农作物秸秆堆肥还田技术的影响因素

牟力

摘要：简要介绍秸秆堆肥还田技术的发展、应用、推广现状，探讨其在保护环境及培肥地力方面的重要作用及优势，论述影响农作物秸秆堆肥技术应用效果的主要因素，包括含水量、碳氮比、氧含量、温度、pH值，为农作物秸秆的综合利用提供理论参考。

关键词：堆肥还田；农作物秸秆；影响因素；保护环境

中图分类号：S126 文献标识码：A 文章编号：1674-1161（2015）05-0003-02

农作物秸秆既包括粮食作物（如小麦、玉米、稻谷等）的秸秆，也包含花生、棉花、蔬菜等经济作物的秸秆。据统计，我国年产各类农作物秸秆约8亿t。随着社会的发展和农民生活水平的提高，以农作物秸秆做为农用燃料和饲养家畜饲料的比例越来越小，大量的农作物秸秆由于无法循环利用而被直接焚烧。既污染空气、破坏土壤结构、导致农田质量下降，也造成了极大的生物质资源浪费。这使得秸秆的处理和综合利用成了全社会关注的问题。为从根本上解决农作物秸秆堆积、焚烧等问题，各级行政管理部门做了大量的工作。但要从根本上解决这个问题，必须变废为宝，进一步研究探讨秸秆的综合利用途径。

1 秸秆堆肥还田的现状

农作物秸秆蕴藏着丰富的能量，含有大量的碳、钾等元素，其主要成分为纤维素、半纤维素及木质素等，在自然状态下很难被降解。若将农作物秸秆堆积发酵，不仅可以加快秸秆的腐解速度，而且可以提高堆肥肥效。秸秆堆积发酵主要是在一定的温度、水分、养分、气体环境条件下，使堆体中的微生物能够大量繁殖生长，在较短时间内促进秸秆分解腐熟。目前，有机肥的应用越来越多，加之近年来农作物秸秆速腐技术的应用，使农作物秸秆堆肥还田成为秸秆利用的有效途径之一，对我国可持续农业发展具有重大意义。

秸秆堆肥还田在我国有悠久的历史，随着科学技术的发展和人们环保意识的增强，秸秆还田特别是直接还田越来越受到重视。一方面，大规模的农业生产需要对秸秆就近处理，以节省劳力；另一方面，长期单纯施用化肥不利于土壤肥力的提高。在传统的农业耕作实践中，秸秆往往是被腐解后施入农田，成为作物所需养分和土壤改良剂。我国人均占有耕地少，复种指数高，倒茬间隔时间短，加之在自然条件下秸秆碳氮比高，不易腐烂。因此秸秆还田常因翻压量过大、土壤水分不适、施氮肥不够、翻压质量不好等原因，而出现妨碍耕作、烧苗、病虫害增加等现象，有的甚至造成减产。将农作物秸秆经堆肥化处理后，再将堆肥产物作为有机肥料再还田，可有效解决上述问题。

2 秸秆堆肥还田作用

1） 减少秸秆焚烧，保护生态环境，减少环境污染。秸秆堆肥还田是一项成熟技术，推广应用没有负面影响，可以直接大面积推广。该技术推广可以大幅度减少秸秆就地焚烧和乱堆积，有效控制大气污染、河水污染，保护生态环境。

2） 提高土壤有机含量，改良培肥土壤。秸秆中含有丰富的营养元素，可以使土壤有机质不断得到更新、补充和积累。同时，秸秆分解时所产生的有机酸能促进土壤中难溶性磷酸盐转化为弱酸可溶性磷酸盐，大大提高有效性。另外，因土壤肥力的提高，蓄水保墒的效果进一步增强，适宜蚯蚓生长和繁殖，有利于土壤进一步熟化。

3 秸秆堆肥还田优点

在秸秆堆积、腐熟的过程中，产生的高温可杀死杀伤大部分病菌和害虫，减轻病原基数，降低虫口密度，还可以产生一些有益微生物，从而减轻作物病害、虫害和草害的发生。同时，还具有解决重茬、固氮、解磷钾、改善农作物品质等多种功效。在解决作物秸秆有效利用难题的基础上，还能解决长期使用化肥所引起的日益严重的农产品污染问题，适合在农村大范围推广。

