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秸稈還田基本原理
秸稈還田是把不宜直接作飼料的秸稈（麥秸、玉米秸和水稻秸稈等）直接或堆積腐熟后施入土壤中的一種方法。[3-4] 農業生產的過程也是一個能量轉換的過程。作物在生長過程中要不斷消耗能量，也需要不斷補充能量，不斷調節土壤中水、肥、氣、熱的含量。秸稈中含有大量的新鮮有機物料，在歸還于農田之后，經過一段時間的腐解作用，就可以轉化成有機質和速效養分。既改善土壤理化性狀，也可供應一定的鉀等養分。秸稈還田可促進農業節水、節成本、增產、增效，在環保和農業可持續發展中也應受到充分重視。[4-6]
秸稈還田技術要求
（1）秸稈還田一般作基肥用。因為其養分釋放慢，晚了當季作物無法吸收利用。[4]
（2）秸稈還田數量要適中。一般秸稈還田量每畝折干草150～250公斤為宜，在數量較多時應配合相應耕作措施并增施適量氮肥。
（3）秸稈施用要均勻。如果不勻，則厚處很難耕翻入土，使田面高低不平，易造成作物生長不齊、出苗不勻等現象。
（4）適量深施速效氮肥以調節適宜的碳氮比。一般禾本科作物秸稈含纖維素較高，達30%～40%，還田后土壤中碳素物質會陡增，一般要增加 1倍左右。因為微生物的增長是以碳素為能源、以氮素為營養的，而有機物對微生物的分解適宜的碳氮比為25∶1，多數秸稈的碳氮比高達75∶1，這樣秸稈腐解時由于碳多氮少失衡，微生物就必須從土壤中吸取氮素以補不足，也就造成了與作物共同爭氮的現象，因而秸稈還田時增施氮肥顯得尤為重要，它可以起到加速秸稈快速腐解及保證作物苗期生長旺盛的雙重功效。[1] [3] [5] [7]
秸稈還田技術分類
秸稈還田有多種形式，可分為5大類：秸稈粉碎翻壓還田、秸稈覆蓋還田、堆漚還田、焚燒還田、過腹還田。秸稈粉碎翻壓還田，就是把作物收，獲后的秸稈通過機械化粉碎，耕地，直接翻壓在土壤里。這樣能的優點有四：1、改善土壤理化性質。2、把秸稈的營養物質充分的保留在土壤里。3、提高化肥利用率。4、提高作物抗旱抗鹽堿性。[3] [6] [8]
秸稈還田按途徑分有直接還田和間接還田。間接還田包括一般堆漚還田、過腹還田。[3] [9-10] 就地焚燒秸稈是不可取的。被焚燒的秸稈中含有的大量氮素飄入大氣中造成污染，只留下田間一些灰分。同時焚燒時還影響交通，易造成火災燒壞樹木。[6]
秸稈還田炭化還田
沈陽農業大學成立“生物炭工程技術研究中心”，并研制出小型可移動組合式“炭化爐”。在生物炭制備過程中，將含水量低于20%的秸稈放入爐中點燃，讓其在缺氧環境下燃燒，整個過程看不到明火，最后形成炭顆粒。燃燒產生的少量一氧化碳、甲烷和氫氣將回收再利用。生物炭工程技術研究中心利用生物炭，開發出多種炭基緩釋肥和土壤改良劑用于還田，可在減少氮肥投入20%的基礎上提高作物產量10%。這項技術被列為財政農業技術推廣項目和遼寧省農業綜合開發科技推廣項目，當前已經在遼寧的岫巖、法庫等地進行推廣示范。[11]
秸稈還田過腹還田
過腹還田是利用秸稈飼喂牛、馬、豬、羊等牲畜后，秸稈先作飼料，經禽畜消化吸收后變成糞、尿，以畜糞尿施入土壤還田。中國民間素有秸稈作粗飼料養畜的傳統：約有20%經過處理用作飼料，大部分僅經切碎至3~5cm后直接飼喂家畜。隨著秸稈處理技術的提高和推廣，青貯、氨化等技術已明顯加快，1990~2000年間中國累計青貯飼料850Mt，年遞增14.24%；1990~2000年間中國累計氨化秸稈飼料0.28億，年遞增36.96%。秸稈過腹還田，不僅可以增加禽畜產品，還可為農業增加大量的有機肥，降低農業成本，促進農業生態良性環。[6]
