中國農作物秸稈養分資源現狀及利用方式

摘要：利用秸稈產量/經濟產量關系，對中國2009年主要農作物秸稈產量、養分總量進行評估。2009年，全國主要農作物秸稈產量約6.46億t，折合純N 600.80×104 t、P2O5 92.56×104 t、K2O 940.86×104 t。同時，對秸稈還田方式、還田量、還田時間以及配套措施進行了總結，以期對秸稈還田進行科學指導。

關鍵詞：農作物秸稈；養分資源；現狀；利用方式；還田技術

中圖分類號：S38 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2013）01-0027-03

作物秸稈是農業生產過程中產生的主要副產物，同時也是一種重要的生物質資源。近年來，農村勞動力向城市發生轉移，使農作物播種與播種任務加重；同時農村的能源結構發生了變化，秸稈不再是農村的主要能源物質，導致了秸稈在田間直接焚燒或移出農田隨意廢棄丟置，不但造成資源的極大浪費，而且由此產生了嚴重的環境問題，不利于農業可持續發展。秸稈還田是利用秸稈直接有效的途徑，在作物增產、培肥地力方面已被許多研究所證實[1，2]。隨著社會的發展，秸稈還田方式、方法和數量都在不斷變化，尤其是大部分地區加大了禁燒秸稈力度和啟動土壤有機質提升項目，使秸稈直接還田的數量正在逐年增加，農民秸稈還田的意識逐步加強。筆者從秸稈資源量及養分情況、還田方式、時間、數量以及相關配套措施方面進行總結，以期對秸稈還田進行科學指導。

1 中國主要農作物秸稈量及養分含量

1.1 主要農作物秸稈量

由于秸稈量未列入相關部門的統計范圍，一般根據作物產量估算而得。根據2010年統計年鑒[3]及秸稈產量/經濟產量[4]，估算中國2009年主要作物秸稈總量約6.46億t，其中以玉米、稻谷、小麥的秸稈為主，分別約為2.25億、1.89億和1.19億t（表1）。

1.2 主要農作物秸稈養分含量

秸稈中含有大量C、N、P、K以及各種中微量營養元素，其中以C、N、P、K為主。秸稈還田能夠把作物吸收的大部分營養元素歸還到土壤，是農業可持續發展的重要途徑。秸稈還田是秸稈資源有效利用最有效、最直接的途徑。根據養分含量與作物秸稈量估算，2009年中國農作物秸稈中含有氮、磷、鉀養分量占當年化肥施用量5 404.4萬t[3]的30%左右。各主要農作物養分含量[4]見表2，各主要農作物秸稈含N 600.80×104 t、P2O5 92.56×104 t、K2O 940.86×104 t。

1.3 秸稈各利用方式下的養分還田率

秸稈作為一種生物質能源物質，是一種重要的原材料，可以作為有機肥肥源、飼料、燃料、工業原料。秸稈資源利用方式不同，歸還到農田的養分比例不同（表3）[5]，秸稈中磷、鉀還田率高于氮的還田率，主要是由養分元素的性質決定。

2 秸稈還田技術

2.1 秸稈還田方式

秸稈還田方式可以分為兩大類：直接還田和間接還田。通常所說的秸稈直接還田是指作物收獲后剩余的莖稈等直接還田，不包括地下根茬，主要有3種形式，即翻壓還田、覆蓋還田和留高茬還田；秸稈間接還田是指秸稈作為其他用途后產生的廢棄物繼續還田，包括秸稈沼肥還田、秸稈過腹沼肥還田、秸稈菌糠還田、秸稈菌糠沼肥還田、秸稈堆漚還田、外置式秸稈生物反應堆氣渣液綜合利用技術以及草木灰還田等8種方式[6]。目前，全國各地的秸稈還田主要采用3種方式，即機械粉碎翻壓還田、覆蓋還田和留高茬還田。華北平原地區機械化程度較高，絕大部分采用秸稈直接粉碎還田。南方水熱資源充足，宜采用覆蓋還田。

2.2 秸稈還田量

秸稈還田數量基于兩方面考慮：一方面能夠維持和逐步提高土壤肥力，另一方面不影響下季作物耕作。因此，從生產實際來說，以秸稈原位還田為宜。在免耕直播單季晚稻上，油菜秸稈還田量在1 800～5 400 kg/hm2時，水稻產量隨著秸稈量的增加而增加，但是當油菜秸稈量達到7 200 kg/hm2時沒有增產的效果[7]。有研究發現，玉米產量與秸稈還田量呈現典型的一元二次肥料效應方程關系[8]。當秸稈還田量達到11 250 kg/hm2時，水稻產量下降。因此，從培肥地力和人力資源角度出發，稻草還田量在5 250～9 750 kg/hm2較為適宜，在適宜的范圍內全部直接還田省工省時[9]。秸稈用量過大，在微生物作用下消耗較多的土壤氮素，使土壤氮素供應不足，使秧苗的返青和生長受到明顯的抑制[10]。秸稈還田對土壤環境的影響是由土壤類型、氣候、耕作管理等因素共同作用的結果。因此，秸稈還田量主要由當地的作物產量、氣候條件、耕作方式以及利用方式決定，而沒有給出一個固定的還田量。

2.3 秸稈還田時間

秸稈還田時間的選擇在實際生產中至關重要。秸稈還田后在微生物作用下分解，與作物爭奪氮源，同時產生大量的還原性物質，這些物質明顯影響下季作物的生長[11]。實際生產中要注意還田時間，并結合作物需水規律協調好水分管理，適當擱田、烤田、曬田，消除還原物質對下季作物產生的不利影響，充分發揮秸稈的優越性和環境效應。秋季秸稈還田后經過一個冬季的凍融，使碳氮比降低，可以減輕插秧后稻草與秧苗競爭氮素的現象。

2.4 秸稈還田配套措施

中國人均耕地較少，復種指數較高，每季作物之間間隔較短，同時秸稈碳氮比較高，不易腐爛，出現妨礙下季作物耕作而影響出苗、燒苗、病蟲害加重的現象，有時甚至造成減產。為了克服秸稈還田的盲目性，提高效益，在秸稈還田時需要大量的配套技術措施。

秸稈翻壓深度能夠影響作物苗期的生長情況。小麥秸稈翻壓深度大于20 cm時或耙勻于20 cm耕層中對玉米苗期生長影響不大。翻壓深度小于20 cm時對苗期生長不利[12]。從粉碎程度上看，秸稈小于10 cm較好。秸稈翻壓后使土壤變得疏松，大空隙增多，導致土壤與種子不能緊密接觸，影響種子發芽生長。因此，秸稈還田后應適時灌水、鎮壓，減少秸稈還田對作物的影響。秸稈還田時秸稈應均勻平鋪在田間，否則秸稈過于集中，容易導致作物局部出苗不齊。

碳氮比是影響作物秸稈分解的重要因素。作物秸稈碳氮比較大，微生物分解作物秸稈時與作物爭氮，影響作物苗期生長，秸稈還田時補充氮肥是必要的。

土壤含水量亦能影響秸稈分解速度。研究認為，旱地秸稈還田土壤含水量在15%～20%時分解速率最快，低于15%幾乎不發生分解，而在秸稈淹水條件下，在厭氧還原的條件下產生CH4、N2O、H2S以及還原性離子，對作物產生毒害作用[13]。因此，水田秸稈還田后應適當排水晾田，以增加土壤的通透性。

秸稈還田，特別是秸稈覆蓋還田為病蟲提供了棲息和越冬的場所。因此，盡量減少還田秸稈病株的殘存量是減少病蟲害的有效措施。

參考文獻：

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