秸稈焚燒對農田土壤性質影響的相關研究

摘 要：農業生產發展中，秸稈焚燒是比較有效的一種農業廢棄物處理方式，但該方式不僅會直接影響到城鄉居民生活，而且還會對自然環境造成污染。本文主要對秸稈焚燒對農田土壤性質產生的影響展開相關研究。

關鍵詞：農田;土壤性質;秸稈焚燒;影響

隨著近些年我國農業技術水平的不斷提升，使得農田秸稈產量也呈現逐年增加趨勢。數據顯示，截至2019年底，我國農業每年產出秸稈大約9億噸，在全球產出秸稈中占比25%～30%。然而，因為秸稈收運成本比較高、體積大、利用率低，造成農田秸稈大量剩余。國內很多地區會采用焚燒的方式處理農田秸稈，而秸稈焚燒通常會釋放出大量煙塵，對自然環境與人們生活造成嚴重影響，甚至還會影響到農田的土壤性質。本文主要對秸稈焚燒對農田土壤性質產生的影響展開相關研究。

一、秸稈焚燒對農田土壤物理特性的影響

對于農田土壤來說，其物理特性包括土壤孔隙度、土壤結構、土壤熱量、濕度、空氣以及耕性等，而作為構成土壤肥力的重要介質，土壤空氣與土壤濕度對土壤肥力產生直接影響。土壤結構則會影響到土壤中水文功能的發揮。焚燒等外在干擾會對土壤儲水狀況、孔隙率、熱狀況以及滲透率等物理特性產生嚴重影響。學者莊秋麗對秸稈還田和秸稈焚燒生態效應展開實驗研究發現，相比秸稈還田，秸稈焚燒會加快土壤中含水量的揮發速度，減少土壤含水量。學者荊爽研究認為，相比秸稈焚燒前，焚燒后的土壤濕度提升了4.3%～4.9%，且土壤有機質含量下降明顯，破壞了農田土壤機構，土壤肥力下降明顯。且相比焚燒前的土壤，秸稈焚燒后，0～2cm耕層土壤濕度下降41%，2～5cm耕層土壤濕度則降低21%。火燒作用會減少土壤中的有機質含量，還會對土壤滲透率、容重等物理特性產生間接影響，作為土壤的重要成分之一，有機質對土壤化學與物理特性具有有效改善作用，有助于植物養分的充分吸收，而且有機質還是對土壤肥力進行衡量的一個重要指標。研究發現，不管是成鋪式秸稈焚燒還是平鋪式秸稈焚燒，都會導致耕層土壤有機碳含量的減少，其中成鋪式秸稈焚燒對農田土壤有機質的影響相對比較嚴重。

二、秸稈焚燒對土壤化學特性的影響

對于農田來說，其土壤化學特性會對其土壤肥力產生很大影響。農田土壤化學特性包括氮、硫、磷、鉀等各種元素和土壤pH值。實踐研究發現，土壤在被焚燒后的pH值會明顯升高，尤其是秸稈焚燒，會提高0～10cm耕層的pH值，而幾乎不會影響到10～30cm耕層的土壤。作為維持農田土壤養分的一個重要元素，氮元素含量在農作物種植和生長中發揮著重要作用，但焚燒秸稈會導致土壤中氮素含量的下降。學者張亨宇研究發現，秸稈燃燒后，一般不會改變土壤表面氮元素含量，其原因是秸稈焚燒過程中所產生的氮主要在土壤表面聚集。學者尹飛通過實驗研究發現，焚燒秸稈后的土壤堿解氮與全氮含量會下降6.37%、9.86%，而且焚燒秸稈會增加農田土壤氨氮含量，隨著焚燒時間的延長，耕田土壤內部銨態氮含量會表現出遞增趨勢。學者陳勇認為，與對照樣地相比，高度焚燒與輕度焚燒都會導致土壤內氮含量的增加，然而，火燒強度沒有明顯差異性。很多研究發現，秸稈焚燒強度、焚燒時間和可燃物質量等都會對耕田土壤鉀元素、磷元素增加強度等產生影響。秸稈焚燒1d，耕田土壤中全鉀、磷以及氮含量會上升4.7%～18.2%、6.4%～12.8%、2.7%～13.1%。學者隋雨含研究認為，秸稈焚燒會增加耕田磷吸附能力，這種能力和耕田土壤有機質占比呈負相關性。所以，焚燒秸稈后，土壤吸附能力提升的主要原因是土壤內有機質減少。

