文雅琴 熊康寧 李瑞 陳海

摘要：秸稈還田作為一種改善土壤結(jié)構(gòu)及增加農(nóng)作物產(chǎn)量的生態(tài)、經(jīng)濟(jì)、有效的農(nóng)藝覆蓋措施，被廣泛地應(yīng)用到農(nóng)村地區(qū)的水土保持和農(nóng)作物增產(chǎn)的工作中?？λ固氐貐^(qū)由于特殊脆弱的地質(zhì)地貌自然背景，加上強(qiáng)烈的人為耕作活動，石漠化和水土流失問題十分嚴(yán)重，進(jìn)而造成土地生產(chǎn)力下降，作物減產(chǎn)。坡耕地的水土流失占據(jù)了喀斯特地區(qū)水土流失極大的比例，秸稈還田農(nóng)藝覆蓋措施是水土保持工作中一種較為成熟的水土保持措施，它在一定的程度上改善了土壤結(jié)構(gòu)，減少了降雨對地表的沖刷，徑流量及泥沙量，增加了土壤微生物數(shù)量，起到了保水保土的作用，并且增加了農(nóng)作物的產(chǎn)量。目前，對于喀斯特區(qū)秸稈還田方面的研究相對較少，本文總結(jié)分析了秸稈還田的生態(tài)、經(jīng)濟(jì)效益，并從秸稈還田量、秸稈還田深度、秸稈還田方式、耕作方式、施肥方式5個方面闡述了影響秸稈還田效益的因素，提出了秸稈還田研究中遇到的問題及展望，并將其進(jìn)一步運(yùn)用推廣到喀斯特地區(qū)的秸稈還田工作中，以期為喀斯特地區(qū)水土保持，土壤通用侵蝕方程的修訂，秸稈還田利用方式的優(yōu)化配置與農(nóng)作物產(chǎn)量的提高等提供一定的理論與借鑒作用。

關(guān)鍵詞：喀斯特;秸稈還田效益;影響因素;展望

中圖分類號： S157;X712 ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號：1002-1302（2019）16-0014-05

收稿日期：2018-05-05

基金項目：貴州省研究生教育創(chuàng)新計劃（編號：黔教研合GZS字[2016]04號）;國家自然科學(xué)基金（編號：3176030121）。

作者簡介：文雅琴（1993—），女，湖南常德人，碩士研究生，主要從事石漠化治理與水土保持研究。

秸稈覆蓋，即利用農(nóng)作物秸稈覆蓋地表，是水土保持工作中較為有效的耕作覆蓋措施之一。近年來，研究發(fā)現(xiàn)秸稈還田極大地改善耕層土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，極顯著地提高了表層總有機(jī)碳（TOC）含量[1-3]，增加了土壤肥力[4-6]，明顯改善了土壤侵蝕狀況[7-8]。該措施降低土壤侵蝕強(qiáng)度的作用機(jī)制主要是增加土壤表面的覆蓋度，覆蓋的作物秸稈削弱雨滴對土壤的沖刷，減輕雨滴對地表土壤團(tuán)聚體的破壞，增加降雨入滲，從而減少地表徑流及侵蝕速率。與裸地相比，秸稈覆蓋能顯著減少73.9%～86.2%的地表徑流，降低32.5%～66.6%的徑流總量，并極顯著降低了96.4%～98.1土壤侵蝕總量達(dá)%[9]。農(nóng)業(yè)發(fā)展引發(fā)了西班牙某些地區(qū)嚴(yán)重的土壤退化和侵蝕，Garcia-Orenes等在西班牙的研究表明，在秸稈覆蓋16個月后，土壤有機(jī)碳含量、團(tuán)聚體穩(wěn)定性、微生物生物碳含量都有大幅度的提高，土壤流失量顯著下降[10]。Cerda等對地中海地區(qū)秸稈還田對土壤侵蝕的影響進(jìn)行了研究，秸稈覆蓋1年后，其減流減沙效果十分明顯，徑流量從7.7%降低到5.9%，土壤侵蝕量明顯降低;但是與傳統(tǒng)的耕作方式相比，秸稈還田增大了近1.9倍的農(nóng)田投入[11]。如果政府不加大對農(nóng)民的津貼補(bǔ)助，農(nóng)民對秸稈還田的參與度與支持度將會明顯降低，從而影響到秸稈還田的進(jìn)一步推廣應(yīng)用。在我國農(nóng)村地區(qū)，農(nóng)民沒有意識到秸稈還田的生態(tài)經(jīng)濟(jì)效益，大量的農(nóng)作物秸稈都被農(nóng)民焚燒，秸稈焚燒造成了農(nóng)村地區(qū)空氣的嚴(yán)重污染，作物秸稈得不到有效利用，資源嚴(yán)重浪費。為使秸稈還田農(nóng)藝覆蓋措施得到更加廣泛的利用推廣，必須加大宣傳力度，使農(nóng)民意識到秸稈還田的重要生態(tài)、經(jīng)濟(jì)效益。對于貧困的喀斯特山區(qū)而言，經(jīng)濟(jì)效益是農(nóng)民關(guān)注的首要問題。秸稈還田量、秸稈還田方式、秸稈還田深度、耕作方式、施肥方式等因素會對秸稈還田的效益產(chǎn)生極大的影響，探明這些因素對秸稈還田效益的作用機(jī)制，對于提高秸稈利用效率，最大程度地改善土壤理化性質(zhì)，提高農(nóng)作物產(chǎn)量具有十分重要的現(xiàn)實意義與理論意義?？λ固仄赂氐貐^(qū)由于其特殊的地質(zhì)地貌背景，大量的碳酸鹽廣泛分布，加上人類耕作活動的干擾，生態(tài)環(huán)境十分脆弱，極易發(fā)生水土流失?？λ固仄赂氐乇韼r溶帶和孔洞發(fā)育，易徑流入滲，地表徑流系數(shù)小[12]。巖溶區(qū)溶蝕孔隙、裂隙、管道等發(fā)育使水土流失不易察覺，具有隱蔽性，同時土壤短距離丟失和地下漏失現(xiàn)象普遍存在[13-15]，地貌類型在宏觀上控制區(qū)域的侵蝕特征[16]。從目前貴州省坡耕地水土流失治理現(xiàn)狀來看，仍主要以國家坡耕地水土流失綜合治理專項為主，但國家治理專項投資有限，加之區(qū)域坡改梯難度大，使得目前治理范圍較為有限[17];因此，秸稈還田具有十分重要的意義。相關(guān)研究表明：秸稈還田是一種保水保土及提高作物產(chǎn)量的經(jīng)濟(jì)、可行的方式[18-19]。秸稈還田被廣泛地應(yīng)用到農(nóng)村地區(qū)，分析其水土保持效益、對作物增產(chǎn)的作用，探明它發(fā)揮水土保持作用以及提高土地生產(chǎn)力的機(jī)制，對于人們進(jìn)一步認(rèn)識農(nóng)村地區(qū)秸稈還田的重要性，進(jìn)一步推廣利用秸稈還田及對秸稈還田利用方式的探索有重要的促進(jìn)作用。

