浅谈玉米秸秆炭还田对黑土土壤肥力特性和氮素农学效应的影响

摘  要：在现代化农业发展过程中，玉米秸秆还田技术得到了有效的应用，其作为有效地土壤肥力培育方式，在东北平原的黑土肥力培育过程中得到了有效应用，玉米秸秆还田处理方式主要有两种，分别是秸秆深翻、秸秆覆盖处理，其对土壤耕层肥力培育具有重要作用，有助于提升玉米的总产量^[1]。基于此，文章介绍了玉米秸秆炭还田的相关内容，研究了玉米秸秆炭还田对黑土土壤肥力特性和氮素农学效应的影响，希望能够推动农业经济的发展。

关键词：玉米秸秆炭还田;黑土土壤肥力特性;氮素农学效应;影响

中图分类号：S513.047   文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）16-0000-00

0 引言

黑土区作为我国玉米主要产区之一，该地区的玉米秸秆资源相对比较多，玉米秸秆中存在很多重要养分，如碳、氮、磷等，这些养分能够还田利用，提升黑土区的土壤肥力。秸秆炭是生物炭中的主要形式之一，其主要是农作物秸秆在无氧条件下发生炭化作用形成的一种物质，这种物质具有重要作用，如提升土壤吸附养分的能力、避免养分流失、提升农作物生产力、增强微生物活性等，这就需要农业相关部门需要积极引进玉米秸秆炭还田方式。

1 玉米秸秆炭还田的方式

玉米秸秆炭还田的方式主要有秸秆深翻还田方式和秸秆覆盖还田方式。其中，秸秆深翻还田方式指的是应用相关设备收获玉米后将其秸秆进行粉碎，确保玉米秸秆长度在10cm以下，并将其均匀地洒在田间，利用翻转型梨对秸秆进行深翻，使其进入土层20cm到30cm位置，随后旋耕耙平，这样土壤才能够播种，在来年春天利用平播播种方式镇压土壤。秸秆覆盖还田方式指的是利用大型玉米收获机收获玉米后，对秸秆进行粉碎，将其平铺在地表，这样来年春节就无需利用耕播种机对玉米秸秆进行平播处理。

2 玉米秸秆炭还田的作用

在作物收获次数不断增加的情况下，土壤中的养分会有所流失，如果相关部门不适用肥料方式还原土壤，土壤中的养分会不断减少，最终出现土壤贫化问题，影响农作物的产量。为了有效地优化这一问题，农民群众需要注重肥料的合理应用，秸秆在农业总生物量中占有一半左右，其含有大量和微量元素，其为植物生长提供了支持，而秸稈还田能够补充土壤中的养分，减少土壤养分流失。下文主要分析了玉米秸秆炭还田的作用。

2.1 有助于微生物的活动

玉米秸秆炭还田方式使得土壤微生物的碳源物质越来越多，提升了微生物数量和酶活性，这就在很大程度上加速了有机质的矿化和腐殖化，并使得植物吸收的营养物质在矿化作用下被分解，使得土壤的速效性养分，如氮、磷、钾及微量元素的含量有所提升，腐殖化作用下的腐殖酸等黑色胶体物会使得土壤粘粒所占比例增加，构成土壤团聚体和团粒结构，这样土壤的容量会越来越少，使得土壤中的水、肥、气等因素具有一定的协调性，进而提升土壤的保水、保肥和供肥能力^[2]。

2.2 改善农业生态环境

秸秆焚烧会污染农业生态环境，阻碍车辆的正常运行，这样就会导致周围未收获的农作物受到很大的影响。除此之外，秸秆随意堆放在田间地头、村口和宅院等环境中，既会占有大量的空间对农业生态环境带来不利影响，又会引发一系列火灾。为了有效改善这一现状，需要引进秸秆炭还田方式，有利于实现农业废弃物的充分利用。

