中国农作物秸秆养分资源现状及利用方式

摘要：利用秸秆产量/经济产量关系，对中国2009年主要农作物秸秆产量、养分总量进行评估。2009年，全国主要农作物秸秆产量约6.46亿t，折合纯N 600.80×104 t、P2O5 92.56×104 t、K2O 940.86×104 t。同时，对秸秆还田方式、还田量、还田时间以及配套措施进行了总结，以期对秸秆还田进行科学指导。

关键词：农作物秸秆；养分资源；现状；利用方式；还田技术

作物秸秆是农业生产过程中产生的主要副产物，同时也是一种重要的生物质资源。近年来，农村劳动力向城市发生转移，使农作物播种与播种任务加重；同时农村的能源结构发生了变化，秸秆不再是农村的主要能源物质，导致了秸秆在田间直接焚烧或移出农田随意废弃丢置，不但造成资源的极大浪费，而且由此产生了严重的环境问题，不利于农业可持续发展。秸秆还田是利用秸秆直接有效的途径，在作物增产、培肥地力方面已被许多研究所证实[1，2]。随着社会的发展，秸秆还田方式、方法和数量都在不断变化，尤其是大部分地区加大了禁烧秸秆力度和启动土壤有机质提升项目，使秸秆直接还田的数量正在逐年增加，农民秸秆还田的意识逐步加强。笔者从秸秆资源量及养分情况、还田方式、时间、数量以及相关配套措施方面进行总结，以期对秸秆还田进行科学指导。

1 中国主要农作物秸秆量及养分含量

1.1 主要农作物秸秆量

由于秸秆量未列入相关部门的统计范围，一般根据作物产量估算而得。根据2010年统计年鉴[3]及秸秆产量/经济产量[4]，估算中国2009年主要作物秸秆总量约6.46亿t，其中以玉米、稻谷、小麦的秸秆为主，分别约为2.25亿、1.89亿和1.19亿t（表1）。

1.2 主要农作物秸秆养分含量

秸秆中含有大量C、N、P、K以及各种中微量营养元素，其中以C、N、P、K为主。秸秆还田能够把作物吸收的大部分营养元素归还到土壤，是农业可持续发展的重要途径。秸秆还田是秸秆资源有效利用最有效、最直接的途径。根据养分含量与作物秸秆量估算，2009年中国农作物秸秆中含有氮、磷、钾养分量占当年化肥施用量5 404.4万t[3]的30%左右。各主要农作物养分含量[4]见表2，各主要农作物秸秆含N 600.80×104 t、P2O5 92.56×104 t、K2O 940.86×104 t。

1.3 秸秆各利用方式下的养分还田率

秸秆作为一种生物质能源物质，是一种重要的原材料，可以作为有机肥肥源、饲料、燃料、工业原料。秸秆资源利用方式不同，归还到农田的养分比例不同（表3）[5]，秸秆中磷、钾还田率高于氮的还田率，主要是由养分元素的性质决定。

2 秸秆还田技术

2.1 秸秆还田方式

秸秆还田方式可以分为两大类：直接还田和间接还田。通常所说的秸秆直接还田是指作物收获后剩余的茎秆等直接还p

秸秆还田数量基于两方面考虑：一方面能够维持和逐步提高土壤肥力，另一方面不影响下季作物耕作。因此，从生产实际来说，以秸秆原位还田为宜。在免耕直播单季晚稻上，油菜秸秆还田量在1 800～5 400 kg/hm2时，水稻产量随着秸秆量的增加而增加，但是当油菜秸秆量达到7 200 kg/hm2时没有增产的效果[7]。有研究发现，玉米产量与秸秆还田量呈现典型的一元二次肥料效应方程关系[8]。当秸秆还田量达到11 250 kg/hm2时，水稻产量下降。因此，从培肥地力和人力资源角度出发，稻草还田量在5 250～9 750 kg/hm2较为适宜，在适宜的范围内全部直接还田省工省时[9]。秸秆用量过大，在微生物作用下消耗较多的土壤氮素，使土壤氮素供应不足，使秧苗的返青和生长受到明显的抑制[10]。秸秆还田对土壤环境的影响是由土壤类型、气候、耕作管理等因素共同作用的结果。因此，秸秆还田量主要由当地的作物产量、气候条件、耕作方式以及利用方式决定，而没有给出一个固定的还田量。

2.3 秸秆还田时间

秸秆还田时间的选择在实际生产中至关重要。秸秆还田后在微生物作用下分解，与作物争夺氮源，同时产生大量的还原性物质，这些物质明显影响下季作物的生长[11]。实际生产中要注意还田时间，并结合作物需水规律协调好水分管理，适当搁田、烤田、晒田，消除还原物质对下季作物产生的不利影响，充分发挥秸秆的优越性和环境效应。秋季秸秆还田后经过一个冬季的冻融，使碳氮比降低，可以减轻插秧后稻草与秧苗竞争氮素的现象。

2.4 秸秆还田配套措施

中国人均耕地较少，复种指数较高，每季作物之间间隔较短，同时秸秆碳氮比较高，不易腐烂，出现妨碍下季作物耕作而影响出苗、烧苗、病虫害加重的现象，有时甚至造成减产。为了克服秸秆还田的盲目性，提高效益，在秸秆还田时需要大量的配套技术措施。

秸秆翻压深度能够影响作物苗期的生长情况。小麦秸秆翻压深度大于20 cm时或耙匀于20 cm耕层中对玉米苗期生长影响不大。翻压深度小于20 cm时对苗期生长不利[12]。从粉碎程度上看，秸秆小于10 cm较好。秸秆翻压后使土壤变得疏松，大空隙增多，导致土壤与种子不能紧密接触，影响种子发芽生长。因此，秸秆还田后应适时灌水、镇压，减少秸秆还田对作物的影响。秸秆还田时秸秆应均匀平铺在田间，否则秸秆过于集中，容易导致作物局部出苗不齐。碳氮比是影响作物秸秆分解的重要因素。作物秸秆碳氮比较大，微生物分解作物秸秆时与作物争氮，影响作物苗期生长，秸秆还田时补充氮肥是必要的。

土壤含水量亦能影响秸秆分解速度。研究认为，旱地秸秆还田土壤含水量在15%～20%时分解速率最快，低于15%几乎不发生分解，而在秸秆淹水条件下，在厌氧还原的条件下产生CH4、N2O、H2S以及还原性离子，对作物产生毒害作用[13]。因此，水田秸秆还田后应适当排水晾田，以增加土壤的通透性。

秸秆还田，特别是秸秆覆盖还田为病虫提供了栖息和越冬的场所。因此，尽量减少还田秸秆病株的残存量是减少病虫害的有效措施。

参考文献：

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