這種形式就是把秸稈作為飼料，在動物腹中經消化吸收一部分營養，像糖類、蛋白質、纖維素等營養物質外，其余變成糞便，施入土壤，培肥地力，。而秸稈被動物吸收的營養部分有效地轉化為肉、奶等，被人們食用，提高了利用率，這種方式，有生態性，最應該提倡推廣。但過腹還田推廣的深度、廣度是遠遠不夠的。[12]
秸稈還田堆漚還田
堆漚還田是將作物秸稈制成堆肥、漚肥等，作物秸稈發酵后施入土壤。[3] [9-10]
其形式有厭氧發酵和好氧發酵2種。厭氧發酵是把秸稈堆后、封閉不通風；好氧發酵是把秸稈堆后，在堆底或堆內設有通風溝。經發酵的秸稈可加速腐殖質分解制成質量較好的有機肥，作為基肥還田：各地研制試用了一批高效快速不受農時限制的堆漚肥新技術成果，受到農民的歡迎。
作物秸稈要用粉碎機粉碎或用鍘草機切碎，一般長度以1-3厘米為宜，粉碎后的秸稈濕透水，秸稈的含水量在70%左右，然后混入適量的已腐熟的有機肥，拌均勻后堆成堆，上面用泥漿或塑料布蓋嚴密封即可。[3] [9-10]
過15天左右，堆漚過程即可結束。秸稈的腐熟標志為秸稈變成褐色或黑褐色，濕時用手握之柔軟有彈性，干時很脆容易破碎。腐熟堆肥料可直接施入田塊。[3] [9-10]
秸稈還田廢渣還田
“秸稈氣化、廢渣還團”是一種生物質熱能氣化技術：秸稈氣化后，其生成的可燃性氣體（沼氣）可作為農村生活能源集中供氣，氣化后形成的廢渣經處理作為肥料還田、秸稈炭化、草灰還田，秸稈經不燃燒后，變成保留養分的草木灰作肥料還田。[6]
秸稈還田直接還田
采取直接還田的方式比較簡單，方便、快捷、省工。還田數量較多，一般采用直接還田的方式比較普遍。直接還田又分翻壓還田和覆蓋還田兩種。翻壓還田是在作物收獲后，將作物秸稈在下茬作物播種或移栽前翻入土中。覆蓋還田是將作物秸稈或殘茬，直接鋪蓋于土壤表面。[3] [9-10] [13]
秸稈利用的方法就是粉碎后直接還田，這也是各地大力推廣、應用最多的模式。由于化肥的大量施用，有機肥的用量越來越少，不利于土壤肥力的保持和提高。而秸稈經粉碎后直接翻入土壤，可有效提高土壤內的有機質，增強土壤微生物活性，提高土壤肥力。但秸稈還田方法不當，也會出現各種問題，如小麥出苗不齊、病害發生加重等。針對這些問題，秸稈直接還田后需要注意“防病蟲害、補水補氮”。
1、秸稈還田的數量。無論是秸稈覆蓋還田或是翻壓還田，都要考慮秸稈還田的數量。如果秸稈數量過多，不利于秸稈的腐爛和礦化，甚至影響出苗或幼苗的生長，導致作物減產。過少達不到應有的目的。一般以每畝200千克為宜。[3] [9-10] [14]
2、直接耕翻秸稈時，應施加一些氮素肥料，以促進秸稈在土中腐熟，避免分解細菌與作物對氮的競爭。配合施用氮、磷肥。新鮮的秸稈碳、氮化大，施入田地時，會出現微生物與作物爭肥現象。秸稈在腐熟的過程中，會消耗土壤中的氮素等速效養分。在秸稈還田的同時，要配合施用碳酸氫銨、過磷酸鈣等肥料，補充土壤中的速效養分。[3] [9-10] [14]
3、翻埋時期。一般在作物收獲后立即翻耕入土，避免因秸稈被曬干而影響腐熟速度，旱地應邊收邊耕埋，水田應在插秧前15天左右施入。[3] [9-10] [13-14]
