作物秸秆及畜禽粪便培肥土壤的效果分析
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摘要 作物秸秆和畜禽粪便等农业固体废弃物可作为改良、培肥土壤的优良有机物料，不仅使用效果好，而且可以实现废物利用。本文对作物秸秆和畜禽粪便培肥土壤的现状进行了总结，并分析了其对土壤肥力的改良效果，以期为利用农业固体废弃物培肥土壤提供参考。
关键词 作物秸秆;畜禽粪便;农业固体废弃物;土壤培肥;改良效果
中图分类号 S141.4 文献标识码 A
文章编号 1007-5739（2020）17-0171-01 开放科学（资源服务）标识码（OSID）
现阶段，土壤肥力退化趋势明显、土壤板结现象严重，亟待有机物料的培肥与改良。作为农业固体废弃物，作物秸秆及畜禽粪便都是质量较好的有机物料种类，培肥效果良好，但被利用培肥的占比很低。鉴于此，本文对作物秸秆及畜禽粪便培肥土壤的现状及效果进行系统综述，以期为土壤培肥改良工作提供技术参考。
1 作物秸秆培肥土壤现状及效果分析
当前，在世界范围内，秸秆还田被认为是农业节水、节约成本、增产增效的重要农艺措施，也是保证农业可持续发展的有效途径。据统计，我国每年产生逾7亿t的农作物秸秆，可相应折算碳、氮、磷和钾的数量约为3亿t、300万t、70万t和700万t。随着我国经济水平的不断发展，农村生产生活条件大为改善，作物秸秆不再是主要的生活燃料。因其在冬季低温条件下难以腐解，为保证春耕生产不受影响，不得不在田间焚烧，其中碳多以CO2形式释放到空气中，严重污染空气环境。同时，土壤碳储量逐年减少，肥力贫瘠化趋势更加明显。此外，焚烧秸秆还易引发土壤耕层水分蒸发、表土结构破坏，更不利于土壤有益微生物的繁衍。由此可见，尽管我国有着非常丰富的秸秆资源，但利用率极低，与发达国家相比仍存在较大差距。
农业发达国家大多重视土地的种养结合和发展生态农业，一般将化肥用量控制在养分需求总量的1/3左右，秸秆还田和农家肥占比为2/3。据美国农业部统计，美国每年产生的作物秸秆总量约为4.5亿t，秸秆直接还田和秸秆养畜过腹还田是美国秸秆利用的主要方式，其中秸秆直接还田量占秸秆总产量的68%。一般情况下，美国农民处理秸秆的方式有2种：一是秸秆还田后土地休耕，秸秆腐化后再耕作;二是农业区通常与畜牧区接壤，将部分新鲜秸秆用作饲料，其余部分进行沤肥处理。与国外相比，我国农作物秸秆还田的比例还很小，大部分秸秆未能采取科学、有效的方式还田，致使耕地连年种植而不得休闲，土壤肥力长期处于退化趋势。据调查，现阶段我国耕地土壤有机质含量约1.5%，不足美国平均水平的1/2，农业生产处于“重用轻养”的掠夺式经营状态。
任晓明等[1]研究表明，秸秆还田能显著降低土壤容重，增加土壤总孔隙度、饱和含水量、田间持水量和有效水含量，使土壤有机质、有效磷和全氮含量增加。王 芳等[2]研究指出，化肥配施秸秆腐解物料能够使渭北旱塬耕地土壤微生物量碳增加41.96%、微生物量氮增加54.55%、脲酶活性增加19.71%、碱性磷酸酶活性增加7.35%、速效磷含量增加63.12%，该措施比化肥结合厩肥、化肥结合秸秆的优势更大。以等碳量为前提，邵满娇等[3]对不同处理玉米秸秆影响下的黑土腐殖质组成进行了对比分析，结果表明，秸秆和腐熟秸秆还田均有利于胡敏酸活性增强，而秸秆生物质炭还田更有利于土壤有机碳的固定。王梦雅等[4]研究了等碳量下生物炭、秸秆及生物炭+秸秆添加条件下烤烟生长过程中土壤有机碳组分的动态变化，结果表明，生物炭更有利于土壤有机碳固存，减少CO2的排放，但短期内对提高土壤活性有机碳效果不如秸秆直接还田。梁金凤等[5]指出，玉米秸秆还田3年可使土壤有机质增加1.69 g/kg、容重降低0.12 g/cm3，且容重降低幅度与秸秆还田量呈显著正相关，同时，全氮、全磷、全钾、有效磷、速效钾和缓效钾含量均获得不同程度提高。在长期连作棉田的土壤上，秸秆还田能够增加土壤胡敏酸和胡敏素的碳含量（CHA和CHu），显著提高胡富比和PQ值，使土壤腐殖质品质更加优化[6]。可见，秸秆资源对于土壤养分周转、腐殖质品质提升能够起到积极作用。
