浅析秸秆还田的方式及作用①

祁石刚 高学双 姜雪照 金 婷 钱晓晴

（1 宿迁市农业技术综合服务中心 江苏宿迁223800；2 扬州大学环境科学与工程学院 江苏扬州225000）

农作物秸秆是由大量的有机物和少量的无机物及水所组成，如能加以利用，是非常重要的肥料来源。水稻秸秆中氮元素含量约为5%、磷元素含量约为1.5%、钾元素含量为2.6%，有机物占比为55%以上。小麦和玉米秸秆中氮元素含量均为6%，若将上述比例折算为每年秸秆总产量，则可计算氮肥、磷肥、钾肥的转化用量。利用水稻秸秆可改善水稻田的理化性质，降低生产成本，提高农作物的产量。

我国农业农村部发布的数据表明，每年我国秸秆产量大约为7 亿t，其中水稻田的秸秆产出量约占总产量的30%。这些秸秆如不能被有效利用，需占用大量土地资源。因此，部分农民会选择焚烧，从而造成空气污染，如何开发利用秸秆已经成为了当前农业发展必须面对的课题。

1 秸秆还田的主要方式

我国秸秆的产量非常高，但秸秆却没能充分利用。目前，大多秸秆采用直接焚烧的方式，焚烧秸秆虽可消灭秸秆中病菌，抑制病原体和病虫卵的传播，但同时也降低了微生物的活跃度、焦化土壤表面、降低土壤肥力、碳化营养元素，而且燃烧产生大量有害气体，如二氧化碳、一氧化碳、二氧化硫等会造成大气污染，诱发人体的呼吸道疾病。因此，国家一再禁止焚烧秸秆，建议秸秆还田处理，具体可分为以下几种方式［1]。

1.1 直接还田

直接还田就是充分粉碎秸秆，将其撒在地表或掩埋在地下，主要有覆盖还田、旋耕还田、深耕还田、沟埋还田和添加腐熟剂还田等方式。覆盖还田操作简单，覆盖秸秆后可减少土壤水分流失，有效调节耕种地块温度，降低天气突变带来的后果，但影响农作物的播种和灌溉及种子的生根和冒芽。旋耕还田是指将秸秆粉碎后与土壤充分混合，埋入地壤10cm 深度。该方式要求土地较为平整，秸秆在此土壤深度释放的营养元素较快，但易造成后期营养不足，因此，该方式仅可用于短期或临时使用，长期进行旋耕还田会造成土地耕种表层过浅、后期农作物衰败过快，造成减产。深耕还田可以弥补旋耕还田的不足，营养物质释放缓慢，而且可减少病虫害的发生。沟埋还田是将种植地块分为若干区域，在地块两边挖沟进行秸秆还田，该方式可有效解决种子出苗发芽困难，同时还能降低甲烷的释放量。添加腐熟剂还田就是将粉碎的秸秆与腐熟剂充分混合，然后埋入土壤中，以加快秸秆的分解，不同的腐熟剂有不同的功效，但都是利用微生物对秸秆进行分解。由于不同秸秆中物质含量有差异，可能出现分解程度不同的现象。

1.2 间接还田

间接换田主要有过腹还田、发酵还田、碳化还田等方式。过腹还田主要是利用生物的循环生态原理将秸秆进行转化的方式，即将秸秆作为饲料喂养家禽或牲畜，经动物消化系统将秸秆转换为粪便，再将其制成天然有机肥，该方式生态环保，可将秸秆充分利用，减少了直接还田的繁琐过程，但动物的排泄物需专门的设备进行肥料转换，一般的农户并不具备这样的条件，若购买设备，反而增加了前期成本。发酵还田，顾名思义就是将秸秆与腐熟剂进行混合，使其迅速发酵，然后再埋入土壤中，秸秆在沤酵过程中消灭了秸秆中的病原体、病虫卵，同时产生大量的纤维素酶，将提高秸秆的利用率，但发酵比较耗时费力，而且操作不当还会造成秸秆发酵不彻底、不均匀，反而抑制秸秆发挥效能。碳化还田是将秸秆处于无氧环境高温加热，秸秆碳化形成了生物炭，该方式可减少秸秆的碳排放，但造价较高。

