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【摘 要】秸秆作为物质、能量和养分的载体，是一种宝贵的自然资源。本文介绍了其对土壤养分及其物理状况的影响，指明了秸秆还田对农业生态发展的益处。
【关键词】秸秆还田；土壤生物；影响；研究
1 秸秆还田技术概述
秸秆还田是把不宜直接作饲料的秸秆（玉米秸秆、高粱秸秆等）直接或堆积腐熟后施入土壤中的一种方法。秸秆还田具有促进土壤有机质及氮、磷、钾等含量的增加；提高土壤水分的保蓄能力；改善植株性状，提高作物产量；改善土壤性状，增加团粒结构等优点。秸秆还田增肥增产作用显著，一般可增产5%～10%，但是要达到这样的效果，并非易事。因此采取合理的秸秆还田措施，才能起到良好的还田效果。
秸秆作为物质、能量和养分的载体，是一种宝贵的自然资源。随着粮食单产水平的提高，使用秸秆的剩余量越来越多。秸秆直接还田是当前乃至今后秸秆资源利用的主渠道。以生态系统理论与方法对秸秆还田问题进行系统的研究具有重要意义。目前，国内外研究结果均证明秸秆还田对农业生态系统有利。在全球变暖的背景下，秸秆的大量还田对农田土壤CO2、N2O 和 CH4等主要温室气体排放产生了一定的影响。
2 秸秆还田对土壤养分及物理状况的影响
2.1 提高水田耕层土壤孔隙度和非毛管孔隙度
施用作物残体能够提高水田耕层土壤孔隙度和非毛管孔隙度，降低土壤容重，提高土壤团聚体和微团聚体的含量，起到疏松土壤、增强粘质土的通透性等作用，并能增强土壤蓄水保水性能。同时，施用作物残体可使土粒的破裂系数降低，土壤微结构系数增加，特征微团聚体组成比例明显下降，具有明显的改土作用。古伯贤等就有机物料对土壤有机质结合形态的影响进行了研究，结果表明，连续向土壤施入有机物料后，土壤总碳量、重组有机碳分别较对照增加34.88%～37.21%和30% ，有机无机值复合度增加73.57%～75.66% ，有机无机复合量较对照增加27. 5 %。增施有机肥料使土壤碳量增加，对保蓄土壤有机质具有重要作用。这也说明，土壤肥力不仅取决于土壤有机质含量，更重要的是取决于土壤有机质的品质。
2.2 补偿土壤潜在肥力的消耗
秸秆还田可以直接补偿土壤潜在肥力的消耗，加速土壤物质的生物循环，促进土壤有益微生物的生长，改善养分供应状况，培肥地力。土壤中的全磷、无机磷含量也明显提高，并促进有机磷的矿化，使氮、磷、钾肥肥效得以提高，有利于增强作物的抗性。秸秆本身含有一定量的氮、磷、钾及各种微量元素，秸秆在分解过程中产生的有机酸等中间产物可使土壤中一些养分的有效性增加。另外，秸秆在水田土壤施用还会引起土壤的一系列变化。这些变化包括：土壤的氧化还原状况、pH值、比电导和养分的转化。产生这些化学变化的直接原因是有机物的分解及其中间产物的生成。有机物施于水稻土后，在渍水条件下分解产生许多有机还原物质。一般认为：有机酸是水稻土中主要的有机还原体系。有报道表明，各种有机酸随稻草加入量的增加而提高。有关水稻土渍水后的还原性物质总量与有机质含量关系的资料也说明，高肥水稻土的还原性物质的总量较低肥者高。另外，有机质种类对土壤的还原性物质的数量也有影响。这些变化因土壤及所施作物残体的不同而各异，但都将直接或间接地影响到土壤的肥力性质。
2.3 促进真菌和细菌的大量繁殖
