秸秆还田培肥地力技术及其增产效果研究

孙士坤 孙伟

摘    要：运用玉米秸秆进行还田，可提升土壤有机质含量，有效改善土壤结构、增强地力。从积累的实践经验来看，土壤肥力在玉米增产份额中的占比不低于80%。所以，玉米产量的高与低，取决于秸秆还田的应用。

关键词：秸秆还田;培肥地力技术;增产效果

从第二次土壤普查结果可以看出，山东耕地土壤0～20 cm土层有机质含量的加权平均值是1.07%，在全省耕地中土壤有机质含量在1%以下的不少于五成。而对于农业生产而言，只有不断提高耕地的有机质含量，才有望实现可持续发展的预期目标。要达到这般效果的方法有很多种，比如复种绿肥、秸秆还田和增施有机质肥料等。其中，从生产利用上的适用范围、可行性分析，秸秆还田的效果最佳。山东省全省农作物秸秆的年产量在1 200万 t左右，所含养分相当于21萬 t氮肥、25万 t钾肥及36 t氮肥，在全省化肥总用量中占据25%的超高比例。所以，基于秸秆还田的旱作农业模式，不论是对培肥地力还是对实现优质可持续发展农业，都是目前的不二之选[1]。

据有关资料显示，玉米秸秆有83.2%是干物质，其中粗脂肪与粗蛋白各占1.5%、2.0%;叶片中的干物质占比为27.5%，其中粗脂肪和粗蛋白各占0.5%、2.8%。据测试，1 000～1 500 kg的鲜玉米秸秆含五氧化二磷1.85 kg、纯氮3.65 kg。

国内外的研究资料和实践生产都证实，土壤的基础肥力能影响农作物的最终产量，超过65%的产量是由土壤肥力决定的。只有全面提高和保持土壤的肥力才是保证农业发展的根本。例如，美国使用3项措施来保持土壤肥力，玉米的种植面积达到40%，大豆的种植面积达到30%，这样就可以构成玉米和大豆的轮作体系模式。要利用更加丰富的玉米资源全面发展畜牧产业，畜牧业的发展为农业提供了大量的有机肥料。坚持将玉米秸秆还田可以让大量的有机质重新回归到土壤当中，可以实现土壤肥力的持续增加。在我国农业生产的过程中存在大量使用化肥养地的现象。玉米种植面积较大，其他农作物种植面积较小，最终导致玉米大面积的连续种植，没有合理地进行用地养地，没有合理的轮作体系。以肥料为主换取农作物的连年丰收，但土壤的有机质受到极大损害，土壤的理化性质也未幸免，所以全面推广秸秆还田培肥地力的技术是目前的首要任务[2]。

1   秸秆还田的应用模式与效果

山东省的农业生态条件分为3种，即干旱区、半干旱区和半湿润易旱区。由于气温不高、缺乏足够的降水量，一些地区只有间断还田才能确保作物产量。20世纪70年代龙口县使用机械就地粉碎玉米秸秆翻压还田，20年时间陆续出现了玉米秸秆覆盖翻压还田、原平整秸秆翻压还田等方法，并与地膜覆盖融合在一起共同使用。加快传统农艺技术与现代技术的结合使用，并且基于现有的秸秆覆盖还田技术，得出一整套适用于所有农业生态区的通用方法。在培肥改土后，可实现增产增收[3]。

1.1   龙口县玉米种植区推广以秸秆覆盖为主的还田技术

通过玉米秸秆覆盖地表，达到了培肥土壤、蓄水保墒的效果。从1991年开始，龙口县成为秸秆覆盖技术的首批试点地区，全村120 hm2旱地玉米在第一年的单产量仅为5 550 kg/hm2，5年时间后，该数据就翻了一倍有余，土壤肥力也得到很大的改善[4]。从一开始的土壤有机质含量1.69%，在1996年时上涨到2.31%。土壤容重起初仅为1.37 g/cm3，后来变成1.22 g/cm3。第一年耕层翻不出10条/m2蚯蚓。目前为止，可以翻出46条/m2。

1.2   夏玉米种植区推广小麦秸秆覆盖还田与玉米秸秆粉碎还田技术

以龙口县为例，1989年小麦秋收高茬粉碎覆盖夏玉米，玉米收成秸秆可以粉碎处理，还田便有了无成本的天然原材料。1992年土壤有机质已上升到2.2%，1996年不论是小麦还是玉米，单产都过吨，是当时山东地区进行秸秆还田后成功的代表之一[5]。

1.3   水地春玉米区大力推广秸秆翻压还田技术

用的最多的有两种，一是粉碎秸秆翻压还田，二是整秸秆翻压还田。从1989年开始，烟台市使用粉碎秸秆翻压还田，1996年拥有1.51万/hm2的秸秆机械还田面积，在全市的占比接近于九成。龙口县在1993年开始使用，在1990—1992年时，全县玉米产量仅为6 205.5 kg/hm2，在1994—1996年时，全县玉米产量为7 045.5 kg/hm2，上涨了13.44%。目前龙口县已全面推广使用整秸秆翻压还田的形式[6]。