本文通過總結(jié)分析秸稈還田的生態(tài)、經(jīng)濟(jì)效益及其影響因素，闡明秸稈還田未來的研究方向及亟需解決的關(guān)鍵問題，以期將這些理論體系運(yùn)用于特殊的喀斯特坡耕地地區(qū)，為喀斯特坡耕地地區(qū)的水土保持以及農(nóng)作物增產(chǎn)工作提供一定的理論依據(jù)。

1 秸稈還田效益的影響因素

1.1 秸稈還田深度對秸稈還田效益的影響

秸稈還田深度會對土壤養(yǎng)分和物理性狀產(chǎn)生極大的影響，探索適宜的秸稈還田深度有利于提高秸稈利用率，并最大限度地改善土壤理化性質(zhì)。農(nóng)作物秸稈深還到土壤耕層以下時，其秸稈的分解率遠(yuǎn)高于秸稈免耕覆蓋的分解率，使秸稈中的纖維類物質(zhì)與深層土壤充分地混合，激發(fā)了土壤微生物活力，進(jìn)而提高土壤酶的活性，促進(jìn)了土壤中的營養(yǎng)元素更高效地被農(nóng)作物吸收;同時，殘留在土壤中秸稈的木質(zhì)素類物質(zhì)，能擴(kuò)充土壤碳庫的容量[20]。以往的秸稈還田技術(shù)多數(shù)將秸稈翻壓在土壤表層，很少能達(dá)到20 cm深處。但是，土壤表層氧化條件好，秸稈礦化和腐殖化速度都快，最終，土壤有機(jī)質(zhì)含量的增減程度決定于土層所處的生態(tài)條件，有機(jī)質(zhì)含量是土壤生態(tài)平衡的結(jié)果。大量農(nóng)作物是深根系的農(nóng)作物，因此為提高秸稈還田效益，需要進(jìn)行深度秸稈還田。任曉明等的研究表明，綜合黃棕壤物理性狀和養(yǎng)分含量，秸稈還田深度為20 cm的處理最為適宜[21]。矯麗娜等的研究表明：對于等量的秸稈還田量，當(dāng)秸稈還田深度從0 cm增加到20 cm再增加到40 cm時，隨著土層深度的增加，土壤中的有機(jī)質(zhì)含量增加[22]，其原因是表層土壤通氣性高，秸稈分解以CO2形式釋放，較深土層由于通氣性較低分解轉(zhuǎn)化變緩，更利于有機(jī)質(zhì)的積累，研究結(jié)果為深度秸稈還田促進(jìn)有機(jī)質(zhì)的積累提供了理論依據(jù)。

1.2 秸稈還田量對秸稈還田效益的影響

秸稈還田會對土壤有機(jī)質(zhì)的提升、土壤結(jié)構(gòu)的改善及農(nóng)作物產(chǎn)量的提高產(chǎn)生一定的積極作用，但秸稈還田的生態(tài)、經(jīng)濟(jì)效益是否會隨著秸稈還田量的增加而增加，尚未形成統(tǒng)一的結(jié)論。大量研究表明，高量秸稈還田與中低量秸稈還田相比，對土壤總有機(jī)碳含量和增加活性有機(jī)碳組分以及碳庫管理指數(shù)的影響等方面有顯著優(yōu)勢，主要因為秸稈還田量過高會導(dǎo)致土壤碳氮比失衡，土壤中沒有足夠的氮素供微生物繁殖生長，降低了土壤微生物的數(shù)量和活性，從而導(dǎo)致秸稈腐解率降低[23-25]。Yang等的研究表明：秸稈還田對土壤水分滲漏有影響，但這種影響與秸稈埋藏的深度無關(guān)，只與秸稈還田量的大小有關(guān)，說明秸稈還田量與土壤水分滲漏的量有一定的相關(guān)性[26]。秸稈還田深度與秸稈還田量都與氮淋失量存在著一定的相關(guān)性。秸稈還田量及還田深度會對水稻的高度、產(chǎn)量、相對葉綠素含量（SPAD值）產(chǎn)生影響，但小麥產(chǎn)量與秸稈還田深度之間沒有相關(guān)性，只與秸稈還田量間存在著一定的相關(guān)性。上述研究說明，作物品種的差別會影響到秸稈還田的效果，相同的秸稈還田深度或秸稈還田量對于不同的作物會產(chǎn)生不同的效果。因此，為了獲取某種土地利用類型上的最佳秸稈還田深度和最佳秸稈還田量時必須考慮到種植農(nóng)作物的類型。