4、施入適量石灰。新鮮秸稈在腐熟過程中會產生各種有機酸，對作物根系有毒害作用。因此，在酸性和透氣性差的土壤中進行秸稈還田時，應施入適量的石灰，中和產生的有機酸。施用數量以30-40千克/畝為宜，以防中毒和促進秸稈腐解。[3] [9-10] [14]
5、的植物秸稈帶菌，直接還田時會傳染病害，可采取高溫堆制，以殺滅病菌。[3] [9-10]
秸稈還田翻壓還田
秸稈粉碎翻壓還田技術機械化秸稈粉碎直接還田技術，就是用秸稈粉碎機將摘穗后的玉米、高粱及小麥等農作物秸稈就地粉碎，均勻地拋撤在地表，隨即翻耕入土，使之腐爛分解。這樣能把秸稈的營養物質地保留在土壤里，不但增加了土壤有機質含量，培肥了地力，而且改良了土壤結構，減少病蟲危害。[15]
技術要求：①要提高粉碎質量。秸稈粉碎的長度應小于10厘米，并且要撒勻。②作物秸稈被翻入土壤中后，在分解為有機質的過程中要消耗一部分氮肥，所以配合施足速效氮肥。③注意澆足蹋墑水。為夯實土壤，加速秸稈腐化，在整好地后一定要澆好蹋墑水。[15]
適用條件：華北地區除高寒山區，絕大部分地區可采用秸稈直接粉碎翻壓還田。水熱條件好、土地平坦、機械化程度高的地區更加適宜。[15]
秸稈還田覆蓋還田
這種方式就是秸稈粉碎后直接覆蓋在地表。這樣可以減少土壤水分的蒸發，達到保墑的目的，腐爛后增加土壤有機質。[15] 但是這樣會給灌溉帶來不便，造成水資源的浪費，嚴重影響播種。這種形式只適合機械化點播，但缺乏此類點播設備，這種方式有時也比較適宜干旱地區及北方地區，進行小面積的人工整株倒茬覆蓋。[3]
秸稈易地覆蓋還田也是一種簡單易行的辦法，旱地作物播種覆土后，地塊表面覆蓋3～5厘米厚的作物秸稈。地表秸稈覆蓋率大于30%，覆蓋均勻，能夠順利地完成播種，保證種子正常發芽和出苗。[15]
秸稈覆蓋一般有以下幾種方式：①直接覆蓋。秸稈直接覆蓋和免耕播種相結合，蓄水、保水和增產效果明顯。②高留茬覆蓋還田。小麥、水稻收割時留高茬20～30厘米，然后用拖拉機犁翻入土中，實行秋冬灌及早春保墑。③帶狀免耕覆蓋。用帶狀免耕播種機在秸稈直立狀態下直接播種。④淺耕覆蓋。用旋耕機或旋播機對秸稈覆蓋地進行淺耕地表處理。[15]
秸稈還田焚燒還田
秸稈經焚燒，有效成分變成廢氣排入空中，大量能源被浪費，剩下的鉀、鈣、無機鹽及微量元素可以被植物利用，并且在燃燒過程中殺死了蟲卵、病原體及草子。但是焚燒造成資源浪費、環境污染、生態破壞，同時影響交通及百姓生活，已成為一大公害。我們堅決采取措施禁止焚燒。[3]
秸稈還田機械還田
機械化秸稈還田包括秸稈粉碎還田、根茬粉碎還田、整桿翻埋還田、整桿編壓還田等多種形式，具有便捷、快速、低成本、大面積培肥地力的優勢，是一項較為成熟的技術。[16]
機械化秸稈還田的主要特征是采用機械將收獲后的農作物秸稈粉碎翻埋或整稈翻埋或整桿編壓還田。可一次完成多道工序，與人工作業相比，工效提高了40～120倍，不僅爭搶了農時，而且減少了環境污染，增強了地力，提高了糧食產量，具有很好的社會效益和經濟效益。[16]
其核心技術是采用各種秸稈還田機械將秸稈直接還入田中，使秸稈在土壤中腐爛分解為有機肥，以改善土壤團粒結構和保水、吸水、黏接、透氣、保溫等理化性狀，增加土壤肥力和有機質含量，使大量廢棄的秸稈直接變廢為寶。[16]
