干旱半干旱地区秸秆还田研究进展

闫洪亮 李 盖，2.

1.辽宁省朝阳市土壤肥料工作站；2.沈阳农业大学土地与环境学院

我国是水资源短缺国家之一，年平均降水648 毫米，小于世界平均降水798 毫米。在干旱半干旱地区，作物用水主要依靠天然降水供给，但有限的降水资源未能充分利用，农业生产只利用了降水总量的30%，大部分以径流和无效蒸发的形式浪费掉。与此同时，2011 年我国秸秆量已达8.27 亿吨， 作为农业副产品不但未被合理的利用，而且还因焚烧造成了环境污染和资源浪费。 随着现代农业生产集约化、机械化程度的提高，直接向土壤施用非腐熟的农作物秸秆技术逐渐成熟。 农作物秸秆作为有机质，增施到土壤中不但可以提高土壤肥力和作物产量，还可以提高降水资源利用率和旱地蓄水保墒性能，从而达到抗旱增产的目的。

一、秸秆还田方式

秸秆还田可分为两大类： 直接还田和间接还田。其中间接还田包括秸秆过腹还田、 秸秆沼肥还田、秸秆菌糠还田、秸秆堆沤还田以及草木灰还田等五种主要方式；秸秆直接还田包括：翻压还田、覆盖还田、留茬还田三种方式。

虽然过腹还田与人畜粪便堆沤还田为经典传统形式，但随着科学技术的进步和农业机械化作业水平的提高，秸秆还田方式正由原来的以人工堆肥还田为主转变为现在的以机械直接还田为主。 大量研究表明，秸秆还田后无论是以覆盖的方式，还是以深埋的方式均能减少土壤水分蒸发量，提高土壤含水量。 秸秆覆盖还田后，能够吸纳自然降水、减少棵间蒸发、防止径流、提高土壤贮水量，能够将有限的自然降水用于作物生长，还具有增加土壤中有机质的作用，进而增加作物产量。

二、秸秆还田对土壤的影响

1.秸秆还田对土壤物理结构的影响

降低土壤容重、增加土壤孔隙度。 秸秆还田后经微生物分解形成腐殖质， 提高土壤结构的胶结作用，使土壤大团聚体和微团聚体的含量显著增加，进而改善土壤通气性，增大土壤孔隙度，提高土壤水分的渗透性、土壤持水性、增加土壤含水量。 大量研究表明，作物秸秆整株全量还田或打碎后进行覆盖和翻压还田，均能降低土壤容重，土壤容重减少0.1～0.2 克/立方厘米，土壤总空隙度增加4%～11%；秸秆深还田两年后显著降低了土壤分散系数，土壤团聚作用增强稳定性增加团聚度增大。 同时，增大了干旱半干旱地区土壤的抗风系数，防止表层养分流失。

2.秸秆还田对土壤水分的影响

秸秆还田无论是以覆盖的方式，还是以深埋的方式均能减少土壤水分蒸发量，提高土壤含水量。 秸秆还田覆盖后，能够吸纳自然降水、减少棵间蒸发、防止径流、提高土壤贮水量，能够将有限的自然降水用于作物生长。 目前，在美国、加拿大、澳大利亚等农业发达国家， 秸秆覆盖免耕法已相当完善并得到较大普及，取得了显著的效果。 付国占等研究秸秆覆盖和深松方式相结合发现，可明显增加土壤的蓄水能力。 路文涛等研究表明，不同秸秆覆盖量均可提高土壤的水分利用率和蓄水能力， 并且促进作物的光合作用，使作物增产。 在干旱半干旱区，由于天然降水时空分布与农作物需水时期不同，秸秆覆盖不能有效的调节季节降水，就需要另辟蹊径，寻找能将有限的天然降水就地拦蓄入渗，形成地下水库来延续供水进而满足作物需水要求。黄毅等针对辽西北半干旱地区的气候特点研究了秸秆深还田对雨水资源的跨季节的保蓄利用， 研究发现大多数年份的土壤含水量均保持在15%以上，且在0～40 厘米土体内分布较为均衡。

