤的有機質(zhì)含量。因此，使用秸稈粉碎機粉碎玉米秸稈后進行還田，會使得土壤中的有機質(zhì)含量有所增加，減少農(nóng)民群眾的人工投入，節(jié)省大量的資源。

5 玉米秸稈炭還田的優(yōu)化措施

5.1 合理地選擇秸稈，及時翻埋入土

在玉米秸稈炭還田過程中，相關(guān)人員需要合理地選擇秸稈，挑選出病蟲害秸稈，在出現(xiàn)大面積病蟲害的情況下，秸稈不適宜直接重點，需要在田間地頭高溫堆漚，有效地殺害蟲卵和帶菌體，嚴禁在還田后將病菌蟲卵留在土壤中，避免出現(xiàn)病蟲害問題。除此之外，在收獲玉米后，需要在秸稈水分充足、土壤性狀良好的情況下，將其粉碎耕翻如圖，在土壤含水量低的情況下，需要對其進行澆灌，有助于秸稈腐解。

5.2 加強對秸稈粉碎長度及數(shù)量的控制

在玉米秸稈炭還田過程中，相關(guān)人員需要注重秸稈的粉碎長度，將其控制在5cm以內(nèi)，而長度大于10cm的秸稈翻壓還田，會帶來很多影響，如土壤過松、孔隙大小不一致，由于存在很大大孔隙會出現(xiàn)跑風(fēng)問題，使得種子發(fā)芽和苗期生長受到很大的影響。因此，在條件允許的情況下，相關(guān)人員需要使用功率大的大型秸稈粉碎機，將秸稈和土壤進行融合，提升土壤的養(yǎng)分含量。

5.3 合理地施用氮、磷肥

在應(yīng)用秸稈的過程中，土壤中的氮、磷等速效養(yǎng)分消耗量會越來越少，極易引發(fā)微生物和作物幼苗爭肥現(xiàn)象。因此，在玉米秸稈炭還田的過程中，需要使用碳酸氫銨等肥料，有效地改善土壤暫時性缺肥問題，實現(xiàn)秸稈資源的充分利用，為循環(huán)農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展提供支持，避免因農(nóng)業(yè)生產(chǎn)污染人類的生態(tài)環(huán)境^[3]。除此之外，耕地的用養(yǎng)結(jié)合是一種有效的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式，能夠提升農(nóng)作物的產(chǎn)量和質(zhì)量，改善農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境。

6 結(jié)語

綜上所述，在社會的發(fā)展中，社會各界越來越注重農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)和發(fā)展，很多先進技術(shù)和方式已融入農(nóng)作物種植過程中，玉米秸稈炭還田方式能夠有效地改善農(nóng)作物的生態(tài)環(huán)境，提升農(nóng)作物的產(chǎn)量。通過分析發(fā)現(xiàn)，將玉米秸稈制成生物炭后直接施用到土壤中，比直接還田有利于提升土壤的養(yǎng)分含量，實現(xiàn)土壤養(yǎng)分供應(yīng)和作物需求的協(xié)調(diào)性，在未來的發(fā)展中，相關(guān)人員需要繼續(xù)開展田間試驗，觀察長期添加玉米秸稈炭對土壤肥力和肥料氮農(nóng)學(xué)效應(yīng)的影響。

參考文獻

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[3] 郭俊娒，姜慧敏，張建峰，李玲玲，張水勤，謝義琴，李先，劉曉，周貴宇，楊俊誠.玉米秸稈炭還田對黑土土壤肥力特性和氮素農(nóng)學(xué)效應(yīng)的影響[J].植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報，2016，22（01）：67-75.

收稿日期：2019-06-10

作者簡介：周舒俐（1970—），女，漢族，遼寧沈陽人，本科，高級農(nóng)藝師，研究方向：農(nóng)學(xué)。