研究表明，秸秆还田能促进真菌和细菌的大量繁殖，提高土壤中微生物的数量。土壤微生物能分解土壤有机质，使其成为植物可吸收利用的无机盐；分解植物不能吸收的矿物质，使其转化成植物可以吸收的状态；同化大气中游离的氮素，供给植物氮素营养；合成腐殖质，增加土壤团粒结构。微生物吸收养分，使养分免于流失，死亡后分解被植物利用。因此，它在有机质的矿化、腐殖质的形成和分解、植物营养的转化、土壤污染的修复等诸过程中起着不可替代的作用。
2.4 增加土壤中各种酶的数量
秸秆还田可以增加土壤中各种酶的数量，而且给土壤酶提供了大量作用底物，因而提高了土壤酶的活性。有研究显示，秸秆还田使土壤的转化酶、蛋白酶、淀粉酶、蔗糖酶、磷酸酶、脱氢酶和ATP酶等的活性得到了不同程度的提高，而土壤酶活性的提高，必然促进土壤有机质的转化和养分的有效化。许多土壤酶的活性与有机质、碱解氮和速效磷含量呈正相关，而且多已达到显著或极显著水平，这表明可用土壤酶活性来表征土壤肥力。
秸秆还田虽是对秸秆有效利用的一种途径，但如果还田数量过大、土壤含水量不足、粉碎程度不够、翻压质量不好等，则秸秆不能充分腐解，会影响播种质量、出苗和苗期生长。另外，秸秆中C/ N值较高，一般在60～80 ，使秸秆在土壤中分解缓慢，微生物与作物争氮，影响苗期生长，进而影响后期产量。因此，秸秆还田要配施一定量的氮、磷化肥，降低C/ N值，提高作物产量。某些作物秸秆产生他感化合物，在抑制杂草的同时，也能对所覆盖的作物产生抑制。Accalla和F1L1Duley在1948年報道，在某些情况下，特别是多雨年份，小麦秸秆覆盖下茬玉米时，可影响玉米发芽的速度与生长。另外，多种作物具有自毒作用，如小麦、水稻等，它们的残体对自身的生长有抑制作用。因此，在秸秆覆盖中应尽量避免他感效应和自毒作用带来的负面效应，合理安排秸秆类和覆盖作物。再者，秸秆还田后土壤湿度增大，地温升高。在为作物生长提供良好条件的同时，也为某些病虫害的发生和流行创造了适宜的环境条件。而且，秸秆覆盖后，秸秆中某些病菌难以移出大田而被消灭，从而增加了病菌的数量，使病害率增加。因此，要求在秸秆还田时，使用无严重病虫害的秸秆。另外，秸秆直接还田虽能够避免焚烧对大气造成的影响，但是存在着另外的环境污染，即产生大量还原性气体，它们是破坏臭氧层、造成温室效应的祸害。同时，使一些金属离子处于还原状态，容易造成对农作物的毒害。要解决此问题，可以配合施用特制的微生物制剂，也可以将秸秆先进行腐解制成有机肥，然后再施入土壤。 研究结果表明，无论是和秸秆全还配施还是和麦秆还田配施，化肥都降低了土壤的微生物生物量碳，抑制了微生物的生长。化肥和秸秆还田配合施用时，增量和减量化肥对微生物生物量碳的影响不明显。在长期施用化肥的高肥力农田生态系统中，化肥抑制了土壤微生物的活性，主要是因为施用化肥对微生物有直接的毒害作用。同时长期施用化肥使土壤板结，pH值下降，通气性差，微生物活性减弱。由于有机物的投入，这种抑制作用会减弱，因为秸秆还田提高了土壤的有机质，改善了土壤的物理化学性状，提高了土壤微生物的活性，在高投入集约化的农业生态系统中，单独化肥的培肥效果差，增加化肥的用量效果不明显，施用化肥对微生物表现出抑制作用。有机物投入的强度对微生物生物量有较大的影响，随着有机物的投入，微生物生物量增加，而且有机物质投入的越多，微生物生物量增加的越多。有机物施用，可以提高土壤微生物的活性。