秸秆还田对小麦出苗质量的影响及对策

陈翔 张乐乐 吴宇 蔡洪梅 于敏 武文明 张林 李金才

摘 要：作物秸秆还田是改良土壤、提高土壤生产力和作物产量的有效措施，但是秸秆还田也会引起作物出苗率低、幼苗素质不高等负面问题，已成为限制秸秆还田技术大面积推广的重要原因之一。该文综述了秸秆还田对小麦出苗质量的影响，从整地质量、秸秆还田质量、播种质量、土壤水分和地温等方面分析了影响小麦出苗质量的因素，并从加强组织领导、联合协作攻关与关键技术引领、科学制定还田方案、新型秸秆肥料的研发等方面提出了相关对策建议，以期为推进秸秆还田技术的发展和资源的高效利用提供参考。

关键词：秸秆还田;小麦;出苗质量;对策

中图分类号 S512.1文献标识码 A文章编号 1007-7731（2021）02-0027-04

作为农业大国，我国秸秆资源十分丰富，每年作物秸秆总量约9×108 t，约占全球秸秆总量的30%，是全球第一秸秆大国[1-2]。由于富含大量有机质和作物生长所必需的氮、磷、钾及其他微量元素，数量庞大的秸秆已成为我国农业可持续发展不可忽视的宝贵资源。中国秸秆还田始于20世纪60年代，北方一些国有农场开始推广秸秆还田技术，20世纪80年代我国南方两熟、三熟制和北方高产地区进行了大面积推广应用。20世纪90年代开始了农艺农机结合的系统性试验，适合中国国情的保护性耕作机械设计和耕作技术方面取得了重大进展。2018年，我国秸秆还田面积达到了5.13×107 hm2，约占全国农作物播种总面积的30.9%[3]。据统计，我国小麦、玉米秸秆还田当季化学氮肥可替代总量分别为5.4×105 t和1.92×106 t[4-5]。因此，通过秸秆还田替代化学氮肥的使用，是改良土壤、提高土壤生产力和作物产量进而实现减肥增效的有效措施[6-7]。

作为常年种植小麦、水稻、玉米等粮食作物的农业大省，安徽省秸秆资源丰富，年产量达到4.18×107t[8]。自2014年安徽省實施最严格的秸秆禁烧措施以来，形成了以秸秆还田为主，饲料化、能源化、工业化等其他多种方式为辅的综合利用方式[9-10]。目前，秸秆直接还田是秸秆资源利用最经济、便捷、高效的途径[11]，然而在安徽省秸秆还田推广过程中，受秸秆量大、还田后腐解速度慢、配套技术不完善、操作不当等问题的影响，小麦出苗率低，幼苗素质不高，易出现黄苗或死苗以及冬春易受冻害等现象时有发生，影响了小麦产量的提高[12]，成为限制秸秆还田技术大面积推广的重要原因。为此，本文从整地质量、秸秆还田质量、播种质量、土壤水分、地温等方面系统阐述了影响小麦出苗质量的因素，并提出了相应的对策建议，以期为推进秸秆还田技术的发展和资源的高效利用提供参考。

1 秸秆还田对小麦出苗质量的影响

在小麦绿色丰产高效栽培技术中，培育壮苗是实现小麦抗寒越冬、抗旱保苗、壮秆大穗和后期防早衰的关键，而出苗质量的好坏则是培育壮苗的先决条件。秸秆还田对小麦出苗质量影响的正负效应均有报道。杨四军等[13]研究发现，稻秸还田1年后显著降低了小麦出苗率和出苗的均匀性，幼苗素质差，发生冻害后死苗严重，导致小麦减产。同时，随着稻秸还田年数的增加，其对幼苗生长的不利影响虽有所减轻，但并不能完全消除[14]。沈学善等[15]等研究表明，多年连续小麦玉米周年机械化秸秆全量还田，不仅能提高小麦出苗率和出苗的均匀度，还能显著提高3叶期小麦的苗高、单株叶面积和干物重，从而提高单株幼苗素质。上述研究结论的不同可能与前茬作物以及还田的年数有关。其次，秸秆还田条件下，不同耕作方式对小麦出苗质量的影响也不相同。李波等[16]研究表明，秸秆还田虽能提高小麦出苗的整齐度，但会降低出苗率和出苗的均匀性，且免耕处理小麦的出苗率和均匀性最差。李少昆等[17]研究发现，在秸秆还田条件下，4种不同耕作方式均会降低小麦出苗率，但幼苗的整齐度则有升有降，且与耕作方式密切相关。此外，秸秆的还田量也影响着出苗质量。赵宏波等[18]通过2年大田试验研究发现，少量秸秆混埋还田可使田间小麦出苗率提高22.9%～57.4%。李朝苏等[19-20]研究表明，随着秸秆还田量的增加，小麦出苗率和出苗均匀度均呈下降趋势。因此，如何在秸秆还田条件下保证小麦一播全苗，实现苗齐、苗匀、苗壮，提高群体整齐度，保障小麦的稳产、丰产，还需结合当地农业生产的实际情况，深入研究秸秆还田量、还田年数以及耕作措施对小麦出苗质量的影响，明确适宜的秸秆还田运筹方式，提高小麦出苗质量。

