前言：尋找寫作靈感？中文期刊網用心挑選的秸稈還田的運用及研究，希望能為您的閱讀和創作帶來靈感，歡迎大家閱讀并分享。

0引言   鄱陽湖區是一個重要農業產區，每年產生大量的秸稈，占作物生物產量的50%左右[1]。大量研究表明，稻草作為一種廉價的有機肥料，含有豐富的有機碳和大量的氮、磷、鉀、硅等礦質營養元素，以及大量微量元素和有機物[2]，從現有的秸稈產量計算，6億t秸稈中，氮、磷、鉀養分含量相當于尿素300萬t以上，過磷酸鈣70萬t以上，硫酸鉀700萬t以上[3]。而且秸稈還田能夠有效增加土壤中有機質的含量，改善土壤肥力狀況，提高農田生態環境質量，特別對緩解中國氮、磷、鉀肥比例失調的矛盾，彌補磷、鉀化肥不足有十分重要的意義[2,4-5]。隨著農村生活水平的逐步提高和現代農民經濟意識的解放，傳統的秸稈利用方式效益低、費工、費時、勞動強度大，而秸稈利用的現代科技手段滯后，造成在部分地區，尤其在一些城郊地區農作物秸稈被大量無效焚燒[2]，使得土壤肥力逐年下降，農田生態平衡遭受破壞，而且嚴重污染空氣，對農業生態環境造成嚴重影響。因此探索秸稈還田的優化方式勢在必行，任務艱巨。秸稈還田與土壤肥力狀況、作物生長品質以及農田生態環境保護等密切相關，已經成為可持續農業和生態農業的重要內容[2]，具有廣闊的發展和研究前景。筆者從秸稈還田的基本概念入手，綜合闡述了國內、國外秸稈還田的研究進展情況，并重點分析了秸稈還田對土壤養分狀況、有機質、土壤結構、稻田生物學效應、稻田生態學效應以及水稻農藝性狀、生理特性等方面的影響，以期在保護農業生態環境，促進現代農業的可持續發展方面提供一定的理論依據。   1 秸稈還田概述   秸稈還田是一種把不適宜直接作飼料的秸稈（玉米秸稈、水稻秸稈等）直接或堆積腐熟后施入土壤中的方法[6]。關于秸稈還田的方式有多種分類，中國主要的秸稈還田方式有4種，即秸稈覆蓋還田、秸稈粉碎還田、秸稈堆肥還田和秸稈過腹還田。   1.1 秸稈覆蓋還田   秸稈覆蓋還田就是將秸稈整稈覆蓋，隨著時間的延長，秸稈逐漸腐解于土壤中，腐解后能夠增加土壤中有機質的含量，補充土壤N、P、K和微量元素的含量，改善土壤的理化性狀，有利于加速土壤物質的生物循環，而且秸稈覆蓋還田可使土壤飽和導水率提高，土壤蓄水能力增強，能夠調控土壤供水，提高水分利用率，促進植株地上部分生長。秸稈在覆蓋情況下，能夠形成低溫時的“高溫效應”和高溫時的“低溫效應”2種雙重效應，調節土壤溫度，有效緩解氣溫激變對作物生長的傷害[2,7-11]。   1.2 秸稈粉碎還田   采用機械化作業將田間直立或鋪放的秸稈直接粉碎還田的生產效率比普通的秸稈利用方式可提高40~120 倍。秸稈粉碎還田后，能夠加速秸稈在土壤中的腐解速度，從而被土壤快速吸收，改善土壤的團粒結構和理化性狀，增加土壤肥力，促進農作物持續增產增收[2,7,9-11]，節約化肥用量，促進農業可持續發展。秸稈覆蓋還對干旱地區的節水農業有特殊意義。   1.3 秸稈堆肥還田   秸稈堆肥還田就是將作物莖稈、綠肥、雜草等植物性物質與泥土、人糞尿、垃圾等混合堆置，經好氣微生物分解而成的肥料，可提供多種營養元素并改良土壤理化性狀，尤其對改良砂土、粘土和鹽漬土有較好效果，具有良好的經濟效益、社會效益和生態效益[12]。