小麦—玉米轮作体系下长期秸秆还田对土壤养分含量的影响综述
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摘要 我国是农业生产大国，每年有大量农业副产物，高达7亿t以上，其中玉米和小麦是最主要的秸秆输出作物。为了明确在小麦与玉米轮作体系下秸秆还田对土壤养分及其变化的影响，进一步探讨人们应该采用的技术措施，从而达到资源利用最大化。本文通过查阅文献，总结了前人的经验，分析出秸秆还田对土壤氮、磷、钾、有机质、pH值等都有正向效应，提出秸秆还田技术还有待进一步提高，应因地制宜地根据不同地区确定还田量与还田方式。
关键词 秸秆还田;小麦—玉米轮作体系;土壤养分;还田技术
中图分类号 S158;S141.4 文献标识码 A
文章编号 1007-5739（2020）07-0189-01 开放科学（资源服务）标识码（OSID）
农作物秸秆是农业生产中非常重要的副产物，其含有丰富的大量营养元素和微量营养元素，同时还含有木质素、纤维素、果糖、蛋白质等营养物质，是作物养分的重要来源[1]。秸秆还田就是作物成熟收获后，将最后留下的茎叶返还到土壤中。一般有3种还田方式，即直接还田、焚烧还田和间接还田。根据以往的研究，在冬小麦夏玉米轮作体系下，小麦秸秆全量还田可以部分替代夏玉米所需的化学养分施用量，相当于纯N 14.8%、P2O5 11.8%、K2O 74.2%。用2/3的夏玉米秸秆还田后基本可以替代冬小麦所需钾肥的全部用量，全量还田可以替代冬小麦化学养分中纯N 35.6%和P2O5 22.8%的使用量。中国具有丰富的秸秆资源，每年产量可达7亿t，其中水稻、小麦和玉米三大粮食作物秸秆产量最高，可达5亿t，分别占到总量的29.0%、19.9%和37.5%[2]。将丰富的秸秆资源利用好是改善和提高土壤质量、减少化肥投入和提高养分利用效率的基础。小麦—玉米轮作体系主要应用在华北平原地区，农民根据多年的经验在夏季种植玉米、冬季种植小麦，一年两熟。由于该体系中小麦、玉米秸秆量丰富，绝大部分农民习惯于将其直接还田，以省工省时。因此，研究秸秆还田对土壤养分含量的影响对于节约肥料量、提高土壤质量和改善农业生态环境具有重要意义。
近年来，国内外学者先后充分研究了秸秆还田的积极作用，但是具体针对某一耕作体系下秸秆還田的作用研究较少。因此，本文综述国内外有关小麦—玉米轮作体系下秸秆还田对土壤养分含量的影响，以期为今后该轮作体系种植模式下秸秆还田的调控提供参考。
1 小麦和玉米秸秆养分状况
小麦、玉米秸秆中含有丰富的氮、磷、钾等大量营养元素以及中微量元素，同时还含有其他的一些营养元素，比如木质素、纤维素等富含碳元素的物质[3]。根据研究发现，与其他秸秆相比，小麦秸秆含碳量最高，玉米秸秆含钾较高。长期研究秸秆还田对土壤养分管理、土壤质量提升和维持其可持续生产力具有重要意义。在小麦—玉米轮作体系下，长期秸秆还田可增加土壤有机碳、全氮、碱解氮和全钾含量，其含量NPK+S处理较NPK平均增加SOC 19.1%、TN 18.1%、AN 22.6%和TK 5.6%[2]。
2 秸秆分解和养分释放特点
