秸稈還田對小麥出苗質量的影響及對策

陳翔 張樂樂 吳宇 蔡洪梅 于敏 武文明 張林 李金才

摘 要：作物秸稈還田是改良土壤、提高土壤生產力和作物產量的有效措施，但是秸稈還田也會引起作物出苗率低、幼苗素質不高等負面問題，已成為限制秸稈還田技術大面積推廣的重要原因之一。該文綜述了秸稈還田對小麥出苗質量的影響，從整地質量、秸稈還田質量、播種質量、土壤水分和地溫等方面分析了影響小麥出苗質量的因素，并從加強組織領導、聯合協作攻關與關鍵技術引領、科學制定還田方案、新型秸稈肥料的研發等方面提出了相關對策建議，以期為推進秸稈還田技術的發展和資源的高效利用提供參考。

關鍵詞：秸稈還田;小麥;出苗質量;對策

中圖分類號 S512.1文獻標識碼 A文章編號 1007-7731（2021）02-0027-04

作為農業大國，我國秸稈資源十分豐富，每年作物秸稈總量約9×108 t，約占全球秸稈總量的30%，是全球第一秸稈大國[1-2]。由于富含大量有機質和作物生長所必需的氮、磷、鉀及其他微量元素，數量龐大的秸稈已成為我國農業可持續發展不可忽視的寶貴資源。中國秸稈還田始于20世紀60年代，北方一些國有農場開始推廣秸稈還田技術，20世紀80年代我國南方兩熟、三熟制和北方高產地區進行了大面積推廣應用。20世紀90年代開始了農藝農機結合的系統性試驗，適合中國國情的保護性耕作機械設計和耕作技術方面取得了重大進展。2018年，我國秸稈還田面積達到了5.13×107 hm2，約占全國農作物播種總面積的30.9%[3]。據統計，我國小麥、玉米秸稈還田當季化學氮肥可替代總量分別為5.4×105 t和1.92×106 t[4-5]。因此，通過秸稈還田替代化學氮肥的使用，是改良土壤、提高土壤生產力和作物產量進而實現減肥增效的有效措施[6-7]。

作為常年種植小麥、水稻、玉米等糧食作物的農業大省，安徽省秸稈資源豐富，年產量達到4.18×107t[8]。自2014年安徽省實施最嚴格的秸稈禁燒措施以來，形成了以秸稈還田為主，飼料化、能源化、工業化等其他多種方式為輔的綜合利用方式[9-10]。目前，秸稈直接還田是秸稈資源利用最經濟、便捷、高效的途徑[11]，然而在安徽省秸稈還田推廣過程中，受秸稈量大、還田后腐解速度慢、配套技術不完善、操作不當等問題的影響，小麥出苗率低，幼苗素質不高，易出現黃苗或死苗以及冬春易受凍害等現象時有發生，影響了小麥產量的提高[12]，成為限制秸稈還田技術大面積推廣的重要原因。為此，本文從整地質量、秸稈還田質量、播種質量、土壤水分、地溫等方面系統闡述了影響小麥出苗質量的因素，并提出了相應的對策建議，以期為推進秸稈還田技術的發展和資源的高效利用提供參考。

1 秸稈還田對小麥出苗質量的影響

在小麥綠色豐產高效栽培技術中，培育壯苗是實現小麥抗寒越冬、抗旱保苗、壯稈大穗和后期防早衰的關鍵，而出苗質量的好壞則是培育壯苗的先決條件。秸稈還田對小麥出苗質量影響的正負效應均有報道。楊四軍等[13]研究發現，稻秸還田1年后顯著降低了小麥出苗率和出苗的均勻性，幼苗素質差，發生凍害后死苗嚴重，導致小麥減產。同時，隨著稻秸還田年數的增加，其對幼苗生長的不利影響雖有所減輕，但并不能完全消除[14]。沈學善等[15]等研究表明，多年連續小麥玉米周年機械化秸稈全量還田，不僅能提高小麥出苗率和出苗的均勻度，還能顯著提高3葉期小麥的苗高、單株葉面積和干物重，從而提高單株幼苗素質。上述研究結論的不同可能與前茬作物以及還田的年數有關。其次，秸稈還田條件下，不同耕作方式對小麥出苗質量的影響也不相同。李波等[16]研究表明，秸稈還田雖能提高小麥出苗的整齊度，但會降低出苗率和出苗的均勻性，且免耕處理小麥的出苗率和均勻性最差。李少昆等[17]研究發現，在秸稈還田條件下，4種不同耕作方式均會降低小麥出苗率，但幼苗的整齊度則有升有降，且與耕作方式密切相關。此外，秸稈的還田量也影響著出苗質量。趙宏波等[18]通過2年大田試驗研究發現，少量秸稈混埋還田可使田間小麥出苗率提高22.9%～57.4%。李朝蘇等[19-20]研究表明，隨著秸稈還田量的增加，小麥出苗率和出苗均勻度均呈下降趨勢。因此，如何在秸稈還田條件下保證小麥一播全苗，實現苗齊、苗勻、苗壯，提高群體整齊度，保障小麥的穩產、豐產，還需結合當地農業生產的實際情況，深入研究秸稈還田量、還田年數以及耕作措施對小麥出苗質量的影響，明確適宜的秸稈還田運籌方式，提高小麥出苗質量。