秸稈堆肥還田是解決中國當前有機肥源短缺的主要途徑，也是中低產田改良土壤、培肥地力的一項重要措施。   1.4 秸稈過腹還田   過腹還田就是將作物秸稈作為家畜飼料喂養家畜，通過家畜消化吸收，以糞尿形式歸還土壤，從而增加土壤中的養分，改善土壤狀況。目前，普遍推廣應用的主要有青貯氨化過腹還田技術，實現了秸稈—飼料—牲畜—肥料—糧食的良性循環[2,9-11,13]。   2 國內外秸稈還田研究進展   2.1 國外秸稈還田的研究進展   世界上各農業發達國家大都非常重視土地的用養結合和發展生態農業，秸稈還田和農家肥占施肥總量的2/3。因此秸稈還田作為一項先進的保護性耕作技術，在世界上各農業發達國家得到了足夠的重視和支持。其中美國把秸稈還田當作一項農作制中的一項關鍵技術，堅持常年實施秸稈還田，不但玉米、小麥等秸稈大量還田，而且像大豆、番茄等秸稈也盡量還田[2]。英國的洛桑試驗站每年每公頃翻壓玉米秸稈7~8 t，18年后土壤有機質含量提高了2.2%~2.4%，該試驗站經過連續18年的試驗還發現，作物秸稈直接還田的效果優于堆腐后再還田，并且隨著地力的改善，農作物產量的提高，可供還田的秸稈量也相應增加[2,14-15]。丹麥是世界上首先使用秸稈發電的國家。位于丹麥首都哥本哈根以南的阿維多發電廠建于20世紀90年代，被譽為全球效率最高、最環保的熱電聯供電廠之一。這里的技術人員告訴記者，農民收獲糧食后，把秸稈賣給電廠，阿維多電廠每年燃燒15萬t秸稈，可滿足幾十萬用戶的供熱和用電需求[3,16]。與煤、油、天然氣相比，秸稈成本低、污染少，可稱得上是電廠最劃算的一筆買賣。此外，秸稈燃燒后的草木灰還可以無償返還給農民作為肥料，串聯起了一個“黃金圈”[3,16]。日本把秸稈直接還田當作農業生產中的法律去執行。日本微生物學家研究出了一種秸稈分解菌技術，可以用于秸稈肥的制作，達到秸稈還田的目的，具有良好的經濟效益和社會效益[2-3,16]。德國等發達國家則有嚴格的法律禁止焚燒秸稈，而南亞、東南亞作物秸稈是動物飼料和燃料的主要燃料[2]。秸稈還田的問題已經引起各界的重視，國內外眾多學者進行了廣泛的研究，使得秸稈還田面積逐年擴大。實踐證明，秸稈還田為發展高產優質高效農業發揮了重要的作用。   2.2 國內秸稈還田研究進展   中國利用農作物秸稈的歷史悠久，20世紀80年代以來，隨著農業生產的發展，糧食產量大幅提高，秸稈數量也多，加之省柴節煤技術的推廣，燒煤和使用液化氣的普及，使農村中有大量富余秸稈[2]，但人們沒有充分利用秸稈還田的效用，大多是將其焚燒，使得土壤肥力逐年下降，環境質量逐年降低，對農業生態環境造成嚴重影響。因此農業部把秸稈直接還田或秸稈過腹還田作為沃土計劃的主要措施，并列入全國豐收計劃工程[17]，鼓勵農民積極增施有機肥、種植綠肥、秸稈還田。在水稻種植地區，稻草還田對提高資源利用率，持續增加糧食作物產量具有重要的影響，是中國農業生產面臨的重大現實問題，是保障國家糧食安全的重大需求。#p#分頁標題#e#   3 秸稈還田的應用及研究進展   秸稈還田技術在當代社會推廣應用廣泛，筆者著重秸稈還田在土壤有機質、土壤容重和毛管孔隙度、土壤溫度、土壤微生物、稻草腐解規律、水稻稻米品質以及作物雜草情況等方面的影響的研究進展。   