秸稈焚燒對農(nóng)田土壤性質(zhì)影響的相關(guān)研究

摘 要：農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展中，秸稈焚燒是比較有效的一種農(nóng)業(yè)廢棄物處理方式，但該方式不僅會直接影響到城鄉(xiāng)居民生活，而且還會對自然環(huán)境造成污染。本文主要對秸稈焚燒對農(nóng)田土壤性質(zhì)產(chǎn)生的影響展開相關(guān)研究。

關(guān)鍵詞：農(nóng)田;土壤性質(zhì);秸稈焚燒;影響

隨著近些年我國農(nóng)業(yè)技術(shù)水平的不斷提升，使得農(nóng)田秸稈產(chǎn)量也呈現(xiàn)逐年增加趨勢。數(shù)據(jù)顯示，截至2019年底，我國農(nóng)業(yè)每年產(chǎn)出秸稈大約9億噸，在全球產(chǎn)出秸稈中占比25%～30%。然而，因為秸稈收運成本比較高、體積大、利用率低，造成農(nóng)田秸稈大量剩余。國內(nèi)很多地區(qū)會采用焚燒的方式處理農(nóng)田秸稈，而秸稈焚燒通常會釋放出大量煙塵，對自然環(huán)境與人們生活造成嚴重影響，甚至還會影響到農(nóng)田的土壤性質(zhì)。本文主要對秸稈焚燒對農(nóng)田土壤性質(zhì)產(chǎn)生的影響展開相關(guān)研究。

一、秸稈焚燒對農(nóng)田土壤物理特性的影響

對于農(nóng)田土壤來說，其物理特性包括土壤孔隙度、土壤結(jié)構(gòu)、土壤熱量、濕度、空氣以及耕性等，而作為構(gòu)成土壤肥力的重要介質(zhì)，土壤空氣與土壤濕度對土壤肥力產(chǎn)生直接影響。土壤結(jié)構(gòu)則會影響到土壤中水文功能的發(fā)揮。焚燒等外在干擾會對土壤儲水狀況、孔隙率、熱狀況以及滲透率等物理特性產(chǎn)生嚴重影響。學(xué)者莊秋麗對秸稈還田和秸稈焚燒生態(tài)效應(yīng)展開實驗研究發(fā)現(xiàn)，相比秸稈還田，秸稈焚燒會加快土壤中含水量的揮發(fā)速度，減少土壤含水量。學(xué)者荊爽研究認為，相比秸稈焚燒前，焚燒后的土壤濕度提升了4.3%～4.9%，且土壤有機質(zhì)含量下降明顯，破壞了農(nóng)田土壤機構(gòu)，土壤肥力下降明顯。且相比焚燒前的土壤，秸稈焚燒后，0～2cm耕層土壤濕度下降41%，2～5cm耕層土壤濕度則降低21%?；馃饔脮p少土壤中的有機質(zhì)含量，還會對土壤滲透率、容重等物理特性產(chǎn)生間接影響，作為土壤的重要成分之一，有機質(zhì)對土壤化學(xué)與物理特性具有有效改善作用，有助于植物養(yǎng)分的充分吸收，而且有機質(zhì)還是對土壤肥力進行衡量的一個重要指標。研究發(fā)現(xiàn)，不管是成鋪式秸稈焚燒還是平鋪式秸稈焚燒，都會導(dǎo)致耕層土壤有機碳含量的減少，其中成鋪式秸稈焚燒對農(nóng)田土壤有機質(zhì)的影響相對比較嚴重。

二、秸稈焚燒對土壤化學(xué)特性的影響

對于農(nóng)田來說，其土壤化學(xué)特性會對其土壤肥力產(chǎn)生很大影響。農(nóng)田土壤化學(xué)特性包括氮、硫、磷、鉀等各種元素和土壤pH值。實踐研究發(fā)現(xiàn)，土壤在被焚燒后的pH值會明顯升高，尤其是秸稈焚燒，會提高0～10cm耕層的pH值，而幾乎不會影響到10～30cm耕層的土壤。作為維持農(nóng)田土壤養(yǎng)分的一個重要元素，氮元素含量在農(nóng)作物種植和生長中發(fā)揮著重要作用，但焚燒秸稈會導(dǎo)致土壤中氮素含量的下降。學(xué)者張亨宇研究發(fā)現(xiàn)，秸稈燃燒后，一般不會改變土壤表面氮元素含量，其原因是秸稈焚燒過程中所產(chǎn)生的氮主要在土壤表面聚集。學(xué)者尹飛通過實驗研究發(fā)現(xiàn)，焚燒秸稈后的土壤堿解氮與全氮含量會下降6.37%、9.86%，而且焚燒秸稈會增加農(nóng)田土壤氨氮含量，隨著焚燒時間的延長，耕田土壤內(nèi)部銨態(tài)氮含量會表現(xiàn)出遞增趨勢。學(xué)者陳勇認為，與對照樣地相比，高度焚燒與輕度焚燒都會導(dǎo)致土壤內(nèi)氮含量的增加，然而，火燒強度沒有明顯差異性。很多研究發(fā)現(xiàn)，秸稈焚燒強度、焚燒時間和可燃物質(zhì)量等都會對耕田土壤鉀元素、磷元素增加強度等產(chǎn)生影響。秸稈焚燒1d，耕田土壤中全鉀、磷以及氮含量會上升4.7%～18.2%、6.4%～12.8%、2.7%～13.1%。學(xué)者隋雨含研究認為，秸稈焚燒會增加耕田磷吸附能力，這種能力和耕田土壤有機質(zhì)占比呈負相關(guān)性。所以，焚燒秸稈后，土壤吸附能力提升的主要原因是土壤內(nèi)有機質(zhì)減少。