2 影响小麦出苗质量的主要因素

2.1 整地质量 高质量整地是培育小麦冬前壮苗的前提。在小麦播种前，通过耕作整地使麦田耕层深厚，土壤松紧适宜，地面平整状况好，同时保肥供肥、保水供水能力强，从而为小麦的出苗及生长发育创造有利条件。目前，安徽省砂姜黑土占全省土壤总面积的15.91%[21]，具有典型的“僵、瘦、粘”等特点，耕性差，适耕期短，导致整地粗放、秸秆难以还田，严重影响小麦生产。砂姜黑土耕层浅、质地粘重，在播前整地过程中如果不均匀、不平整，导致土壤团块大小不一，播种后易出现麦种被较大的土块压住，从而导致出苗率低甚至难以出苗的现象;若在播种后遭遇大雨，会引起土壤板结，透水透气性能差，从而影响小麦种子的萌发和出苗[22]。此外，砂姜黑土区整地应在适宜播种期内土壤墒情充足时进行。

2.2 秸秆还田质量 当前，秸秆还田过程中存在“切的不碎，撒的不均，烂的不快”的问题，导致秸秆还田质量不高。对于安徽皖北地区来说，前茬作物为玉米的田块，由于秸秆量大，在联合机收的条件下应控制玉米秸秆粉碎长度≤10cm，并均匀抛洒，且2～3年深翻1次，深度在20～30cm。秸秆粉碎不彻底，还田后土壤间隙变大，种子与土壤接触面积减小、不够紧密，从而影响种子的吸水、生根、发芽、扎根等生长过程，轻者出苗缓慢，严重时出现黄苗、僵苗、死苗。麦田秸秆分布状态是影响小麦机播质量的重要因素，还田秸秆分布不均匀会导致种子生根难、出苗率低，且随着秸秆还田量增加，对小麦出苗率抑制也随之加重[20，23]。秸秆腐解缓慢是制约当前秸秆还田质量的主要因素，由于秸秆的C/N比高于微生物的C/N比，在还田后会导致土壤中氮素不足，使微生物与小麦争夺氮素，从而导致麦苗因氮素不足而黄化，生长发育不良[24]。

2.3 播种质量 在小麦生产中，提高播种质量是实现“苗全、苗齐、苗匀、苗壮”的关键。当前，秸秆还田条件下因播种质量不高而导致麦田缺苗断垄、播量不足、苗龄参差、壮弱不一现象，仍是限制安徽中低产地区小麦产量提高的重要原因之一。安徽农业大学李金才团队提出“适墒、适期、适量、适深、适式”五适播种技术是培育壮苗的关键。小麦播种要在土壤墒情充足时进行，墒情不足会影响小麦出苗质量，因此要先造墒再播种。适期播种可使小麦充分利用光、热、水等资源，在越冬前长出一定数目的分蘖和根系，积累较多养分，达到早发壮苗，有利于安全越冬。播期过早，麦苗旺长，易受冻害;播期过晚，冬前积温不足，出苗缓慢，苗小且弱，冬前分蘖少，群体偏小，抗寒能力也差。播种量要根据小麦品种的潜力、分蘖成穗特性、土壤肥力基础以及播期的早晚来决定。贾春林等[25]研究发现，玉米秸秆全量还田条件下，播种量显著影响小麦的出苗率，且出苗率随着播种量的增加呈先降低后增加的趋势，但是最大播种量水平下小麦苗期出现旺长迹象。冬小麦播种一般要求3～5cm为宜，播种深度不当且覆土厚薄不一致都会影响出苗质量。播种过浅，易出现“芽干”，麦苗不耐旱，且分蘖节过浅易受冻害;播种过深，易出现闷种、烂籽、死芽现象，出苗晚、幼苗细弱，且出苗率低[26]。此外，张斯梅等[27]研究发现，稻秸还田条件下播种方式对小麦出苗率有着显著影响，且出苗率为机械匀播>人工撒播>机械条播。

