小麥—玉米輪作體系下長期秸稈還田對土壤養(yǎng)分含量的影響綜述

張?zhí)K芮 李一鳴

摘要? ? 我國是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大國，每年有大量農(nóng)業(yè)副產(chǎn)物，高達7億t以上，其中玉米和小麥是最主要的秸稈輸出作物。為了明確在小麥與玉米輪作體系下秸稈還田對土壤養(yǎng)分及其變化的影響，進一步探討人們應該采用的技術(shù)措施，從而達到資源利用最大化。本文通過查閱文獻，總結(jié)了前人的經(jīng)驗，分析出秸稈還田對土壤氮、磷、鉀、有機質(zhì)、pH值等都有正向效應，提出秸稈還田技術(shù)還有待進一步提高，應因地制宜地根據(jù)不同地區(qū)確定還田量與還田方式。

關(guān)鍵詞? ? 秸稈還田;小麥—玉米輪作體系;土壤養(yǎng)分;還田技術(shù)

中圖分類號? ? S158;S141.4? ? ? ? 文獻標識碼? ? A

文章編號? ?1007-5739（2020）07-0189-01? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?開放科學（資源服務）標識碼（OSID）

農(nóng)作物秸稈是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中非常重要的副產(chǎn)物，其含有豐富的大量營養(yǎng)元素和微量營養(yǎng)元素，同時還含有木質(zhì)素、纖維素、果糖、蛋白質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì)，是作物養(yǎng)分的重要來源[1]。秸稈還田就是作物成熟收獲后，將最后留下的莖葉返還到土壤中。一般有3種還田方式，即直接還田、焚燒還田和間接還田。根據(jù)以往的研究，在冬小麥夏玉米輪作體系下，小麥秸稈全量還田可以部分替代夏玉米所需的化學養(yǎng)分施用量，相當于純N 14.8%、P2O5 11.8%、K2O 74.2%。用2/3的夏玉米秸稈還田后基本可以替代冬小麥所需鉀肥的全部用量，全量還田可以替代冬小麥化學養(yǎng)分中純N 35.6%和P2O5 22.8%的使用量。中國具有豐富的秸稈資源，每年產(chǎn)量可達7億t，其中水稻、小麥和玉米三大糧食作物秸稈產(chǎn)量最高，可達5億t，分別占到總量的29.0%、19.9%和37.5%[2]。將豐富的秸稈資源利用好是改善和提高土壤質(zhì)量、減少化肥投入和提高養(yǎng)分利用效率的基礎(chǔ)。小麥—玉米輪作體系主要應用在華北平原地區(qū)，農(nóng)民根據(jù)多年的經(jīng)驗在夏季種植玉米、冬季種植小麥，一年兩熟。由于該體系中小麥、玉米秸稈量豐富，絕大部分農(nóng)民習慣于將其直接還田，以省工省時。因此，研究秸稈還田對土壤養(yǎng)分含量的影響對于節(jié)約肥料量、提高土壤質(zhì)量和改善農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境具有重要意義。

近年來，國內(nèi)外學者先后充分研究了秸稈還田的積極作用，但是具體針對某一耕作體系下秸稈還田的作用研究較少。因此，本文綜述國內(nèi)外有關(guān)小麥—玉米輪作體系下秸稈還田對土壤養(yǎng)分含量的影響，以期為今后該輪作體系種植模式下秸稈還田的調(diào)控提供參考。

1? ? 小麥和玉米秸稈養(yǎng)分狀況

小麥、玉米秸稈中含有豐富的氮、磷、鉀等大量營養(yǎng)元素以及中微量元素，同時還含有其他的一些營養(yǎng)元素，比如木質(zhì)素、纖維素等富含碳元素的物質(zhì)[3]。根據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，與其他秸稈相比，小麥秸稈含碳量最高，玉米秸稈含鉀較高。長期研究秸稈還田對土壤養(yǎng)分管理、土壤質(zhì)量提升和維持其可持續(xù)生產(chǎn)力具有重要意義。在小麥—玉米輪作體系下，長期秸稈還田可增加土壤有機碳、全氮、堿解氮和全鉀含量，其含量NPK+S處理較NPK平均增加SOC 19.1%、TN 18.1%、AN 22.6%和TK 5.6%[2]。

