0引言

鄱陽湖區(qū)是一個重要農(nóng)業(yè)產(chǎn)區(qū)，每年產(chǎn)生大量的秸稈，占作物生物產(chǎn)量的50%左右[1]。大量研究表明，稻草作為一種廉價的有機(jī)肥料，含有豐富的有機(jī)碳和大量的氮、磷、鉀、硅等礦質(zhì)營養(yǎng)元素，以及大量微量元素和有機(jī)物[2]，從現(xiàn)有的秸稈產(chǎn)量計算，6億t秸稈中，氮、磷、鉀養(yǎng)分含量相當(dāng)于尿素300萬t以上，過磷酸鈣70萬t以上，硫酸鉀700萬t以上[3]。而且秸稈還田能夠有效增加土壤中有機(jī)質(zhì)的含量，改善土壤肥力狀況，提高農(nóng)田生態(tài)環(huán)境質(zhì)量，特別對緩解中國氮、磷、鉀肥比例失調(diào)的矛盾，彌補磷、鉀化肥不足有十分重要的意義[2,4-5]。隨著農(nóng)村生活水平的逐步提高和現(xiàn)代農(nóng)民經(jīng)濟(jì)意識的解放，傳統(tǒng)的秸稈利用方式效益低、費工、費時、勞動強(qiáng)度大，而秸稈利用的現(xiàn)代科技手段滯后，造成在部分地區(qū)，尤其在一些城郊地區(qū)農(nóng)作物秸稈被大量無效焚燒[2]，使得土壤肥力逐年下降，農(nóng)田生態(tài)平衡遭受破壞，而且嚴(yán)重污染空氣，對農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重影響。因此探索秸稈還田的優(yōu)化方式勢在必行，任務(wù)艱巨。秸稈還田與土壤肥力狀況、作物生長品質(zhì)以及農(nóng)田生態(tài)環(huán)境保護(hù)等密切相關(guān)，已經(jīng)成為可持續(xù)農(nóng)業(yè)和生態(tài)農(nóng)業(yè)的重要內(nèi)容[2]，具有廣闊的發(fā)展和研究前景。筆者從秸稈還田的基本概念入手，綜合闡述了國內(nèi)、國外秸稈還田的研究進(jìn)展情況，并重點分析了秸稈還田對土壤養(yǎng)分狀況、有機(jī)質(zhì)、土壤結(jié)構(gòu)、稻田生物學(xué)效應(yīng)、稻田生態(tài)學(xué)效應(yīng)以及水稻農(nóng)藝性狀、生理特性等方面的影響，以期在保護(hù)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展方面提供一定的理論依據(jù)。

1 秸稈還田概述

秸稈還田是一種把不適宜直接作飼料的秸稈（玉米秸稈、水稻秸稈等）直接或堆積腐熟后施入土壤中的方法[6]。關(guān)于秸稈還田的方式有多種分類，中國主要的秸稈還田方式有4種，即秸稈覆蓋還田、秸稈粉碎還田、秸稈堆肥還田和秸稈過腹還田。

1.1 秸稈覆蓋還田

秸稈覆蓋還田就是將秸稈整稈覆蓋，隨著時間的延長，秸稈逐漸腐解于土壤中，腐解后能夠增加土壤中有機(jī)質(zhì)的含量，補充土壤N、P、K和微量元素的含量，改善土壤的理化性狀，有利于加速土壤物質(zhì)的生物循環(huán)，而且秸稈覆蓋還田可使土壤飽和導(dǎo)水率提高，土壤蓄水能力增強(qiáng)，能夠調(diào)控土壤供水，提高水分利用率，促進(jìn)植株地上部分生長。秸稈在覆蓋情況下，能夠形成低溫時的“高溫效應(yīng)”和高溫時的“低溫效應(yīng)”2種雙重效應(yīng)，調(diào)節(jié)土壤溫度，有效緩解氣溫激變對作物生長的傷害[2,7-11]。

1.2 秸稈粉碎還田

采用機(jī)械化作業(yè)將田間直立或鋪放的秸稈直接粉碎還田的生產(chǎn)效率比普通的秸稈利用方式可提高40~120 倍。秸稈粉碎還田后，能夠加速秸稈在土壤中的腐解速度，從而被土壤快速吸收，改善土壤的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)和理化性狀，增加土壤肥力，促進(jìn)農(nóng)作物持續(xù)增產(chǎn)增收[2,7,9-11]，節(jié)約化肥用量，促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。秸稈覆蓋還對干旱地區(qū)的節(jié)水農(nóng)業(yè)有特殊意義。