2 影響小麥出苗質量的主要因素

2.1 整地質量 高質量整地是培育小麥冬前壯苗的前提。在小麥播種前，通過耕作整地使麥田耕層深厚，土壤松緊適宜，地面平整狀況好，同時保肥供肥、保水供水能力強，從而為小麥的出苗及生長發育創造有利條件。目前，安徽省砂姜黑土占全省土壤總面積的15.91%[21]，具有典型的“僵、瘦、粘”等特點，耕性差，適耕期短，導致整地粗放、秸稈難以還田，嚴重影響小麥生產。砂姜黑土耕層淺、質地粘重，在播前整地過程中如果不均勻、不平整，導致土壤團塊大小不一，播種后易出現麥種被較大的土塊壓住，從而導致出苗率低甚至難以出苗的現象;若在播種后遭遇大雨，會引起土壤板結，透水透氣性能差，從而影響小麥種子的萌發和出苗[22]。此外，砂姜黑土區整地應在適宜播種期內土壤墑情充足時進行。

2.2 秸稈還田質量 當前，秸稈還田過程中存在“切的不碎，撒的不均，爛的不快”的問題，導致秸稈還田質量不高。對于安徽皖北地區來說，前茬作物為玉米的田塊，由于秸稈量大，在聯合機收的條件下應控制玉米秸稈粉碎長度≤10cm，并均勻拋灑，且2～3年深翻1次，深度在20～30cm。秸稈粉碎不徹底，還田后土壤間隙變大，種子與土壤接觸面積減小、不夠緊密，從而影響種子的吸水、生根、發芽、扎根等生長過程，輕者出苗緩慢，嚴重時出現黃苗、僵苗、死苗。麥田秸稈分布狀態是影響小麥機播質量的重要因素，還田秸稈分布不均勻會導致種子生根難、出苗率低，且隨著秸稈還田量增加，對小麥出苗率抑制也隨之加重[20，23]。秸稈腐解緩慢是制約當前秸稈還田質量的主要因素，由于秸稈的C/N比高于微生物的C/N比，在還田后會導致土壤中氮素不足，使微生物與小麥爭奪氮素，從而導致麥苗因氮素不足而黃化，生長發育不良[24]。

2.3 播種質量 在小麥生產中，提高播種質量是實現“苗全、苗齊、苗勻、苗壯”的關鍵。當前，秸稈還田條件下因播種質量不高而導致麥田缺苗斷壟、播量不足、苗齡參差、壯弱不一現象，仍是限制安徽中低產地區小麥產量提高的重要原因之一。安徽農業大學李金才團隊提出“適墑、適期、適量、適深、適式”五適播種技術是培育壯苗的關鍵。小麥播種要在土壤墑情充足時進行，墑情不足會影響小麥出苗質量，因此要先造墑再播種。適期播種可使小麥充分利用光、熱、水等資源，在越冬前長出一定數目的分蘗和根系，積累較多養分，達到早發壯苗，有利于安全越冬。播期過早，麥苗旺長，易受凍害;播期過晚，冬前積溫不足，出苗緩慢，苗小且弱，冬前分蘗少，群體偏小，抗寒能力也差。播種量要根據小麥品種的潛力、分蘗成穗特性、土壤肥力基礎以及播期的早晚來決定。賈春林等[25]研究發現，玉米秸稈全量還田條件下，播種量顯著影響小麥的出苗率，且出苗率隨著播種量的增加呈先降低后增加的趨勢，但是最大播種量水平下小麥苗期出現旺長跡象。冬小麥播種一般要求3～5cm為宜，播種深度不當且覆土厚薄不一致都會影響出苗質量。播種過淺，易出現“芽干”，麥苗不耐旱，且分蘗節過淺易受凍害;播種過深，易出現悶種、爛籽、死芽現象，出苗晚、幼苗細弱，且出苗率低[26]。此外，張斯梅等[27]研究發現，稻秸還田條件下播種方式對小麥出苗率有著顯著影響，且出苗率為機械勻播>人工撒播>機械條播。