3.1 秸稈還田對土壤有機質的影響   土壤有機質不僅是土壤中各種營養元素的重要來源，而且還能刺激植物的生長，改善土壤的理化性質[7]，而秸稈是土壤有機質的一項主要來源[7,18]。有研究表明：以同等數量的秸稈覆蓋和翻壓還田，3年后，覆蓋還田的土壤有機質增加 30.1%，翻壓還田的增加19%[18-19]。也有學者通過對水稻高留茬還田的研究發現，還田土壤中的有機質含量明顯增加，其中易氧化態有機質所占的比例為77%，由于增加的有機質主要是易氧化態有機質，從而使土壤有機質氧化穩定系數下降，土壤有機質的化學性增強，老化程度降低，有助于改善土壤質量，增強土壤養分供應[18,20]。   3.2 秸稈還田對土壤容重和毛管孔隙度的影響   土壤容重與毛管孔隙度呈負相關，容重越小表示毛管孔隙度越大。土壤容重和毛管孔隙度都是反映土壤結構特性的重要指標[18]。李新舉等[21]研究發現：無論秸稈覆蓋還是秸稈翻壓都可以增加土壤空隙度、減少土壤容重。還田3年后，秸稈覆蓋土壤0~10 cm土層總空隙度增加4.16%，土壤容重減少0.11 g/cm2，翻壓還田的土壤0~10 cm土層總空隙度增加3.4%，土壤容重減少0.09%。張晶[18]、吳婕[22]等發現秸稈覆蓋處理的土壤容重降低幅度為 1.86%~3.73%。這些研究都表明，秸稈還田后土壤的孔隙度明顯增加，大孔隙占總孔隙的比例較大，土壤容重降低，使得土壤疏松，通氣透水條件良好，從而可以促進土壤微生物活動，增強土壤養分的供應[20,23]。   3.3 秸稈還田對土壤溫度的影響   秸稈還田對土壤溫度的影響通常體現在溫度的日變化幅度與季節性變化方面。首先，秸稈還田尤其是秸稈覆蓋還田可以使土壤溫度日變化幅度減小，另外秸稈覆蓋的土壤溫度的變化隨著日光照射的強度強弱而有差異，白天多以降溫為主，夜間則多以保溫為主[18,24]；其次秸稈還田對土壤溫度的季節性變化也有一定的影響，一般情況下夏季有降溫作用，而冬季則有一定的保溫作用[18]。肖國華等[25]測定，夏季采用稻草還田免耕覆蓋較無草犁耙插秧水溫降低3.4~4.1℃；5 cm深處土溫降低1.2~4.2℃；10 cm深處土溫降低1.5~2.0℃。而早春土壤含水量增加6.44%~8.58%：0~5 cm土層土壤溫度提高0.7~1.0℃。稻草覆蓋還田夏季降低土壤溫度，早春升高土壤溫度，分別有利于晚稻、早稻插后水稻秧苗的返青和分蘗。   3.4 秸稈還田對土壤微生物的影響   秸稈還田為土壤微生物的活動提供了豐富的碳源和氮源，促進了微生物的生長、繁殖，從而使土壤微生物區系、數量發生很大變化，提高了土壤的生物活性[18]。譚周進等[26]研究表明：水稻秸稈還田后不利于好氣性的霉菌和放線菌迅速大量繁殖，覆草土壤中細菌總數要高于無草土壤，這是由于施人土壤中的水稻秸稈促進了土壤細菌的繁殖，提高了土壤細菌的活性。張晶[18]、金海洋等[27]的研究中也表明，秸稈還田后土壤微生物的總量由4.0×107個/g急劇上升為1.2×108個/g，而且以細菌和放線菌為主。焚燒秸稈對土壤微生物量的影響非常顯著，焚燒后，土壤中的細菌、放線菌和真菌數量分別較焚燒前減少了85.95%、78.58%和87.28%。