德州市玉米秸稈還田技術及其對土壤的影響

摘 要 秸稈還田作為一種有效的土壤管理技術，對于提升土壤質量和促進生態平衡具有重要意義。隨著我國農業可持續發展戰略的推進，秸稈還田技術在農業生產中的應用逐漸廣泛。為有效推廣玉米秸稈還田技術，探討山東省德州市玉米秸稈還田技術對土壤健康管理的影響，并基于當地實際情況，介紹直接還田法、堆漚還田法、過腹還田法等科學的秸稈還田技術。

關鍵詞 玉米秸稈還田；可持續農業；土壤管理；山東省德州市

中圖分類號：S38 文獻標志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2024.18.040

德州市作為山東省重要的農業生產基地，其農業生產活動對當地經濟發展和生態環境保護具有重要影響。近年來，隨著農業現代化的推進，如何有效管理農業生產中產生的大量秸稈，成為德州市農業可持續發展面臨的關鍵問題。玉米作為德州市的主要糧食作物，其秸稈的處理方式直接關系到土壤健康和農業生態環境的改善。研究以德州市為案例，通過實地調查和數據分析，探討了玉米秸稈還田對當地不同土壤類型的影響，以及如何根據德州市的具體情況，制訂合理的秸稈還田策略，以期為德州市乃至類似地區的農業可持續發展提供科學依據和實踐指導。

1 德州市農業概況

德州市位于山東省西北部，享有“九達天衢”的美譽，其地理位置優越，氣候條件適宜，為農業發展提供了得天獨厚的環境。根據2023年的統計數據，德州市糧食播種面積約106.67萬hm2，年產農作物總量接近800萬t，其中玉米作為當地的主要糧食作物，種植面積約50.67萬hm2，年產量高達460萬t。然而，隨著玉米產量的穩步增長，德州市面臨大量玉米秸稈需要處理的問題。據統計，每年德州市產生的玉米秸稈量超過1 000萬t。這些秸稈如果得不到合理利用，不僅會造成資源浪費，還會對環境造成嚴重影響。為了解決這一問題，德州市積極探索玉米秸稈資源化利用的有效途徑。研究介紹不同玉米秸稈還田技術，以實現秸稈資源的高效利用，促進德州市農業可持續發展[1]。

2 玉米秸稈還田技術

2.1 直接還田法

玉米秸稈直接還田法是一種將收獲后的玉米秸稈經過粉碎，隨后利用深耕犁將其翻入土壤中的土壤管理技術。這種方法簡便易行，能夠有效地將秸稈資源轉化為土壤肥力，提升土壤的有機質含量和結構。具體需要注意以下4點。

1）控制秸稈還田的數量。過量的秸稈可能導致土壤透氣性下降，影響作物的正常生長。因此，建議每公頃還田的秸稈量控制在300～500 kg，以確保秸稈能夠適時分解，同時避免對耕作和作物出苗造成不利影響。

2）適量施用氨肥。由于新鮮秸稈的碳氮含量比較高，其在分解過程中會消耗土壤中的氮素。因此，在還田時，每公頃可配合施用10.0 kg碳酸銨和3.5 kg尿素，以降低秸稈的碳氮比，補充土壤中的速效氮含量，促進微生物活動和秸稈的腐熟。

3）選擇正確的翻埋時期。最佳翻埋時期是作物收獲后，此時秸稈含水量較高，有利于加快腐熟過程。對于旱地而言，應采取邊收獲邊翻埋的方式，以保持秸稈的濕潤狀態，促進其分解[2]。

4）施用適量石灰。秸稈分解過程中可能產生有機酸，對作物根系生長產生抑制作用。適量施入石灰可以有效中和土壤酸性，減少對根系的毒害，同時為秸稈的分解創造有利條件。

2.2 堆漚還田法

堆漚還田法是將玉米秸稈粉碎后進行適當的水分調節并堆壓，利用微生物在高溫條件下的生物轉化作用，加速分解有機物質和殺滅病菌。這種方法不僅能夠有效減少病害的傳播，還能將秸稈轉化為豐富的土壤養分，提高土壤肥力。

實施堆漚還田時，需要選擇合適的堆漚場地，如田間地頭或空閑地等，以便于操作和管理。秸稈經過粉碎后，應澆透水并保持適宜的含水量，建議保持在70%左右。接著，將秸稈與適量的腐熟有機肥料混合均勻，堆成堆，并用泥漿或塑料布密封，以保持堆體的濕度和溫度。經過大約15 d的堆漚，秸稈會逐漸變成褐色或黑褐色，濕時柔軟有彈性，干時脆易碎，即表明秸稈已經腐熟。

