1、試論秸桿還田與土壤改良和利用作物秸稈進入土壤并參與土壤生態系統的物質循環，這是保持土壤肥力的重耍 因素。我國從70年代開始秸稈覆蓋免耕研究，這是秸稈覆蓋與免耕結合的一種 發展方式。70年代我國較多地區開始殘茬覆蓋減耕免耕、早地秸稈覆蓋、秸稈 覆蓋減耕、草肥覆蓋耕作法、早地免耕整秸稈半覆蓋技術等:在南方地區主要有 覆蓋少耕、覆蓋免耕、多熟作物覆蓋少耕技術等。伴隨著少免耕技術的發展，秸 稈還田技術也得到了相應的發展，秸稈還田措施是能保蓄水土、培肥地力和確保 作物穩產、高產的有效途徑z-o一、秸稈還田對土壤結構的影響秸稈還田能使土壤容重降低，通氣孔隙和大粒徑微團聚體增加，耕層土壤較 為疏松。但也有研

2、究表明秸稈覆蓋還田對土壤容重、孔隙度等土壤結構的改善不 明顯，其至述冇得岀容重冇所增加，結構破壞。由丁土壤容重、孔隙度等物理性 質的測定受外界因素與出間作業的干擾，再加上本來這些指標即或在同一塊土地 上，也存在著極大的差異性，因此難以得出準確的結果。吳崇海等1進行的小 麥不同留茬試驗中，發現與空白對照相比各留茬處理的土壤交換量高 1.5-2.3cmol/kg, 土壤容重降低0.15-0.2 g/cm；總孔隙度增加567.4%。杜守宇2 報道指出，秸稈覆蓋山而可減輕雨水對土壤的拍打沖擊淋洗，保持表土不被壓實 而下沉，并可以消除陽光曝曬而引起的表土硬結龜裂，使土壤保持良好的結構; 更為重要的是覆蓋

3、的秸稈還皿后增加了土壤有機質，土壤屮腐殖質與團粒結構的 比重大大增加，土壤團聚體數量增多，總孔隙度提高，容重下降，穩水保肥性能 增強，通透性改善，為土壤良好結構的形成奠定了基礎，故使土壤結構狀況得以 改善。據袁家富3的研究表明麥iii覆蓋3000kg/hn?稻草對土壤冇機含量、容重、 總孔隙度的影響在試驗前后無明顯差界;稻草覆蓋麥收后土壤有機質含量較裸地 和試驗前分別平均上升了 6.65%和6.39%,容重下降了 7.75%和7.03%,總孔隙 度增加了 6.44%和6.60%o另據王玉坤秸稈覆蓋3年試驗結果表明，0 -20cm耕 層土壤容重由1.486g/cm3卜降到1.463g/cm3,卜

4、降率1.5%;總孔隙度由43.92%增 加到44.79%,增長率為2.0% 4.二、秸稈還田的土壤培肥效應國內外的試驗均表明，秸稈還田后土壤冇機質和養分含量明顯增加，尤以表 層差異顯著。據報道5,凡是施用秸稈的處理，0-20 cm 土壤有機質含量都在 10.0g/kg以上，且隨秸稈述ii【量的增加而增加;并且不同的耕作方式對土壤冇機質 的積累有不同的影響，免耕處理最有利于有機質的積累，其次是覆蓋秸稈，再次 是翻壓秸稈。袁家富在麥皿覆蓋3000kg/hm2稻草的試驗屮發現，稻草覆蓋麥收 后土壤有機含量較裸地和試驗前分別平均上升了 6.65%和6.39%,在水田土壤上 進行的試驗結杲相同:有機物料

5、的施用提高了水田土壤耕層有機質含量，特別是 長期施用冇機物料對土壤冇機質的增加冇顯著的效果。據四北農大渭北早嫄試 驗，秸稈覆蓋免耕23年，010cm 土層有機質含量增加了 15.35%,含n量增加 了 90.3%。植物物質是保持和提高土壤肥力的重要物質基礎，它是土壤有機質的 主耍來源，同時又是作物養分，特別是n的來源。作物秸稈木身含冇各種營養 元素，是土壤養分的補給源。作物秸稈進入土壤并參與土壤生態系統的物質循環, 是土壤養分的補給源。作物秸稈進入土壤并參與土壤生態系統物質循環，這是保 持上壤自然肥力的重要因索。施入有機肥也是保持和提高土壤有機氮和氮儲量的有效措施，主耍表現在氮 的殘留量上。黃