2.4 土壤水分 作为影响小麦种子萌发、出苗以及生长的关键因素之一，小麦苗期适宜的土壤含水量为田间持水量的70%～80%。秸秆还田对土壤水分的影响常因还田方式的不同而呈现复杂的多重性。Zhang等[28-30]研究表明，秸秆具有积聚降雨和减少表层土壤水分散失的功能，能提高土壤持水能力，蓄水保墒效果明显。但在雨养农业地区，还田秸秆在腐解初期需要固定并消耗大量水分，易导致土壤墒情不足，从而阻碍作物幼苗生长，降低了水分利用效率[31]。如果还田过程中秸秆量过大，会使土壤因混埋大量秸秆而悬松形成较多大孔隙，增加了水分蒸散量，从而影响出苗质量[32]。此外，秸秆还田质量较差，在麦田分布不均匀也会导致土壤含水量分布不均，从而降低小麦出苗的均匀性。

2.5 地温 温度是影响小麦种子发芽出苗的重要因素之一，地温过高或过低都会影响小麦种子的萌发和出苗，一般15～20℃为小麦发芽出苗的适宜温度。由于秸秆的热传导率在高温时更小[33]，而在低温时可减少热量的散失[30]，田间耕作措施通过秸秆覆盖或对土壤的扰动等改变了耕层地表状态，从而影响土壤的热流状况。赵亚丽等[10，34]研究表明，免耕秸秆覆盖还田能增加冬小麦季土壤的温度，从而缓解冬季冻害和倒春寒对土壤水分的冻结，使小麦根系保持较高的活力，从而增强其抗逆能力。但也有研究发现，秸秆覆盖免耕或秸稈覆盖会降低土壤温度[29，35-36]。低温会显著降低种子的发芽势和发芽率，同时延长出苗时间[22]。陈继康等[37]研究表明，在小麦生育前期，秸秆覆盖免耕处理使2.5cm土层地温的日变化幅度显著降低0.48～5.21℃，使土壤回温变慢，小麦出苗延缓，且土壤昼夜温差的变小不利于干物质的积累，导致小麦生物量较低，进而影响其生长发育。此外，赵宏波等[18]等研究表明，由于秸秆还田对地温变化的“缓解效应”，秸秆覆盖在温度升高时可能会使地温回暖变慢，从而不利于麦苗的安全越冬。因此，在全球气候变暖导致黄淮麦区小麦倒春寒灾害频发重发的背景下[38]，找到适宜的秸秆还田模式，从而提高小麦植株的抗逆能力，这也是未来农业防灾减灾研究的一个重要课题。

3 对策建议

3.1 加强组织领导 相关部门要分析农民长期坚持焚烧秸秆的原因，提出禁烧秸秆的关键技术和管理办法。农业、环保、农机、财政、科技等部门需要联合技术攻关，加大财政补贴，尤其是加大农作物收获灭茬一体机、大马力拖拉机和多功能复式作业播种机等相关农机补贴。

3.2 联合协作攻关，加强关键技术引领 如何在保证更好的还田效果同时又节约成本是还田机械的研究重点，应积极引进与研发推广农作物收获与秸秆还田一体化的农机装备和多功能复式播种机;集成示范农作物机械收获与秸秆粉碎还田（秸秆覆盖）一体化还田技术和“五位一体”复式播种技术;研究与集成示范农作物秸秆机械还田条件下灌溉技术与水肥耦合技术及病虫草害综合防治技术等确保周年秸秆机械化直接还田条件下作物“早、全、齐、匀、壮苗”的高产要求。

3.3 秸秆科学还田，制定针对性还田方案 秸秆还田要“对症开方”，应充分考虑不同地区土壤状况、耕作制度等差异，因地制宜地制定还田方案，明确还田时间、还田量、还田方式（覆盖、翻耕）、留茬高度、切碎长度、抛撒均匀度、耕整深度、地表平整度、秸秆埋覆盖率等因素对还田效果和出苗质量的影响，做到资源的高效利用，从而减少秸秆还田对小麦出苗质量的负面影响。

3.4 加快秸秆肥料化进程，研究新型秸秆肥料 秸秆中含有丰富的肥料元素，可用来加工有机肥料。但就目前来看，秸秆产业链薄弱，秸秆肥料研究投资比例不大，导致新型秸秆肥料产品欠缺。因此，要加大新型秸秆肥料开发力度，重点加强秸秆有效成分提取研究，加速推进新型秸秆肥料开发推广进程。秸秆肥料化还能解决秸秆携带病菌和土传病虫害等问题的发生。此外，还应加快新型菌剂的研发，提升秸秆腐熟降解速度。

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（责编：张宏民）