秸秆还田对农田生态环境的影响探析
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我国为农业大国，每年种植水稻及小麦都会生成大量的秸秆资源，秸秆本身含有大量的N、P、K等成分，是一种良好的农业资源，但实际上却并没有得到合理应用，而传统农业下秸秆焚烧、随意堆放等现象不在少数。在现代农业视域下，秸秆还田成为了一项重要的农业技术手段，针对稻麦秸秆进行还田再利用，不仅解决了秸秆处理问题，同时也让秸秆充分发挥作用，改善农田生态环境，使得土壤结构得以优化、肥力得以增强，同时也降低了化肥的使用量，节约农作成本，为农作物创造更加优良的生长条件，并促进农田生态环境的建设，让农田成为一个能够自循环的生产系统。本文主要围绕秸秆还田展开论述，结合江苏省东海县区域特征阐述秸秆还田对农田生态环境的作用与影响。
一、区域情况概述
江苏省东海县中东地区的农耕模式多为稻麦轮作，年均水稻种植面积在6万hm2以上，而小麦的种植面积也达到了6.7万hm2左右。近年来经济的快速发展使得东海县农民的生活质量也得到了改善，基本上家家户户都开始使用煤气，不再选择烧秸秆、煤等，同时农业现代化的发展以及政策支持，农业机械化水平也越来越高，不再使用牲畜耕作。这是社会经济发展的必然现象，但同时也面临着一大问题，原本稻麦秸稈可以用于家用焚烧，也可用作牲畜饲养，但现在生活水平的提高也让稻麦秸秆没有了使用空间，许多农户都不知道秸秆应当如何处理，进而将其抛扔在田头，而秸秆腐烂会产生大量有机物，这些有机物回归田间自然是良好的肥料，但堆放在田头会导致空气污染，同时腐烂后的秸秆经雨水冲刷径流进入水源后也会造成水体污染，而秸秆焚烧更是会对空气带来严重污染，因此秸秆如何处理便成了一个大问题。东海县针对稻麦秸秆的科学再利用展开深入探索，如研发秸秆燃烧发电、秸秆造纸等，但这些措施出于种种原因难以全面解决秸秆处理问题，于是积极探索秸秆还田技术，经实践取得了非常良好的效果，不仅解决了秸秆处理问题，同时也改善了农田的生态环境，在取得经济效益的基础上也加强了生态效益，推动农业的可持续性发展。
二、秸秆还田对农田生态环境的影响
1、秸秆还田对土壤物理性质的影响
近些年，国外学者针对秸秆还田针对土壤物理性质展开了多项研究，得出了秸秆还田能够提高土壤孔隙度，减少土壤容重和紧实度，同时提高土壤透气性，更有利于农作物生长的结果。土壤容重是评断土壤肥力的主要标准，直接决定了土壤的水肥气热，合理的土壤容重和土壤孔隙度也决定了土壤内部微生物的繁殖及活动、农作物根系吸收状况与生长状况等。秸秆还田能够产生大量有机质，有机质可以和土壤表层的颗粒物进行结合，可以提高孔隙的数量，减少土壤的紧实度避免土壤板结，使得土壤始终处于一个稳定的状态。土壤团粒表面和空气能够直接接触，更有利于微生物的活动与繁殖，分解有机质，在团粒中，毛管水的储存可以加快厌气微生物的活动，可以储存更多的养分。有关学者认为，秸秆还田并施氮肥可以有效提高秸秆腐解的效率，并且进一步优化土壤性质，减少土壤的容重。秸秆还田下，翻耕和旋耕都进一步提高了浅层土壤的活性有机碳的含量，并且提高了土壤的气相和透气性，提高厚度，但连续的旋耕和机械碾压可能会对土壤的耕层带来影响，因此选择深耕作业模式为宜。秸秆还田还可以降低土壤水分挥发速度，团粒结构中的毛管孔隙可以向农作物提供水分，并加强田地的蓄水保墒效果，秸秆翻耕还田的处理方式相比于不应用秸秆还田的田地含水率提高了接近6%，传统的翻耕作业能够提高土壤的孔隙，但会将深层土壤翻至表面，而南方夏季温度较高，会使土壤中的水分大量蒸发，对土壤的蓄水保墒能力带来不利影响。秸秆还田则可以有效改善土壤深层失水问题，提高表层土壤贮水能力，特别是秸秆覆盖还田技术，效果更佳，可以阻隔水分的向外蒸发。