有机肥对微生物生物量的促进作用是很明显的，因为有机肥是一种腐熟的肥料，施入之后在改善土壤理化性状的同时也为微生物的生长提供了良好的环境条件和能源，而且微生物繁殖所需的时间很短，因此引起土壤微生物生物量的迅速增加。秸秆全还处理对土壤微生物量碳的影响高于麦还处理，原因是全还是小麦秸秆在玉米生长期田间覆盖，在小麦播种期间和玉米秸秆翻埋在土中与土壤充分接触，对土壤微生物的影响时间长，强度大一些；而小麦秸秆是在玉米生长期间覆盖，种植玉米时才翻入土中，對土壤微生物的影响小一些。无论是秸秆还田还是施用有机肥都增加了土壤的微生物生物量，主要是因为输入系统的碳量增加了，而碳经常是微生物繁殖的限制因子。有机肥中及秸秆分解中产生的可利用的N及其它营养元素又促进了作物的生长，增加了根的生长和根系分泌物，因而也促进了土壤微生物的繁殖，提高了微生物生物量。但不同的肥料投入方式和施肥量对土壤微生物生物量的影响还是不同的，特别是随着有机物的增加，土壤微生物生物量随着增加。单施化肥不能够增加土壤的微生物生物量，相反还表现出一种抑制作用，随着有机物的投入，这种抑制作用会减弱，增加或减少化肥的用量对微生物的影响不明显。因此，在长期集约化的高投入农业生态系统中提倡秸秆还田和多施有机肥。
参考文献：
[1]耿玉辉，吴景贵.作物残体培肥土壤的研究进展[J].吉林农业大学学报，2000（02）：76-79.
[2]江永红，宇振荣，马永良.秸秆还田对农业生态系统及作物生长的影响[J].土壤通报，2001，32（05）：209-213.
[3]杨文钰，王兰英.作物秸秆还田的现状与展望[J].四川农业大学学报，1999（02）：211-216.
[4]顾绍军，王兆民.试论秸秆还田对改善土壤微生态环境的作用[J].江苏农业科学，1999（06）：56-58.
[5]季立声，贾君水，张圣武等.秸秆直接还田的土壤生物学效应[J].山东农业大学学报，1992（04）：375-379.
【关键词】秸秆还田；土壤生物；影响；研究
1 秸秆还田技术概述
秸秆还田是把不宜直接作饲料的秸秆（玉米秸秆、高粱秸秆等）直接或堆积腐熟后施入土壤中的一种方法。秸秆还田具有促进土壤有机质及氮、磷、钾等含量的增加；提高土壤水分的保蓄能力；改善植株性状，提高作物产量；改善土壤性状，增加团粒结构等优点。秸秆还田增肥增产作用显著，一般可增产5%～10%，但是要达到这样的效果，并非易事。因此采取合理的秸秆还田措施，才能起到良好的还田效果。
秸秆作为物质、能量和养分的载体，是一种宝贵的自然资源。随着粮食单产水平的提高，使用秸秆的剩余量越来越多。秸秆直接还田是当前乃至今后秸秆资源利用的主渠道。以生态系统理论与方法对秸秆还田问题进行系统的研究具有重要意义。目前，国内外研究结果均证明秸秆还田对农业生态系统有利。在全球变暖的背景下，秸秆的大量还田对农田土壤CO2、N2O 和 CH4等主要温室气体排放产生了一定的影响。
2 秸秆还田对土壤养分及物理状况的影响
2.1 提高水田耕层土壤孔隙度和非毛管孔隙度
施用作物残体能够提高水田耕层土壤孔隙度和非毛管孔隙度，降低土壤容重，提高土壤团聚体和微团聚体的含量，起到疏松土壤、增强粘质土的通透性等作用，并能增强土壤蓄水保水性能。同时，施用作物残体可使土粒的破裂系数降低，土壤微结构系数增加，特征微团聚体组成比例明显下降，具有明显的改土作用。古伯贤等就有机物料对土壤有机质结合形态的影响进行了研究，结果表明，连续向土壤施入有机物料后，土壤总碳量、重组有机碳分别较对照增加34.88%～37.21%和30% ，有机无机值复合度增加73.57%～75.66% ，有机无机复合量较对照增加27. 5 %。增施有机肥料使土壤碳量增加，对保蓄土壤有机质具有重要作用。这也说明，土壤肥力不仅取决于土壤有机质含量，更重要的是取决于土壤有机质的品质。
