李鳳瑞　史加亮　徐曉瑩　張東樓　董靈艷　賈立洪　楊秀鳳

摘要：通過(guò)對(duì)秸稈還田方面發(fā)表論文的了解，闡述了國(guó)內(nèi)外棉花秸稈還田的現(xiàn)狀，分析了魯西北地區(qū)棉花秸稈還田的潛力和推廣價(jià)值，展示了該技術(shù)廣闊的發(fā)展前景，以期為魯西北地區(qū)棉花秸稈還田的實(shí)踐提供借鑒。

關(guān)鍵詞：魯西北棉區(qū)；棉花秸稈；還田現(xiàn)狀；土壤；潛力分析

中圖分類號(hào)： S562.09 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：2095-3143（2015）06-0020-04

Abstract： Through the understanding of the paper on the straw returning， this paper elaborated the present situation of cotton straw returning at home and abroad， analyzed the potentiality and promotional value in northwest Shandong Province，and showed the vast development prospects of the technology， hoping to provide reference for the practice of cotton straw returning in northwest Shandong Province.

Key words： Cotton area of northwest Shandong province； Cotton straw； Returning situation； Soil； Potentiality analysis

0 引言

在魯西北棉區(qū)，棉花秸稈資源十分豐富。隨著棉花秸稈還田機(jī)械的不斷研究和改進(jìn)，棉花秸稈還田利用已成為可能[1]。實(shí)踐證明，棉花秸稈還田可以實(shí)現(xiàn)土壤養(yǎng)分的循環(huán)利用，改善土壤肥力狀況，提高棉花的產(chǎn)量。是實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要內(nèi)容，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

本文將綜合已有研究，分析目前魯西北地區(qū)棉花秸稈還田利用現(xiàn)狀、棉花秸稈還田的潛力、旨在提高棉花秸稈的還田利用率，對(duì)棉花秸稈還田的大面積推廣應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 國(guó)內(nèi)外棉花秸稈還田技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

國(guó)外十分重視采用棉花秸稈還田技術(shù)培肥地力。20世紀(jì)中葉以來(lái)，美國(guó)通過(guò)多種農(nóng)藝措施和政策措施組合（禁止秸稈焚燒，強(qiáng)制秸稈還田）來(lái)控制作物殘留物的隨意排放。截至目前美國(guó)的棉花秸稈還田率達(dá)到近90%，土壤有機(jī)質(zhì)逐年增加[2]。印度、烏茲別克斯坦、澳大利亞及俄羅斯等產(chǎn)棉大國(guó)在棉花秸稈還田方面均做出了成效[3]。

棉花秸稈還田在國(guó)內(nèi)已有不少嘗試，新疆棉區(qū)自20 世紀(jì)90 年代率先開(kāi)展棉稈還田試驗(yàn)，其后開(kāi)始大面積推廣，到2012年，全疆要求棉稈還田量達(dá)到 100%，國(guó)內(nèi)其他省市如河南、山東、江蘇、浙江、湖北等棉花面積較大地區(qū)，也相應(yīng)開(kāi)展了棉稈機(jī)耕還田實(shí)踐[4]。隨著棉花秸稈還田機(jī)械的不斷研究和改進(jìn)，魯西北棉區(qū)棉花秸稈還田利用已可順利進(jìn)行。

2 棉花秸稈還田的潛力分析

2.1減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，利于發(fā)展機(jī)械化生產(chǎn)

由于目前農(nóng)村年輕勞動(dòng)力大量轉(zhuǎn)移，棉農(nóng)的年齡越來(lái)越大，且勞動(dòng)力價(jià)格高昂，秋季和冬季將數(shù)量巨大的棉花秸稈全部砍伐運(yùn)出棉田，確保秋冬季節(jié)及時(shí)施肥和秋翻，并使來(lái)年棉花適時(shí)早播，確實(shí)存在許多困難。因此，發(fā)展機(jī)械化生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)棉稈直接還田意義深遠(yuǎn)。

2.2增加有機(jī)質(zhì)含量，培肥棉田地力

傳統(tǒng)的觀點(diǎn)認(rèn)為，非腐解態(tài)的有機(jī)質(zhì)不宜直接施入土壤。但近年來(lái)的大量研究證明，土壤的生物活性是評(píng)價(jià)土壤肥力的綜合指標(biāo)，而非腐解態(tài)的有機(jī)物比腐解態(tài)的有機(jī)物對(duì)土壤生物活性有明顯優(yōu)勢(shì)[5]。

