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毕 业 论 文
系 学 姓 别: 号: 名: 生物工程与农业经济系 0507466007 王 聪 会

论文题目

玉米秸秆还田培肥地力研究综述

指导教师: 职 称:

李 教

明 泽 师 年 6 月 10 日

批准日期: 2008



要:论述了秸秆还田技术应用的概况及秸秆还田培肥土

壤的作用。秸秆还田后增加土壤有机质和养分含量,改善土 壤物理性状,提高土壤的生物活性。秸秆还田后,大豆、玉 米和小麦等作物增产 6.1%~14.3%。秸秆还田要确定适宜的 翻压时间、翻压数量、补氮数量,并要保证秸秆粉碎。

关键词:玉米;秸秆还田;培肥地力

Abstract: paper will demonstrate the application of returning This
the straw to the field and the function of its enriching the soil. After it is returned to the field, the straw can increase the organic substance and nutriend of the soil. It can improve its biological activity as well what is more, the output of beans, Maize, wheats, can be increased by 6.1%-14.3%.But we must know when and how many times we should turn the straw upside down and make sure that the straw is crushed easily.

Key Words: Maize; Straws return to field; Enriching the soil.





一.秸秆还田技术应用概况............................1

二.秸秆还田培肥土壤的作用...........................2 (一)有机质和养分含量.................................2
(二)改善土壤物理性状.................................3 (三)提高土壤的生物活性...............................3

三.秸秆还田的增产效益.................................4 四.秸秆还田的有关技术问题............................5
(一)影响秸秆腐解的因素...............................5 (二)秸秆还田必须配合施用有机肥料......................5 (三)翻土的时间和数量.................................6 (四)保证秸秆粉碎质量.................................7

五.参考文献..........................................8

国内外的研究资料和生产实践都证明, 土壤的基础肥力对作物产 量影响很大,约有 65%的产量取决于土壤肥力。世界农业发达国家的

作物高产稳定经验证明, 保持和提高土壤肥力是最根本的战略性技术 措施。例如:著名的美国玉米带坚持常年大量的玉米秸秆还田,使大 量有机质归还于土壤,有利于保持和提高地力。目前,我国农业生产 中主要依靠化肥促使作物增产,造成土壤有机质含量下降,土壤理化 性质变劣,土壤肥力下降;作物秸秆还田技术没有推广应用,大量的 秸秆资源被浪费掉。

一、 秸秆还田技术应用概况
国外十分重视采用秸秆还田技术培肥地力。 美国把秸秆还田当作 一项农作,利坚持常年实施秸秆还田。美国玉米生产中实行大量的无 机氮配合秸秆还田的施肥制度。美国 15 年的定点实验结果表明,秸 秆还田的比不施秸秆的对照出土壤中的碳、 硫、 氮、 磷分别增加 47%、 37%、45%和 14%。日本把秸秆还田当作农业生产中的法律去执行。 英国的洛桑试验站坚持百余年的定点观测,实验,每年没公顷翻压玉 米秸秆 7~8t,18 年后土壤有机质含量提高 2.2%~2.4%,美国在大平 原土壤上每年公顷还田秸秆和残茬 1.6~1.7t。8 年后土壤有机质从 1.79%提高到 2.0%。德国泼恩大学试验站研究表明,每公顷施入 6.5t 秸秆冰补施氮肥,19 年后土壤有机质从 1.02%增加到 1.48% 我国黑龙江省 854 农场,坚持秸秆还田 13 年,累积面积达 18.23hm2,土壤有机质增加 0.2%。黑龙江 855 农场秸秆还田 7 年, 按每公顷还田 3750~5250kg 计算,每公顷氮 18.75~26.25kg,磷 16.5~24.0kg,钾 22.5~30.0kg。