6、東邁等1研究表明，有機肥的氮殘留量比硫酸錢高，在稻麥輪作 屮，第一季化肥區的殘留氮為19%-26%,而冇機肥區的殘留量47%-62%,冇機 肥與無機肥配合區為40%-44%,而且有效持續時間肥效可延續到3-4季作物, 在增加的土壤有機氮屮，其屮富里酸氮，氨基糖態氮和氨基酸態氮增加較多。吳 景貴等6試驗結果表明，非腐解冇機物料的施用，顯著提高了水田土壤中生物 量碳和氮含量。籍增順等7人在進行6年試驗后認為秋耕覆蓋和秋耕秸稈還田 是調控土壤氮強度的兩條主要措施。秸稈覆蓋除了能直接補充土壤一部分氮素 外，近年來一些研究表明8,還可以促進固氮微生物的固氮作用和豆科作物的 共生固氮，從而增加土壤屮的氮索

7、含量。另外，與其它大量營養元素相比，土壤 磷的含量相對較低。彭琳9研究表明，施用冇機肥可使十.壤冇效磷從33mg/kg 提高到48mg/kgo 土壤磷的吸附與解吸、沉淀與溶解是土壤磷轉化的重耍化學過 程，施用冇機肥料能提高磷冇效性的機理，多數學者認為是冇機肥影響上壤磷的 吸附和解吸特性而起作用的。三、秸稈還田的土壤溫度很多研究表明，秸稈覆蓋對光輻射的吸收轉化和熱量傳導均有影響。秸稈覆 蓋在地表形成一層土壤與大氣熱交換的障礙層，即可以阻止太陽直接輻射，也可 以減少土壤熱量向大氣中散失，同時還可以有效地反射長波輻射。因此，秸稈覆 蓋下土壤溫度年日變化均趨緩和，低溫時有“增溫效應”，高溫吋有“降溫效

8、應”, 這種雙重效應對作物生產十分冇利，能冇效地緩解氣溫激變對作物的傷害。據周 凌云3年研究結杲，蓋秸麥田比不蓋秸麥田冬季可提高耕層土壤（0-15cm）地溫 0.5-2.50c,有減輕小麥凍害，降低死苗率，保證小麥安全越冬及促進根系發育的 作用。小麥后期蓋秸耕層土壤溫度比未蓋秸耕層土壤日均溫低0.3-0.50c,有利 于防御干熱風對小麥的危害，也有利于后續作物（玉米）的苗期生長。同吋，秸稈 覆蓋在春季有調節麥田地溫的滯后作用，可抗御“倒春寒”等不利氣候對小麥生 長的危害，促進小麥個體和群體的協調發育。袁家富指出麥田覆蓋稻草的調溫作 用隨覆蓋量的增加而加強，冃隨土壤深度的增加，覆蓋處理與裸地的土

9、溫差異愈 小。高緒科網報道，秸稈覆蓋與對照入冬至小麥返青期5cm地溫連續觀測結果, 早晨覆蓋比對照高0.31.00c,屮午至晚上對照比覆蓋高0.3-1.00c,說明覆蓋層 對熱傳導對流的隔離作用而起著調節溫度的作用。四、秸稈還田對土壤水分的影響水分是土壤物理性狀的重要組成部分，秸稈覆蓋還出后對土壤水分性狀的影 響是復雜的，如在非灌溉土壤上，還后秸稈腐解的過程屮將消耗大量土壤水分, 因而產生與作物爭奪水分的現象。當這種腐解過程基本結束后，出于秸稈覆蓋還 田增加了土壤的保水性、滲水性，因而有利于土壤水分性狀的改善或土壤含水量 的增加。由于在自然條件下，土壤表層受雨滴的直接沖擊，土壤團粒結構破壞，