土壤有機(jī)質(zhì)作為土壤養(yǎng)分的載體，它提供給作物和微生物所需的生活物質(zhì)，同時(shí)還可以促進(jìn)土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成，改善土壤結(jié)構(gòu)。試驗(yàn)表明，作物產(chǎn)量與土壤有機(jī)質(zhì)含量存在極顯著正相關(guān)關(guān)系，它是一項(xiàng)重要的肥力指標(biāo)[6-7]。因此，提高土壤有機(jī)質(zhì)是提高棉花單產(chǎn)的一項(xiàng)重要的措施。

棉花秸稈富含纖維素，木質(zhì)素等富碳物質(zhì)，它是土壤有機(jī)質(zhì)積累的主要碳源。土壤碳氮比值（C/N）是衡量土壤C、N營(yíng)養(yǎng)平衡狀況的指標(biāo)，該值正常應(yīng)在（20～25）︰1，由于秸稈還田率較低，魯西北棉區(qū)土壤的C/N較低。多數(shù)試驗(yàn)證明，C/N較低可導(dǎo)致土壤中有機(jī)N轉(zhuǎn)化為無(wú)機(jī)N，引起N流失；還可導(dǎo)致土壤中有機(jī)質(zhì)分解加快，破壞土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)。秸稈直接還田有利于更新和增加土壤有機(jī)質(zhì)，在它腐解過(guò)程中，能產(chǎn)生較多的五碳糖和六碳糖，增強(qiáng)土壤微粒的團(tuán)聚作用，提高土壤肥效。

2.3改善土壤理化性質(zhì)，提高抗災(zāi)能力

土壤團(tuán)聚體作為土壤結(jié)構(gòu)最基本的物質(zhì)基礎(chǔ)，是土壤養(yǎng)分的貯存庫(kù)和各種土壤微生物的生存庫(kù)，其穩(wěn)定性是土壤生物、化學(xué)和物理過(guò)程綜合作用的結(jié)果，包括機(jī)械穩(wěn)定性和水穩(wěn)定性[8]。

有研究發(fā)現(xiàn)，向土壤中添加粉碎秸稈類有機(jī)質(zhì)能夠顯著改良土壤結(jié)構(gòu)[9]。詹其厚等[10]、張曉文等[11]研究發(fā)現(xiàn)，秸稈施入土壤中能夠增加土壤中有機(jī)膠結(jié)物質(zhì)的含量，進(jìn)而促進(jìn)土壤團(tuán)聚體的形成，改善土壤結(jié)構(gòu)狀況。

水分是土壤的重要組成部分，是作物生長(zhǎng)發(fā)育必不可少的條件。許多研究表明，秸稈覆蓋下，作物生育前期蒸散耗水比裸地少，中后期蒸散耗水比裸地多，全生育期總耗水量與裸地并無(wú)明顯的差異。其意義就在于秸稈覆蓋有調(diào)控土壤供水的作用，使作物苗期耗水減少，需水關(guān)鍵期耗水增加，農(nóng)田水分供需狀況趨于協(xié)調(diào)，從而提高水分利用效率。李金埔[12]研究表明魯西北地區(qū)棉花秸稈還田提高了0～20 cm和20～40 cm土層的含水量，40～60 cm土層的含水量因月份不同變化較大。

土壤pH值是反映土壤酸堿度的指標(biāo)，對(duì)作物生長(zhǎng)有很大影響。徐國(guó)偉等[13]研究表明秸稈還田土壤pH值降低，比秸稈不還田處理低6.5個(gè)百分點(diǎn)，達(dá)顯著性水平。韓曉君等[14]研究表明秸稈還田可調(diào)節(jié)土壤pH，使其保持在合理范圍內(nèi)。李金埔[12]研究表明魯西北地區(qū)棉花秸稈還田降低了堿性土壤的pH值，使pH值趨于中性。

