秸稈還田對土壤改良的研究進展

●劉紅霞（內(nèi)蒙古自治區(qū)農(nóng)牧業(yè)生態(tài)與資源保護中心 內(nèi)蒙古 呼和浩特 010010）

內(nèi)蒙古作為我國糧食重要產(chǎn)區(qū)，2020年各種農(nóng)作物秸稈產(chǎn)量超百億千克，但秸稈綜合利用率不足85%。秸稈還田是其資源化利用途徑之一，秸稈還田有利于土壤容重、有機質(zhì)含量和肥力的改善，若利用不當(dāng)會加劇土壤環(huán)境惡化。因此，合理調(diào)節(jié)秸稈還田方式對土壤環(huán)境改良具有重要意義。

1 農(nóng)作物秸稈還田的方式

1.1 直接還田

直接還田，即將農(nóng)作物秸稈經(jīng)過秸稈粉碎機切斷粉碎或直接覆蓋到田間地表上，優(yōu)點為減少土壤水分蒸發(fā)，秸稈在農(nóng)地上腐爛后還會增加土壤中有機質(zhì)含量。機械化程度較高且地勢相對平坦的農(nóng)區(qū)，可將秸稈粉碎后直接翻壓還田，而水熱條件好的農(nóng)區(qū)可采用覆蓋還田方式。直接還田可增強冬季土壤保溫性和保水性，覆蓋還田可以增加土壤養(yǎng)分含量，增加土壤肥力，有利于春季播種。

1.2 堆漚還田

堆漚還田，即通過堆積發(fā)酵的方式殺滅秸稈內(nèi)的病原菌，分解秸稈養(yǎng)分，提高堆肥效果，適用于個體農(nóng)戶。堆漚還田有利于補充土壤鉀元素含量，主要有高溫堆肥和自然發(fā)酵堆肥兩種方式，前者利用好氧微生物，后者利用畜禽糞尿，經(jīng)過發(fā)酵實現(xiàn)堆肥。高溫堆肥可加速秸稈內(nèi)木質(zhì)素和纖維素的降解，降低病菌含量，而自然發(fā)酵堆肥操作簡便，發(fā)酵時間長，秸稈木質(zhì)素和纖維素不易完全降解。

1.3 過腹還田

過腹還田，即將農(nóng)作物秸稈作為畜禽飼料進行飼喂，收集畜禽糞便施灑農(nóng)田。畜禽糞便中含有許多未消化的秸稈，有機質(zhì)含量高，可實現(xiàn)“秸稈—飼料—肥料—糧食”的良性循環(huán)。但該技術(shù)推廣深度有限，普及率還有待提高。

1.4 焚燒還田

焚燒還田，即在農(nóng)作物收獲后直接焚燒秸稈，優(yōu)點為可直接殺死病菌和蟲卵，焚燒后的草木灰可補充土壤中鉀的含量，也可有效清除雜草。但是焚燒會釋放二氧化硫、二氧化氮和可吸入顆粒物等，易造成環(huán)境污染。

2 秸稈還田對土壤改良的影響

秸稈還田可以改善田間水熱狀況和理化性質(zhì)，促進農(nóng)作物生長，提高水分利用率，是一種節(jié)水保墑的栽培模式，尤其適于內(nèi)蒙古旱地和黃土高原區(qū)域推廣和應(yīng)用[1]。

2.1 秸稈還田對土壤理化性質(zhì)的影響

秸稈還田可以提高土壤溫度、水分以及有機質(zhì)和鉀元素含量，同時改善土壤結(jié)構(gòu)，降低土壤容重，對于旱地播種有積極影響。張瑞富等[2]在通遼國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技園進行秸稈還田試驗，研究發(fā)現(xiàn)在相同的灌溉條件下，秸稈還田可以增加春玉米葉片和根系過氧化物酶和超氧化物歧化酶活性，同時丙二醇含量會相應(yīng)下降，秸稈全量還田有利于增強通遼地區(qū)春玉米抗氧化能力。薩如拉等[3]在內(nèi)蒙古東部灌溉區(qū)進行試驗，研究發(fā)現(xiàn)3種不同秸稈腐熟劑均可加速秸稈腐熟，有利于補充土壤速效鉀、速效磷和氮素含量。