2   秸秆还田

传统观点认为，腐解态的有机质可直接用于土壤。但近些年的研究表明，土壤生物活性是土壤肥力的衡量指标，并不是腐解态的有机质比非腐解态的有机质对土壤生物活性有明显优势。

因此，秸秆粉碎后用于还田，不仅有机质的含量会增加，理化性状也会得到改善，在促进养分活化方面有着不错的效果。

2.1   秸秆还田会使土壤养分、有机质含量增加

一到秋收季节，龙口县家家户户都会就地粉碎秸秆，起初土壤有机质含量只有0.71%～1.14%，现在有1.37%～1.76%。有机质的含量增加，化肥利用率也有所提高，土壤中富含大量的潜在养分，1989年有效氮元素含量仅为7.9 mg/kg，1996年有效氮元素含量为22.3 mg/kg，效果尤为显著[7]。

2.2   改善土壤的物理性状

秸秆还田后，因微生物作用会使腐殖酸的含量增加，与土壤里的钙、镁结合，产生了腐殖酸钙、腐殖酸镁等养分，土壤中水稳性团粒结构变得更加丰富，且土壤容重比对照变小，总的孔隙度有所扩张。

2.3   提高土壤的生物活性

玉米秸秆中含有大量的化学元素，可供给土壤微生物的生命活动所需。秸秆还田对土壤的生物活性可起到明显效果，增强微生物的呼吸、硝化、氨化和纤维分解作用。

3   粉碎秸秆直接还田的技术要点

3.1   秸秆还田应具备秸秆腐殖的环境因素

土壤水分只有保持在合理范围内，才能有效促进微生物活动的进行。

一般而言，土壤的含水量是田间持水量的6/10～7/10，最适合秸秆腐殖。温度的高低会直接影响到微生物群体的组成、活性以及土壤酶的活动等，严重时土壤中的酶还会直接失去活性。当环境温度在28～35 ℃时，秸秆分解速度最快。碳氮比对腐殖也有影响，比值越小，初期分解率越高。在pH值5～8时，秸秆腐殖基本没有差异，但过酸、过碱环境均会对微生物的活动产生影响，导致腐殖效率变低。土壤通透性不好，不利于秸秆腐解[8]。

3.2   秸秆还田要和有机肥料施用同时进行

作为含碳量较高的资源之一，秸秆直接施用对微生物繁殖速度十分有益，同时土壤中的有效氮元素暂时不会参与进来。

玉米秸秆的碳元素、氮元素比例基本在53∶1。缺乏氮元素时进行还田对秸秆分解会产生负面影响。微生物与农作物都需要有效氮元素，使得氮元素含量迅速降低，这对作物生长发育极其不利，进而导致产量下降。一般情况下，微生物分解100 g的秸秆，所需氮元素不能少于0.8 g。所以，在秸秆还田前的1～2年，需要施用适量的氮肥。

3.3   科学掌握翻压的数量与时间

在秋收后，第一件事情就是进行秸秆还田。此时玉米秸秆的含水量比较丰富，尤其是近两年推出的新品种可延长保绿时间，秸秆有足够的养分，再加上环境温度适宜，及时翻耕深埋可促进腐解速率，给来年的保墒保苗做好前期的准备工作。

秸秆还田的具体数量主要看土壤的實际情况。如果是比较贫瘠的土壤，缺乏足够的施肥量，那么秸秆还田数量在3 000～3 900 kg/hm2即可，过多反而会产生一定的副作用。还田后及时耕翻，确保土壤与秸秆残体能够均匀地混合在一起。

4   结束语

各农业生产大国都非常重视秸秆还田技术培肥地力的作用。秸秆还田可有效保证和全面提高土壤肥力。美国、英国，德国、日本等发达国家都对秸秆还田技术做了大量的调查研究工作。美国将秸秆还田作为一种主要的方式，坚持常年实施秸秆还田措施。目前，我国黑龙江、吉林等地也在坚持应用秸秆还田，并且取得了良好的效果。针对秸秆还田培肥地力技术与增产效果开展研究，希望能为我国秸秆还田技术提供一定的理论依据。

参考文献：

[ 1 ] 宋炜.玉米秸秆还田培肥地力研究综述[J].黑龙江科技信息，2016（27）：267.

[ 2 ] 韩成伟，张岩，李时群.玉米秸秆还田培肥地力技术发展概况[J].农业与技术，2005（4）：121-124.

[ 3 ] 刘杰.小麦玉米秸秆还田是提高耕地质量的有效途径[J].农家参谋，2019（10）：114.

[ 4 ] 车兆斌.玉米秸秆还田必须把握的两个比例[J].农业机械，2001（7）：58.

[ 5 ] 赵锦儒.浅谈铁岭县玉米秸秆还田腐熟技术的应用[J].农家顾问，2015（6）：73-74.

[ 6 ] 蒙成，李体琛.浅谈玉米免耕栽培秸秆还田培肥地力配套技术应用[J].现代农业科技，2007（9）：147

[ 7 ] 朱玉芹，岳玉兰.玉米秸秆还田培肥地力研究综述[J].玉米科学，2004（3）：106-108.

[ 8 ] 李荣新，张忠军.秸秆还田培肥地力技术与效果[J].农村实用工程技术，2002（6）：17.