朱文悦 赵静红 王菁菁 杨晓庭
（1.吉林市农业科学院 吉林吉林 132000；
2.吉林省土壤肥料总站 吉林长春 130022）
玉米是中国三大粮食作物之一， 全国每年可收集的玉米秸秆量超亿吨， 是秸秆资源最丰富的国家之一， 因此在农业生产中面临玉米秸秆所产生的环境负担[1]。
传统的玉米秸秆处理方式多为燃烧处理，不仅污染环境，还容易产生火灾[2]；
作为饲料喂养牲畜，难以在短时间内处理大量秸秆，不利于我国农业经济的发展。
通过大量有关处理玉米秸秆的调查研究得出，玉米秸秆还田是一种必然的发展趋势。
秸秆还田指的是将玉米秸秆粉碎后直接施入或经过堆积腐熟后施入土壤中的一种秸秆处理方式。
玉米秸秆中含有丰富的氮、磷、钾等元素，以肥料的形式还田后将秸秆中的元素转化为土壤中的有效养分， 平衡土壤碳氮比及其他元素，达到改良土壤的目的，为作物生长营造良好的环境， 也是目前较为有效的土壤培肥方式之一[3]，尤其是长期的玉米秸秆还田可有效提高作物产量及经济效益。
因此，玉米秸秆还田利于农业生态系统可再生资源的高效利用及农业生态环境的良性循环发展， 对恢复耕地质量和秸秆高效利用有着重要意义。
由于玉米秸秆还田方式较多， 需要因地制宜地进行选择。
目前主要分为直接还田和间接还田两大类。
不同秸秆还田方式的优缺点见表1。
表1 不同秸秆还田方式的优缺点
2.1 对土壤养分的影响
耕地常年无休耕超负荷使用导致严重的土壤养分流失问题，大量研究表明，玉米秸秆还田通过提高土壤有机质含量及土壤养分， 可有效改善耕地养分缺失现象，增强土壤肥力。
将玉米秸秆进行不同程度的机械粉碎还于土壤中， 可增加土壤中有机物质的含量，进而影响了土壤养分[4-5]。
国内外学者对此做出的一系列研究[6]表明，秸秆还田有效降低了土壤容重及紧实度， 显著增加了土壤有机碳、 腐植酸碳、 胡敏酸碳和富里酸碳含量， 且促进土壤腐植质的积累。
有研究得出， 玉米秸秆还田后全氮和碱解氮的含量均有所提高， 并且有效提高了速效磷、 速效钾的含量， 可减少化肥用量[7-8]。
有研究得出，与常规施化肥的处理相比，玉米秸秆与化肥减施结合处理能提高肥料的利用率，及时补充土壤养分，以供作物吸收利用，显著提高作物产量[9]。
玉米秸秆还田释放的丰富养分，可显著改善土壤环境。
有效解决过度依赖使用化肥而导致土壤中化肥残留常年累积， 严重破坏耕地等问题。
Yan[10]认为秸秆在土壤中腐解后能够释放大量有机碳，进而增强土壤的固碳作用，加强土壤肥力。
Wang[11]等进行室内试验，添加了13C 标记的玉米秸秆， 以研究不同土层中SOM 矿化和秸秆分解。研究得出，秸秆的添加促进了SOM 的矿化，从而诱导了一种积极的启动效应， 加快了固碳作用及碳周转速度。
2.2 对土壤物理性质的影响
土壤物理性质包括土壤容重、 孔隙度和团聚体等，是土壤肥力形成中重要的因素。
大量的秸秆还田试验得出，秸秆粉碎后在土壤中腐解，不仅影响土壤养分，也会改变土壤物理结构，显著解决土壤板结、耕层弱化等问题。
毛国军[12]等的研究得出，与不施加秸秆的耕地相比，秸秆还田区域土壤容重降低、土壤有机质等养分含量和玉米产量增加。
有研究表明，秸秆还田可有效降低土壤的pH 及土壤容重，提高土层土壤孔隙度及呼吸代谢率， 有效阻隔土壤水分的蒸发，提高土壤的保墒蓄水能力，促使作物对土壤水分的有效吸收利用[13]。长期玉米秸秆还田不仅有效地改善作物根系环境，达到增产效果，而且有利于改变土壤结构。于博[14]等人根据长期玉米秸秆还田定位试验得出，秸秆还田改变耕地土壤结构状况，土壤的保水性、通透性、团聚体的稳定性显著提高，从而改善作物的生长环境，增产效果明显。
有研究通过Meta 分析得出，秸秆还田提高了土壤团聚体的稳定性，玉米秸秆还田显著增强土壤团聚体固碳效应， 进而提高了土壤有机碳含量[15]。
2.3 对土壤微生物的影响
土壤微生物的变化响应着土壤生态环境变化，是评价土壤质量的重要指标[16]。