张海云等于山西省研究了将秸秆深埋于地下50厘米，秸秆层厚度约10 厘米，将麦茬倒立卡于沟壁之间，再将土回填，该方法使有限的天然降水就地拦截入渗， 建立土壤水库， 0～60 厘米深土壤含水量比常规还田提高1.3%～6.0%，土壤容重由1.282 克/立方厘米下降到1.142 克/立方厘米； 平水年增产80.7%，水分生产效率增加84.1%；干旱年增产229.4%，水分生产效率增加225.0%。 秸秆深施耕地的土壤含水量最大增加量在深20 厘米的土层， 秸秆深施还田后能够充分发挥“土壤水库”的蓄雨纳墒能力，增强干旱半干旱地区的降水利用率。

3.秸秆还田对土壤肥力的影响

秸秆还田腐解后能显著提高土壤有机质的含量和质量，活化土壤中的氮、磷、钾养分，提高土壤肥力和土壤养分有机质含量，速效磷、速效钾和有效氮的含量增加，土壤pH 值降低。研究表明，每还田1000千克秸秆可增加土壤有机质 150 千克， 土壤中氮、磷、 钾的增量分别相当于施用同等化肥碳铵15.0 千克、过磷酸钙8 千克和硫酸钾5.6 千克的量。 秸秆还田对土壤养分的作用存在累积效应。秸秆还田三年后有90%～95%的秸秆被分解，土壤有机质、腐殖质和速效氮、磷、钾含量均有明显增加。土壤全氮和全磷含量分别提高11%和10%，且还田方式也影响秸秆对土壤养分的效应，过腹秸秆还田显著提高土壤氮素水平，减少化肥的施用量，减少环境污染，降低经济投入，增强干旱半干旱地区的土壤肥力，增加作物的经济效益。

4.秸秆还田对作物生长发育、产量和水分利用效率的影响

土壤温度对土壤内各种物质的转化作用和微生物活动都起着重要的作用，农作物必须在适宜的温度下才能健康的生长。 已有大量研究表明，不论是秸杆覆盖还田，还是秸秆翻压深埋还田均能有效的增加土壤含水量，影响土壤温度。秸秆覆盖还田后，在地表与大气之间形成了由植物秸秆层组成的温度缓冲隔离层，使得地表与大气的热量交换减少，土壤的日夜温差减小，土壤水分蒸发减小，减缓日夜温差过大对农作物生长产生的影响。秸秆覆盖下的10 厘米和15 厘米深处土壤温度比未覆盖的裸露地地温要高，根苗比例增加了3%， 生物量平均增加23.5%。 增加作物株高、叶面积和干物质积累，促进作物生育后期果实产量的增加。

三、结语

在有限降水资源的干旱半干旱地区，充分利用秸秆，能够大量减少水分径流和无效蒸发，能够吸纳自然降水、减少棵间蒸发、防止径流、提高土壤贮水量，能够将有限的自然降水用于作物生长，秸秆还田无论是以覆盖的方式，还是以深埋的方式均能减少土壤水分蒸发量，提高土壤含水量，增加土壤中有机质，提高土壤蓄水能力，增加作物对水分的利用率。 而且以秸秆深还田为代表的还田方式不但能够实现当季雨水的贮藏， 还能实现雨水资源的跨季节的保蓄利用，对干旱半干旱地区作物的增产增收具有重要的意义。

[1]付国占，李潮海，王俊忠.残茬覆盖与耕作方式对土壤性状及夏玉米水分利用效率的影响[J].农业工程学报，2005，21（l）：52-56.

[2]孔德刚，张帅，常晓慧，赵永超，翟利民.坡耕地中秸秆深施蓄水效果的试验研究[J].东北农业大学学报，2011，42（2）：48-53

[3]邹洪涛，张玉龙，黄毅，孙占祥，虞娜，左淑萍，李翠英，王耀生.东北风沙半干旱区雨水资源跨时调控对玉米生长发育及产量的影响[J]. 土壤通报，2008，39（4）：852-855.

[4]王瑗，盛连喜，李科，孙弘颜.中国水资源现状分析与可持续发展对策研究[J]. 水资源与水工程学报，2008，19（3）：10-14.

[5]王月福，王铭伦，郑建强，王廷利，赵长星.不同覆盖措施对丘陵地土壤水分和温度及花生生长发育的影响[J].农学学报，2012，2（7）：16-21.

[6]张海云，王振同，路广平.秸秆深埋蓄水抗旱耕作技术研究[J].山西水土保持科技，2001，（2）：23-25.

[7]李新举，张志国.秸秆覆盖与秸秆翻压还田效果比较[J].国土与自然资源研究，1999，1：43-45.