2.2 补偿土壤潜在肥力的消耗
秸秆还田可以直接补偿土壤潜在肥力的消耗，加速土壤物质的生物循环，促进土壤有益微生物的生长，改善养分供应状况，培肥地力。土壤中的全磷、无机磷含量也明显提高，并促进有机磷的矿化，使氮、磷、钾肥肥效得以提高，有利于增强作物的抗性。秸秆本身含有一定量的氮、磷、钾及各种微量元素，秸秆在分解过程中产生的有机酸等中间产物可使土壤中一些养分的有效性增加。另外，秸秆在水田土壤施用还会引起土壤的一系列变化。这些变化包括：土壤的氧化还原状况、pH值、比电导和养分的转化。产生这些化学变化的直接原因是有机物的分解及其中间产物的生成。有机物施于水稻土后，在渍水条件下分解产生许多有机还原物质。一般认为：有机酸是水稻土中主要的有机还原体系。有报道表明，各种有机酸随稻草加入量的增加而提高。有关水稻土渍水后的还原性物质总量与有机质含量关系的资料也说明，高肥水稻土的还原性物质的总量较低肥者高。另外，有机质种类对土壤的还原性物质的数量也有影响。这些变化因土壤及所施作物残体的不同而各异，但都将直接或间接地影响到土壤的肥力性质。
2.3 促进真菌和细菌的大量繁殖
研究表明，秸秆还田能促进真菌和细菌的大量繁殖，提高土壤中微生物的数量。土壤微生物能分解土壤有机质，使其成为植物可吸收利用的无机盐；分解植物不能吸收的矿物质，使其转化成植物可以吸收的状态；同化大气中游离的氮素，供给植物氮素营养；合成腐殖质，增加土壤团粒结构。微生物吸收养分，使养分免于流失，死亡后分解被植物利用。因此，它在有机质的矿化、腐殖质的形成和分解、植物营养的转化、土壤污染的修复等诸过程中起着不可替代的作用。
2.4 增加土壤中各种酶的数量
秸秆还田可以增加土壤中各种酶的数量，而且给土壤酶提供了大量作用底物，因而提高了土壤酶的活性。有研究显示，秸秆还田使土壤的转化酶、蛋白酶、淀粉酶、蔗糖酶、磷酸酶、脱氢酶和ATP酶等的活性得到了不同程度的提高，而土壤酶活性的提高，必然促进土壤有机质的转化和养分的有效化。许多土壤酶的活性与有机质、碱解氮和速效磷含量呈正相关，而且多已达到显著或极显著水平，这表明可用土壤酶活性来表征土壤肥力。
秸秆还田虽是对秸秆有效利用的一种途径，但如果还田数量过大、土壤含水量不足、粉碎程度不够、翻压质量不好等，则秸秆不能充分腐解，会影响播种质量、出苗和苗期生长。另外，秸秆中C/ N值较高，一般在60～80 ，使秸秆在土壤中分解缓慢，微生物与作物争氮，影响苗期生长，进而影响后期产量。因此，秸秆还田要配施一定量的氮、磷化肥，降低C/ N值，提高作物产量。某些作物秸秆产生他感化合物，在抑制杂草的同时，也能对所覆盖的作物产生抑制。Accalla和F1L1Duley在1948年報道，在某些情况下，特别是多雨年份，小麦秸秆覆盖下茬玉米时，可影响玉米发芽的速度与生长。另外，多种作物具有自毒作用，如小麦、水稻等，它们的残体对自身的生长有抑制作用。因此，在秸秆覆盖中应尽量避免他感效应和自毒作用带来的负面效应，合理安排秸秆类和覆盖作物。再者，秸秆还田后土壤湿度增大，地温升高。