10、土壤孔隙度減小，形成不易透水透氣、結構細密緊實的土壤表層，影響降水的就 地入滲。而在土壤表面覆蓋一層秸稈，避免了降水對地表的直接沖擊，團粒結構 穩定，土壤疏松多孔，因而土壤的導水性強，降水就地入滲快，地表徑流少。據 張志出報道，小麥拔節前覆蓋處理的土壤飽和導水率為22.92cm/h,對照為 8.25cm/h;小麥收獲后覆蓋處理的土壤飽和導水率為22.92cm/h,對照為10.29cm/h, 曲此町見，秸稈覆蓋下土壤飽和導水率高，土壤蓄水能力增強。據趙聚寶田間試 驗測定結果，麥田冬前覆蓋處理，全生育期土壤儲水量比對照多47.3mm;春玉米 川拔節初期秸稈覆蓋處理，全生育期上壤儲水量比對照多69.

11、3mm;麥山夏閑期秸 稈覆蓋處理，土壤儲水量比對照多45.3mm;春玉米出冬閑期秸稈覆蓋處理土壤儲 水量比對照多45.2mm。周凌云研究表明，麥皿秸稈覆蓋措施以后，可有效降低 耗水系數8.1%-23.2%,提高了水分利用率。秸稈覆蓋提高了土壤的諮水、保墟能 力，更有利于發揮上壤水庫的調蓄作用。麥田秸稈覆蓋不僅對當季冬小麥有顯著 的節水效應，也有利丁下茬作物的節水。王栓莊研究發現，在充足供水條件下麥 出秸稈覆蓋的節水效應不明顯，而在限量供水條件下麥出秸稈覆蓋的節水效應十 分明顯，主要表現在:(1)皿間耗水減少;(2)灌溉效益高;(3)節水效果良好，并且其 節水效應不存在負效應(節水效應的負效應是

12、指在某一節水措施節水過程中，減 少了回補地卜水資源的部分而引起的再生資源的減少)。杜守字等研究發現，秸 稈覆蓋農【ii后，因遮住了地而光照，能夠抑制雜草滋生，降低了上壤水分的消耗 比裸地少，中后期蒸散耗水比裸地多，全生育期總耗水量與裸地并無明顯差異。 其意義就在于秸稈覆蓋有調控土壤供水的作用，使作物苗期耗水減少，需水關鍵 期耗水增加，農fr水分供需狀況趨于協調，從而提高了水分利用效率。秸稈覆蓋 麥田對保蓄田間水分、降低水分消耗速度、減少棵間無效蒸發量、調節地溫、培 肥地力等多方而生態環境效應有顯著效果，是一項具有多功能的節水實用技術， 對促進作物的增產有一定的實用價值。五、秸稈還田對土壤微生物

13、的影響土壤微生物和肥力的演變、作物營養具有密切關系;土壤酶活性的大小反映 著土壤屮進行的各種生物化學過程的方向和強度。因此，研究秸稈覆蓋的土壤生 物學效應，對揭示覆蓋還出的實質具有一定的意義。土壤本身固有的養分在增加 秸稈有機物質以后，土壤的c/n比發生了變化，為增強iw促反應和土壤呼吸強 度提供了基質，從而促進了土壤生物活性的提高。出于秸稈冇機能源具冇刺激效 應一土壤微生物絕大多數屈于有機營養型，故富含有機能源的植物殘體覆蓋還田 以后必然導致和刺激土壤屮各類微生物細胞增殖的效應。研究發現，進行秸稈覆 蓋處理以后，土壤中微生物活性、酶活性顯著提高，土壤的理化性狀亦相應的發 生變化。土壤微生物多