二、秸秆还田培肥土壤的作用

传统的观点认为,非腐解压的有机质不宜直接施入土壤。但近年 来的大量研究证明,土壤的生物活性是评价土壤肥力的综合指标,而 非腐解压的有机物比腐解压的生物活性有明显优势。 (一)增加土壤有机质和养分含量 玉米秸秆还田 5 年后,土壤有机质增加 0.29%。0~20cm 耕层内土 壤解氮增加 31.2mg/kg, 速效磷增加 3.8 mg/kg,速效钾增加 24.5 mg/kg。 每公顷施 22500kg 玉米秸秆一年后土壤有机质净积累 0.14%,全氮净 增 0.005%,全磷增加 0.018%,全钾增加 0.90%。秸秆还田两年后, 土壤有机质含量增加 0.08~0.24%,全氮含量增加 6%~11%,全磷增加 8%~10%,水解氮增加 41.0%速效磷增加 56.8%,玉米秸秆还田两年 后, 土壤有机质含量比对照增加 0.181%, 0~20cm 土层的全氮, 全磷, 全 钾 含 量 比 对 照 分 别 多 0.75 mg/100g 土 , 1.09mg/100g 土 和 3.0mg/100g 土。秸秆还田 10 年,施田氮肥处理的土壤有机质实验前 增加 0.1%,秸秆还田处理增加 0.19%。施入秸秆者松结态腐殖质含 量对照提高 0.059%,腐殖质组分中新鲜的有机质含量高,保持了地 力常新。施秸秆还田 15 年后,土壤含氮增加 0.034%。施入秸秆的酸 解总氮占全氮的 78.9%,不施秸秆者仅占 57.6%。说明秸秆还田使土 壤氮素活性明显提高。 (二)改善土壤物理性状 秸秆还田后经过微生物的作用形成的腐殖酸与土壤中的钙,镁粘 结结成腐殖酸钙和腐殖酸镁,使土壤形成大量的水稳性团粒结构, 0~30cm 土层大于 0.25mm 的水稳性团粒总数。 秸秆还田为 63.8%, 对

照为 60.1%;0~30cm 土层大于 2.0cm 水稳性团粒总数为 14.3%,而对 照为 8.6%, 秸秆还田后耕层土壤容量比对照降低 0.07~0.12g/cm3 土壤 空隙度增加 2%~8%?;固锖蟾阃寥廊萘肯陆?0.201 g/cm3,空隙度 上升 11.03%.还田后土壤容量比对照降低 2.2%,通风空隙增加 7.5%。 还田后土壤水稳性团粒增加 2.2%,空隙度增加 1.5%,有效空隙度增 加 3.7%土壤容量降低 0.13 g/cm3,空隙度增加 0.07 g/cm3.秸秆还田使 空隙度上升 11.03%。 土壤变疏松, 20~40cm 土层容量下降 0.201 g/cm3, 秸秆还田 3 年,耕层容量降低 0.19~0.2 g/cm3 ,非毛管空隙增加 0.5%~3.0%,大于 2mm 粒径的团粒增加 202.9%,土壤物理性状的改 善使土壤的通透性增加,提高了土壤的蓄水保肥能力,有利于提高土 壤温度,促进了土壤中微生物的活性和养分的分解与利用,有利于作 物根系的生长发育, 促进了根系的吸收活动。 河南、 江苏、 辽宁资料, 秸秆还田改良盐碱土效果明显,每公顷施入 6000~7500kg 秸秆,可使 盐碱下降 53%~74%,耕层盐分下降 41%~54%。 (三)提高土壤的生物活性 玉米秸秆含有大量的化学能,是土壤微生物生命的能源。秸秆还 田可以增强各种微生物的活性,即加强呼吸,纤维分解,硝化和反硝 化作用。秸秆还田后使蔗糖酶、脲酶、中性磷酸酶、过氧化氢酶的活 性均高于不还田处理。秸秆还田不仅增加了各种酶的数量,同时提高 了酶的活性, 酶活性的提高必然促进土壤有机质的转化和养分的有效 化。 秸秆还田后 0~20cm 耕层细菌数和真菌数分别比不还田增加