2 秸秆还田存在的问题

2.1 生物性困境

秸秆还田并非“百利而无一害”。首先，秸秆粉碎不均匀或与土壤混合不得当，会在一定程度上造成秸秆推挤，土壤间隙过大，作物种子与土壤接触不够紧密，不能很好吸收养分和水分，特别是生根和生芽的过程中可能出现生长缓慢和僵苗现象。其次，秸秆分解发酵时，微生物自身也需要养分和氧气，这时微生物与农作物会形成竞争关系，影响农作物生长发育。再次，秸秆还田连年作业，其分解速度会有变化，同时与温度和环境有直接关系，当土壤不能完全降解秸秆，会使得土壤松散塌陷，影响农作物的质量和产量。最后，粉碎并不能完全消灭秸秆中病虫卵和杂草，秸秆还田后，病虫卵和杂草也跟随进入到土壤中，加大了防治的难度，但病虫卵的存活率与秸秆埋入深度和温度密切相关，当埋深大于35cm，加上冬季的温度骤降，可抑制大部分的病虫害。

2.2 现实性困境

由于秸秆储存占用空间，加之处理成本问题，焚烧秸秆在很长一段时间是农村常见的处理方式。农民认为焚烧后对土壤有增肥的作用，但忽略了对环境的影响。我国农作物种类繁多，秸秆的类型也各不相同，因此，秸秆还田方式也需根据当地实际情况选择。首先，需研发推广秸秆还田的机械设备。另外，由于秸秆粉碎后入土腐烂时间较长，需采用相应配套降解、腐解技术，才能有效改善农作物生根发芽问题。

3 秸秆还田的作用

3.1 对环境的作用

通过长期观察发现，秸秆还田可有效降低甲烷排放量；其次，可降低杂草的种群数量，改变自然条件下杂草的竞争空间，即间接改变了植物空间密度和生物多样性。

秸秆中含有部分营养元素，如不经微生物的分解则无法吸收和利用，微生物能分解农作物生长和发育所需营养物质，同时秸秆的分解物也会改变微生物数量和种群，秸秆埋入土壤后，微生物种群数量会明显上升，到达一定的数量后又随之降低并维持在群落数量的平衡点。

3.2 对土壤的作用

秸秆还田可降低土壤的容重，即降低单位体积土壤的质量，使土壤变得更加松散，有利于植物根茎的发育及营养物质的吸收，也为微生物提供了更加舒适的生存环境［2]；秸秆还田还能明显改善土壤退化。

秸秆还田可有效抑制土壤中的水分蒸发，提高田间保水性能，有利于水土保持。有研究表明，覆盖秸秆还田其水分利用率为7.5%，深耕秸秆还田其水分利用率为3.2%，入冬前如用秸秆覆盖，其保水深度可达45.6cm。农业灌溉需要大量人力物力，极大地增加了生产成本，秸秆还田可有效存储天然降水，翻埋深度为40cm 时效果最好，翻埋深度为50～100cm时可提高土壤含水量达60%。

3.3 对营养元素的作用

秸秆的复式分解是一个漫长的过程。秸秆还田需在土壤中进行有效的分解才能利用，因此，微生物对秸秆分解有至关重要的作用。微生物发生作用与温度、还田年限有直接关系，在温度较低的冬季，微生物活跃度不高，而温度较高的夏季，活跃度明显提高；秸秆还田年限越长，微生物腐解效率越高，秸秆中养分释放率也越高，其中，钾元素释放率最高、其次为磷元素和氮元素。

在欧美一些农业发达国家，60%肥料来源于秸秆，而我国对秸秆的利用率还不高。秸秆还田可减少10%家用肥料，增加水稻产量2%～7%。值得注意的是，秸秆还田要与肥料配合使用，单用秸秆还田方式，会降低磷元素积累，快速耗尽地块无机磷。同时注意秸秆与化肥的配比，避免化肥的过度使用。秸秆还田的腐解过程是一个缓慢释放元素的过程，可促进营养元素的积累与分配，改善土地的肥力［3]。

3.4 对农作物的作用

秸秆还田方式对水稻前期根系（无论单茎根系还是群体根系）的生长有抑制作用，但在水稻后期的拔节和成熟时期，能促进水稻的根茎生长用，这个过程体现了“先抑后促”的特征。常年进行秸秆还田的地块，能明显增加农作物产量。如当连续秸秆还田5年后，水稻的穗数会增加，但单位数量的种子质量减轻，一般来说，水稻亩产量可提高800 kg。

4 结语

总之，秸秆还田有利于农作物田间土壤理化性质及预期产量，有效改善种植效率。建议相关部门加大秸秆还田的宣传力度，从顶层设计角度完善相关规章制度，从秸秆还田的方式入手进行科普教育，制定秸秆还田的奖励措施及焚烧秸秆的惩治措施，有针对性地树立当地典范和榜样，让更多的农户了解秸秆还田的优势与好处，同时，加强技术人员的现场指导，不断创新推广秸秆还田方式。