三、秸稈焚燒對農田土壤微生物的影響

所謂土壤微生物，指的是土壤內所含微生物總稱。從根本上說，土壤內所含微生物在硫化、硝化以及氧化等化學循環中發揮著非常重要作用，對土壤營養轉化與有機質分解具有促進作用。所以，農田土壤微生物在很大程度上影響著土壤質量。而秸稈焚燒后，土壤取樣時間、土壤水分、火烈程度以及取樣深度等都會對土壤微生物含量產生影響，而且土壤內部微生物反應過程會受土壤酶的影響，也就是說，土壤酶會直接影響著土壤物質的轉化。研究發現，土壤酶主要源于動物分解殘留物、植物根系以及各種微生物分解產物等。所謂酶活性，就是土壤酶物質轉化與催化的能力，對于土壤來說，其酶活性能夠將農田土壤生物化學方向與強度直接反映出來，而且土壤化學特性、物理特性以及微生物含量等會在很大程度上對土壤酶活性產生影響。學者林飛燕研究發現，秸稈焚燒過程中，因為農田土壤中微生物含量存在差異性，所以土壤內部酶活性也會有所不同。但秸稈焚燒會減少土壤內部放線菌與細菌量，提升真菌電導率、數量以及脲酶活性。學者解愛華究發現，焚燒秸稈會在很大程度上影響到農田土壤表層微生物含量與酶活性，農田0～2cm的土層會下降大約80%，而2～5cm的土層則會下降44%～51%，而超過5cm的土壤則幾乎不會對微生物產生影響。秸稈焚燒會相應降低磷酸酶、過氧化氫酶、多酚氧化酶以及脲酶活性，很多研究結果顯示，焚燒秸稈會在影響農田動物類種群與群落數量方面存在差異性，會降低動物群落的多樣性，而且焚燒秸稈會降低農田0～5cm土壤酶活性與微生物數量，同時還會導致農田土壤磷酸酶活性的下降。總而言之，焚燒秸稈會在很大程度上減少農田土壤內放線菌與細菌數量，同時導致土壤真菌量的不斷增加，提升農田土壤病蟲害與微生物損失發生率，而農田酶含量下降會直接流失土壤養分，對農作物生長極為不利，同時還會降低農作物產量。

四、研究展望

現階段，關于秸稈焚燒后改變農田土壤特性是如何對土壤氮礦化產生影響的，該影響會不會由于秸稈焚燒頻率的增加而對土壤肥力下降具有加速作用，這些都尚不明確，由此就在很大程度上增加了對秸稈焚燒后土壤肥力進行客觀評價的難度。所以，對秸稈焚燒影響農田土壤氮循環的相關機制展開客觀評估，并將秸稈焚燒引發的農田土壤氮損失量精確估算出來，對估算農田氮肥含量極為有利，而且能夠為土壤肥力管理部門的農業管理與農作物秸稈的綜合、有效利用等提供更多科學依據，對農田氮肥的正確應用與土壤肥力的保持等具有重要意義。

參考文獻：

[1]莊秋麗，黃玉波，姜秀芳，訾勇，雷亞柯.農作物秸稈還田及其有效還田方式的研究進展[J].中國農學通報，2019，35（22）：38-41.

[2]荊爽.秸稈焚燒對農田土壤有效氮季節變動和礦化過程的影響[D].沈陽師范大學，2019.

[3]張亨宇，張渝，張佳霖.秸稈焚燒對農田土壤性質影響的研究進展[J].環境保護與循環經濟，2019，39（05）：46-48.

[4]陳勇.玉米秸稈還田后土壤質量變化及對作物種子發芽和幼苗生長的影響[D].吉林大學，2016.

[5]隋雨含.秸稈焚燒對土壤有機質及團聚體組成的影響研究[D].吉林農業大學，2015.

[6]林飛燕.中國農田土壤固碳增匯潛力的秸稈還田措施模擬研究[D].華中師范大學，2013.

[7]解愛華，付榮恕.秸稈焚燒對農田土壤甲螨群落結構的影響[J].濟寧師范專科學校學報，2006（03）：13-15.

作者簡介：李英，女，助理農藝師，從事農村能源、農業環保技術推廣與應用工作。