1.3 不同秸稈還田方式對秸稈還田效益的影響

秸稈還田方式的差異會對土壤呼吸、土壤鉀素平衡、微生物多樣性、農(nóng)作物水分利用效率、土壤酶活及土壤各種理化性質(zhì)等都會產(chǎn)生極大的影響。Beggy等在美國亞利桑那州開展了小麥秸稈還田覆蓋試驗，采取了無覆蓋、小麥秸稈粉碎混入表層土、秸稈覆蓋在地表這3種處理，同時設(shè)置了粗糙和光滑2種地表粗糙度，土壤流失采用侵蝕針法進(jìn)行估測;試驗結(jié)果顯示，表層土覆蓋秸稈的光滑地表可有效控制雜草和降低土壤侵蝕風(fēng)險[27]。Ma等的研究表明：秸稈還田會對稻田CH4及N2O這2種溫室氣體的排放產(chǎn)生一定的影響，秸稈還田方式的變化會使其排放量發(fā)生一定的變化，秸稈還田能提高農(nóng)作物產(chǎn)量，但不同秸稈還田方式對農(nóng)作物產(chǎn)量提高的效果差異并不顯著[28]。解文艷等在探明了秸稈粉碎還田、秸稈覆蓋還田、過腹還田這幾種不同的秸稈還田方式對農(nóng)作物產(chǎn)量及耕層土壤鉀素平衡的影響，發(fā)現(xiàn)秸稈過腹還田是維持土壤鉀素平衡、保證土壤鉀素肥力穩(wěn)定的最佳秸稈還田方式[29]。不同秸稈還田方式均能顯著提高和田沙化土壤微生物活性和功能多樣性，但不同方式的增效不同，相比于秸稈直接粉碎還田，秸稈過腹還田和炭化還田的效果較好，并降低了土傳病害的風(fēng)險[30]。不同區(qū)域的最佳秸稈還田方式存在差異，喀斯特區(qū)具有地理環(huán)境的特殊性，在未來的研究與應(yīng)用中，研究者需要對不同的秸稈還田方式對比分析，篩選出特定立地條件下的最佳秸稈還田方式。

1.4 秸稈還田配施化肥對秸稈還田效益的影響

鉀、氮是作物生長必需的營養(yǎng)元素，土壤鉀素、氮素含量是影響作物產(chǎn)量和品質(zhì)的重要因素。大量研究表明，秸稈還田可以部分承擔(dān)化肥鉀、化肥氮的功能，減少大量施用化肥造成的土壤板結(jié)等不良的生態(tài)危害。秸稈還田可以減少鉀肥的施用量，秸稈還田配施少量化學(xué)鉀與單施秸稈鉀相比，對農(nóng)作物的增產(chǎn)效果最明顯，這表明了秸稈還田配施一定量的化肥是一種有效促進(jìn)農(nóng)作物增產(chǎn)的生態(tài)農(nóng)藝措施[31]。秸稈的碳氮比高，在分解初期往往導(dǎo)致土壤有效氮被生物固定，加劇了其與作物對氮素的競爭。因此，為了滿足提高作物生產(chǎn)、保證農(nóng)作物的正常生長、滿足農(nóng)作物對于氮肥的需求量和改善土壤功能的雙重目的，氮肥與秸稈配合施用在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中具有廣泛的應(yīng)用潛力。

李亞鑫等的研究表明：與不還田相比，秸稈還田的土壤硝態(tài)氮的平均值呈增加的趨勢，但也存在著降低的情況，這可能是由于秸稈還田提高了農(nóng)作物產(chǎn)量，從而增加了對硝態(tài)氮的吸收量，降低了土壤硝態(tài)氮的含量[32]。在李瑋等的研究中，相對秸稈移除，秸稈還田獲得了高產(chǎn)的施氮量，其增量為?51 kg/（hm2·年）;無論是玉米還是小麥，與空白處理相比，秸稈還田如果要獲得高產(chǎn)，必須施用更大比例的氮肥[33]。秸稈還田可明顯增強(qiáng)土壤有機(jī)養(yǎng)分的礦化，秸稈腐解也會釋放出豐富的碳和氮、磷、鉀等速效養(yǎng)分，但是秸稈的分解程度與氮肥的施用量有密切聯(lián)系。因此，為了提高農(nóng)作物的產(chǎn)量，在秸稈還田的過程中一定要配施一定量的氮肥。潘志勇等的研究表明：在不施用氮肥的情況下，秸稈還田會在作物生長的各個時期產(chǎn)生較多的N2O，因為秸稈還田提供了較適宜的溫度，有利于N2O的形成，秸稈還田配施一定量的氮肥能夠較好地起到減少土壤N2O排放的作用，降低溫室效益[34]。墨西哥西北部小麥玉米輪作試驗表明：不施氮肥時，秸稈還田的小麥減產(chǎn)10.8%，秸稈還田配施一定量的氮肥時，農(nóng)作物增產(chǎn) 0.7%～10.2%[35]。