2.4 土壤水分 作為影響小麥種子萌發、出苗以及生長的關鍵因素之一，小麥苗期適宜的土壤含水量為田間持水量的70%～80%。秸稈還田對土壤水分的影響常因還田方式的不同而呈現復雜的多重性。Zhang等[28-30]研究表明，秸稈具有積聚降雨和減少表層土壤水分散失的功能，能提高土壤持水能力，蓄水保墑效果明顯。但在雨養農業地區，還田秸稈在腐解初期需要固定并消耗大量水分，易導致土壤墑情不足，從而阻礙作物幼苗生長，降低了水分利用效率[31]。如果還田過程中秸稈量過大，會使土壤因混埋大量秸稈而懸松形成較多大孔隙，增加了水分蒸散量，從而影響出苗質量[32]。此外，秸稈還田質量較差，在麥田分布不均勻也會導致土壤含水量分布不均，從而降低小麥出苗的均勻性。

2.5 地溫 溫度是影響小麥種子發芽出苗的重要因素之一，地溫過高或過低都會影響小麥種子的萌發和出苗，一般15～20℃為小麥發芽出苗的適宜溫度。由于秸稈的熱傳導率在高溫時更小[33]，而在低溫時可減少熱量的散失[30]，田間耕作措施通過秸稈覆蓋或對土壤的擾動等改變了耕層地表狀態，從而影響土壤的熱流狀況。趙亞麗等[10，34]研究表明，免耕秸稈覆蓋還田能增加冬小麥季土壤的溫度，從而緩解冬季凍害和倒春寒對土壤水分的凍結，使小麥根系保持較高的活力，從而增強其抗逆能力。但也有研究發現，秸稈覆蓋免耕或秸稈覆蓋會降低土壤溫度[29，35-36]。低溫會顯著降低種子的發芽勢和發芽率，同時延長出苗時間[22]。陳繼康等[37]研究表明，在小麥生育前期，秸稈覆蓋免耕處理使2.5cm土層地溫的日變化幅度顯著降低0.48～5.21℃，使土壤回溫變慢，小麥出苗延緩，且土壤晝夜溫差的變小不利于干物質的積累，導致小麥生物量較低，進而影響其生長發育。此外，趙宏波等[18]等研究表明，由于秸稈還田對地溫變化的“緩解效應”，秸稈覆蓋在溫度升高時可能會使地溫回暖變慢，從而不利于麥苗的安全越冬。因此，在全球氣候變暖導致黃淮麥區小麥倒春寒災害頻發重發的背景下[38]，找到適宜的秸稈還田模式，從而提高小麥植株的抗逆能力，這也是未來農業防災減災研究的一個重要課題。

3 對策建議

3.1 加強組織領導 相關部門要分析農民長期堅持焚燒秸稈的原因，提出禁燒秸稈的關鍵技術和管理辦法。農業、環保、農機、財政、科技等部門需要聯合技術攻關，加大財政補貼，尤其是加大農作物收獲滅茬一體機、大馬力拖拉機和多功能復式作業播種機等相關農機補貼。

3.2 聯合協作攻關，加強關鍵技術引領 如何在保證更好的還田效果同時又節約成本是還田機械的研究重點，應積極引進與研發推廣農作物收獲與秸稈還田一體化的農機裝備和多功能復式播種機;集成示范農作物機械收獲與秸稈粉碎還田（秸稈覆蓋）一體化還田技術和“五位一體”復式播種技術;研究與集成示范農作物秸稈機械還田條件下灌溉技術與水肥耦合技術及病蟲草害綜合防治技術等確保周年秸稈機械化直接還田條件下作物“早、全、齊、勻、壯苗”的高產要求。

3.3 秸稈科學還田，制定針對性還田方案 秸稈還田要“對癥開方”，應充分考慮不同地區土壤狀況、耕作制度等差異，因地制宜地制定還田方案，明確還田時間、還田量、還田方式（覆蓋、翻耕）、留茬高度、切碎長度、拋撒均勻度、耕整深度、地表平整度、秸稈埋覆蓋率等因素對還田效果和出苗質量的影響，做到資源的高效利用，從而減少秸稈還田對小麥出苗質量的負面影響。

3.4 加快秸稈肥料化進程，研究新型秸稈肥料 秸稈中含有豐富的肥料元素，可用來加工有機肥料。但就目前來看，秸稈產業鏈薄弱，秸稈肥料研究投資比例不大，導致新型秸稈肥料產品欠缺。因此，要加大新型秸稈肥料開發力度，重點加強秸稈有效成分提取研究，加速推進新型秸稈肥料開發推廣進程。秸稈肥料化還能解決秸稈攜帶病菌和土傳病蟲害等問題的發生。此外，還應加快新型菌劑的研發，提升秸稈腐熟降解速度。

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（責編：張宏民）