此外，焚燒秸稈所造成的土壤水分的蒸發及土壤結構的破壞，也不利于土壤微生物的生存[28]。   3.5 秸稈腐解、養分釋放的研究   秸稈腐解主要靠土壤中微生物的作用，土壤中微生物主要集中在0~10 cm土層[3]。有學者研究得出：秸稈埋深5 cm的腐解最快，埋深15 cm的稍慢，而覆蓋在表面的最慢。埋深5 cm的32周內腐解65%以上，埋深15 cm 腐解 62%左右，而覆蓋在表面的腐解只有 50%左右[30-31]。秸稈腐解總的趨勢是前期快，后期慢。秸稈腐解主要集中在前8周[32]，前4周主要分解根、葉，4周后腐解莖，16~32周基本不腐解。有機物的C/N比對于它在土壤中的分解與養分的釋放有很大的影響[33]。稻草還田后，由于C/N比較高，秸稈分解較緩慢，氮的釋放也很少，而有研究表明調節C/N比能夠促進秸稈分解，但調節C/N比不是越低越好，一般認為稻草還田后C/N比調至(25~30):1即可[34]。溫度對有機物料的腐解具有很大影響。一般來說，土溫在20~30℃物料分解最快，<l0℃分解較弱，<5℃則基本不分解。溫度過低，微生物活性減弱，物料腐解緩慢，溫度過高會抑制微生物活性，甚至使土壤中的酶失去活性[35]。   3.6 秸稈還田對水稻稻米品質的影響   顧麗[36]研究表明，長期和短期秸稈還田能導致蛋白質含量呈上升的趨勢，直鏈淀粉含量呈下降的趨勢，在長期定位試驗下，堊白度隨土壤全氮的增加呈上升的趨勢，短期秸稈還田中，則表現出先升后降的趨勢。徐國偉[37]、劉陽[38]等試驗研究都表明，稻草還田和實地氮素管理對稻米的加工品質沒有明顯的影響，但降低了堊白米粒、堊白度和直鏈淀粉的含量，有效地改善了稻米的外觀品質和蒸煮品質；還可以使淀粉的最高粘滯度和崩解值變小，消堿值變低，有利于提高了稻米的食味品質。   3.7 秸稈還田對作物雜草情況的影響   研究韓慧芳等[39]的試驗結果表明，秸稈全量還田時，免耕顯著提高雜草的總密度；無秸稈還田時，常規耕作的雜草密度高于免耕、旋耕、耙耕和深松。秸稈全量還田后，免耕和深松條件下，雜草優勢種為馬唐和旱稗，旋耕和耙耕條件下為馬唐、旱稗和牛筋草；常規耕作條件下，優勢雜草為馬唐、苘麻、旱稗和香附子。無秸稈還田條件下，免耕和常規耕作增加了雜草優勢種的數量。秸稈全量還田后，免耕、耙耕和深松等耕作措施導致雜草群落的物種豐富度及均勻度均較高。無論哪種耕作條件，5年連續秸稈還田能夠顯著提高夏玉米籽粒產量和生物學產量，其中尤以常規耕作秸稈全量還田處理產量最高，且田間雜草的生物學產量與夏玉米的生物學產量呈顯著負相關關系。#p#分頁標題#e#   4 小結   隨著低碳農業的大力推行，秸稈還田在現代持續農業和生態農業的發展中具有舉足輕重的作用。稻草還田是增加土壤有機質、速效氮、磷、鉀，改善土壤理化性質和提高稻谷產量的一項有效措施。秸稈還田后土壤生物活性強度得到明顯提高，降低了土壤容量，改善了土壤結構，形成有機質覆蓋，達到了抗旱保墑的目的。另外稻草還田必須配合施用無機肥，特別是氮素化肥，這樣才能有利于稻草的分解，并能提高當年的稻谷產量。稻草的綜合利用，稻草和氮肥混合施用時氮素的固定、稻草的分解，對氮磷鉀的影響和利用等問題仍有待于進一步的研究。而且在今后的研究中展開對秸稈-土壤-農作物這個復合系統的養分積累、釋放和循環過程的研究非常重要。