1.5 不同耕作條件對秸稈還田效益的影響

不同耕作方式會對秸稈還田對土壤理化性質(zhì)及農(nóng)作物產(chǎn)量與品質(zhì)的效益造成一定的影響，因此在秸稈還田的過程中一定要考慮到農(nóng)機(jī)和耕作技術(shù)。Kurothe在印度西部開展了不同水土保持耕作措施野外定位觀測試驗，認(rèn)為秸稈覆蓋顯著降低了土壤侵蝕風(fēng)險，同時提高了作物產(chǎn)量，而免耕措施對土壤結(jié)構(gòu)的改善作用較顯著，壟作措施保水保土效益較好[36]。張樹蘭對黃土高原傳統(tǒng)耕作、免耕+秸稈覆蓋、壟覆膜+壟溝裸露、壟覆膜+壟溝覆蓋秸稈等不同耕作模式進(jìn)行了試驗，得出了免耕+秸稈覆蓋保水能力最強(qiáng)、產(chǎn)量最高的結(jié)論[37]。范藝寬等在豫南煙區(qū)對不同耕作深度下秸稈是否翻壓對土壤團(tuán)聚體數(shù)量與質(zhì)量的影響進(jìn)行了相應(yīng)的研究，結(jié)果表明：耕作深度深度30 cm處粒徑<0.25 mm的土壤團(tuán)聚體含量要低于深度20 cm處的含量[38]。薛斌等的研究表明：與傳統(tǒng)耕作相比，傳統(tǒng)耕作配秸稈還田、免耕和免耕秸稈還田顯著降低了<0.25 mm粒級的含量，降幅分別為24.86%、37.18%、37.59%[39]。郭瑤等的研究表明：與等量秸稈翻耕相比，免耕秸稈還田最大限度地提高了玉米冠層大小，對玉米前后生育時期的生長發(fā)育動態(tài)關(guān)系調(diào)控效應(yīng)最明顯，明顯地提高了玉米產(chǎn)量，增加了經(jīng)濟(jì)效益，且在免耕秸稈還田方式下，玉米的光能及水分利用率最高[40]。這表明了秸稈還田及耕作方式都會對土壤團(tuán)聚體組成產(chǎn)生一定的影響，提高團(tuán)聚體的穩(wěn)定性，并對農(nóng)作物的生理特征產(chǎn)生一定的影響。趙亞麗等從作物的耗水特征及水分利用效率的角度，對比分析在不同的耕作措施下秸稈還田的生態(tài)經(jīng)濟(jì)綜合效益，發(fā)現(xiàn)在秸稈還田的基礎(chǔ)上深松或深耕是黃淮海地區(qū)適宜的耕作方式[41]。劉世平等的研究表明：從省工節(jié)本、保持水土和提高地力的角度，可采用免耕秸稈覆蓋或留高茬還田;從提高產(chǎn)量和地力的角度，宜采用稻季翻耕秸稈還田[42]。在中國西北干旱鹽漬土壤地區(qū)秸稈還田加上地膜覆蓋以及單獨的秸稈覆蓋措施都會使土壤有機(jī)碳、生物碳及溶解碳在土壤表層的含量顯著增加。并且秸稈覆蓋加上地膜覆蓋措施對于各種不同形態(tài)碳含量的增加效果更佳[43]。這表明，在進(jìn)行秸稈還田的過程中要結(jié)合其他的措施，單獨的秸稈還田措施的效益可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于復(fù)合的秸稈還田措施。例如，在秸稈還田的過程中，常常結(jié)合生物炭措施來增加其水土保持與農(nóng)作物增產(chǎn)效益。

2 秸稈還田研究中的問題與展望

2.1 研究尺度的局限性

針對年際變化及不同環(huán)境應(yīng)結(jié)合具體種植情況選擇不同秸稈還田方式，因此，進(jìn)行長期定位試驗以及不同環(huán)境因素的多地點試驗將作為秸稈還田下一步的研究重點[44]。從地域上來看，我國秸稈還田的研究主要集中在西部地區(qū)和北部地區(qū)，對于西南喀斯特地區(qū)秸稈還田的研究相對較少。因此在下一步的研究中，應(yīng)該要加強(qiáng)對于西南喀斯特地區(qū)秸稈還田的研究，尤其是西南喀斯特坡耕地地區(qū)的秸稈還田研究。在溫暖潮濕的地區(qū)，秸稈還田可能會通過在作物生長的早期延長土壤寒冷濕潤的條件降低作物產(chǎn)量，但是在干旱和半干旱地區(qū)秸稈還田對作物的增產(chǎn)作用就很明顯。因此，秸稈還田要依據(jù)地區(qū)特殊的地理條件，從不同的區(qū)域及區(qū)域尺度進(jìn)行考慮。對于秸稈還田效益研究的時間尺度一般是短時段的，隨著時間尺度的延長，秸稈還田的效益會發(fā)生相應(yīng)的變化，因此在下一步的研究中，要加強(qiáng)長時間的連續(xù)觀測與試驗。