2.3 为农作物产量的提升提供支持

在农作物施肥过程中，农民需要将有机肥和化肥进行结合，遵循“有机肥为主，化肥为辅”的原则，有效地提升农作物产量，减少土壤因化肥过量使用引发的土壤板结、江河湖泊水体污染问题，使得氮、磷、钾等含量提升5%到20%，还会增加VC和还原糖含量，如在生食产品中的应用，能够使其口感有所改善，但很多农业发达国家对化肥施用量要求比较严格，化肥施用量占施肥总量的1/3以内。因此，在农作生长过程中，农民群众需要将秸秆炭还田和化肥进行混合使用，不仅能够满足农作物对养分的实际需求，还能够改善农产品的品质，提升农作物的产量和质量。

3 玉米秸秆炭还田对黑土土壤肥力特性的影响

3.1 土壤容量和含水量变化

玉米秸秆炭还田使得0到20cm土层中的土壤容重、21cm到40cm厚的土层中的土壤容重有所降低但秸秆覆盖处理不会对土壤容重产生很大的影响。在均匀垄种植的过程中，秸秆还田会使得0到20cm、21cm到40cm土层的土壤含水量有所增加，且秸秆还田处理显著增加了21cm到40cm土层土壤含水量。宽窄垄种植方式的应用过程中，秸秆还田会使得0到20cm、21cm到40cm土层的土壤含水量有所增加，秸秆深翻处理显著增加0～20cm土层土壤含水量。各个土壤还田方式对不同种植模式的土壤含水量增加差异都不明显，基本一致。

3.2 对土壤有机质与氮含量的影响

秸秆深翻处理方式能够使得0到20cm、21到40cm土层中的土壤有机质有所增加，秸秆覆盖处理方式只能够影响0到20cm土层中的土壤有机质，不会对21cm到40cm土层的土壤有机质带来很大的影响，且同一种秸秆还田方式对均匀垄和宽窄垄的土壤有机质影响不存在明显差异，两种秸秆还田方式会使得土壤全氮含量有所增加，而同一种秸秆还田方式也不会使得土壤全氮含量存在明显的差异。

3.3 对土壤速效养分含量的影响

各种玉米秸秆炭还田方式都会对土壤速效养分含量带来一定的影响。秸秆深翻还田方式会使得21cm到40cm土层的土壤速效氮含量有所增加，但不会对0到20cm土层的土壤速效氮含量带来很大的影响。而秸秆覆盖还田方式会使得0到20cm土层的土壤速效氮含量有所增加，不会对21cm到40cm土层的土壤速效氮含量带来较大的影响，这两种秸秆还田方式都会使得土壤速效磷含量不断增加，而秸秆深翻还田方式会增加更大的幅度，但不会对土壤速效磷含量带来显著的影响。因此，在应用均匀垄种植的过程中，秸秆深翻还田方式会使得21cm到40cm土层的土壤速效钾含量不断增加，秸秆覆盖还田方式不会产生较大的影响。而在使用宽窄垄种植的过程中，秸秆深翻还田能够增加0到40cm土层的土壤速效钾含量，而秸秆覆盖处理则没有显著的影响。

3.4 对玉米产量的影响

在使用均匀垄种植的过程中，玉米产量会有所不同，按照还田方式对产量大小的影响主要是：秸秆深翻还田方式、常规还田方式、秸秆覆盖方式。其中，秸秆深翻还田方式会增加6%到14%的玉米产量;秸秆覆盖方式会使得玉米产量降低0.1%到7%。在使用宽窄垄种植的过程中，玉米产量也存在一定的差异，按照还田方式对产量大小的影响主要是：秸秆深翻还田方式、常规还田方式、秸秆覆盖方式。其中，秸秆深翻还田会增加2%左右的玉米产量。

4 玉米秸秆还田中存在的问题

4.1 碳氮比失调、秸秆粉碎不到位

一般而言，秸秆自身的碳氮比是（65～85）：1，适宜微生物活动的碳氮比是25：1，在秸秆还田后土壤中的氮素含量会有所减少，微生物会和作物争夺氮素，这就使得分解过于缓慢，后茬作物会缺氧，出现黄化、苗弱和生长不良等问题。在秸秆粉碎长度过大的情况下，不利于耕翻和播种。