2、秸秆还田对土壤养分的影响
秸秆还田腐解能够产生大量的有机物，可以有效补充土壤养分，提高土壤的肥力，进而实现农业增收增产，具体如下：①有机质。经过秸秆还田处理，田间土壤表层（深度20cm以内）中的有机质含量达到了10g/kg，而且秸秆还田的秸秆用量增加，有机质含量提升率也更为明显。在麦田覆盖3t/hm2的秸秆之后，较未秸秆还田的田地有机质含量高出6.43%，比裸地中的有机质含量高出6.68%，由此可知，秸秆还田能够有效提高农田土壤中的有机质含量;②有机氮。在稻麦轮作模式下，上季的化肥区残留氮约在20%～26%之间，有机肥区的残留氮为48%～63%，有机肥和无机肥配合区残留氮为40%～45%;③有效钾。秸秆中含有丰富的钾元素，并且钾元素可溶于水，所以秸秆还田可以提高农田土壤钾元素的含量。经秸秆还田的实施，东海县各施肥点的有效钾含量提高了8.5～44.0mg/kg，也就是说农田覆盖秸秆量在3t/hm2便相当于112.5kg/hm2的氯化钾;有效磷。经过秸秆还田技术的应用，东海县各施肥点的有效磷含量提高了96%左右，土壤中的磷含量获得了明显提高。
经过实践得知，秸秆还田量一定程度上决定了对土壤养分的提升量，多还田秸秆较少，那么影响效果相对较小，但也不可以过多，秸秆还田过多可能会覆盖土壤使其内部温度升高且缺氧，同时也影响腐解效率，不利于秸秆中营养元素的释放。免耕条件加上2/3秸秆还田量时，土壤中的碱解氮以及有效磷的含量提升更高，深耕或少耕情况下秸秆的全量还田对于有效磷、速效钾的提升率更为明显。在秸秆还田与氮肥共同应用时，土壤中的有机质含量相比于只施氮肥的农田高出9.2%～11.4%左右，并且土壤的固碳效果进一步提高。秸秆还田配合化肥的共同应用可以更加明显地提高有机碳的含量，最高能达到接近14%，和常规施肥对比，胡敏酸与富里酸的提升率达到了12.92%，这使得土壤中的有机质更加稳定。在部分区域环境下，秸秆的腐解可能会出现不完全腐解的问题，秸秆中的有效钾无法完全满足农作物生长对于钾元素的需求，在这一点上需要结合区域环境和土壤现状考虑是否应用秸秆还田配合施肥的模式。
合理的运用秸秆还田，并控制好还田量以及化肥的配合使用能够有效提高土壤的养分，并且化肥的使用也能有效节约，降低化肥的使用成本，避免化肥养分流失等问题，提高农业经济效益。但耕作模式会对土壤养分带来影响，所以应结合区域气候特征、耕作模式、土壤现状等因素考虑秸秆还田的具体方式，才能将秸秆还田技术的应用价值发挥到最大。 3、秸秆还田对土壤水温的影响
秸秆还田能够阻隔土壤中水分的毛细作用，从而加强其蓄水固水能力，提高土壤表层的渗水能力。秸秆还田还可以控制水分的蒸发，秸秆覆地能够帮助土壤保持住水分。在农作物生长前期，应用秸秆还田的农田，土壤水分含量大多低于未还田的常规农田，但在农作物生长至中后期时，经过秸秆还田的土壤能够对其水分起到明显的保护作用，从而使土壤水分含量反超常规农田。秸秆还田对于土壤温度的影响通常在于针对不同阶段土壤的增温和降温效果，短期秸秆还田能够提高土壤对于阳光辐射的吸收率，能够有效提高土壤水温，并且还田量的提高使得增温效果更强，一般在0～5cm之间的土层中，效果最为明显。长期秸秆还田的增温效果可以深入到最大15cm的土层。