2.2 秸稈還田技術(shù)水平不高

雖然農(nóng)民對秸稈還田的認(rèn)識水平有了明顯提高，但秸稈還田的配套技術(shù)不到位，相應(yīng)的副作用得不到有效控制，經(jīng)濟(jì)效益不高等問題將制約其進(jìn)一步推廣和應(yīng)用。秸稈用于工業(yè)原料可轉(zhuǎn)化大量廢棄秸稈，代替化石能源，消除潛在環(huán)境污染，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益.但在整個調(diào)查區(qū)域內(nèi)秸稈作為工業(yè)原料的比例仍然很低，目前國內(nèi)仍然缺乏秸稈還田飼用、轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)能源的技術(shù)，因此需要進(jìn)一步加大對秸稈利用技術(shù)的開發(fā)，提高秸稈資源的利用效率[45]。從長遠(yuǎn)看，秸稈還田可改善土壤條件，有利于作物增產(chǎn)，但如果秸稈利用水平不高，會造成負(fù)面影響。還田時粉碎不徹底，覆蓋不均勻，會影響作物出苗，增加整地除草難度和某些病蟲害的發(fā)病率。如何提高秸稈還田水平，減輕還田后耕作難度和病蟲害發(fā)病率，還需做進(jìn)一步研究。需要進(jìn)一步提高秸稈還田技術(shù)，減少秸稈還田的負(fù)面影響。

2.3 區(qū)域最佳秸稈還田量的確定存在困難

由于不同的的種植作物類型、土壤類型、耕作方式及氣候條件等因素的差異，不同研究者得出的秸稈還田適宜量也不完全一致[46]。在秸稈還田的過程中，秸稈還田量及秸稈還田深度都是需要關(guān)注的重點，秸稈還田量過少，則達(dá)不到相應(yīng)的改善土壤理化性質(zhì)以及作物增產(chǎn)的最佳效果，秸稈還田量過多則會造成相應(yīng)的負(fù)面影響，因此在秸稈還田的過程中需要尋找最佳秸稈還田量，達(dá)到最佳的保水保土及作物增產(chǎn)效益。確定最佳秸稈還田量的科學(xué)閾值可以從秸稈還田生態(tài)經(jīng)濟(jì)效益的不同角度進(jìn)行考慮。

2.4 秸稈還田的負(fù)面影響

土壤條件的改善會促進(jìn)作物秸稈可能攜帶的病原體的發(fā)生與傳播，但秸稈還田量的變化會使這種影響發(fā)生相應(yīng)的轉(zhuǎn)變，因此明確區(qū)域適宜的秸稈還田量對于控制秸稈還田病蟲害的危害具有十分重要的現(xiàn)實意義。在我國長江中下游地區(qū)，稻麥輪作，小麥?zhǔn)斋@后大量麥秸直接還田對下茬作物水稻的生長就會產(chǎn)生負(fù)面效應(yīng)，可以通過探索適宜的水肥管理措施來克服麥秸還田的負(fù)面效應(yīng)[47]。在南方水稻產(chǎn)區(qū)秸稈還田的過程中，秸稈還田會造成土壤中主要的重金屬物質(zhì)鎘得不到轉(zhuǎn)移，加劇土壤的重金屬污染，因此在秸稈還田的過程中需要綜合考慮耕作措施，使秸稈還田在改善土壤理化性質(zhì)的過程中，降低其對土壤中重金屬轉(zhuǎn)移阻礙的負(fù)面作用[48]。

2.5 秸稈還田方式的局限

秸稈還田的分解速率和養(yǎng)分分解的速度較慢，腐解時間較長，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來了極大的不便。秸稈直接還田會存在很多負(fù)面影響，加入秸稈腐熟劑能夠促進(jìn)秸稈快速分解，并增加土壤中的養(yǎng)分[49]。秸稈還田作為保護(hù)性耕作技術(shù)之一，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)意義重大。秸稈促腐還田后對農(nóng)田土壤肥力的影響機(jī)制及不同腐解劑對秸稈腐解的作用機(jī)制是值得注意的研究方向。單一的秸稈還田與秸稈不還田相比會造成農(nóng)作物減產(chǎn)，但在配施一定量的氮肥之后，農(nóng)作物的產(chǎn)量又會增加，且增加的幅度與氮肥的施加量存在著一定的正相關(guān)關(guān)系[50]。試驗表明，在秸稈還田的過程中，要注意結(jié)合其他的農(nóng)藝措施。不同的耕作方式下，秸稈還田的效果有差異，根據(jù)特殊的立地條件，優(yōu)化配置秸稈還田與耕作方式，使其生態(tài)經(jīng)濟(jì)效益最佳。

3 喀斯特坡耕地地區(qū)的秸稈還田研究展望

非喀斯特區(qū)秸稈還田的相關(guān)研究同樣適用于喀斯特區(qū)，在中外文獻(xiàn)中以喀斯特區(qū)為研究區(qū)進(jìn)行秸稈還田方面的研究目前較少。由于在喀斯特坡耕地地區(qū)坡改梯工程的難度較大及國家政策傾向，喀斯特坡耕地地區(qū)只能在原有的基礎(chǔ)上采取一定的措施來防治水土流失，提高農(nóng)作物產(chǎn)量，因此秸稈還田覆蓋措施在喀斯特坡耕地地區(qū)的研究具有重大意義。秸稈還田措施作為一種農(nóng)藝覆蓋措施，對于校正完善喀斯特地區(qū)的通用水土流失方程也具有重要的意義。近幾年來對喀斯特坡耕地地區(qū)的研究相對缺乏且研究內(nèi)容大都集中在地表及地下水土流失特點及機(jī)制、喀斯特坡耕地的資源狀況方面，但是對于喀斯特坡耕地水土流失阻控技術(shù)及其原理的研究還有待深入。秸稈還田作為一種喀斯特坡耕地地區(qū)水土流失阻控及提高農(nóng)作物產(chǎn)量的農(nóng)藝措施更需要進(jìn)一步研究，尤其需要加強(qiáng)以下2個方面的研究：

