淺析秸稈還田的方式及作用①

祁石剛 高學(xué)雙 姜雪照 金 婷 錢(qián)曉晴

（1 宿遷市農(nóng)業(yè)技術(shù)綜合服務(wù)中心 江蘇宿遷223800；2 揚(yáng)州大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院 江蘇揚(yáng)州225000）

農(nóng)作物秸稈是由大量的有機(jī)物和少量的無(wú)機(jī)物及水所組成，如能加以利用，是非常重要的肥料來(lái)源。水稻秸稈中氮元素含量約為5%、磷元素含量約為1.5%、鉀元素含量為2.6%，有機(jī)物占比為55%以上。小麥和玉米秸稈中氮元素含量均為6%，若將上述比例折算為每年秸稈總產(chǎn)量，則可計(jì)算氮肥、磷肥、鉀肥的轉(zhuǎn)化用量。利用水稻秸稈可改善水稻田的理化性質(zhì)，降低生產(chǎn)成本，提高農(nóng)作物的產(chǎn)量。

我國(guó)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部發(fā)布的數(shù)據(jù)表明，每年我國(guó)秸稈產(chǎn)量大約為7 億t，其中水稻田的秸稈產(chǎn)出量約占總產(chǎn)量的30%。這些秸稈如不能被有效利用，需占用大量土地資源。因此，部分農(nóng)民會(huì)選擇焚燒，從而造成空氣污染，如何開(kāi)發(fā)利用秸稈已經(jīng)成為了當(dāng)前農(nóng)業(yè)發(fā)展必須面對(duì)的課題。

1 秸稈還田的主要方式

我國(guó)秸稈的產(chǎn)量非常高，但秸稈卻沒(méi)能充分利用。目前，大多秸稈采用直接焚燒的方式，焚燒秸稈雖可消滅秸稈中病菌，抑制病原體和病蟲(chóng)卵的傳播，但同時(shí)也降低了微生物的活躍度、焦化土壤表面、降低土壤肥力、碳化營(yíng)養(yǎng)元素，而且燃燒產(chǎn)生大量有害氣體，如二氧化碳、一氧化碳、二氧化硫等會(huì)造成大氣污染，誘發(fā)人體的呼吸道疾病。因此，國(guó)家一再禁止焚燒秸稈，建議秸稈還田處理，具體可分為以下幾種方式［1]。

1.1 直接還田

直接還田就是充分粉碎秸稈，將其撒在地表或掩埋在地下，主要有覆蓋還田、旋耕還田、深耕還田、溝埋還田和添加腐熟劑還田等方式。覆蓋還田操作簡(jiǎn)單，覆蓋秸稈后可減少土壤水分流失，有效調(diào)節(jié)耕種地塊溫度，降低天氣突變帶來(lái)的后果，但影響農(nóng)作物的播種和灌溉及種子的生根和冒芽。旋耕還田是指將秸稈粉碎后與土壤充分混合，埋入地壤10cm 深度。該方式要求土地較為平整，秸稈在此土壤深度釋放的營(yíng)養(yǎng)元素較快，但易造成后期營(yíng)養(yǎng)不足，因此，該方式僅可用于短期或臨時(shí)使用，長(zhǎng)期進(jìn)行旋耕還田會(huì)造成土地耕種表層過(guò)淺、后期農(nóng)作物衰敗過(guò)快，造成減產(chǎn)。深耕還田可以彌補(bǔ)旋耕還田的不足，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)釋放緩慢，而且可減少病蟲(chóng)害的發(fā)生。溝埋還田是將種植地塊分為若干區(qū)域，在地塊兩邊挖溝進(jìn)行秸稈還田，該方式可有效解決種子出苗發(fā)芽困難，同時(shí)還能降低甲烷的釋放量。添加腐熟劑還田就是將粉碎的秸稈與腐熟劑充分混合，然后埋入土壤中，以加快秸稈的分解，不同的腐熟劑有不同的功效，但都是利用微生物對(duì)秸稈進(jìn)行分解。由于不同秸稈中物質(zhì)含量有差異，可能出現(xiàn)分解程度不同的現(xiàn)象。

