浅析秸秆还田对土壤养分的提升和作物产量的影响

杨学礼

（沂南县苏村镇农业综合服务中心，山东沂南 276301）

0 引言

在以往的作物种植中，为提高作物产量和质量，种植人员使用了大量重型机械、杀虫剂和化肥，再加上水蚀、风蚀，土壤中养分逐渐流失，“如果我们不为下一代保护土壤，地上的生物多样性和粮食生产也无法得到保障”。我国拥有大量秸秆资源，是推动绿色有机农业发展的有力支撑，能够有效改善土壤结构，对提升土壤养分有着十分重要的价值。

1 秸秆主要成分

作物秸秆是农业生产过程中的主要副产品，也是一种可再生生物质资源。我国幅员广阔、秸秆资源丰富，主要用于畜牧饲料、工业原料、能源物质和肥源物质，但是在我国农村地区，秸秆资源焚烧和废弃比例较大，工业加工和可再生能源偏少。为有效解决这一问题，我国开始大力推广秸秆还田措施，逐渐为人们接受。秸秆是土壤养分的物质载体，含有大量N、P、K、Ca、Mg、S等矿质元素及各种微量元素，主要由木质素、纤维素和半纤维素组成，碳氮比大致为60至80，且含有丰富的有机碳，能够有效提升土壤有机质、增加作物产量。相关数据表明，目前我国作物秸秆中富含的N、P、K元素相当于化肥用量的1/3，拥有巨大潜在利用价值[1]。

2 秸秆还田主要方式

近几年，我国就秸秆还田方式展开了全方位的研究，根据不同土壤和主要种植作物探究出了不同秸秆还田方式，希望能够最大限度提高作物产量，提高经济效益。目前主要采用的秸秆还田方式为直接还田和间接还田，其中，直接还田包括翻压、覆盖、粉碎后施入及留高茬，间接还田包括堆沤、氨化、焚烧、过腹、过圈、配施肥料还田。

2.1 直接还田

翻压还田，是指用翻耕机将秸秆翻压在耕地中，因为土壤中微生物主要集中在浅层土壤中，所以秸秆的翻压深度应该控制在浅层土壤中，且翻压后的秸秆腐解速度与土壤水分、翻压深度、秸秆自身碳氮比等诸多因素相关。

覆盖还田，是指将秸秆直接覆盖在耕地上，有一定储水、蓄水功能，还能够有效减少人工成本，但是这种方式秸秆腐解速度慢，且容易诱发病害，产生低温效应，不利于作物生长发育[2]。

粉碎后施入还田，是指将秸秆粉碎作业后均匀覆盖在耕地表面，然后采用翻压机械翻压入土，翻耕深度保持在30 cm左右，覆土要严，能够加快秸秆分解速度，也不影响播种出苗。

留高茬还田，是指在收获作物时预留一部分秸秆，然后直接使用翻压机械将其翻压入土，属于翻压还田的一种。

2.2 间接还田

堆沤还田指在秸秆中加入粪便自然发酵沤制；氨化还田指利用尿素、液氨、碳酸氢铵为氨源将秸秆氨化；焚烧还田指将秸秆焚烧后的灰分还田；过腹还田指将秸秆喂给牲畜，待其排泄后再堆沤发酵后还田。这些方式都是为了解决秸秆还田后降解速率慢的问题，通过合理加入微生物菌剂、肥料等加快秸秆内生物质在土壤中的腐解速度，快速提高土壤养分。

3 秸秆还田对土壤养分提升的影响

3.1 对土壤生物性状的影响

秸秆作为一种优质生物肥料，腐烂、分解后会为作物提供充足的氮、磷、钾和各种微量元素，提升土壤养分。相关研究实践证明，秸秆还田的同时合理配施催腐菌剂，能够显著提升土壤中的真菌、细菌和放线菌的数量，增强土壤中酶类活性，改良土壤中养分结构，促使农作物更好地吸收营养；配施氮磷钾肥，能够有效提升土壤中的碳、氮含量，刺激土壤中微生物繁殖，能够让农作物更好地生长，从而提高作物产量和质量。

3.2 对土壤物理性状的影响

秸秆还田还能增强土壤的保水效果和污染负荷能力，这是因为土壤物理特性中的孔隙结构、持水量、土壤容重等，与作物的根系生长和养分吸收有着密切联系，通过秸秆还田，土壤的相关物理特性得到改良，通气性更好，水分和养分流失率下降，能够有效促进农作物生长发育，提高品质和产量。根据许立广的研究表明，秸秆还田后的腐殖质是土壤结构的胶结剂，使得土壤团粒结构变好，耕性变好，土壤的容重减少、孔度增加。秸秆还田后土壤的温度有了一定变化，能够显著减少整日地温变化幅度，对作物生长起到保护作用。而且，土壤保墒性能增强、持水量增加，水肥气热更加协调，有效改善了土壤的物理性状。进一步研究表明，覆盖还田后土壤水分流失程度最小，但是其作用主要表现在0～10 cm的浅表层土壤，对深层土壤保水作用不明显，且土壤深度越深，保水效果越不好[3]。