3.1 注重秸稈還田生態(tài)、經(jīng)濟(jì)效益的同時，探討區(qū)域最佳秸稈還田量

喀斯特區(qū)土壤相對貧瘠，為保證作物生長需要施加一定量的化肥。傅偉等的研究表明：喀斯特區(qū)，秸稈還田代替化學(xué)鉀肥會在提高農(nóng)作物產(chǎn)量的同時，維持鉀素動態(tài)平衡，但對秸稈還田量有一定的要求[51]。過量施用化肥，容易造成土壤板結(jié)，土壤板結(jié)使降雨入滲率下降，在大雨或暴雨情況下，順坡流入集流池，形成超滲產(chǎn)流，造成喀斯特坡耕地地區(qū)嚴(yán)重的水土流失，因此在喀斯特坡耕地地區(qū)實施秸稈還田農(nóng)藝措施，不僅可以緩解長期施用化肥造成的生態(tài)破壞，同時會提高農(nóng)作物產(chǎn)量，改善土壤理化性質(zhì)。今后的研究中，在加強(qiáng)喀斯特區(qū)秸稈還田對改善土壤理化性質(zhì)的生態(tài)效益及作物產(chǎn)量提高的經(jīng)濟(jì)效益的同時，要重點研究不同研究角度下的區(qū)域最佳秸稈還田量。

秸稈還田量較少時，對土壤養(yǎng)分的增加以及加強(qiáng)降雨滲透的效果有限，達(dá)不到最佳水土保持效果;當(dāng)秸稈還田量高于最佳秸稈還田量時，它的水土保持生態(tài)和經(jīng)濟(jì)總體效益就會相應(yīng)地下降，因為超量的秸稈覆蓋會使土壤缺氧，土壤微生物生命活動受限，并且增加細(xì)菌和蟲害，造成農(nóng)作物減產(chǎn)[52]。因此，找到特定區(qū)域的水土保持最佳秸稈還田量對于保持喀斯特坡耕地地區(qū)最佳的水土保持以及作物增產(chǎn)的綜合效益具有重要的現(xiàn)實意義。不同區(qū)域的自然地理條件不一樣，因此其最佳秸稈還田量也不一樣。確定秸稈還田量的科學(xué)閾值可以從不同的角度：對土壤理化性質(zhì)的影響;對作物產(chǎn)量的影響;對土壤酶的影響及對土壤微生物的影響。蔡麗君等的研究表明，秸稈還田量與土壤酶活性之間存在密切的相關(guān)性，且土壤酶活性與土壤有機(jī)質(zhì)含量存在著正相關(guān)關(guān)系。在作物不同的生長期，不同的秸稈還田量對不同種類酶活性的影響是不一樣的。合理的秸稈還田方式對土壤理化、生物性狀的改良潛力巨大，更能夠增強(qiáng)土壤生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和生物緩沖性，在農(nóng)業(yè)生態(tài)中具有重要意義[53-55]。

3.2 探明喀斯特區(qū)秸稈還田腐解速度機(jī)制

秸稈在土壤中的降解速度會對秸稈還田的效益產(chǎn)生重大的影響，一般情況下會在秸稈還田的過程中加入腐熟劑，加快其降解速度。韋紅群等的研究表明，喀斯特區(qū)秸稈的腐解速度大于非喀斯特區(qū)[56]。探明影響喀斯特區(qū)秸稈還田腐解速度的機(jī)制將是喀斯特區(qū)秸稈還田下一步研究的重點。

參考文獻(xiàn)：

[1]胡乃娟，韓新忠，楊敏芳，等. 秸稈還田對稻麥輪作農(nóng)田活性有機(jī)碳組分含量、酶活性及產(chǎn)量的短期效應(yīng)[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報，2015，21（2）：371-377.

[2]張 鵬，李 涵，賈志寬，等. 秸稈還田對寧南旱區(qū)土壤有機(jī)碳含量及土壤碳礦化的影響[J]. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報，2011，30（12）：2518-2525.

[3]田慎重，寧堂原，王 瑜，等. 不同耕作方式和秸稈還田對麥田土壤有機(jī)碳含量的影響[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報，2010，21（2）：373-378.

[4]張亞麗，呂家瓏，金繼運(yùn)，等. 施肥和秸稈還田對土壤肥力質(zhì)量及春小麥品質(zhì)的影響[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報，2012，18（2）：307-314.

[5]孫 星，劉 勤，王德建，等. 長期秸稈還田對土壤肥力質(zhì)量的影響[J]. 土壤，2007，39（5）：782-786.

[6]冀保毅，趙亞麗，郭海斌，等. 深耕條件下秸稈還田對不同質(zhì)地土壤肥力的影響[J]. 玉米科學(xué)，2015，23（4）：104-109，116.

[7]Prosdocimi M，Jordn A，Tarolli P，et al. The immediate effectiveness of barley straw mulch in reducing soil erodibility and surface runoff generation in Mediterranean vineyards[J]. Science of the Total Environment，2016，547：323-330.