秸秆还田可以有效改善土壤质量，缓解土壤养分流失，提高土壤供肥水平[4]。秸秆腐解受到温度、水分、气候、土壤和植被等多种因素的共同影响。秸秆还田还应该注意秸秆还田量及还田方式。秸秆的腐解速率与秸秆还田到土壤后的C/N密切相关，C/N越小，秸秆的腐解速率越快。由于小麦、玉米秸秆中碳氮比较高，当达到一定程度时，会出现微生物和作物竞争氮的现象，从而导致植物缺氮，反而不利于微生物对秸秆的腐解，使腐解速度缓慢[2]。一般C/N在15～30之间最适合秸秆的腐解[5]。因此，秸秆还田与化肥配施相结合，可有效提高农田养分循环利用效率及肥料利用效率[2]。秸秆还田量高的另一不利因素是在秸秆腐解初期微生物会与作物争夺营养元素，导致小麦与玉米初期有苗弱、死苗等现象。
3 秸秆还田对土壤养分影响的研究进展
杨轶囡等[6]对吉林省秸秆还田资源利用方式进行研究发现，连续2～3年实施玉米机械秸秆还田，可增加土壤有机质、速效磷、全氮和速效钾的含量，其中速效磷和速效钾含量增幅最高，分别平均达40%和30%，相当于减少化肥投入1 458元/hm2。张 静等[7]在西北地区研究玉米秸秆还田后土壤养分的变化发现，短时间内（15 d）秸秆进入快速腐熟阶段，此时有机质含量升高;15 d后秸秆进入慢速腐熟阶段，此时土壤有机质含量降低且有机质含量下降度与秸秆还田量成负相关。同时，在对土壤全氮进行研究发现，随着秸秆还田量的增加，秸秆对土壤全氮消耗的缓冲效果先大后小。由此说明，在短期内秸秆进入快速腐熟阶段，此时秸秆腐解需要消耗大量氮，因而秸秆量越大，土壤全氮含量越低;但是，随着秸秆腐解进入慢速阶段后，秸秆还田量越大，全氮量下降越缓慢，这就意味着秸秆有抑制全氮流失的作用[7]。钱凤魁等[8]在辽宁西北部地区总结出了一整套的秸秆还田模式，即灭茬+深开沟+整株秸秆还田+重施肥+秋覆盖，这种模式非常适合旱地农田，为土壤提供水、肥与能量等，可改善土壤生态环境，能从根本上提高土壤质量。胡喜巧等[9]在河南新乡研究黄淮海玉米—小麦两熟农作制度发现，玉米秸秆还田对土壤养分变化有一定影响，秸秆还田后有机质、有效磷、有效钾都平均增加20%，土壤pH值基本不变。 4 结语
从秸秆利用的国际经验来看，秸秆还田既是发达国家的成熟做法，又是秸秆利用的主要渠道[6]。近年来，我国的秸秆还田量也在持续增加，但不同地区的秸秆还田技术还有待进一步提高。农业专家和绝大部分的农民知道小麦、玉米秸秆还田可以改善土壤质量，进而提高作物产量，但是具体的秸秆还田技术还需要进一步明确和优化，应根据不同地区的具体情况选择不同秸秆还田技术，确保资源利用最大化。比如，在华北平原小麦—玉米轮作体系下采用玉米—小麦全程免耕100%秸秆覆盖体系和玉米深松100%秸秆覆盖+小麦免耕100%秸秆覆盖体系[10];在东北地区，魏永霞[11]提出了深松+秸秆还田+垄向区田模式，对提高作物产量、水土保持的效果最佳。在西北干旱地区，形成了灭茬+深开沟+整株秸秆还田+重施肥+秋覆盖的模式，大大提高了土壤墒情，增加了作物产量[8，12]。
5 参考文献
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[9] 胡喜巧，杨文平，陈翠玲.玉米秸秆还田对土壤养分及小麦产量的影响[J].河南科技学院学报，2013（41）：6-8.
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[11] 魏永霞.黑龙江西部坡耕地不同耕作措施水分转化与土壤侵蚀特征[D].哈尔滨：东北林业大学，2009.
[12] 戴志刚，鲁剑巍，周先竹，等.中国农作物秸秆养分资源现状及利用方式[J].湖北农业科学，2013，52（1）：27-29.
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