4.2 土壤大小孔隙比例缺乏合理性

玉米秸秆炭还田会使得土壤变松，影响种子的发芽和生长，严重的还会影响农作物的根系扎根。玉米秸秆中的营养物质比较丰富，有助于提升土壤的有机质含量。因此，使用秸秆粉碎机粉碎玉米秸秆后进行还田，会使得土壤中的有机质含量有所增加，减少农民群众的人工投入，节省大量的资源。

5 玉米秸秆炭还田的优化措施

5.1 合理地选择秸秆，及时翻埋入土

在玉米秸秆炭还田过程中，相关人员需要合理地选择秸秆，挑选出病虫害秸秆，在出现大面积病虫害的情况下，秸秆不适宜直接重点，需要在田间地头高温堆沤，有效地杀害虫卵和带菌体，严禁在还田后将病菌虫卵留在土壤中，避免出现病虫害问题。除此之外，在收获玉米后，需要在秸秆水分充足、土壤性状良好的情况下，将其粉碎耕翻如图，在土壤含水量低的情况下，需要对其进行浇灌，有助于秸秆腐解。

5.2 加强对秸秆粉碎长度及数量的控制

在玉米秸秆炭还田过程中，相关人员需要注重秸秆的粉碎长度，将其控制在5cm以内，而长度大于10cm的秸秆翻压还田，会带来很多影响，如土壤过松、孔隙大小不一致，由于存在很大大孔隙会出现跑风问题，使得种子发芽和苗期生长受到很大的影响。因此，在条件允许的情况下，相关人員需要使用功率大的大型秸秆粉碎机，将秸秆和土壤进行融合，提升土壤的养分含量。

5.3 合理地施用氮、磷肥

在应用秸秆的过程中，土壤中的氮、磷等速效养分消耗量会越来越少，极易引发微生物和作物幼苗争肥现象。因此，在玉米秸秆炭还田的过程中，需要使用碳酸氢铵等肥料，有效地改善土壤暂时性缺肥问题，实现秸秆资源的充分利用，为循环农业的快速发展提供支持，避免因农业生产污染人类的生态环境^[3]。除此之外，耕地的用养结合是一种有效的农业生产方式，能够提升农作物的产量和质量，改善农业生态环境。

6 结语

综上所述，在社会的发展中，社会各界越来越注重农业的生产和发展，很多先进技术和方式已融入农作物种植过程中，玉米秸秆炭还田方式能够有效地改善农作物的生态环境，提升农作物的产量。通过分析发现，将玉米秸秆制成生物炭后直接施用到土壤中，比直接还田有利于提升土壤的养分含量，实现土壤养分供应和作物需求的协调性，在未来的发展中，相关人员需要继续开展田间试验，观察长期添加玉米秸秆炭对土壤肥力和肥料氮农学效应的影响。

参考文献

[1] 周泽瀛，刘一.玉米秸秆炭还田对黑土土壤肥力特性和氮素农学效应的影响分析[J].乡村科技，2016（33）：77.

[2] 袁嫚嫚，邬刚，胡润，耿维，王家宝，曹哲伟，孙义祥.稻油轮作下秸秆还田配施化肥对作物产量及肥料利用率的影响[J].生态学杂志，2018，37（12）：3597-3604.

[3] 郭俊娒，姜慧敏，张建峰，李玲玲，张水勤，谢义琴，李先，刘晓，周贵宇，杨俊诚.玉米秸秆炭还田对黑土土壤肥力特性和氮素农学效应的影响[J].植物营养与肥料学报，2016，22（01）：67-75.

收稿日期：2019-06-10

作者简介：周舒俐（1970—），女，汉族，辽宁沈阳人，本科，高级农艺师，研究方向：农学。