0引言

鄱陽湖區是一個重要農業產區，每年產生大量的秸稈，占作物生物產量的50%左右[1]。大量研究表明，稻草作為一種廉價的有機肥料，含有豐富的有機碳和大量的氮、磷、鉀、硅等礦質營養元素，以及大量微量元素和有機物[2]，從現有的秸稈產量計算，6億t秸稈中，氮、磷、鉀養分含量相當于尿素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質的含量，改善土壤肥力狀況，提高農田生態環境質量，特別對緩解中國氮、磷、鉀肥比例失調的矛盾，彌補磷、鉀化肥不足有十分重要的意義[2,4-5]。隨著農村生活水平的逐步提高和現代農民經濟意識的解放，傳統的秸稈利用方式效益低、費工、費時、勞動強度大，而秸稈利用的現代科技手段滯后，造成在部分地區，尤其在一些城郊地區農作物秸稈被大量無效焚燒[2]，使得土壤肥力逐年下降，農田生態平衡遭受破壞，而且嚴重污染空氣，對農業生態環境造成嚴重影響。因此探索秸稈還田的優化方式勢在必行，任務艱巨。秸稈還田與土壤肥力狀況、作物生長品質以及農田生態環境保護等密切相關，已經成為可持續農業和生態農業的重要內容[2]，具有廣闊的發展和研究前景。筆者從秸稈還田的基本概念入手，綜合闡述了國內、國外秸稈還田的研究進展情況，并重點分析了秸稈還田對土壤養分狀況、有機質、土壤結構、稻田生物學效應、稻田生態學效應以及水稻農藝性狀、生理特性等方面的影響，以期在保護農業生態環境，促進現代農業的可持續發展方面提供一定的理論依據。

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質的含量，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的生物循環，而且秸稈覆蓋還田可使土壤飽和導水率提高，土壤蓄水能力增強，能夠調控土壤供水，提高水分利用率，促進植株地上部分生長。秸稈在覆蓋情況下，能夠形成低溫時的“高溫效應”和高溫時的“低溫效應”2種雙重效應，調節土壤溫度，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

采用機械化作業將田間直立或鋪放的秸稈直接粉碎還田的生產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，改善土壤的團粒結構和理化性狀，增加土壤肥力，促進農作物持續增產增收[2,7,9-11]，節約化肥用量，促進農業可持續發展。秸稈覆蓋還對干旱地區的節水農業有特殊意義。

1.3 秸稈堆肥還田

秸稈堆肥還田就是將作物莖稈、綠肥、雜草等植物性物質與泥土、人糞尿、垃圾等混合堆置，經好氣微生物分解而成的肥料，可提供多種營養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，具有良好的經濟效益、社會效益和生態效益[12]。秸稈堆肥還田是解決中國當前有機肥源短缺的主要途徑，也是中低產田改良土壤、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分，改善土壤狀況。目前，普遍推廣應用的主要有青貯氨化過腹還田技術，實現了秸稈—飼料—牲畜—肥料—糧食的良性循環[2,9-11,13]。

2 國內外秸稈還田研究進展

2.1 國外秸稈還田的研究進展

世界上各農業發達國家大都非常重視土地的用養結合和發展生態農業，秸稈還田和農家肥占施肥總量的2/3。因此秸稈還田作為一項先進的保護性耕作技術，在世界上各農業發達國家得到了足夠的重視和支持。其中美國把秸稈還田當作一項農作制中的一項關鍵技術，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年后土壤有機質含量提高了2.2%~2.4%，該試驗站經過連續18年的試驗還發現，作物秸稈直接還田的效果優于堆腐后再還田，并且隨著地力的改善，農作物產量的提高，可供還田的秸稈量也相應增加[2,14-15]。丹麥是世界上首先使用秸稈發電的國家。位于丹麥首都哥本哈根以南的阿維多發電廠建于20世紀90年代，被譽為全球效率最高、最環保的熱電聯供電廠之一。這里的技術人員告訴記者，農民收獲糧食后，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民作為肥料，串聯起了一個“黃金圈”[3,16]。日本把秸稈直接還田當作農業生產中的法律去執行。日本微生物學家研究出了一種秸稈分解菌技術，可以用于秸稈肥的制作，達到秸稈還田的目的，具有良好的經濟效益和社會效益[2-3,16]。德國等發達國家則有嚴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引起各界的重視，國內外眾多學者進行了廣泛的研究，使得秸稈還田面積逐年擴大。實踐證明，秸稈還田為發展高產優質高效農業發揮了重要的作用。

2.2 國內秸稈還田研究進展

中國利用農作物秸稈的歷史悠久，20世紀80年代以來，隨著農業生產的發展，糧食產量大幅提高，秸稈數量也多，加之省柴節煤技術的推廣，燒煤和使用液化氣的普及，使農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，環境質量逐年降低，對農業生態環境造成嚴重影響。因此農業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]，鼓勵農民積極增施有機肥、種植綠肥、秸稈還田。在水稻種植地區，稻草還田對提高資源利用率，持續增加糧食作物產量具有重要的影響，是中國農業生產面臨的重大現實問題，是保障國家糧食安全的重大需求。