為了進一步提高堆漚效果，可以在夏季選擇不漏水的地方挖掘一個容積為3～5 m3的土坑，坑底鋪設一層熱源，如騾馬糞等，通常比例為每1 000 kg玉米秸稈使用600 kg濕騾馬糞、200 kg人糞尿，并加入適量水分，混合后填入坑中并壓實。坑填滿后，表面用土覆蓋或用泥抹嚴，10～15 d翻動一次，漚制35～45 d即可達到腐熟狀態。通過堆漚還田法，不僅可以有效處理玉米秸稈，減少病害傳播，還能將其轉化為有機肥料，為作物生長提供豐富的養分[3]。

2.3 過腹還田法

過腹還田法是一種將玉米秸稈作為飼料喂養大牲畜，再將牲畜的糞便作為有機肥料還入土壤的生態農業技術。這種方法充分利用了農業副產品的再利用價值，實現了農業生態系統中物質的循環和能量的流動。經過適當處理的玉米秸稈可以作為優質的飼料，用于飼養牛、羊、鹿等草食性大牲畜。在動物的消化道中，玉米秸稈中的部分營養物質被消化吸收，轉化為動物生長需要的能量和蛋白質，而未能消化的部分則以糞便的形式排出體外。這些糞便含有較高的氨和豐富的微生物群落，施入土壤能夠有效提升土壤肥力，促進作物生長，增加農業產出。

3 玉米秸稈還田技術對土壤健康的影響

3.1 改良土壤

土壤有機質是土壤肥力的核心組成部分，在維持土壤結構、提高土壤生物活性、促進養分循環等方面發揮著至關重要的作用。玉米秸稈還田通過將作物殘留物直接施入土壤中，增加了土壤有機質的輸入。這一過程不僅提供了豐富的碳源，還為土壤微生物提供了生存和繁殖的基礎，從而促進微生物的生長和土壤生物活性的提高。秸稈分解過程中，微生物通過分解有機質，釋放多種養分，如氮、磷、鉀等，這些養分能夠被作物吸收利用，從而提高土壤的供肥能力。在實際操作中，秸稈還田技術需要注意秸稈的粉碎程度、還田時間、還田量及與土壤的混合均勻度等因素。研究表明，秸稈還田能夠顯著提高土壤有機質含量。例如，一項在我國北方地區進行的研究顯示，經過連續5年的秸稈還田，土壤有機質含量從1.0%提高到了1.6%。德州市土壤類型多樣，特別是輕質土壤多見。這類土壤結構疏松，養分易流失，而玉米秸稈還田技術能夠有效改善這一問題。在德州市實施的秸稈還田試驗表明，通過定期將玉米秸稈粉碎后還田，可以顯著增加土壤有機質的含量，從而改善土壤結構，增強其保肥保水能力。這對于德州市輕質土壤地區的土壤改良尤為重要，能顯著提升耕作質量[4]。

3.2 促進微生物活性

土壤微生物活性是土壤生態系統健康的重要指標，直接關系到土壤的養分循環、有機物質分解及植物病害的防治。玉米秸稈還田技術通過引入豐富的有機碳源，為土壤微生物提供了必要的能量和營養，從而顯著提高了微生物的活性和多樣性。在秸稈還田過程中，秸稈中的纖維素、半纖維素和木質素等復雜有機物被微生物分解，這一過程不僅釋放出能量供微生物利用，還產生了一系列中間產物和最終產物，如二氧化碳、水、礦物質養分等。這些物質的產生和積累，為土壤中的微生物群落提供了豐富的營養來源，促進了微生物的生長和繁殖。為了最大化秸稈還田對微生物活性的促進效果，需要考慮秸稈的碳氮比、水分含量及還田時間等因素。秸稈的碳氮比對微生物的分解活動和氮素的可用性有顯著影響。在德州市，尤其是玉米種植密集區域，秸稈還田可顯著增加土壤微生物的數量和活性。調查數據顯示，德州市采用秸稈還田的農田土壤微生物數量比未還田的增加了約20%，這表明秸稈還田技術在當地具有明顯的生態效益。