1.3 秸稈堆肥還田

秸稈堆肥還田就是將作物莖稈、綠肥、雜草等植物性物質(zhì)與泥土、人糞尿、垃圾等混合堆置，經(jīng)好氣微生物分解而成的肥料，可提供多種營養(yǎng)元素并改良土壤理化性狀，尤其對改良砂土、粘土和鹽漬土有較好效果，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益、社會效益和生態(tài)效益[12]。秸稈堆肥還田是解決中國當(dāng)前有機(jī)肥源短缺的主要途徑，也是中低產(chǎn)田改良土壤、培肥地力的一項重要措施。

1.4 秸稈過腹還田

過腹還田就是將作物秸稈作為家畜飼料喂養(yǎng)家畜，通過家畜消化吸收，以糞尿形式歸還土壤，從而增加土壤中的養(yǎng)分，改善土壤狀況。目前，普遍推廣應(yīng)用的主要有青貯氨化過腹還田技術(shù)，實現(xiàn)了秸稈—飼料—牲畜—肥料—糧食的良性循環(huán)[2,9-11,13]。

2 國內(nèi)外秸稈還田研究進(jìn)展

2.1 國外秸稈還田的研究進(jìn)展

世界上各農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)國家大都非常重視土地的用養(yǎng)結(jié)合和發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)，秸稈還田和農(nóng)家肥占施肥總量的2/3。因此秸稈還田作為一項先進(jìn)的保護(hù)性耕作技術(shù)，在世界上各農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)國家得到了足夠的重視和支持。其中美國把秸稈還田當(dāng)作一項農(nóng)作制中的一項關(guān)鍵技術(shù)，堅持常年實施秸稈還田，不但玉米、小麥等秸稈大量還田，而且像大豆、番茄等秸稈也盡量還田[2]。英國的洛桑試驗站每年每公頃翻壓玉米秸稈7~8 t，18年后土壤有機(jī)質(zhì)含量提高了2.2%~2.4%，該試驗站經(jīng)過連續(xù)18年的試驗還發(fā)現(xiàn)，作物秸稈直接還田的效果優(yōu)于堆腐后再還田，并且隨著地力的改善，農(nóng)作物產(chǎn)量的提高，可供還田的秸稈量也相應(yīng)增加[2,14-15]。丹麥?zhǔn)鞘澜缟鲜紫仁褂媒斩挵l(fā)電的國家。位于丹麥?zhǔn)锥几绫竟阅系陌⒕S多發(fā)電廠建于20世紀(jì)90年代，被譽為全球效率最高、最環(huán)保的熱電聯(lián)供電廠之一。這里的技術(shù)人員告訴記者，農(nóng)民收獲糧食后，把秸稈賣給電廠，阿維多電廠每年燃燒15萬t秸稈，可滿足幾十萬用戶的供熱和用電需求[3,16]。與煤、油、天然氣相比，秸稈成本低、污染少，可稱得上是電廠最劃算的一筆買賣。此外，秸稈燃燒后的草木灰還可以無償返還給農(nóng)民作為肥料，串聯(lián)起了一個“黃金圈”[3,16]。日本把秸稈直接還田當(dāng)作農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的法律去執(zhí)行。日本微生物學(xué)家研究出了一種秸稈分解菌技術(shù)，可以用于秸稈肥的制作，達(dá)到秸稈還田的目的，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益[2-3,16]。德國等發(fā)達(dá)國家則有嚴(yán)格的法律禁止焚燒秸稈，而南亞、東南亞作物秸稈是動物飼料和燃料的主要燃料[2]。秸稈還田的問題已經(jīng)引起各界的重視，國內(nèi)外眾多學(xué)者進(jìn)行了廣泛的研究，使得秸稈還田面積逐年擴(kuò)大。實踐證明，秸稈還田為發(fā)展高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)高效農(nóng)業(yè)發(fā)揮了重要的作用。

2.2 國內(nèi)秸稈還田研究進(jìn)展

中國利用農(nóng)作物秸稈的歷史悠久，20世紀(jì)80年代以來，隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，糧食產(chǎn)量大幅提高，秸稈數(shù)量也多，加之省柴節(jié)煤技術(shù)的推廣，燒煤和使用液化氣的普及，使農(nóng)村中有大量富余秸稈[2]，但人們沒有充分利用秸稈還田的效用，大多是將其焚燒，使得土壤肥力逐年下降，環(huán)境質(zhì)量逐年降低，對農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重影響。因此農(nóng)業(yè)部把秸稈直接還田或秸稈過腹還田作為沃土計劃的主要措施，并列入全國豐收計劃工程[17]，鼓勵農(nóng)民積極增施有機(jī)肥、種植綠肥、秸稈還田。在水稻種植地區(qū)，稻草還田對提高資源利用率，持續(xù)增加糧食作物產(chǎn)量具有重要的影響，是中國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)面臨的重大現(xiàn)實問題，是保障國家糧食安全的重大需求。