其技術體系包括小麥秸稈還田：機械收獲小麥、機械粉碎秸稈、免耕播種機械播種玉米或補施氮磷肥后用高柱犁深耕翻埋、整地后播種其他作物或放水泡田后栽插水稻，適宜推廣范圍為北方小麥產區和南方麥稻產區。[13]
玉米秸稈還田人工收獲玉米果穗后，機械粉碎玉米秸稈，或機械聯合收獲，同時粉碎秸稈，補施氮磷肥后深耕翻埋，整地后播種小麥。該技術適宜南北方玉米產區，人工收獲玉米果穗后，高柱犁直接翻埋玉米整秸稈技術，適宜北方旱作區玉米單季產區。[16]
玉米根茬還田玉米收獲后，玉米秸稈用于加工飼料或生活燃料。用根茬粉碎機將直立在壟上的玉米根茬破茬粉碎后，均勻混拌于10厘米的耕層中。該技術適宜實行輪番耕作制的東北壟作地區在不耕翻的年份應用。[1] [16]
水稻秸稈還田機械收獲水稻，機械粉碎秸稈拋撒在田中，放水泡田后補施氮肥，然后用反轉旋耕滅茬機或水田旋耕埋草機或水田驅動耙等水田埋草耕整機具進行埋草整地作業。該技術適宜雙季稻或多季稻產區。[16]
秸稈還田主要特點
優點
秸稈還田具有促進土壤有機質及氮、磷、鉀等含量的增加，協調比例失調的矛盾；提高土壤水分的保蓄能力；秸稈還田技術是保護環境、促進農業可持續發展的戰略抉擇。通過秸稈還田，能有效增加土壤有機質含量，改良土壤、加速生土熟化、提高土壤肥力。改善植株性狀，提高作物產量；改善土壤性狀，增加團粒結構等優點。秸稈還田的增肥增產作用顯著，一般可增產5%～10%，是促進農業穩產、高產、高速，走可持續發展道路的重要途徑。但是要達到這樣的效果，并非易事。若方法不當，也會導致土壤病菌增加，作物病害加重及缺苗（僵苗）等不良現象。因此采取合理的秸稈還田措施，才能起到良好的還田效果。[9-10] [13]
1、秸稈還田補充了土壤養分。作物秸稈含有一定養分和纖維素、半纖維素、木質素、蛋白質和灰分元素，既有較多有機質，又有氮、磷、鉀等營養元素。如果把秸稈從田間運走，那么殘留在土壤中的有機物僅有10%左右，造成土壤肥力下降。那么，只有通過施肥或秸稈還田等途徑才能得以補充。[6]
2、秸稈還田促進了微生物活動。土壤微生物在整個農業生態系統中具有分解土壤有機質和凈化土壤的重要作用。有機物的合成由植物葉綠素來完成，有機物的分解則由微生物來完成。秸稈還田給土壤微生物增添了大量能源物質，各類微生物數量和酶活性也相應增加；實行秸稈還田可增加微生物18．9%，接觸酶活性可增加33%，轉化酶活性可增加47%，尿酶活性可增加17%。這就加速了對有機物質的分解和礦物質養分的轉化，使土壤中的氮、磷、鉀等元素增加，土壤養分的有效性也有所提高。經微生物分解轉化后產生的纖維素、木質素、多糖和腐殖酸等黑色膠體物，具有粘結土粒的能力，同黏土礦物形成有機與無機的復合體，促進土壤形成團粒結構，使土壤容量減輕，增加土壤中水、肥、氣、熱的協調能力，提高土壤保水、保肥、供肥的能力，改善土壤理化性狀。[4] [6]
3、秸稈還田可減少化肥使用量。農業發達國家都很注重施肥結構，如美國農業化肥的施用量一直控制在總施肥量的1/3以內，加拿大、美國大部分玉米、小麥的秸稈都還田。作物所吸收的氮主要來自土壤中的原有氮素。來自化肥的僅占23%－24%。這說明即使施用化肥，土壤有機物對作物生長仍是最重要的。所以，秸稈還田是彌補化肥長期使用缺陷的辦法。[6]
4、秸稈還田可改善農業生態環境。農村80%的秸稈主要采取燃燒處理，造成污染空氣、影響交通、土壤表層焦化等，有時還引起火災。另外，秸稈隨意處置還會影響農業生態環境。所以秸稈還田有利于實現農業廢棄物的綜合利用。[6]