1.2 間接還田

間接換田主要有過(guò)腹還田、發(fā)酵還田、碳化還田等方式。過(guò)腹還田主要是利用生物的循環(huán)生態(tài)原理將秸稈進(jìn)行轉(zhuǎn)化的方式，即將秸稈作為飼料喂養(yǎng)家禽或牲畜，經(jīng)動(dòng)物消化系統(tǒng)將秸稈轉(zhuǎn)換為糞便，再將其制成天然有機(jī)肥，該方式生態(tài)環(huán)保，可將秸稈充分利用，減少了直接還田的繁瑣過(guò)程，但動(dòng)物的排泄物需專(zhuān)門(mén)的設(shè)備進(jìn)行肥料轉(zhuǎn)換，一般的農(nóng)戶(hù)并不具備這樣的條件，若購(gòu)買(mǎi)設(shè)備，反而增加了前期成本。發(fā)酵還田，顧名思義就是將秸稈與腐熟劑進(jìn)行混合，使其迅速發(fā)酵，然后再埋入土壤中，秸稈在漚酵過(guò)程中消滅了秸稈中的病原體、病蟲(chóng)卵，同時(shí)產(chǎn)生大量的纖維素酶，將提高秸稈的利用率，但發(fā)酵比較耗時(shí)費(fèi)力，而且操作不當(dāng)還會(huì)造成秸稈發(fā)酵不徹底、不均勻，反而抑制秸稈發(fā)揮效能。碳化還田是將秸稈處于無(wú)氧環(huán)境高溫加熱，秸稈碳化形成了生物炭，該方式可減少秸稈的碳排放，但造價(jià)較高。

2 秸稈還田存在的問(wèn)題

2.1 生物性困境

秸稈還田并非“百利而無(wú)一害”。首先，秸稈粉碎不均勻或與土壤混合不得當(dāng)，會(huì)在一定程度上造成秸稈推擠，土壤間隙過(guò)大，作物種子與土壤接觸不夠緊密，不能很好吸收養(yǎng)分和水分，特別是生根和生芽的過(guò)程中可能出現(xiàn)生長(zhǎng)緩慢和僵苗現(xiàn)象。其次，秸稈分解發(fā)酵時(shí)，微生物自身也需要養(yǎng)分和氧氣，這時(shí)微生物與農(nóng)作物會(huì)形成競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，影響農(nóng)作物生長(zhǎng)發(fā)育。再次，秸稈還田連年作業(yè)，其分解速度會(huì)有變化，同時(shí)與溫度和環(huán)境有直接關(guān)系，當(dāng)土壤不能完全降解秸稈，會(huì)使得土壤松散塌陷，影響農(nóng)作物的質(zhì)量和產(chǎn)量。最后，粉碎并不能完全消滅秸稈中病蟲(chóng)卵和雜草，秸稈還田后，病蟲(chóng)卵和雜草也跟隨進(jìn)入到土壤中，加大了防治的難度，但病蟲(chóng)卵的存活率與秸稈埋入深度和溫度密切相關(guān)，當(dāng)埋深大于35cm，加上冬季的溫度驟降，可抑制大部分的病蟲(chóng)害。

2.2 現(xiàn)實(shí)性困境

由于秸稈儲(chǔ)存占用空間，加之處理成本問(wèn)題，焚燒秸稈在很長(zhǎng)一段時(shí)間是農(nóng)村常見(jiàn)的處理方式。農(nóng)民認(rèn)為焚燒后對(duì)土壤有增肥的作用，但忽略了對(duì)環(huán)境的影響。我國(guó)農(nóng)作物種類(lèi)繁多，秸稈的類(lèi)型也各不相同，因此，秸稈還田方式也需根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際情況選擇。首先，需研發(fā)推廣秸稈還田的機(jī)械設(shè)備。另外，由于秸稈粉碎后入土腐爛時(shí)間較長(zhǎng)，需采用相應(yīng)配套降解、腐解技術(shù)，才能有效改善農(nóng)作物生根發(fā)芽問(wèn)題。

3 秸稈還田的作用

3.1 對(duì)環(huán)境的作用

通過(guò)長(zhǎng)期觀(guān)察發(fā)現(xiàn)，秸稈還田可有效降低甲烷排放量；其次，可降低雜草的種群數(shù)量，改變自然條件下雜草的競(jìng)爭(zhēng)空間，即間接改變了植物空間密度和生物多樣性。