2? ? 秸稈分解和養(yǎng)分釋放特點

秸稈還田可以有效改善土壤質(zhì)量，緩解土壤養(yǎng)分流失，提高土壤供肥水平[4]。秸稈腐解受到溫度、水分、氣候、土壤和植被等多種因素的共同影響。秸稈還田還應該注意秸稈還田量及還田方式。秸稈的腐解速率與秸稈還田到土壤后的C/N密切相關(guān)，C/N越小，秸稈的腐解速率越快。由于小麥、玉米秸稈中碳氮比較高，當達到一定程度時，會出現(xiàn)微生物和作物競爭氮的現(xiàn)象，從而導致植物缺氮，反而不利于微生物對秸稈的腐解，使腐解速度緩慢[2]。一般C/N在15～30之間最適合秸稈的腐解[5]。因此，秸稈還田與化肥配施相結(jié)合，可有效提高農(nóng)田養(yǎng)分循環(huán)利用效率及肥料利用效率[2]。秸稈還田量高的另一不利因素是在秸稈腐解初期微生物會與作物爭奪營養(yǎng)元素，導致小麥與玉米初期有苗弱、死苗等現(xiàn)象。

3? ? 秸稈還田對土壤養(yǎng)分影響的研究進展

楊軼囡等[6]對吉林省秸稈還田資源利用方式進行研究發(fā)現(xiàn)，連續(xù)2～3年實施玉米機械秸稈還田，可增加土壤有機質(zhì)、速效磷、全氮和速效鉀的含量，其中速效磷和速效鉀含量增幅最高，分別平均達40%和30%，相當于減少化肥投入1 458元/hm2。張? 靜等[7]在西北地區(qū)研究玉米秸稈還田后土壤養(yǎng)分的變化發(fā)現(xiàn)，短時間內(nèi)（15 d）秸稈進入快速腐熟階段，此時有機質(zhì)含量升高;15 d后秸稈進入慢速腐熟階段，此時土壤有機質(zhì)含量降低且有機質(zhì)含量下降度與秸稈還田量成負相關(guān)。同時，在對土壤全氮進行研究發(fā)現(xiàn)，隨著秸稈還田量的增加，秸稈對土壤全氮消耗的緩沖效果先大后小。由此說明，在短期內(nèi)秸稈進入快速腐熟階段，此時秸稈腐解需要消耗大量氮，因而秸稈量越大，土壤全氮含量越低;但是，隨著秸稈腐解進入慢速階段后，秸稈還田量越大，全氮量下降越緩慢，這就意味著秸稈有抑制全氮流失的作用[7]。錢鳳魁等[8]在遼寧西北部地區(qū)總結(jié)出了一整套的秸稈還田模式，即滅茬+深開溝+整株秸稈還田+重施肥+秋覆蓋，這種模式非常適合旱地農(nóng)田，為土壤提供水、肥與能量等，可改善土壤生態(tài)環(huán)境，能從根本上提高土壤質(zhì)量。胡喜巧等[9]在河南新鄉(xiāng)研究黃淮海玉米—小麥兩熟農(nóng)作制度發(fā)現(xiàn)，玉米秸稈還田對土壤養(yǎng)分變化有一定影響，秸稈還田后有機質(zhì)、有效磷、有效鉀都平均增加20%，土壤pH值基本不變。

4? ? 結(jié)語

從秸稈利用的國際經(jīng)驗來看，秸稈還田既是發(fā)達國家的成熟做法，又是秸稈利用的主要渠道[6]。近年來，我國的秸稈還田量也在持續(xù)增加，但不同地區(qū)的秸稈還田技術(shù)還有待進一步提高。農(nóng)業(yè)專家和絕大部分的農(nóng)民知道小麥、玉米秸稈還田可以改善土壤質(zhì)量，進而提高作物產(chǎn)量，但是具體的秸稈還田技術(shù)還需要進一步明確和優(yōu)化，應根據(jù)不同地區(qū)的具體情況選擇不同秸稈還田技術(shù)，確保資源利用最大化。比如，在華北平原小麥—玉米輪作體系下采用玉米—小麥全程免耕100%秸稈覆蓋體系和玉米深松100%秸稈覆蓋+小麥免耕100%秸稈覆蓋體系[10];在東北地區(qū)，魏永霞[11]提出了深松+秸稈還田+壟向區(qū)田模式，對提高作物產(chǎn)量、水土保持的效果最佳。在西北干旱地區(qū)，形成了滅茬+深開溝+整株秸稈還田+重施肥+秋覆蓋的模式，大大提高了土壤墑情，增加了作物產(chǎn)量[8，12]。

5? ? 參考文獻

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