142.9%和 115.0%?;固锖笸寥乐凶富钚悦飨蕴岣?,而转化酶活 性与土壤速效氮含量呈正相关,而且,秸秆还田后增加了土壤中新鲜 有机物,刺激了土壤中细菌的繁殖,细菌数量还田土壤中为不还田的 5.8 倍?;固锖笸寥拦趸庾负碗迕富钚跃刑岣?。土壤肥力 与酶活性密切相关,秸秆还田后提高了酶活性,加速了土壤熟化,为 土壤中养分释放提供了有利条件。 土壤酶活性是土壤生物活性指标, 可代表土壤中正进行的各种生 物化学过程的方向和程度,秸秆是土壤生物活动的有效能源,秸秆还 田能激发微生物活性及各种酶的活性。 秸秆还田 3 年后中性磷酸酶活 性比对照提高 27.9%,脲酶活性提高 18%。土壤生物活性加强,刺激 了细菌大量繁殖, 从而促进了土壤中新鲜有机物质的矿化腐解和养分 释放。实践证明,秸秆还田不仅提高了土壤全量养分,速效养分和有 机质,而且随着有机质的提高相应地增加了土壤代换性能。玉米秸秆 还田 3000kg/hm2 时土壤代换量增加到 14.40m·e/100g 土,比对照多 2.64m·e/100g。胡铁庄实验,秸秆还田使土壤中阳离子代换量由 10.3m·e/100g 土上升到 17.85m·e/100g 土。

三、秸秆还田的增产效益
秸秆还田不仅改善了土壤的理化性状, 而且增加了有机质和各种 养分的含量。在各种作物上均表现出增产效益。黑龙江、吉林、陕西 和河北等地的资料表明,在黑土、白浆土、碳酸盐黑土上,实施秸秆 还田后,大豆、玉米、小麦的增产幅度为 6.1%~14.3%。黑龙江, 山西,山东和河南等地的资料表明,不同作物对秸秆还田的反应不一

致, 玉米秸秆还田后大豆的增最为明显, 平均比对照增产 8.5%~12.9%, 玉米增产 7.7%~8.9%,小麦增产 3.7%~4.9%。

四、秸秆还田的有关技术问题
为提高秸秆还田效果,避免可能产生的有害作用,在施用技术上 必须注意几个问题。 (一)影响秸秆腐解的因素 秸秆腐解是生物化学过程,所有影响土壤火星的因素都对其有影 响。 水分:土壤水分过多或过少都对微生物活动产生不利影响。一般 认为土壤含水量在田间持水量的 60%~70%最适于秸秆腐解。 温度:温度的高低不仅影响微生物群体的组成,活性,也影响土 壤酶的活性。土壤温度过低,微生物活性减弱,腐解减慢;温度过高 会抑制土壤微生物活动,甚至使土壤中酶失去活性。Irtani 研究表明, 28~35 度范围内,温度变化不影响微生物活动,秸秆均有最大的分解 率。温度对秸秆分解前期的影响比水分更为明显。 其他因素: 碳氮比对腐解有一定影响, 调节 C/N 只影响初期分解, C/N 比越低秸秆初期分解越快。土壤 pH 值在 5~8 范围内,秸秆腐解 速度基本一致,过酸或过碱都会抑制微生物活动,使腐解缓慢。土壤 的通透性越差其秸秆腐解越慢。 (二)秸秆还田必须配合施用有机肥料 Allison 研究指出, 秸秆含氮量少于 1.2 时有机氮就会被固定在有 机化合物中。Parr 认为,一般情况含氮量大于 1.5%~1.7%的有机物就