秸秆本身含有少量氮素且有着较大比表面积和诸多含氧官能团，可吸附土壤溶液中硝态氮和铵态氮。既减少其淋失，又能提高土壤C/N，促进土壤微生物活性，加速土壤有机氮的矿化速率，从而提高土壤速效氮含量。秸秆还田在短期内对土壤碱解氮含量的提升效应要明显高于全氮。
2 畜禽粪便培肥土壤现状及效果分析
畜禽粪便作为有机物料的重要种类之一，其对于土壤养分周转及培肥也能起到不可小觑的作用。我國每年畜禽养殖业产生约35亿t粪便，若处置不合理，将对环境承载力造成极大影响，其携带的悬浮物、沉积物、细菌、病毒和微生物等都会在存储和运输过程中进入水体而产生面源污染，造成地下水硝态氮硬度及细菌总数超标。此外，畜禽粪便存储不当还会向大气中释放氨气，氨气浓度过高易引起人类呼吸中毒。 王晓玲等[7]研究表明，在化肥等量施用的前提下，玉米幼苗期和抽雄期土壤脲酶、磷酸酶活性均随羊粪用量增加而升高。施发梅等[8]在茶园中增施羊粪，结果表明，土壤有机质、碱解氮、有效磷和速效钾含量均显著提高，培肥土壤能明显缓解土壤酸化。高纪超等[9]研究表明，向黑土中施入畜禽粪肥能显著提高土壤全氮、全磷、碱解氮、有效磷和速效钾含量，对土壤养分周转有重要贡献。孟安华等[10]对施用新鲜牛粪、腐熟牛粪和蛴螬牛粪后的植菜轮作下土壤中胡敏酸和富里酸进行研究，结果表明，3种牛粪均可显著降低植菜土壤胡敏酸分子缩合程度，提高胡敏酸的氧化程度和极性，降低富里酸的氧化程度。有研究表明，施入不同畜禽粪肥后可增加玉米产量，也可提高土壤呼吸速率和水分利用效率。
3 参考文献
[1] 任晓明，陈粲，陈效民，等.秸秆还田深度对黄棕壤养分及物理性质的影响[J].水土保持通报，2018，38（2）：58-64.
[2] 王芳，张金水，高鹏程，等.不同有机物料培肥对渭北旱塬土壤微生物学特性及土壤肥力的影响[J].植物营养与肥料学报，2011，17（3）：702-709.
[3] 邵满娇，窦森，谢祖彬.等碳量玉米秸秆及其腐解、炭化材料还田对黑土腐殖质的影响[J].农业环境科学学报，2018，37（10）：2202-2209.
[4] 王梦雅，符云鹏，黄婷婷，等.等碳量添加不同有机物料对土壤有机碳组分及土壤呼吸的影响[J].中国烟草学报，2018，24（2）：65-73.
[5] 梁金凤，郭宁，于跃跃，等.北京地区玉米秸秆还田对土壤培肥及增产效应的研究[J].中国农技推广，2016（10）：43-47.
[6] 刘军，景峰，李同花，等.秸秆还田对长期连作棉田土壤腐殖质组分含量的影响[J].中国农业科学，2015，48（2）：293-302.
[7] 王晓玲，袁丽锋，黄腾跃.羊粪和化肥配施对复垦土壤酶活性的影响[J].山西农业大学学报（自然科学版），2014，34（3）：226-230.
[8] 施发梅，黄功标.施用羊粪对茶园土壤培肥及茶叶生长的影响[J].安徽农学通报，2014，20（11）：68.
[9] 高纪超，关松，许永华.不同畜禽粪肥对农田栽参土壤养分及腐殖物质组成的影响[J].江苏农业科学，2017，45（6）：255-259.
[10] 孟安華，吴景贵.不同处理牛粪对植菜土壤腐殖质结构特征的影响[J].水土保持学报，2015，29（4）：223-228.
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