农作物秸秆资源化利用研究进展
王素娟;孙肖青
【摘 要】首先介绍了秸秆还田的基本方式,然后综合阐述了秸秆还田对土壤肥力的影响,最后提出了当前秸秆还田中所存在的问题,为提高秸秆资源的高效利用,推进农业的可持续发展提供一定的理论依据. 【期刊名称】《安徽农业科学》 【年(卷),期】2013(041)009 【总页数】2页(P4034-4035)
【关键词】秸秆还田;土壤肥力;耕作方式 【作 者】王素娟;孙肖青
【作者单位】山东省农业可持续发展研究所,山东济南250100;山东省农业可持续发展研究所,山东济南250100 【正文语种】中 文 【中图分类】S127
俗语说“民以食为天，食以粮为主”，我国有13亿的人口，粮食生产问题是我国发展中所必须重视的一个重要问题。我国是一个农业大国，2012年我国的粮食总产量为58 957万t。而每年秸秆的产量与粮食产量相当，目前全国每年大约产生7亿t秸秆，这些秸秆中大约有一半弃于荒野未予利用。有些地区废弃焚烧的秸秆数量已占秸秆总量的60%［1］，秸秆的废弃或焚烧，一方面会造成严重的环境污
染问题［2］，另一方面造成有机质及养分资源的大量浪费。另外，焚烧秸秆还会造成土壤水分的蒸发及土壤结构的破坏，造成土壤板结，肥力下降，土壤生态系统恶化，作物产量下降，这已经成为社会性热点问题。因此，农作物秸秆的资源化利用已成为亟待解决的问题［3］。 1 秸秆还田方式
秸秆还田是把不宜直接作饲料的秸秆(玉米秸秆、小麦秸秆等)直接或堆积腐熟后施入土壤中的一种方法。常用的秸秆还田方式主要有直接还田、堆沤还田、过腹还田和焚烧还田。
1.1 直接还田 秸秆直接还田又可分为秸秆覆盖还田和翻压还田。翻压还田是在作物收获后，将作物秸秆在下茬作物播种或移栽前翻入土中。覆盖还田是将作物秸秆或残茬直接铺盖于土壤表面。随着时间的延长，秸秆逐渐腐解于土壤中，腐解后能增加土壤中有机质的含量。秸秆在覆盖情况下能够形成低温时的“高温效应”和高温时的“低温效应”双重效应，调节土壤温度，有效缓解气温激变对作物生长的伤害［4］。
1.2 堆沤还田 根据含水量的多少，秸秆堆沤还田可分为两大类:一是沤肥还田。如果水分较高，物料在淹水(或污泥、污水)条件下发酵，即沤肥。沤肥是嫌气性常温发酵，在全国各地尤其是南方较为普遍。二是堆肥还田。把秸秆堆放在地表或坑池中，并保持适量的水分，经过一定时间的堆积发酵生成腐熟的有机肥料，即堆肥。秸秆堆沤过程中，有机物的分解会释放大量的热量，沤堆温度升高，一般可达60～70℃。秸秆堆沤发酵有利于降解消除对作物有毒害作用的有机酸类、多酚类以及对植物生长有抑制作用的物质，保障了有机腐熟肥的安全使用。秸秆堆沤还田是解决我国当前有机肥短缺的主要途径，也是中低产田改良土壤、培肥地力的一项重要措施。
1.3 过腹还田 过腹还田是将秸秆作为动物饲料，利用动物将秸秆消化并形成粪便
排出还于田中，其有机质含量较高，各种养分充足。利用秸秆过腹还田对发展畜牧业、促进农作物生长、形成秸秆－饲料－牲畜－肥料－粮食的良性循环和培肥土壤都起到良好作用［4］。
1.4 焚烧还田 焚烧还田是最为传统的秸秆处理方式，主要有作为燃料燃烧和田间直接焚烧两种形式。虽然处理方便且能起到一定的肥田效果，但由于这种方式会造成空气污染和能源浪费，因此不应提倡。 2 秸秆还田对土壤肥力的影响
2.1 对土壤水热特性的影响 秸秆还田使土壤含水量提高，有利于作物抗旱。土壤矿物颗粒的最高吸水量为50%～60%，腐殖质的吸水量为400%～600%。因此，施用作物秸秆可使土壤持水量提高，且随秸秆还田量的增加，土壤保水性增强。土壤保水能力增加，比热增大，传导热的能力增强，改善了调温性，进而改善了土壤热量状况。