秸稈的施用對(duì)降低土壤容重、增加孔隙度有明顯作用。王志學(xué)等 [15] 研究表明，秸稈還田后耕層土壤容重比對(duì)照降低0.07～0.12 g/cm3，土壤孔隙度增加2%～8%。許國(guó)鈞 [16] 研究表明，棉花秸稈還田后土壤水穩(wěn)性團(tuán)粒增加2.2%，孔隙度增加1.5%，有效孔隙度增加3.7%，土壤容重降低0.07 g/cm3。李金埔[12]研究表明，魯西北地區(qū)棉花秸稈還田降低了0～10 cm土層的容重，而未能降低更深層土壤的容重。

2.4提高土壤的生物活性，促進(jìn)養(yǎng)分釋放

土壤生物活性是指土壤無(wú)機(jī)、有機(jī)、生物復(fù)合體的代謝性能。土壤微生物作為土壤生物活性的主體，與植物根系構(gòu)成土壤復(fù)雜的酶體系，參與有機(jī)質(zhì)的分解、腐殖質(zhì)的形成及養(yǎng)分循環(huán)轉(zhuǎn)化的各個(gè)過(guò)程。棉花秸稈還田后為土壤微生物活動(dòng)提供豐富的碳源和氮源，能夠顯著提高土壤耕層微生物的數(shù)量[19]。

劉建國(guó)[17]研究表明，棉花秸稈還田后使蔗糖酶、過(guò)氧化氫酶的活性均高于不還田處理。劉軍[18]研究表明，棉花秸稈還田能夠增加微生物數(shù)量，改善棉田土壤微生物種群結(jié)構(gòu)。實(shí)踐證明，棉花秸稈是土壤生物活動(dòng)的有效能源，秸稈還田能激發(fā)微生物活性及各種酶的活性。從而促進(jìn)了土壤中新鮮有機(jī)物質(zhì)的礦化腐解和養(yǎng)分釋放。

2.5降低病蟲(chóng)害的發(fā)生率

由于根茬粉碎時(shí)疏松和攪動(dòng)表土，能改變土壤的理化性能，破壞地老虎及其他地下害蟲(chóng)的寄生環(huán)境，故能大大減輕蟲(chóng)害，棉花苗期可使地下害蟲(chóng)的危害程度下降80%或更高[4]。

3魯西北棉花秸稈還田的發(fā)展前景

大量研究資料表明，棉花秸稈機(jī)械還田可以提高工作效率，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，降低勞動(dòng)成本，有效培肥地力，提高棉花產(chǎn)量，最終增加農(nóng)民收益。因此，它是一項(xiàng)造福于國(guó)，還利于民的農(nóng)業(yè)新技術(shù)，有廣闊的發(fā)展前景[20]。目前我國(guó)尤其是魯西北地區(qū)棉花秸稈還田技術(shù)還處在比較粗放的階段，還需要廣大科技人員進(jìn)行大量的科學(xué)研究和技術(shù)開(kāi)發(fā)，從根本上解決棉花秸稈還田中的各種技術(shù)問(wèn)題。

3.1大力發(fā)展農(nóng)業(yè)機(jī)械化，加大秸稈還田機(jī)械新產(chǎn)品的研制

大面積機(jī)械化作業(yè)是實(shí)現(xiàn)秸稈還田的有效方式之一，要研制大、中、小不同類型的機(jī)械使其適應(yīng)不同類型棉田；要研制與農(nóng)藝措施相配套的機(jī)械， 使科學(xué)施肥和施藥及秸稈還田相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)省工、節(jié)本的綜合效果。

3.2加速發(fā)展生物工程技術(shù)，走農(nóng)藝、生物技術(shù)與農(nóng)機(jī)相結(jié)合的道路

秸稈的快速腐解是秸稈還田的關(guān)鍵技術(shù)。機(jī)械粉碎能改變秸稈的物理性狀，擴(kuò)大接觸面積，在一定程度上加速腐蝕，但是秸稈中較高的C/N仍然在土壤中分解緩慢。研究表明，一些生物菌劑能夠快速的腐解秸稈[21]。因此，在采用農(nóng)業(yè)機(jī)械化秸稈還田的同時(shí)，實(shí)施配套的農(nóng)藝栽培措施（如覆蓋栽培、免耕直播等），用生物化學(xué)制劑來(lái)加速腐解，能夠更有效地解決秸稈還田問(wèn)題。所以，農(nóng)藝、生物工程技術(shù)與農(nóng)機(jī)相結(jié)合是棉花秸稈還田的必由之路。

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