秸稈中含有部分營(yíng)養(yǎng)元素，如不經(jīng)微生物的分解則無(wú)法吸收和利用，微生物能分解農(nóng)作物生長(zhǎng)和發(fā)育所需營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，同時(shí)秸稈的分解物也會(huì)改變微生物數(shù)量和種群，秸稈埋入土壤后，微生物種群數(shù)量會(huì)明顯上升，到達(dá)一定的數(shù)量后又隨之降低并維持在群落數(shù)量的平衡點(diǎn)。

3.2 對(duì)土壤的作用

秸稈還田可降低土壤的容重，即降低單位體積土壤的質(zhì)量，使土壤變得更加松散，有利于植物根莖的發(fā)育及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收，也為微生物提供了更加舒適的生存環(huán)境［2]；秸稈還田還能明顯改善土壤退化。

秸稈還田可有效抑制土壤中的水分蒸發(fā)，提高田間保水性能，有利于水土保持。有研究表明，覆蓋秸稈還田其水分利用率為7.5%，深耕秸稈還田其水分利用率為3.2%，入冬前如用秸稈覆蓋，其保水深度可達(dá)45.6cm。農(nóng)業(yè)灌溉需要大量人力物力，極大地增加了生產(chǎn)成本，秸稈還田可有效存儲(chǔ)天然降水，翻埋深度為40cm 時(shí)效果最好，翻埋深度為50～100cm時(shí)可提高土壤含水量達(dá)60%。

3.3 對(duì)營(yíng)養(yǎng)元素的作用

秸稈的復(fù)式分解是一個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程。秸稈還田需在土壤中進(jìn)行有效的分解才能利用，因此，微生物對(duì)秸稈分解有至關(guān)重要的作用。微生物發(fā)生作用與溫度、還田年限有直接關(guān)系，在溫度較低的冬季，微生物活躍度不高，而溫度較高的夏季，活躍度明顯提高；秸稈還田年限越長(zhǎng)，微生物腐解效率越高，秸稈中養(yǎng)分釋放率也越高，其中，鉀元素釋放率最高、其次為磷元素和氮元素。

在歐美一些農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，60%肥料來(lái)源于秸稈，而我國(guó)對(duì)秸稈的利用率還不高。秸稈還田可減少10%家用肥料，增加水稻產(chǎn)量2%～7%。值得注意的是，秸稈還田要與肥料配合使用，單用秸稈還田方式，會(huì)降低磷元素積累，快速耗盡地塊無(wú)機(jī)磷。同時(shí)注意秸稈與化肥的配比，避免化肥的過(guò)度使用。秸稈還田的腐解過(guò)程是一個(gè)緩慢釋放元素的過(guò)程，可促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)元素的積累與分配，改善土地的肥力［3]。

3.4 對(duì)農(nóng)作物的作用

秸稈還田方式對(duì)水稻前期根系（無(wú)論單莖根系還是群體根系）的生長(zhǎng)有抑制作用，但在水稻后期的拔節(jié)和成熟時(shí)期，能促進(jìn)水稻的根莖生長(zhǎng)用，這個(gè)過(guò)程體現(xiàn)了“先抑后促”的特征。常年進(jìn)行秸稈還田的地塊，能明顯增加農(nóng)作物產(chǎn)量。如當(dāng)連續(xù)秸稈還田5年后，水稻的穗數(shù)會(huì)增加，但單位數(shù)量的種子質(zhì)量減輕，一般來(lái)說(shuō)，水稻畝產(chǎn)量可提高800 kg。

4 結(jié)語(yǔ)

總之，秸稈還田有利于農(nóng)作物田間土壤理化性質(zhì)及預(yù)期產(chǎn)量，有效改善種植效率。建議相關(guān)部門(mén)加大秸稈還田的宣傳力度，從頂層設(shè)計(jì)角度完善相關(guān)規(guī)章制度，從秸稈還田的方式入手進(jìn)行科普教育，制定秸稈還田的獎(jiǎng)勵(lì)措施及焚燒秸稈的懲治措施，有針對(duì)性地樹(shù)立當(dāng)?shù)氐浞逗桶駱?，讓更多的農(nóng)戶(hù)了解秸稈還田的優(yōu)勢(shì)與好處，同時(shí)，加強(qiáng)技術(shù)人員的現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)，不斷創(chuàng)新推廣秸稈還田方式。