不需要补充氮,这相当于 C/N 比值为 25~30.1。杨志谦研究认为,秸 秆作为一种含氮丰富的能源物质, 直接施入土壤会刺激微生物迅速繁 殖,导致土壤中有效氮大量被暂时固定。 玉米秸秆的 C/N 为 53:1,C/N 大于 25~30,其氮素不足,在这 种情况下还田的秸秆分解缓慢, 微生物与作物争夺土壤中原有的有效 氮造成氮素缺乏,不利于作物生长发育甚至造成减产。为此,在生产 中必须配施一定量的氮肥。 一般认为,微生物每分解 100g 秸秆约需要 0.8g 氮,即每 1000g 秸秆至少加入 8kg 氮才能保证分解速率不受缺氮的影响。 在实施秸秆 还田前 1~2 年必须配合施入氮肥。 我们在生产实践中提倡按秸秆干重 的 1%配施氮肥。对于缺磷和缺硫的土壤还应该补施适量的磷肥和硫 肥。 (三)翻土的时间和数量 秸秆腐解的生物化学过程,影响土壤微生物活性的因素诸如水 分, 温度等都对其腐解产生影响。 考虑翻埋的时间应注意上述各因素。 秸秆还田应该在秋收后立即进行,这时期玉米秸秆含水量较高,气 温也较高,及时翻耕深埋有利于迅速腐解,有利于来年保墒保苗。 秸秆还田的数量可根据土壤情况而定。在较瘠薄的土壤上 ,施 肥量不足情况下,秸秆还田数量不宜多,一般为 3000~4500 kg/hm2 为 宜 ; 在较 肥沃的 土 壤 上, 施肥充 足 的 条件 下,还 田 数 量可 为 6000~7500 kg/hm2?;固锖笠笆备?,使秸秆残体分散均匀与土壤 充分混合。

要求翻耕 18~20cm 耙平并加重镇压,避免出现架空现象,以利 迅速腐解。 (四)保证秸秆粉碎质量 生产实践证明,还田的秸秆粉碎的越细越好。一般以切成 5~8cm 长的小段为宜,否则不易覆盖,更不利于腐烂。秸秆还田采用机械作 业时要求拖拉机用低档作业,这样可以增加粉碎时间和切割次数。在 刚刚收获后趁玉米秸秆青绿,含水量大时进行粉碎容易保证粉碎质 量。另外,秸秆腐解过程中会产生一些有机酸,直接影响作物根系的 生长发育和吸收功能。为此,酸性土壤中要施入适量的石灰,以中和 有机酸并可促进分解。 在秸秆腐解过程如果土壤通气状况不良会产生 植物毒素,可能抑制种子发芽,伤害作物根系。为此,应该注意采取 耕作措施疏松土壤,改善土壤通气状况。 秸秆还田的技术较强, 弄不好会收不到预期效果, 甚至造成减产。 各地在应用这项技术时应该摸清在不同气候(温度、降水) ,土壤条 件(土壤类型、质地、肥力)和生产水平条件下的秸秆的腐解情况, 确定适宜的翻压时间、 翻压数量、 补氮数量, 并选准过硬的还田机具。 进一步探讨加速秸秆腐解的各项技术措施, 查明还田的增产效益和经 济效益,以便大面积的推广应用这项技术。

参考文献: 参考文献: 1.方正:秸秆直接还田产量效益及土壤有机质年际变化, 《耕作与栽

培》 。1991.4 2. 许国钧: 秸秆还田的作用与生产运用问题探讨, 《土壤肥料》 1991.5 3. 杨志谦: 秸秆还田 C.N 在土壤中的积累与释放, 《土壤肥料》 1991.5 4.吴敬民:秸秆还田效果及在土壤培肥中地位, 《土壤通报》1991.5 5.赵聚宝:秸秆还田效果及在土壤培肥中地位, 《土壤通报》1991.5 6.彭祖厚:秸秆还田在培肥地力上的作用, 《土壤肥料》1988.2 7. 王兆荣: 有机物料的腐解及土壤有机质的调控, 《东北农学院学报》 1991.4 8.胡铁庄:秸秆全量直接还田及配套技术, 《河南农业科学》1992.8



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