3.3 对土壤化学性状的影响

土壤肥力是保障作物产量和质量的关键，采用不同秸秆还田方式后的土壤，其土壤肥力各不相同。从秸秆还田翻压深度方面看，据胡宏祥等研究油菜秸秆腐解速度表明，翻压深度较在表层，秸秆腐解速度较快；翻压深度在10 cm时，秸秆腐解速度较慢；翻压深度在20 cm时，腐解速度介于两者之间。从化肥配施方面看，单独秸秆还田时，土壤中有机质含量增加，碳氮及氢碳减少；秸秆还田配施不同化肥时，土壤中有机质、有机氮、总氮含量共同增加[4]。从平衡土壤碳库方面看，秸秆还田后的土壤有机碳含量高于没有秸秆还田的土壤，而且不同土层中的有机碳和活性炭含量显著提升，对于提升土壤有机碳含量，提高土壤供肥水平有着十分重要的影响。

4 秸秆还田对作物产量的影响

农作物生产的最终目的是提高作物产量和质量，获得经济效益。秸秆作为一种可再生农业生产副产品，成本低、获取难度下、肥效好，使用秸秆还田不仅能够降低成本，缓解耕种压力，还能够更好的保障作物产量和品质，赢得了种植人员的广泛认可。实验表明，单独使用秸秆还田的大豆、玉米和小麦，在常规田管措施下，其株（穗）粒数都有了一定程度的增加，其中大豆每株粒数增加3.2粒，玉米每穗粒数增加63.9～105.7粒，小麦每穗粒数增加0.8～5.6粒，最终产量呈现增长态势，尤其玉米产量，增产效果极其明显，每亩增幅达12%以上。

对于水稻来说，秸秆还田不仅能够增加水稻产量，还能够增加水稻中的锌、铁含量，这是因为经过秸秆还田后，秸秆中部分微量元素受到矿化作用最终被水稻吸收。但与此同时，秸秆还田同样存在一些不良影响，在进行秸秆还田时，如果不能及时剔除携带病菌和虫害的秸秆，极易造成病虫害的延续、加重和扩散，而且，秸秆需要在土壤中腐解，在这期间会产生热量和养分，土壤较为温暖，在促进作物生长的同时，也为土壤中的病虫害创造了良好的生长活动空间，如果不加以控制，很容易导致病虫害的爆发。此外，长期秸秆还田不仅会增加土壤养分，还会增加土壤中的重金属、化学农药残留，对作物产量和质量造成严重影响，如果不搭配其他农艺措施，最终会对人体造成危害，需要尽可能减少长期秸秆还田对土壤和作物造成的不良影响。

5 秸秆还田配套施用技术

秸秆还田方式不同对土壤养分改良和作物增产效果不同，需要种植人员根据当地气候、种植条件、种植作物制定不同秸秆还田配套施用技术。对于土壤肥力较低的地区，可以在秸秆还田的同时增施适量钾肥，确保作物稳定高产，提高肥料利用率，降低不同年度产量变化参数。对于干旱缺水地区，需要采用秸秆覆盖还田方式，最大限度保留土壤含水量，为作物生长提供充足水分。对于水分充足地区，应该根据实际情况适当减少秸秆还田数量，避免出现腐解速度较慢或者秸秆腐烂现象，从而对作物苗期造成负面影响。同时，秸秆还田与不同耕作方式结合也会减少秸秆还田对不同产区的不良影响，种植人员可以根据实际种植情况选择适宜耕作方式合理搭配秸秆还田，充分发挥两者优势，提升作物产量。例如在黄淮海地区，就可以将秸秆还田与深耕、与深松结合，不仅能够降低冬小麦—夏玉米的年耗水量，还能提高其水分利用率，满足作物生长水分需求。

6 结语

大量研究实验表明，秸秆还田方式对土壤养分提升和作物产量提高都有着十分显著的影响，但秸秆还田的负面影响也不能忽视。当今时期，关于秸秆还田的研究还不够全面深入，不同产区应该采取怎样的秸秆还田方式和配套施用技术还有待进一步研究，以期筛选出效果最优的秸秆还田方式，从而提高对可再生农业资源利用率，显著改善土壤肥力，促进作物高产高质。