3.3 改善土壤結構與通氣性

玉米秸稈還田技術可增加土壤有機質，對改善土壤結構和提高土壤通氣性具有積極作用。土壤結構的改善有助于水分保持和根系發展，而良好的通氣性則是促進根系呼吸和養分吸收的關鍵因素。秸稈還田后，土壤中的有機質含量增加，促進了土壤微團聚體的形成。這些微團聚體能夠增加土壤孔隙，從而提高土壤的通氣性和滲透性。研究顯示，秸稈還田能夠使土壤容重降低，孔隙度增加，具體而言，秸稈還田后的土壤容重可降低0.1～0.3 g·cm-3，孔隙度可提高5%～10%；在一項關于秸稈還田對土壤水分保持能力影響的研究中，發現實施秸稈還田的土壤，其水分保持能力比未實施的土壤高13%～20%。德州市的土壤由于長期的農業耕作，部分地區出現土壤板結現象，這對作物根系的生長和對水分、養分的吸收造成了不利影響。秸稈還田可以通過增加土壤中有機質含量，促進土壤結構改善，特別是在改善土壤通氣性和孔隙度方面表現突出。在德州市的試驗田中，采用秸稈還田后，土壤的通氣性和孔隙度明顯提高，有效緩解了土壤板結問題，為作物提供了更為有利的生長條件[5]。

3.4 提高土壤水分保持與利用效率

秸稈還田后，土壤的孔隙結構得到改善，這不僅有利于水分的滲透和保持，還有助于提高土壤的抗旱性能。據研究，在連續3年實施秸稈還田的田塊中，土壤的持水能力比未實施秸稈還田的田塊高出約15%。此外，秸稈還田能夠增加土壤水分入滲速率，可將其提高10%～20%。在水分利用效率方面，秸稈還田通過改善土壤結構，促進了根系的生長，從而提高了作物對水分的吸收和利用效率。研究表明，秸稈還田能夠提高作物的水分利用效率，具體數值取決于作物種類和環境條件，但一般可提高5%～10%。在德州市的干旱和半干旱地區，秸稈還田對提高土壤水分保持能力尤為重要。通過實地試驗和數據分析發現，秸稈還田可以顯著提高土壤的水分保持能力和作物的抗旱性，還田區域的土壤水分保持能力比未還田的提高了約18%，從而直接提升了作物的水分利用效率和生產力[6]。

3.5 對土壤pH和營養元素平衡的影響

土壤pH是影響土壤養分有效性的關鍵因素之一。秸稈還田通過引入有機物質，有助于平衡土壤pH。研究表明，秸稈還田能夠提高土壤的pH值，使之更趨近于中性，從而提高土壤中磷、鈣、鎂等礦物質養分的溶解度和有效性。在一項研究中，秸稈還田后土壤的pH值平均提高了0.3個單位，這表明秸稈還田對于改善土壤酸堿度具有積極作用。除了調節土壤pH值，秸稈還田還能顯著增加土壤中的營養元素含量。通過秸稈還田，土壤中的全氮含量、有效磷含量和速效鉀含量均有顯著提升。例如，根據李鳳鳴等人的研究，在秸稈還田量為45 t·hm-2的處理下，土壤中的全氮含量提高了約10%，有效磷含量提高了約8%，速效鉀含量提高了約5%。這些營養元素的提升，對于促進作物生長和提高作物產量具有重要意義。德州市的土壤類型多樣，pH值各有不同，對作物的生長產生了不同程度的影響。玉米秸稈還田可通過引入大量的有機質調節土壤pH值，實驗數據表明，德州市酸性土壤還田區域的pH值平均提高了0.2個單位，更有利于作物對磷、鈣、鎂等礦物質的有效吸收。

4 結語

玉米秸稈還田技術能夠有效提升土壤有機質含量，改善土壤結構，增強土壤的保水保肥能力，從而促進作物生長和提高農業產出。筆者介紹了目前常見的玉米秸稈還田技術方法，而在未來的研究中，應著眼于秸稈還田技術的進一步優化，探索與現代農業實踐相結合的新方法，以實現土壤健康與生態平衡的長期穩定，為農業可持續發展貢獻智慧和力量。

參考文獻：

[1] 王紅儒，王繼紅.復合菌劑對秸稈還田下的黑土性質的影響[J/OL].吉林農業大學學報：1-8[2024-03-31].https：//doi.org/10.13327/j.jjlau.2023.20146.

[2] 楊平，杜鵑，羅光瓊.秸稈還田對土壤肥力和玉米產量的影響[J].農技服務，2023，40（6）：36-38.

[3] 盧健，劉柏林，王麗，等.玉米秸稈還田技術的推廣應用[J].河北農機，2023（12）：51-53.

[4] 楊楠，高勇，劉偉光.玉米秸稈還田方式及對土壤環境的影響[J].農業工程，2023，13（6）：31-36.

[5] 李鳳鳴，付彥鵬，任麗華，等.秸稈還田量對土壤水分、土壤養分及春玉米產量的影響[J].遼寧農業科學，2023（3）：48-52.

[6] 楊道誠.松嫩平原玉米秸稈還田對土壤碳氮組分及微生物的影響[D].哈爾濱：東北農業大學，2023.

（責任編輯：張春雨）