[8]Gholami L，Sadeghi S H，Homaee M. Straw mulching effect on splash erosion，runoff，and sediment yield from eroded plots[J]. Soil Science Society of America Journal，2013，77（77）：268-278.

[9]林超文，羅春燕，龐良玉，等. 不同耕作和覆蓋方式對紫色丘陵區(qū)坡耕地水土及養(yǎng)分流失的影響[J]. 生態(tài)學(xué)報，2010，30（22）：6091-6101.

[10]Garcia-Orenes F，Cerda A，Mataix-Solera J，et al. Effects of agricultural management on surface soil properties and soil-water losses in eastern Spain.[J]. Soil & Tillage Research，2009，106（1）：117-123.

[11]Cerdà A，Rodrigo-Comino J，Giménez-Morera A，et al. An economic，perception and biophysical approach to the use of oat straw as mulch in Mediterranean rainfed agriculture land[J]. Ecological Engineering，2017，108：162-171.

[12]陳洪松，楊 靜，傅 偉，等. 桂西北喀斯特峰叢不同土地利用方式坡面產(chǎn)流產(chǎn)沙特征[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2012，28（16）：121-126.

[13]張信寶，王世杰，孟天友，等. 農(nóng)耕驅(qū)動西南喀斯特地區(qū)坡地石質(zhì)化的機(jī)制[J]. 地球與環(huán)境，2010，38（2）：123-128.

[14]彭 韜，楊 濤，王世杰，等. 喀斯特坡地土壤流失監(jiān)測結(jié)果簡報[J]. 地球與環(huán)境，2009，37（2）：126-130.

[15]張 喜，薛建輝，許效天，等. 黔中喀斯特山地不同森林類型的地表徑流及影響因素[J]. 熱帶亞熱帶植物學(xué)報，2007，15（6）：527-537.

[16]熊康寧，李 晉，龍明忠. 典型喀斯特石漠化治理區(qū)水土流失特征與關(guān)鍵問題[J]. 地理學(xué)報，2012，67（7）：878-888.

[17]李 瑞，張 弛，顧再柯，等. 貴州喀斯特區(qū)典型小流域坡面土壤侵蝕與主要影響因子的響應(yīng)[J]. 水土保持研究，2018，25（3）：1-5.

[18]汪 軍，王德建，張 剛. 太湖地區(qū)稻麥輪作體系下秸稈還田配施氮肥對水稻產(chǎn)量及經(jīng)濟(jì)效益的影響[J]. 中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報，2011，19（2）：265-270.

[19]孫瑞波，郭熙盛，王道中，等. 長期施用化肥及秸稈還田對砂姜黑土細(xì)菌群落的影響[J]. 微生物學(xué)通報，2015，42（10）：2049-2057.

[20]韓錦澤. 玉米秸稈還田深度對土壤有機(jī)碳組分及酶活性的影響[D]. 哈爾濱：東北農(nóng)業(yè)大學(xué)，2017.

[21]任曉明，陳 粲，陳效民，等. 秸稈還田深度對黃棕壤養(yǎng)分及物理性質(zhì)的影響[J]. 水土保持通報，2018，38（2）：58-64.

[22]矯麗娜，李志洪，殷程程，等. 高量秸稈不同深度還田對黑土有機(jī)質(zhì)組成和酶活性的影響[J]. 土壤學(xué)報，2015，52（3）：665-672.

[23]楊敏芳，朱利群，韓新忠，等. 不同土壤耕作措施與秸稈還田對稻麥兩熟制農(nóng)田土壤活性有機(jī)碳組分的短期影響[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報，2013（5）：1387-1393.

[24]蔡太義，黃會娟，黃耀威，等. 不同量秸稈覆蓋還田對土壤活性有機(jī)碳及碳庫管理指數(shù)的影響[J]. 自然資源學(xué)報，2012，27（6）：964-974

[25]路文濤，賈志寬，張 鵬，等. 秸稈還田對寧南旱作農(nóng)田土壤活性有機(jī)碳及酶活性的影響[J]. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報，2011，30（3）：522-528.

[26]Yang H S，Xu M M，Koide R T，et al. Effects of ditch‐buried straw return on water percolation，nitrogen leaching and crop yields in a rice-wheat rotation system[J]. Journal of the Science of Food and Agriculture，2016，96（4）：1141-1149.

[27]Beggy H M，F(xiàn)ehmi J S. Effect of surface roughness and mulch on semi-arid revegetation success，soil chemistry and soil movement[J]. Catena，2016，143：215-220.

[28]Ma J，Ma E，Xu H，et al. Wheat straw management affects CH4 and N2O emissions from rice fields[J]. Soil Biology & Biochemistry，2009，41（5）：1022-1028.

[29]解文艷，周懷平，楊振興，等. 秸稈還田方式對褐土鉀素平衡與鉀庫容量的影響[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報，2015，21（4）：936-942.

[30]顧美英，唐光木，葛春輝，等. 不同秸稈還田方式對和田風(fēng)沙土土壤微生物多樣性的影響[J]. 中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報，2016，24（4）：489-498.

[31]黃雪嬌，王 菲，谷守寬，等. 鉀肥及與秸稈配施對紫色土作物產(chǎn)量和微生物群落結(jié)構(gòu)的影響[J]. 生態(tài)學(xué)報，2018（16）：5792-5799.