缺點
秸稈還田也有不足之處，表現如下：
秸稈還田
1、由于秸稈還田量過大或不均勻易發生土壤微生物（即秸稈轉化的微生物）與作物幼苗爭奪養分的矛盾，甚至出現黃苗、死苗、減產等現象。所以一般每畝秸稈粉碎翻壓還田不超過300公斤，最多不超過500公斤，否則，會影響秸稈在土壤中的分解速度及作物產量。因此在秸稈直接還田時，一般還應適當增施一些氮肥，缺磷的補施磷肥，但這樣又會增加秸稈還田的成本，有時農民也不樂意。[3] 2、秸稈翻壓還田后，使土壤變得過松，孔隙大小比例不均、大孔隙過多，導致跑風。我們應該采取的措施是適時灌水，或用石硫碾壓，使土壤與種子接觸緊密，能夠正常發芽。或者是加大粉碎細度，達到3.5厘米以下，但這樣就會增加能耗，加大成本。[3]
3、易發生病蟲害。秸稈中的蟲卵、帶菌體等一些病蟲害，在秸稈直接粉碎過程中無法殺死，還田后留在土壤里，病蟲害直接發生或者越冬來年發生。現還沒有有效的措施進行處理。[3]
4、中國農村的耕作制度，不適合大面積的機械作業，農民都是一家一戶，土地面積小，大面積，的農業機械作業還推廣不開，小面積的秸稈機械還田成本高，農民不易接受而且技術不成熟，在晴朗干燥的天氣作業造成黃土飛揚、塵埃滿天的污染。[3]
秸稈還田注意事項
秸稈還田是當今世界上普遍重視的一項培肥地力的增產措施，在杜絕了秸稈焚燒所造成的大氣污染的同時還有增肥增產作用。但若方法不當，可能會出現各種問題，首先就是有礙主茬小麥的出苗和苗齊苗壯；如果農田土壤保墑措施再跟不上，還會加速耕層土壤“綠水”的丟失，進而對于冬小麥的創高產不利。可以說，秸稈還田的麥田出苗不齊和苗黃問題是秸稈還田操作不標準，連帶引起小麥播種質量差所造成的。[14]
為了避免來年不再產生秸稈還田引起出苗不好和麥苗發黃等問題，對于秸稈直接還田技術提出以下7點建議：
1、各類秸稈收割后立即耕翻入土，以避免水分損失而不易腐解，在水田上更應注意。
2、秸稈還田后，在腐解過程中會產生許多有機酸，在水田中易累積，濃度大時會造成危害。因此在水田水漿管理上應采取“干濕交替、淺水勤灌”的方法，并適時擱田，改善土壤通氣性。
3、應使用無病健壯的植物秸稈還田，防止傳播病菌，加重下茬作物病害。[1]
4、要用足夠馬力的機械將秸稈切碎，長度不超過10厘米，耕翻入土深度在15厘米以下，覆土要蓋嚴、鎮壓保墑，既可加速秸稈分解，又不影響播種出苗。[14]
5、配合施用氮、磷肥。新鮮的秸稈碳、氮化大，施入田地時，會出現微生物與作物爭肥現象。秸稈在腐熟的過程中，會消耗土壤中的氮素等速效養分。在秸稈還田的同時，要配合施用碳酸氫銨、過磷酸鈣等肥料，補充土壤中的速效養分。[14]
6、翻壓時間與水分管理。可邊收割邊耕埋，利用收獲時含水較多，及時耕埋利于腐解。土壤水分狀況是決定麥秸腐解速度的重要因素。在水分管理上，對土壤墑情差的，耕翻后應立即灌水；而墑情好的則應鎮壓保墑，促使土壤密實，以利于秸稈吸水分解。[14]
7、深耕或深旋耕時可選擇高留茬，即留茬高度在15～20厘米，并使秸稈均勻撒在地面，以利耕作。少免耕田塊，可選擇矮留茬，并將作物秸稈均勻撒在地面，這樣既省力又利于出苗。[1]
秸稈還田防病蟲害