14、為有機營養型，富含易分解性的作物秸稈覆蓋以后，為土 壤生物提供了能源，激發了微生物的增殖，同時在冇機物質分解過程中，各種冇 機或無機養分成分的消長，也必然會引起上壤微生物區系組成的變化。兩者綜合 作用的結果是促進了土壤微生物生存的生態因素，增加了土壤微生物數量。秸稈覆蓋后土壤有機質含量大大增加，為土壤微主物提供了良好的生態環 境，使得土壤微生物的種類和數量均有所增多，提高了土壤微生物的活性。大量 試驗表明秸稈覆蓋后土壤微生物的種類、數量都增多了，活性也增強了，特別是 固氮菌增加了十倍多，說明秸稈覆蓋不僅可以提高土壤肥力，而且可以提高土壤 自身固氮能力，這對土壤肥力的持續捉高將產生長久的良好影響

15、。李春勃麥秸覆 蓋棉出結果表明，麥秸覆蓋與對照相比，除過氧化氫酶外，酸性磷酸酶、轉化酶、 脈酶和呼吸強度均有一定的提高。秸稈覆蓋使土壤綜合生態因子得到改善，土壤 微生物的活動必然更趨活躍，而土壤生物活性的捉高和微生物活動的加強又必然 會促進秸稈的分解和轉化，進一步改善土壤環境，必然會增強土壤生物活性和微 生物活動，形成互促效應。三、秸稈還田的利用利用秸稈還田可以捉高作物的產量。稻草述山對小麥籽粒產量冇明顯的增產 效果。馮科平等10在進行不同覆蓋處理試驗中也得出相同結果:覆蓋對作物牛育 進程的影響主要表現在牛育前期，使整個牛育期縮短3-16天:由于覆蓋處理的土 壤環境的明顯改善，促進了玉米根系的

16、生長發育，根系發達，根條數多，吸收面 積大:促進了地上部生育，增加單株葉面積和干物質，玉米植株的葉齡、株高、 莖粗及地上部干物重均不同程度地比對照增高。另外，張玉銘等11在麥秸覆蓋 夏玉米的試驗中，對苗期生長發育的生化他感作用進行了研究。生化他感的概念 是由奧地利科學家molisch于1937年首次提出，是指各類型的植物包括微牛物 之間的生化相互作用，也稱為異株克生。然而，試驗表明由于麥秸中存在著水溶 性毒素物質，在覆蓋后會產生毒素物質抑制玉米苗期生長的作用。秸稈述iii因其具有良好的土壤效應，生物效應和農ih效應，大多數研究都表 明秸稈還田能提高作物產量。近來，我國100多個5年以上的定位試

17、驗研究表明， 秸稈述b與不述b比較，平均增產率12.8%,李洪文12在秸稈覆蓋不同處理的 保護性耕作試驗中認為雖然播種質量不如傳統耕作，但由于提高了旱農區水分利 用效率，保護性耕作地的玉米作物千粒重比傳統耕作增加39.46g,增加10%產 量比傳統耕作高0.051 t/hm2-1.269t/hm2,平均高0.594 t/hm2,增加率16%,純 收入增加350元hm2,具有較好的經濟效益。長期(25年)秸稈覆蓋免耕試驗表明 131，前13年犁耕平均玉米產量稍高于免耕，但不顯著，后11年免耕平均玉米 產量顯著高于犁耕玉米產量。隨時間的延長，免耕在產量上逐漸顯示出優勢。對 水田土壤進行有機物料還田

18、，許多試驗表明也能增加作物產量。但作物殘茬量太 大會對小麥產量冇負效應,因而那些冇效控制土壤侵蝕的保持耕作措施運用較 慢，paul e.rasmussen等14人在哥倫比亞高原一年一作地區進行的試驗表明， 與全部殘茬燒掉的處理相比，高留茬處理使冬小麥減產13%,秸稈減產15%,使 春小麥產量和秸稈產量減少5%以下。高留茬小麥減產太多與公頃穗數低冇關， 雖然穗了體積和粒重得到增加，其可能原因是光質量較羌，低溫和加大的土壤病 害。參考文獻1吳崇海高留麥茬的整體效應與配套技術研究干旱地區農業研究， 2000,14(1):43-482杜守宇，山恩平，溫敏，等.秸稈覆蓋述山的整體功能效應與系列化技術研究, 干早地