在秸秆堆积、腐熟的过程中，易分解的有机物大部分被分解，堆肥还田后不会造成烧根、农作物死亡等现象。秸秆的碳氮比高，直接施到土壤中后，会在土壤微生物的作用下，争夺土壤中的氮元素来繁殖微生物菌体，造成与植物争氮的现象。秸秆腐熟可有效提高种子发芽率。

4 秸秆堆肥还田影响因素

4.1 含水量

在秸秆堆积、腐熟的过程中，水分直接影响堆肥的发酵速度和腐熟程度。对好氧堆肥工艺而言，如果含水率过高（超过65%），堆肥物料被紧缩或其内部游离空隙被水膜充填，因游离空隙率降低而影响空气扩散，使有机物因供氧不足而出现厌氧状态，形成发臭的中间产物（硫化氢、硫醇、氨等）产生恶臭，并导致堆料腐败发黑；物料中的水分低于40%，则不能满足微生物的生长需要，限制微生物的运动及代谢，使堆料中心部位达不到适宜的高温，有机物难以分解，从而降低反应速率；当含水率低于30%时，微生物在水中摄取营养物质的能力降低，微生物繁殖慢，有机物分解过程相当缓慢。

4.2 碳氮比

堆肥物料碳氮比的变化在堆肥中具有特殊的意义。对堆肥来讲，堆肥C/N比应满足微生物所需的最佳值。研究表明，理想C/N比为30～35，最多不超过40。

4.3 氧含量

供气是好氧堆肥成功的重要因素之一。供气的作用主要有3个方面：第一，为堆体内的微生物提供氧气，使生化反应顺利进行，以达到提高堆层温度之目的。如果堆体内的氧气含量不足，微生物处于厌氧状态，降解速度减缓，产生硫化氢等臭气，同时使堆体温度下降。第二，调节温度。堆肥需要微生物反应而产生的高温，但堆肥又必须避免长时间高温，在极限情况下，堆层温度可土升至80～90 ℃，这将严重影响微生物的生长繁殖。所以当堆肥温度上升到峰值以后，供氧的调节主要以控制温度为主，即通过加大供气量，借助水分蒸发带走热量，使堆温下降。第三，散除水分。堆肥后期应加大通气量，以冷却堆肥及带走水分，达到减少堆肥体积、质量的目的。通气可以采取鼓风或抽气方式。抽气的优势在于可将堆体中的废气在排入大气前统一进行处理，减少二次污染；鼓风的优势是利于水分及热量散失。最好的办法是在堆肥前期采用抽气方式处理产生的臭气，在堆肥后期采用鼓风方式减少水分。

4.4 温度

堆肥作为一种生物系统，与非生物系统是有差别的。对非生物系统而言，反应的速度直接与温度有关，温度越高反应速度越快。然而，靠酶促作用进行的堆肥生物化学反应系统，有利于反应进行的温度是有限定范围的。高温堆肥温度最好在45～55 ℃之间。

4.5 pH值

在堆肥过程中，pH值也是一个重要影响因素。但是pH值变化受堆肥原料和条件的影响。一般来讲，pH在3～12之间都可以进行堆肥。一般堆制过程中，没有其他的特殊要求不必调pH值。但有研究发现，堆肥初期堆体的pH值降低，有时会严重抑制堆肥反应进行。同时，pH值对微生物的生长也有重要影响，一般微生物生长最适宜的pH值是中性或弱碱性，pH值太高或太低都会使堆肥处理遇到困难，影响堆肥的效率。pH值是一个可以对微生物环境做出估价的参数，在整个堆肥过程中，pH值随时间和温度的变化而变化，是揭示堆肥分解过程的标志。适宜的pH值可使微生物有效发挥作用，确保堆肥过程顺利进行。一般认为pH值在7.5～8.5时，可获得最大堆肥效率。堆肥过程中，pH值过高可通过添加酸来调整；pH值过低可通过掺入碱性物质（石灰）来调整。

参考文献

[1] 陈珏，刘冲，许梅玲，等玉米秸秆堆肥处理效果研究及在生菜上的应用[J].上海农业学报，2013（6）：107-110.

[2] 王瑶，王宏燕，赵伟.微生物菌剂对玉米秸秆堆肥的作用效果研究[J].黑龙江农业科学，2013（8）： 28-31.

[3] 罗林林，吕国强，王成科.不同秸秆腐熟剂堆沤小麦秸秆试验简报[J].上海农业科技，2011（3）：24-25.