據試驗一般條件下，秸稈還田后進行連作，病蟲害有加重發生的趨勢。如在北方，麥秸還田后春小麥根腐病加重，在南方則小麥全蝕病加重；大豆秸稈還田后大豆根腐病和蟲害率提高。因此，秸稈還田更適合建立在輪作的基礎上，這樣秸稈還田的效果才能充分發揮。在輪作的基礎上進行秸稈還田，是不會造成病蟲害大發生的。如果在連作情況下還田秸稈，可考慮采用秸稈翻耕還田的方法，而不能采用秸稈耙耕淺層還田的方法。同時，必須要加強病蟲害防治，以確保農作物優質高產。[17-18]
另外，由于秸稈還田增強了土壤微生物活性，加快了除草劑等在土壤中的降解速度，縮短了藥劑的殘效期。因此，在秸稈還田的土壤中施用化學除草劑等，特別是播前施用的，其有效施用劑量應適當提高。[17-18]
秸稈還田補水補氮
秸稈還田
土壤墑情好，水分充足是保證微生物分解秸稈的重要條件。秸稈還田的地塊，因為土壤更加疏松，需水量更大，要早澆水、澆足水，為微生物活動創造一個合適的環境條件，以利于秸稈充分腐熟分解。補氮肥：小麥、玉米等禾本科作物秸稈的碳氮比為80∶1至100∶1，而土壤微生物分解有機物需要的碳氮比為25∶1至30∶1。也就是說，秸稈還田后需要補充大量的氮肥。否則，微生物分解秸稈必然會與作物爭奪土壤中的氮素與水分，影響作物正常生長。所以，秸稈還田的地塊在正常施肥外，還應趁早增施氮肥。一般情況下，小麥、玉米收獲的有機質占總體的40%-50%。也就是說，畝產小麥500公斤的糧田，收獲后可剩余秸稈500公斤以上，要調整到的分解碳氮比，需要額外補充尿素20-25公斤（或每畝底肥施用15-15-15復合肥100-150公斤），才可達到較好的效果。[17-18] 秸稈還田應用案例
玉米秸稈還田技術逐步得到普及，但中國部分農民對這一技術掌握得不夠全面，應用中出現了一些問題，甚至產生負效應，部分田塊出現小麥出苗率低、苗黃、苗弱甚至死苗現象。經分析，主要原因是碳氮比失調、秸稈粉碎過粗、土壤過松，生產上應加以防范。[19-20]
防碳氮比失調。玉米秸稈碳氮比為65~85∶1，而適宜微生物活動的碳氮比為25∶1，秸稈還田后土壤中氮素不足，微生物與作物爭奪氮素，麥苗會因缺氮而黃化、瘦弱，生長不良。解決辦法：秸稈粉碎后，在秸稈表面每畝撒施碳酸氫銨50公斤或尿素20公斤，然后耕翻。[19-20]
防秸稈粉碎過粗。有的地塊粉碎后的秸稈過長，長度大于10厘米，不利于耕翻，影響播種。解決辦法：使用馬力相對較大的大型秸稈粉碎機，這樣秸稈粉碎得細，而且旋耕較深，秸稈與土壤混和均勻。[19-20]
防土壤過松。秸稈還田后，土壤過于疏松，大孔隙多，小麥種子不能與土壤緊密接觸，影響發芽生長，扎根不牢，甚至出現“吊根”現象。要解決這個問題，除提高秸稈粉碎質量外，還要注意以下幾個方面：施足氮、磷、鉀肥料；提高土壤墑情；提高播種質量；適時鎮壓、澆水。小麥播種后，晾曬1天，用石磙鎮壓，使土壤密實。[19-20]
除采取以上有針對措施以外，還要注意以下幾個方面： 1、提高土壤墑情。2、提高播種質量。3、適時鎮壓澆水。小麥播種后，晾曬一天，用石磙鎮壓，使土壤密實，消除大孔洞，大小孔隙比例合理，種子與土壤緊密接觸，利于發芽扎根，可避免小麥吊根現象。4、消滅病原體。帶病的秸稈不能直接還田，否則夏季玉米易發生病害，這類秸稈應銷毀或高溫堆腐后再施用。[19] [21]
參考資料
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