淺析秸稈還田的方式及作用①

祁石剛 高學雙 姜雪照 金 婷 錢曉晴

（1 宿遷市農業技術綜合服務中心 江蘇宿遷223800；2 揚州大學環境科學與工程學院 江蘇揚州225000）

農作物秸稈是由大量的有機物和少量的無機物及水所組成，如能加以利用，是非常重要的肥料來源。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量，則可計算氮肥、磷肥、鉀肥的轉化用量。利用水稻秸稈可改善水稻田的理化性質，降低生產成本，提高農作物的產量。

我國農業農村部發布的數據表明，每年我國秸稈產量大約為7 億t，其中水稻田的秸稈產出量約占總產量的30%。這些秸稈如不能被有效利用，需占用大量土地資源。因此，部分農民會選擇焚燒，從而造成空氣污染，如何開發利用秸稈已經成為了當前農業發展必須面對的課題。

1 秸稈還田的主要方式

我國秸稈的產量非常高，但秸稈卻沒能充分利用。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，抑制病原體和病蟲卵的傳播，但同時也降低了微生物的活躍度、焦化土壤表面、降低土壤肥力、碳化營養元素，而且燃燒產生大量有害氣體，如二氧化碳、一氧化碳、二氧化硫等會造成大氣污染，誘發人體的呼吸道疾病。因此，國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。覆蓋還田操作簡單，覆蓋秸稈后可減少土壤水分流失，有效調節耕種地塊溫度，降低天氣突變帶來的后果，但影響農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養元素較快，但易造成后期營養不足，因此，該方式僅可用于短期或臨時使用，長期進行旋耕還田會造成土地耕種表層過淺、后期農作物衰敗過快，造成減產。深耕還田可以彌補旋耕還田的不足，營養物質釋放緩慢，而且可減少病蟲害的發生。溝埋還田是將種植地塊分為若干區域，在地塊兩邊挖溝進行秸稈還田，該方式可有效解決種子出苗發芽困難，同時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秸稈進行分解。由于不同秸稈中物質含量有差異，可能出現分解程度不同的現象。

1.2 間接還田

間接換田主要有過腹還田、發酵還田、碳化還田等方式。過腹還田主要是利用生物的循環生態原理將秸稈進行轉化的方式，即將秸稈作為飼料喂養家禽或牲畜，經動物消化系統將秸稈轉換為糞便，再將其制成天然有機肥，該方式生態環保，可將秸稈充分利用，減少了直接還田的繁瑣過程，但動物的排泄物需專門的設備進行肥料轉換，一般的農戶并不具備這樣的條件，若購買設備，反而增加了前期成本。發酵還田，顧名思義就是將秸稈與腐熟劑進行混合，使其迅速發酵，然后再埋入土壤中，秸稈在漚酵過程中消滅了秸稈中的病原體、病蟲卵，同時產生大量的纖維素酶，將提高秸稈的利用率，但發酵比較耗時費力，而且操作不當還會造成秸稈發酵不徹底、不均勻，反而抑制秸稈發揮效能。碳化還田是將秸稈處于無氧環境高溫加熱，秸稈碳化形成了生物炭，該方式可減少秸稈的碳排放，但造價較高。

2 秸稈還田存在的問題

2.1 生物性困境

秸稈還田并非“百利而無一害”。首先，秸稈粉碎不均勻或與土壤混合不得當，會在一定程度上造成秸稈推擠，土壤間隙過大，作物種子與土壤接觸不夠緊密，不能很好吸收養分和水分，特別是生根和生芽的過程中可能出現生長緩慢和僵苗現象。其次，秸稈分解發酵時，微生物自身也需要養分和氧氣，這時微生物與農作物會形成競爭關系，影響農作物生長發育。再次，秸稈還田連年作業，其分解速度會有變化，同時與溫度和環境有直接關系，當土壤不能完全降解秸稈，會使得土壤松散塌陷，影響農作物的質量和產量。最后，粉碎并不能完全消滅秸稈中病蟲卵和雜草，秸稈還田后，病蟲卵和雜草也跟隨進入到土壤中，加大了防治的難度，但病蟲卵的存活率與秸稈埋入深度和溫度密切相關，當埋深大于35cm，加上冬季的溫度驟降，可抑制大部分的病蟲害。

2.2 現實性困境

由于秸稈儲存占用空間，加之處理成本問題，焚燒秸稈在很長一段時間是農村常見的處理方式。農民認為焚燒后對土壤有增肥的作用，但忽略了對環境的影響。我國農作物種類繁多，秸稈的類型也各不相同，因此，秸稈還田方式也需根據當地實際情況選擇。首先，需研發推廣秸稈還田的機械設備。另外，由于秸稈粉碎后入土腐爛時間較長，需采用相應配套降解、腐解技術，才能有效改善農作物生根發芽問題。

3 秸稈還田的作用

3.1 對環境的作用

通過長期觀察發現，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量，改變自然條件下雜草的競爭空間，即間接改變了植物空間密度和生物多樣性。

秸稈中含有部分營養元素，如不經微生物的分解則無法吸收和利用，微生物能分解農作物生長和發育所需營養物質，同時秸稈的分解物也會改變微生物數量和種群，秸稈埋入土壤后，微生物種群數量會明顯上升，到達一定的數量后又隨之降低并維持在群落數量的平衡點。

3.2 對土壤的作用

秸稈還田可降低土壤的容重，即降低單位體積土壤的質量，使土壤變得更加松散，有利于植物根莖的發育及營養物質的吸收，也為微生物提供了更加舒適的生存環境［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，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45.6cm。農業灌溉需要大量人力物力，極大地增加了生產成本，秸稈還田可有效存儲天然降水，翻埋深度為40cm 時效果最好，翻埋深度為50～100cm時可提高土壤含水量達60%。

3.3 對營養元素的作用

秸稈的復式分解是一個漫長的過程。秸稈還田需在土壤中進行有效的分解才能利用，因此，微生物對秸稈分解有至關重要的作用。微生物發生作用與溫度、還田年限有直接關系，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，微生物腐解效率越高，秸稈中養分釋放率也越高，其中，鉀元素釋放率最高、其次為磷元素和氮元素。

在歐美一些農業發達國家，60%肥料來源于秸稈，而我國對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，會降低磷元素積累，快速耗盡地塊無機磷。同時注意秸稈與化肥的配比，避免化肥的過度使用。秸稈還田的腐解過程是一個緩慢釋放元素的過程，可促進營養元素的積累與分配，改善土地的肥力［3]。

3.4 對農作物的作用

秸稈還田方式對水稻前期根系（無論單莖根系還是群體根系）的生長有抑制作用，但在水稻后期的拔節和成熟時期，能促進水稻的根莖生長用，這個過程體現了“先抑后促”的特征。常年進行秸稈還田的地塊，能明顯增加農作物產量。如當連續秸稈還田5年后，水稻的穗數會增加，但單位數量的種子質量減輕，一般來說，水稻畝產量可提高800 kg。

4 結語

總之，秸稈還田有利于農作物田間土壤理化性質及預期產量，有效改善種植效率。建議相關部門加大秸稈還田的宣傳力度，從頂層設計角度完善相關規章制度，從秸稈還田的方式入手進行科普教育，制定秸稈還田的獎勵措施及焚燒秸稈的懲治措施，有針對性地樹立當地典范和榜樣，讓更多的農戶了解秸稈還田的優勢與好處，同時，加強技術人員的現場指導，不斷創新推廣秸稈還田方式。