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关于吉林地区玉米秸秆还田研究进展
1农作物秸秆还田的必要性
土壤有机质是土壤生态系统中一个重要的成分。土壤有机质的缺乏能够引起团聚体性状不好，土壤持水量下降，土壤侵蚀加剧，提供营养的能力下降，减少土壤生物和酶的活性。这些因素综合到一起就会引起土壤的生产力下降。因此维持和提高农业土壤中有机质的含量对于农业的可持续发展是非常关键的[1]。农作物秸秆中含有大量的碳、氮、磷等多种营养元素，同时富含纤维素、半纤维素和一定数量的木质素、蛋白质和糖等有机物质，是一种可以资源化利用的固体废弃物[2]。秸秆还田可以改善土壤结构及保水、肥、气、热的能力，使土壤容重降低、孔隙度增加、有机质含量提高，养分结构趋于合理；秸秆还田能够节约化肥用量，降低生产成本，减少环境污染，确保农业生产的良性循环，保护农村生态环境，促进农业的生态化发展。
秸秆直接还田使土壤有机质增加,为土壤微生物的生长繁殖提供了丰富的营养和能量,使土壤中微生物数量猛增,对土壤有机质分解有明显的激发作用,促使土壤有机质更新,活化土壤养分。另外，具有省时省力、有效防止秸秆腐烂过程中养分的流失等优点，被认为是一条合理利用秸秆资源、养地培肥的有效途径。随着机械化收割的发展，秸秆直接成为未来的发展趋势，在秸秆直接还田条件下，如何促进秸秆的快速分解腐烂、消除秸秆直接还田带来的微生物争氮和病原菌数量增加等不利影响，最终提高作物产量和品质，是当前农业生产中亟待解决的一个重大问题。
大量的研究表明，秸秆还田能有效地增加土壤有机质含量、改良土壤理化性质、培肥地力。同时，若在秸秆还田时通过适当的手段进行调节，增强土壤微生物的作用，可以有效地促进腐解，进而促进农业生产的良性循环，特别对缓解中国氮、磷、钾肥比例失调的矛盾，弥补磷、钾肥力不足有着十分重要的意义[1]。魏廷举等[3]试验发现，秸秆还田3 年，耕层容重降低0.2～0.19g/cm3，非毛管孔隙增加0.5% ～3.0%，大于2mm粒径的团粒增加202.9%，从而使土壤增强了通透性，提高了地温，促进了有益生物活性增强等。范昊明等[4]实验表明:经2年秸秆还田
后土壤有机质提高0.1 %～0.27 % ,密度下降0.032～0.062 g/ cm3 ,土壤总孔隙度增加1.25 %～2.04 %;全氮、速效磷略有提高,分别提高01002 %～01009 %和014～513 mg/ kg ,而速效钾提高很大,增加8.3～105.1 mg/ kg。影响秸秆降解的主要因素
秸秆还田在现代持续农业和生态农业的发展中具有举足轻重的作用。秸秆还田是增加农田土壤有机质的主要手段，长期秸秆还田在增加土壤有机碳和全氮的含量的同时，也改善了土壤的理化性质，提高土壤的质量。研究表明秸秆直接还田的降解过程受到多方面的影响。秸秆腐解总的特征是前期快，后期慢，且腐解过程主要集中在前6周，第6周后腐解速度相当缓慢。一般来说，秸秆的降解主要有以下三方面的因素：
（1）秸秆的C/N的比值在一定程度上影响秸秆腐解的速度,而玉米秸秆的C/N 为53∶1，明显大于(25～30)∶1，其氮素不足，在这种情况下还田的秸秆分解缓慢，此时就必须补充氮素加以调节。
（2）土壤水分状况是决定秸秆腐解速度的一个重要因素。虽然参与腐解的土壤微生物区系适应的水分范围较宽，但土壤中的水分过多或过少都会对微生物的活动产生不利影响，从而减缓秸秆分解的速度。研究表明，秸秆分解过程是一个需水过程，且初期分解量大，需要水分较多，土壤含水量主要影响秸秆的前期分解。初期分解中，含水量越高分解速率越快，而后期差异不大。土壤水分为16%～20%时，秸秆的分解速率最快。土壤水分过高或过低，秸秆的分解率都会降低。
（3）土壤深度对秸秆还田的腐解状况也有影响。覆盖于地表的要慢于翻埋于土中的分解速率研究表明，埋深5cm的腐解速度最快，埋深15cm稍慢，覆盖在表面的最慢。
（4）其他因素，如土壤酸碱度、土壤温度、土壤质地、秸秆粉碎程度、还田时间和秸秆还田量等都直接或间接的对土壤微生物活动和土壤酶活性产生影响，从而影响到秸秆的腐解速度。秸秆还田是典型黑土培肥的重要途径
在人类开垦以前,黑土的自然肥力很高,有机质含量丰富,一般为4 %～6 %,高的超过8 % ,黑土的团粒结构也较好,水稳性团粒结构超过50 % ,土壤呈中性、微酸性反应,土壤中的水、肥、气、热协调,保墒透水性能好[5]。但是,近年来,由于人类活动强度加剧,土壤的物理结构不断恶化,土层持续变薄,许多研究东北黑土退化问题的学者认为,开垦后土壤有机质减少和土壤侵蚀是东北黑土质量下降的两大主要因素。一是自然植被遭受破坏使有机质来源数量显著减少,耕地作物地上部每年随收获而取走或就地烧毁而遗留在土壤中的根茬仅占小部分,这是黑土区耕地土壤有机质积累远低于荒地的根本原因。二是使土壤微生物活动增强,加速土壤有机质分解,使有机质的积累条件受到破坏。
黑土在人类的影响下,土壤结构恶化,土层不断变薄,其根本问题在于,不合理的人类活动使黑土区土壤侵蚀加剧,黑土赖以发育的有机质得不到补充[5]。因此,在东北典型黑土区土壤改良中应推广秸秆直接还田技术。王洋等[6]在吉林省德惠市进行了施用秸秆堆腐肥对黑土农田养分及玉米产量的影响研究,试验研究表明应用秸秆腐解剂可快速堆腐秸秆，黑土农田施用充分腐熟的秸秆肥配施NPK化肥，耕层土壤平均年提高有机质0.4 g／kg，全N 0.18 g／kg，速效氮9.93 mg／kg，速效磷1.80 mg／kg，速效钾4 mg／kg，土壤容重年降低0.02 g／cm3，玉米增产15.7％。中国科学院沈阳应用生态研究所的郑立臣[7]对秸秆不同还田方式对土壤中溶解性有机碳的影响进行了研究，结果表明秸秆还田能够增加土壤有机质的含量，影响土壤中水溶性有机碳和热水溶性有机碳的含量。在粉碎还田、覆盖还田、高茬还田处理中，粉碎还田的农田土壤中水溶性有机碳和热水溶性有机碳的含量比覆盖还田、高茬还田的高，粉碎还田的农田土壤中的水溶性有机碳和热水溶性有机碳占土壤有机碳的百分比也最高。李万良[8]对吉林省雨养农业区玉米秸秆还田机械化耕作技术进行了深入地研究，研究结果表明走秸秆还田机械化道路是实现秸秆还田的有效方式；其次秸秆的快速腐解是秸秆还田的关键技术，机械粉碎能改变秸秆的物理性状，扩大接触面积，在一定程度上加速腐解，重点研究快速腐解秸秆的生物菌剂，研制和开发能够在好气性条件下快速腐解秸秆的微生物或生物化学制剂。