秸秆还田也能在部分情况下还可以对土壤水温起到降温的效果，降温效果針对表层土壤来说影响更为明显，在冬季时温度较低，秸秆还田能够提高土壤水温，当返青期时土壤温度逐渐升高，那么秸秆还田便能够起到降温的效果。秸秆还田方式方法的不同也会起到不同的效果，一些特殊的还田方法可以减少农作物生长初期土壤0～10cm厚的土壤水温。秸秆深旋还田耕地的土壤温度平均要高于覆盖还田以及常规农田，秸秆深施也会受秸秆还田量的影响，可以借此来调整土壤水温的增降效果。若气候温度较高，那么秸秆覆盖可以有效改善土壤温度的变化幅度，若气温较低，那么覆盖还田也有着明显的增温效果，因此覆盖还田针对土壤水温的控制效果是有可控范围的。
4、秸秆还田对土壤微生物的影响
在农田生态环境中，微生物是不可或缺的部分，对于土壤矿化、土壤养分循环、提高土壤肥力等方面具有关键性的作用。秸秆还田能够利用稻麦秸秆茎叶腐解物质来提高土壤中的碳素与氮素，有利于土壤内部微生物的繁衍，并提高微生物的活性，提高碳水化合物和氨基酸等物质的利用率。土壤中的微生物数量与土壤纤维素讲解效率、土壤肥力具有密不可分的关系，微生物分解有机物可以生成腐殖酸，还可以生成菌丝，可以粘合土壤颗粒，形成土壤团聚体。2/3的秸秆还田量对于土壤微生物来说影响效果最为明显，若农田为免耕或少耕，则只需要的还田量便可以达到最大效果。但秸秆还田量也不宜过高，过高可能会导致土壤与空气的物质交换受到影响，进而降低土壤微生物的活性，阻碍微生物的繁衍，并且也会影响秸秆腐解效率和土壤的养分循环。
土壤微生物的数量能够控制土壤的养分释放与循环，而土壤中的微生物生物量碳则能够直观反映出微生物的活性与数量。微生物的生物量氮能够为土壤供给氮素，也是土壤养分生物释放的一种体现，土壤有机碳和土壤微生物的生物量为正比关系，约25%秸秆还田量能够明显提升微生物的生物量碳及氮的含量。若耕作模式固定，表层土壤中的秸秆能够提高土壤中的有机碳，促进土壤内部微生物的呼吸，提高微生物活性，并且有机碳可以转变为微生物生物量碳。对于更深层的土壤来说，通常温度相较于表层耕地，秸秆含量相对较少，碳素的释放量以及微生物活性也相对较低，因此秸秆还田量的合理增加能够提高土壤微生物的活性以及生物量碳，对于表层土壤来说由于秸秆效果较强，因此对土壤微生物的影响也更为明显。
5、秸秆还田对农田杂草的影响
秸秆还田对于农田杂草也能起到明显的抑制效果。还田方式的不同也会产生不同的效果，其中覆盖还田效果最为明显。据了解，秸秆覆盖还田与对照田对比，杂草的抑制率分别为40.5%～246%与70.8%～186%，相比之下秸秆覆盖还田效果更为明显。某农科院针对当地四个区域的麦田改造效果进行调查，盖草区的杂草平均数量在20.9万株/667m2，而不盖草区则为40.9万株/667m2，能够看出盖草区的杂草数明显降低了接近一半。秸秆覆盖还田和除草剂的配合使用能够达到更为明显的杂草抑制效果，在麦子播种后约3d左右，每667m2喷施750倍丁草胺乳油之后盖草，相比于只喷施丁草胺的农田杂草平均减少了12.4万株/667m2。
秸秆是水稻、小麦、玉米等农作物所产生的附属资源，而秸秆还田便是将秸秆的作用充分发挥，不仅避免了焚烧和堆放带来的环境污染问题，同时也能够降低农业化肥的使用量，改善农田生态环境，进一步提高农作物产量，同时也促进了农业的可持续发展。
（作者单位：222341江苏省东海县房山镇农业技术推广服务站）
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