三、秸稈焚燒對農(nóng)田土壤微生物的影響

所謂土壤微生物，指的是土壤內(nèi)所含微生物總稱。從根本上說，土壤內(nèi)所含微生物在硫化、硝化以及氧化等化學(xué)循環(huán)中發(fā)揮著非常重要作用，對土壤營養(yǎng)轉(zhuǎn)化與有機質(zhì)分解具有促進作用。所以，農(nóng)田土壤微生物在很大程度上影響著土壤質(zhì)量。而秸稈焚燒后，土壤取樣時間、土壤水分、火烈程度以及取樣深度等都會對土壤微生物含量產(chǎn)生影響，而且土壤內(nèi)部微生物反應(yīng)過程會受土壤酶的影響，也就是說，土壤酶會直接影響著土壤物質(zhì)的轉(zhuǎn)化。研究發(fā)現(xiàn)，土壤酶主要源于動物分解殘留物、植物根系以及各種微生物分解產(chǎn)物等。所謂酶活性，就是土壤酶物質(zhì)轉(zhuǎn)化與催化的能力，對于土壤來說，其酶活性能夠?qū)⑥r(nóng)田土壤生物化學(xué)方向與強度直接反映出來，而且土壤化學(xué)特性、物理特性以及微生物含量等會在很大程度上對土壤酶活性產(chǎn)生影響。學(xué)者林飛燕研究發(fā)現(xiàn)，秸稈焚燒過程中，因為農(nóng)田土壤中微生物含量存在差異性，所以土壤內(nèi)部酶活性也會有所不同。但秸稈焚燒會減少土壤內(nèi)部放線菌與細菌量，提升真菌電導(dǎo)率、數(shù)量以及脲酶活性。學(xué)者解愛華究發(fā)現(xiàn)，焚燒秸稈會在很大程度上影響到農(nóng)田土壤表層微生物含量與酶活性，農(nóng)田0～2cm的土層會下降大約80%，而2～5cm的土層則會下降44%～51%，而超過5cm的土壤則幾乎不會對微生物產(chǎn)生影響。秸稈焚燒會相應(yīng)降低磷酸酶、過氧化氫酶、多酚氧化酶以及脲酶活性，很多研究結(jié)果顯示，焚燒秸稈會在影響農(nóng)田動物類種群與群落數(shù)量方面存在差異性，會降低動物群落的多樣性，而且焚燒秸稈會降低農(nóng)田0～5cm土壤酶活性與微生物數(shù)量，同時還會導(dǎo)致農(nóng)田土壤磷酸酶活性的下降。總而言之，焚燒秸稈會在很大程度上減少農(nóng)田土壤內(nèi)放線菌與細菌數(shù)量，同時導(dǎo)致土壤真菌量的不斷增加，提升農(nóng)田土壤病蟲害與微生物損失發(fā)生率，而農(nóng)田酶含量下降會直接流失土壤養(yǎng)分，對農(nóng)作物生長極為不利，同時還會降低農(nóng)作物產(chǎn)量。

四、研究展望

現(xiàn)階段，關(guān)于秸稈焚燒后改變農(nóng)田土壤特性是如何對土壤氮礦化產(chǎn)生影響的，該影響會不會由于秸稈焚燒頻率的增加而對土壤肥力下降具有加速作用，這些都尚不明確，由此就在很大程度上增加了對秸稈焚燒后土壤肥力進行客觀評價的難度。所以，對秸稈焚燒影響農(nóng)田土壤氮循環(huán)的相關(guān)機制展開客觀評估，并將秸稈焚燒引發(fā)的農(nóng)田土壤氮損失量精確估算出來，對估算農(nóng)田氮肥含量極為有利，而且能夠為土壤肥力管理部門的農(nóng)業(yè)管理與農(nóng)作物秸稈的綜合、有效利用等提供更多科學(xué)依據(jù)，對農(nóng)田氮肥的正確應(yīng)用與土壤肥力的保持等具有重要意義。

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作者簡介：李英，女，助理農(nóng)藝師，從事農(nóng)村能源、農(nóng)業(yè)環(huán)保技術(shù)推廣與應(yīng)用工作。