玉米秸秆还田后，在适宜的土壤环境中土壤微生物对碳源的利用能力提高，微生物群落多样性及均匀度增加；
同时土壤微生物群落在秸秆腐解过程中起着决定性作用， 土壤微生物群落会对秸秆的腐解做出响应。
由于秸秆还田后显著提高有机碳含量， 而碳输入量和有机碳含量是决定细菌群落结构的最重要因素， 同时影响着土壤通气情况、温度和墒情，利于土壤微生物的繁殖，可提高耕层土壤酶活性。于淼[17]等人利用高通量测序对耕层土壤细菌群落结构测定得出， 秸秆还田显著提高土壤细菌群落的丰富度和多样性， 可显著增强土壤微生物量碳及土壤酶活性，增加土壤细菌、放线菌等主要微生物生理类群的数量， 从而有利于土壤固氮菌的增加[18]。此外，土壤物理、化学性质的变化也是影响土壤微生物群落种类、 活性及分布的关键因素。
玉米秸秆还田有效增强土壤理化性质的同时土壤微生物活性及微生物生物量也随之提高[19]。
2.4 对土壤动物的影响
玉米秸秆在土壤中腐解不仅滋生土壤微生物数量和活性，亦需要土壤动物对秸秆进行分解。
玉米秸秆还田可有效提高土壤养分和生产力， 同时也对土壤动物群落产生一定的影响[20]。土壤动物在土壤生态系统中有利于调节土壤养分矿化等物质的循环，有助于土壤有机质分解及植物残体的分解[21-22]。
土壤动物通过加速微生物生物量的周转，进而增加N 的淋洗率。
秸秆还田不仅有利于土壤微生物量及碳氮含量的提高，还显著影响土壤线虫和微生物的活性[23-24]。土壤线虫是土壤动物之一， 其活性间接影响着土壤微生物群落结构及其代谢活性， 进而影响土壤养分及有机碳[25]。
赵萍[26]通过室内试验研究在玉米秸秆分解过程中加入蚯蚓得出，玉米秸秆量一定时，与无蚯蚓处理相比，添加蚯蚓处理土壤含水量较高，说明有适量的蚯蚓和玉米秸秆能够减少土壤水分蒸发。
有研究得出，秸秆还田显著增加土壤动物个体总数、类群总数、多样性和生物量，同时亦能提高土壤肥力[27-28]。
综合得出， 玉米秸秆还田为土壤动物及微生物提供较好的生存环境， 从而激发土壤动物及微生物活性和数量，可促进土壤肥力的发展。
相互作用下土壤微生物和动物可有助于秸秆更快更有效的分解，有利于土壤的良性发展。
3.1 腐解问题
由于玉米秸秆还田短时间内腐解程度不能够达到完全与土壤融合， 大量秸秆存留于土壤耕层中会造成土壤疏松，影响土壤的保墒蓄水。
并且由于土壤间隙增大， 导致作物种子或幼苗根系不能与土壤完全接触，影响农作物根系扎根及生长发育，不利于种子发芽和生长[29]。
秸秆还田的问题主要是腐解问题，为提高秸秆在土壤中的腐解率，针对秸秆腐解剂的研究逐渐增多[30-31]。
对此，玉米秸秆粉碎还田后应均匀分布并进行造熵镇压， 使得玉米秸秆与土壤紧密结合，或添加腐解剂以加快分解，避免影响作物生长。
3.2 病虫害问题
玉米秸秆上附有大量病菌和虫卵，如根腐病、纹枯病、赤霉病等，在秸秆直接粉碎过程中没有被全部杀死，随秸秆还田残留于土壤中。
由于土壤中富有水分且能保温，能够形成一个适宜病虫的环境，容易导致病虫的繁殖生长加快[32]。
吴景贵[33]认为秸秆中的养分和空间为幼虫卵和带菌体提供了生存空间， 造成的病虫害将会通过还田影响下茬作物的生长。
因此，玉米秸秆还田之前应喷洒相关适量的杀菌剂， 或进行高温处理，降低病虫害的发生率，避免对土壤造成损害[34]。
玉米秸秆含有丰富的有机碳和其他养分物质，是土壤与粮食之间传递养分的载体。
通过秸秆还田将作物吸收的养分还于土壤中， 可高效节约化肥的使用，达到节本且利于土壤生态的目的。
玉米秸秆还田已经成为了农业绿色生产增产及保护农业生态环境的重要举措， 将玉米秸秆肥料化利用在合理减施化肥及改善土壤环境、 保障粮食产量等方面发挥了重要作用。
但对于秸秆还田中产生的问题也不容小觑，要在发展中发现问题、解决问题，合理高效循环利用玉米秸秆， 确保玉米秸秆还田成为生态农业可持续发展的重要保障。
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