2.2 对土壤理化性质的影响 秸秆还田能改善土壤的物理性质，它能够提高土壤的孔隙度和非毛管孔隙度，降低土壤的容重。土壤的容重和毛管孔隙度都是反应土壤结构特性的重要指标［5］。李新举等［6］研究发现，秸秆还田可以增加土壤孔隙度、减少土壤容重。吴婕等［7］发现，秸秆覆盖处理后，土壤容重降低1.86%～3.73%。研究表明，秸秆还田后土壤的孔隙度明显增加，土壤容重降低，使得土壤疏松，通气透水条件良好，从而增加土壤养分的供给。另外，秸秆还田能增加土壤中的氮素储量。赵鹏等研究表明，在小麦和玉米轮作情况下，考虑到农田氮素平衡，应减少氮肥施用量，施纯氮不要超过360 kg/hm2为宜［8］。大量研究表明，长期秸秆还田会增加土壤有效磷和土壤全磷的含量［9］。有研究指出，长期连续秸秆还田可显著降低土壤对外源钾素的固定，环境溶液中钾素浓度由1 000升至4 000 mg/L时，土壤固钾量也随之增加。
2.3 对土壤有机质的影响 连续多年秸秆还田可以不断增加土壤中有机质的含量。
研究表明，连续3年秸秆还田可以使土壤有机质增加0.2%～0.4%。秸秆还田后，秸秆附近微生物大量繁殖，形成土壤微生物活动层，加速对秸秆中有机态养分的释放。洪春来等［10］的试验证明，秸秆全量还田两年后，土壤有机质含量由原来的4.23%上升到4.38%～4.53%，而对照不还田下降了0.14%。蒋维新等［11］通过10年的试验研究发现，通过施用氮肥和秸秆还田处理后，土壤中有机质含量分别增加了0.10%和0.19%，而施入秸秆的土壤中松结态腐殖质含量比对照高0.059%。
2.4 对土壤微生物的影响 秸秆还田为土壤微生物的活动提供了丰富的碳源和氮源，促进了微生物的生长、繁殖，从而使土壤微生物的数量发生很大变化，提高了土壤的生物活性［5］。有研究表明，秸秆还田后土壤微生物的总量急剧上升，主要以细菌和放线菌为主。焚烧秸秆对土壤微生物的影响非常显著，焚烧后土壤中的细菌、放线菌和真菌数量都大大降低。 3 秸秆还田中存在的问题
随着我国秸秆还田进程的不断加快、推广规模的不断扩大，秸秆还田带来巨大效益的同时，由于农作物秸秆还田方式的不合理，也对农田生态环境也产生了一些影响。首先是秸秆还田后的灌溉问题。秸秆还田后，由于秸秆本身吸水和微生物分解吸水，会降低土壤含水量。在现有的研究背景下，还不能根据实际的秸秆还田量制定出一个相对合理的灌溉方式，容易造成水资源的浪费。再次是秸秆还田后的施肥问题。秸秆还田后，土壤前期氮肥需求量高于常规田，但后期随着秸秆在土壤中分解、转化，当季就可分解并释放部分氮素。因此，后期氮肥的投入应不断减少，生产上施氮量应控制在所栽培品种正常施肥量的下限。比如针对稻麦轮作区，小麦秸秆还田后，应防止氮肥施用过多造成水稻徒长、贪青晚熟、易倒伏等现象。高强度秸秆还田后，原有的栽培技术与生产不配套，会造成肥料的浪费，并且肥料的过度施用有可能造成农田环境恶化。
4 展望
随着低碳农业的大力推行，秸秆还田在农业可持续发展中有着举足轻重的作用，秸秆还田要向着增效和降低成本的方向发展。此外，应加大对秸秆还田的扶持力度，切实保障地方能够将国家的落实到具体措施上，使秸秆还田技术能够有效地服务于现代农业的发展。针对以上存在的问题，在今后的工作中应重点研究以下几个方面:一是研究秸秆还田下肥料运筹技术。以减少化肥投入、人工投入、提高产量、提高肥料利用率为目标，研究秸秆还田条件下不同营养元素肥料及其组合对作物产量、土壤肥力和肥料利用率的影响。二是研究秸秆还田模式下水分运筹技术。以节约水资源、提高水分利用率、提高产量为目标，探索秸秆还田模式下不同灌溉制度对作物产量、土壤性状和水分利用率的影响。三是研究秸秆还田条件下的耕作方式配套技术。探索耕作模式对土壤环境、作物产量、动力投入等的影响，建立高效的耕作技术。 参考文献
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［11］蒋维新，周广业.作物秸秆对黑垆土的培肥效果［J］.甘肃农业科技，1994(4):25－26.