在为作物生长提供良好条件的同时，也为某些病虫害的发生和流行创造了适宜的环境条件。而且，秸秆覆盖后，秸秆中某些病菌难以移出大田而被消灭，从而增加了病菌的数量，使病害率增加。因此，要求在秸秆还田时，使用无严重病虫害的秸秆。另外，秸秆直接还田虽能够避免焚烧对大气造成的影响，但是存在着另外的环境污染，即产生大量还原性气体，它们是破坏臭氧层、造成温室效应的祸害。同时，使一些金属离子处于还原状态，容易造成对农作物的毒害。要解决此问题，可以配合施用特制的微生物制剂，也可以将秸秆先进行腐解制成有机肥，然后再施入土壤。 研究结果表明，无论是和秸秆全还配施还是和麦秆还田配施，化肥都降低了土壤的微生物生物量碳，抑制了微生物的生长。化肥和秸秆还田配合施用时，增量和减量化肥对微生物生物量碳的影响不明显。在长期施用化肥的高肥力农田生态系统中，化肥抑制了土壤微生物的活性，主要是因为施用化肥对微生物有直接的毒害作用。同时长期施用化肥使土壤板结，pH值下降，通气性差，微生物活性减弱。由于有机物的投入，这种抑制作用会减弱，因为秸秆还田提高了土壤的有机质，改善了土壤的物理化学性状，提高了土壤微生物的活性，在高投入集约化的农业生态系统中，单独化肥的培肥效果差，增加化肥的用量效果不明显，施用化肥对微生物表现出抑制作用。有机物投入的强度对微生物生物量有较大的影响，随着有机物的投入，微生物生物量增加，而且有机物质投入的越多，微生物生物量增加的越多。有机物施用，可以提高土壤微生物的活性。有机肥对微生物生物量的促进作用是很明显的，因为有机肥是一种腐熟的肥料，施入之后在改善土壤理化性状的同时也为微生物的生长提供了良好的环境条件和能源，而且微生物繁殖所需的时间很短，因此引起土壤微生物生物量的迅速增加。秸秆全还处理对土壤微生物量碳的影响高于麦还处理，原因是全还是小麦秸秆在玉米生长期田间覆盖，在小麦播种期间和玉米秸秆翻埋在土中与土壤充分接触，对土壤微生物的影响时间长，强度大一些；而小麦秸秆是在玉米生长期间覆盖，种植玉米时才翻入土中，對土壤微生物的影响小一些。无论是秸秆还田还是施用有机肥都增加了土壤的微生物生物量，主要是因为输入系统的碳量增加了，而碳经常是微生物繁殖的限制因子。有机肥中及秸秆分解中产生的可利用的N及其它营养元素又促进了作物的生长，增加了根的生长和根系分泌物，因而也促进了土壤微生物的繁殖，提高了微生物生物量。但不同的肥料投入方式和施肥量对土壤微生物生物量的影响还是不同的，特别是随着有机物的增加，土壤微生物生物量随着增加。单施化肥不能够增加土壤的微生物生物量，相反还表现出一种抑制作用，随着有机物的投入，这种抑制作用会减弱，增加或减少化肥的用量对微生物的影响不明显。因此，在长期集约化的高投入农业生态系统中提倡秸秆还田和多施有机肥。
参考文献：
[1]耿玉辉，吴景贵.作物残体培肥土壤的研究进展[J].吉林农业大学学报，2000（02）：76-79.
[2]江永红，宇振荣，马永良.秸秆还田对农业生态系统及作物生长的影响[J].土壤通报，2001，32（05）：209-213.
[3]杨文钰，王兰英.作物秸秆还田的现状与展望[J].四川农业大学学报，1999（02）：211-216.
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[5]季立声，贾君水，张圣武等.秸秆直接还田的土壤生物学效应[J].山东农业大学学报，1992（04）：375-379.