2.2 秸稈還田對土壤微生物群落的影響

酶是土壤重要組成成分之一，秸稈還田對土壤細菌、真菌和放線菌的比例和數(shù)量具有影響。張婷婷等[4]對內(nèi)蒙古旱作農(nóng)田小麥秸稈還田不同覆蓋度對土壤微生物菌落的影響進行研究，發(fā)現(xiàn)當(dāng)小麥秸稈還田覆蓋度為50%時，土壤內(nèi)的細菌和真菌種類豐富，且物種均勻度較高；當(dāng)秸稈覆蓋度增至70%時，對土壤微生物菌群仍有較大正面影響；而秸稈覆蓋率達90%時，土壤微生物群落多樣性無法維持相對穩(wěn)定水平。高日平等[5]以內(nèi)蒙古黃土高原風(fēng)沙區(qū)為試驗田，秸稈還田覆蓋度為25%時可以增加土壤內(nèi)細菌、真菌和放線菌數(shù)量，增加量分別為27.3%，9.3%，22.3%。

2.3 秸稈還田對土壤氮氣排放的影響

秸稈還田對土壤氮氣排放形式和排放量具有影響，秸稈還田通過降低土層含量來促進氮素不同形式的轉(zhuǎn)化。彭毅等[6]利用秸稈還田、常規(guī)耕作、平膜覆蓋3種不同耕作方式進行旱地冬小麥播種，研究發(fā)現(xiàn)不同耕作方式對土壤氮氣排放的影響，靜態(tài)箱-氣相色譜法結(jié)果顯示，不同處理方式氮氣排放主要集中在氮肥施加的20 d后，覆膜耕作可顯著增加土壤氮氣排放量，而秸稈還田可降低氮氣排放總量，覆膜耕作對全球增溫具有積極影響，而秸稈還田是一種低氮氣排放耕作方式。

3 目前存在的問題

根據(jù)當(dāng)前內(nèi)蒙古地區(qū)秸稈處理效果來看，一是秸稈腐解問題，秸稈在25℃左右溫度下充分腐熟需要20 d，而內(nèi)蒙古秋季氣溫低，空氣濕度低，冬季封凍期長，直接還田不利于秸稈腐熟，會出現(xiàn)跑墑問題。二是秸稈粉碎度不符合要求，農(nóng)作物秸稈粉碎長度超過10 cm，且長短不一，農(nóng)戶粉碎度僅為80%左右，且翻埋深度不足，無法與土壤充分結(jié)合。三是秸稈還田成本高，秸稈還田需要購買大型收割機和秸稈粉碎機，為保障還田質(zhì)量，最好進行二次粉碎，同時施加腐熟劑和微生物等，這會影響農(nóng)戶還田積極性[7]。四是還田技術(shù)缺乏指導(dǎo)，秸稈還田后出現(xiàn)出苗率低等問題，農(nóng)戶無法自行解決，也缺少專業(yè)的技術(shù)指導(dǎo)，因此不利于秸稈還田推廣。五是缺乏統(tǒng)一技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，農(nóng)戶在具體實施過程中無參照，大多依靠感覺或經(jīng)驗進行操作。

4 發(fā)展建議

從農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境保護角度來講，秸稈還田可改善土壤結(jié)構(gòu)，降低化學(xué)肥料用量，提高土壤抗旱保墑能力和農(nóng)作物產(chǎn)量。今后可從飼料化、肥料化、基料化、能源化等途徑發(fā)展。一是秸稈飼料化利用，鼓勵養(yǎng)殖大戶和畜牧養(yǎng)殖企業(yè)利用高機械化進行大規(guī)模秸稈粉碎，通過青貯、氨化等方法為畜禽養(yǎng)殖提供飼料原料，實現(xiàn)“以種促養(yǎng)”的目標(biāo)。二是秸稈飼料肥料化利用，各地區(qū)根據(jù)農(nóng)業(yè)機械化程度制定秸稈還田作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，繼續(xù)加大秸稈還田補貼和政策支持，氣候溫度低地區(qū)可采用過腹還田的方式提高飼料肥料化水平。三是秸稈基料化利用，推動秸稈為基料的食用菌生產(chǎn)，發(fā)揮食用菌生產(chǎn)企業(yè)的龍頭帶動作用。四是秸稈能源化利用，加大秸稈直接焚燒監(jiān)管力度，同時推廣秸稈生物燃氣和沼氣應(yīng)用，改善內(nèi)蒙古農(nóng)村能源結(jié)構(gòu)。