干旱半干旱地區秸稈還田研究進展

閆洪亮 李 蓋，2.

1.遼寧省朝陽市土壤肥料工作站；2.沈陽農業大學土地與環境學院

我國是水資源短缺國家之一，年平均降水648 毫米，小于世界平均降水798 毫米。在干旱半干旱地區，作物用水主要依靠天然降水供給，但有限的降水資源未能充分利用，農業生產只利用了降水總量的30%，大部分以徑流和無效蒸發的形式浪費掉。與此同時，2011 年我國秸稈量已達8.27 億噸， 作為農業副產品不但未被合理的利用，而且還因焚燒造成了環境污染和資源浪費。 隨著現代農業生產集約化、機械化程度的提高，直接向土壤施用非腐熟的農作物秸稈技術逐漸成熟。 農作物秸稈作為有機質，增施到土壤中不但可以提高土壤肥力和作物產量，還可以提高降水資源利用率和旱地蓄水保墑性能，從而達到抗旱增產的目的。

一、秸稈還田方式

秸稈還田可分為兩大類： 直接還田和間接還田。其中間接還田包括秸稈過腹還田、 秸稈沼肥還田、秸稈菌糠還田、秸稈堆漚還田以及草木灰還田等五種主要方式；秸稈直接還田包括：翻壓還田、覆蓋還田、留茬還田三種方式。

雖然過腹還田與人畜糞便堆漚還田為經典傳統形式，但隨著科學技術的進步和農業機械化作業水平的提高，秸稈還田方式正由原來的以人工堆肥還田為主轉變為現在的以機械直接還田為主。 大量研究表明，秸稈還田后無論是以覆蓋的方式，還是以深埋的方式均能減少土壤水分蒸發量，提高土壤含水量。 秸稈覆蓋還田后，能夠吸納自然降水、減少棵間蒸發、防止徑流、提高土壤貯水量，能夠將有限的自然降水用于作物生長，還具有增加土壤中有機質的作用，進而增加作物產量。

二、秸稈還田對土壤的影響

1.秸稈還田對土壤物理結構的影響

降低土壤容重、增加土壤孔隙度。 秸稈還田后經微生物分解形成腐殖質， 提高土壤結構的膠結作用，使土壤大團聚體和微團聚體的含量顯著增加，進而改善土壤通氣性，增大土壤孔隙度，提高土壤水分的滲透性、土壤持水性、增加土壤含水量。 大量研究表明，作物秸稈整株全量還田或打碎后進行覆蓋和翻壓還田，均能降低土壤容重，土壤容重減少0.1～0.2 克/立方厘米，土壤總空隙度增加4%～11%；秸稈深還田兩年后顯著降低了土壤分散系數，土壤團聚作用增強穩定性增加團聚度增大。 同時，增大了干旱半干旱地區土壤的抗風系數，防止表層養分流失。

2.秸稈還田對土壤水分的影響

秸稈還田無論是以覆蓋的方式，還是以深埋的方式均能減少土壤水分蒸發量，提高土壤含水量。 秸稈還田覆蓋后，能夠吸納自然降水、減少棵間蒸發、防止徑流、提高土壤貯水量，能夠將有限的自然降水用于作物生長。 目前，在美國、加拿大、澳大利亞等農業發達國家， 秸稈覆蓋免耕法已相當完善并得到較大普及，取得了顯著的效果。 付國占等研究秸稈覆蓋和深松方式相結合發現，可明顯增加土壤的蓄水能力。 路文濤等研究表明，不同秸稈覆蓋量均可提高土壤的水分利用率和蓄水能力， 并且促進作物的光合作用，使作物增產。 在干旱半干旱區，由于天然降水時空分布與農作物需水時期不同，秸稈覆蓋不能有效的調節季節降水，就需要另辟蹊徑，尋找能將有限的天然降水就地攔蓄入滲，形成地下水庫來延續供水進而滿足作物需水要求。黃毅等針對遼西北半干旱地區的氣候特點研究了秸稈深還田對雨水資源的跨季節的保蓄利用， 研究發現大多數年份的土壤含水量均保持在15%以上，且在0～40 厘米土體內分布較為均衡。

張海云等于山西省研究了將秸稈深埋于地下50厘米，秸稈層厚度約10 厘米，將麥茬倒立卡于溝壁之間，再將土回填，該方法使有限的天然降水就地攔截入滲， 建立土壤水庫， 0～60 厘米深土壤含水量比常規還田提高1.3%～6.0%，土壤容重由1.282 克/立方厘米下降到1.142 克/立方厘米； 平水年增產80.7%，水分生產效率增加84.1%；干旱年增產229.4%，水分生產效率增加225.0%。 秸稈深施耕地的土壤含水量最大增加量在深20 厘米的土層， 秸稈深施還田后能夠充分發揮“土壤水庫”的蓄雨納墑能力，增強干旱半干旱地區的降水利用率。

3.秸稈還田對土壤肥力的影響

秸稈還田腐解后能顯著提高土壤有機質的含量和質量，活化土壤中的氮、磷、鉀養分，提高土壤肥力和土壤養分有機質含量，速效磷、速效鉀和有效氮的含量增加，土壤pH 值降低。研究表明，每還田1000千克秸稈可增加土壤有機質 150 千克， 土壤中氮、磷、 鉀的增量分別相當于施用同等化肥碳銨15.0 千克、過磷酸鈣8 千克和硫酸鉀5.6 千克的量。 秸稈還田對土壤養分的作用存在累積效應。秸稈還田三年后有90%～95%的秸稈被分解，土壤有機質、腐殖質和速效氮、磷、鉀含量均有明顯增加。土壤全氮和全磷含量分別提高11%和10%，且還田方式也影響秸稈對土壤養分的效應，過腹秸稈還田顯著提高土壤氮素水平，減少化肥的施用量，減少環境污染，降低經濟投入，增強干旱半干旱地區的土壤肥力，增加作物的經濟效益。

4.秸稈還田對作物生長發育、產量和水分利用效率的影響

土壤溫度對土壤內各種物質的轉化作用和微生物活動都起著重要的作用，農作物必須在適宜的溫度下才能健康的生長。 已有大量研究表明，不論是秸桿覆蓋還田，還是秸稈翻壓深埋還田均能有效的增加土壤含水量，影響土壤溫度。秸稈覆蓋還田后，在地表與大氣之間形成了由植物秸稈層組成的溫度緩沖隔離層，使得地表與大氣的熱量交換減少，土壤的日夜溫差減小，土壤水分蒸發減小，減緩日夜溫差過大對農作物生長產生的影響。秸稈覆蓋下的10 厘米和15 厘米深處土壤溫度比未覆蓋的裸露地地溫要高，根苗比例增加了3%， 生物量平均增加23.5%。 增加作物株高、葉面積和干物質積累，促進作物生育后期果實產量的增加。

三、結語

在有限降水資源的干旱半干旱地區，充分利用秸稈，能夠大量減少水分徑流和無效蒸發，能夠吸納自然降水、減少棵間蒸發、防止徑流、提高土壤貯水量，能夠將有限的自然降水用于作物生長，秸稈還田無論是以覆蓋的方式，還是以深埋的方式均能減少土壤水分蒸發量，提高土壤含水量，增加土壤中有機質，提高土壤蓄水能力，增加作物對水分的利用率。 而且以秸稈深還田為代表的還田方式不但能夠實現當季雨水的貯藏， 還能實現雨水資源的跨季節的保蓄利用，對干旱半干旱地區作物的增產增收具有重要的意義。

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