[32]李亞鑫，張娟霞，劉偉剛，等. 玉米秸稈還田配施氮肥對冬小麥產(chǎn)量和土壤硝態(tài)氮的影響[J]. 西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2018，46（7）：38-44.

[33]李 瑋，喬玉強(qiáng)，陳 歡，等. 秸稈還田和施肥對砂姜黑土理化性質(zhì)及小麥—玉米產(chǎn)量的影響[J]. 生態(tài)學(xué)報，2014，34（17）：5052-5061.

[34]潘志勇，吳文良，牟子平，等. 不同秸稈還田模式和施氮量對農(nóng)田CO2排放的影響[J]. 土壤肥料，2006（1）：14-16，65.

[35]Limon-Ortega A，Sayre K D，F(xiàn)rancis C A. Wheat and maize yields in response to straw management and nitrogen under a bed planting system[J]. Semigroup Forum，2000，92（2）：295-302.

[36]Kurothe R S，Kumar G，Singh R，et al. Effect of tillage and cropping systems on runoff，soil loss and crop yields under semiarid rainfed agriculture in India[J]. Soil & Tillage Research，2014，140：126-134.

[37]Zhang S L，Li P R，Yang X Y. Effects of tillage and plastic mulch on soil water，growth and yield of spring-sown maize[J]. Soil & Tillage Research，2011，112（1）：92-97.

[38]范藝寬，毛家偉，孫大為，等. 耕作深度和秸稈還田互作對土壤團(tuán)聚體組成和煙葉鉀、氯含量的影響[J]. 河南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2018，47（1）：32-36.

[39]薛 斌，黃 麗，魯劍巍，等. 連續(xù)秸稈還田和免耕對土壤團(tuán)聚體及有機(jī)碳的影響[J]. 水土保持學(xué)報，2018，32（1）：182-189.

[40]郭 瑤，陳桂平，殷 文，等. 內(nèi)陸灌區(qū)小麥秸稈還田對玉米光能利用及水分生產(chǎn)效益的影響[J]. 中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報，2018（6）：847-855.

[41]趙亞麗，薛志偉，郭海斌，等. 耕作方式與秸稈還田對冬小麥—夏玉米耗水特性和水分利用效率的影響[J]. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014，47（17）：3359-3371.

[42]劉世平，聶新濤，戴其根，等. 免耕套種與秸稈還田對水稻生長和稻米品質(zhì)的影響[J]. 中國水稻科學(xué)，2007，21（1）：71-76.

[43]Huo L，Pang H C，Zhao Y G，et al. Buried straw layer plus plastic mulching improves soil organic carbon fractions in an arid saline soil from Northwest China[J]. Soil & Tillage Research，2017，165：286-293.

[44]徐瑩瑩，王俊河，王俊河，等. 秸稈不同還田方式對土壤物理性狀、玉米產(chǎn)量的影響[J]. 玉米科學(xué)，2018（5）：78-84.

[45]王如芳，張吉旺，董樹亭，等. 我國玉米主產(chǎn)區(qū)秸稈資源利用現(xiàn)狀及其效果[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報，2011，22（6）：1504-1510.

[46]葛立立，王康君，范苗苗，等. 秸稈還田對土壤培肥與水稻產(chǎn)量和米質(zhì)的影響[J]. 中國農(nóng)學(xué)通報，2012，28（12）：1-6.

[47]賀 笑. 減緩麥秸還田對水稻生長負(fù)面效應(yīng)的栽培技術(shù)研究[D]. 南京：南京農(nóng)業(yè)大學(xué)，2015.

[48]湯文光，肖小平，唐海明，等. 長期不同耕作與秸稈還田對土壤養(yǎng)分庫容及重金屬Cd的影響[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報，2015，26（1）：168-176.

[49]胡 誠，陳云峰，喬 艷，等. 秸稈還田配施腐熟劑對低產(chǎn)黃泥田的改良作用[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報，2016，22（1）：59-66.

[50]黃婷苗，鄭險峰，侯仰毅，等. 秸稈還田對冬小麥產(chǎn)量和氮、磷、鉀吸收利用的影響[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報，2015，21（4）：853-863.

[51]傅 偉，劉坤平，陳洪松，等. 秸稈還田替代化學(xué)鉀肥對喀斯特峰叢洼地春玉米產(chǎn)量及土壤鉀素的影響[J]. 中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報，2017，25（12）：1823-1831.

[52]徐蔣來，胡乃娟，朱利群. 周年秸稈還田量對麥田土壤養(yǎng)分及產(chǎn)量的影響[J]. 麥類作物學(xué)報，2016，36（2）：215-222.

[53]蔡麗君，張敬濤，蓋志佳，等. 免耕條件下秸稈還田量對土壤酶活性的影響[J]. 土壤通報，2015，46（5）：1127-1132.

[54]靳紅梅，沈明星，王海候，等. 秸稈還田模式對稻麥兩熟農(nóng)田麥季CH4和N2O排放特征的影響[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)學(xué)報，2017，33（2）：333-339.

[55]孫小祥，常志州，靳紅梅，等. 太湖地區(qū)不同秸稈還田方式對作物產(chǎn)量與經(jīng)濟(jì)效益的影響[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)學(xué)報，2017，33（1）：94-99.

[56]韋紅群，曹建華，梁建宏，等. 秸稈還田對巖溶區(qū)與非巖溶區(qū)土壤酶活性影響的對比研究[J]. 中國巖溶，2008，27（4）：316-320.