陳翔 張樂樂 吳宇 蔡洪梅 于敏 武文明 張林 李金才

摘 要：作物秸稈還田是改良土壤、提高土壤生產(chǎn)力和作物產(chǎn)量的有效措施，但是秸稈還田也會引起作物出苗率低、幼苗素質(zhì)不高等負(fù)面問題，已成為限制秸稈還田技術(shù)大面積推廣的重要原因之一。該文綜述了秸稈還田對小麥出苗質(zhì)量的影響，從整地質(zhì)量、秸稈還田質(zhì)量、播種質(zhì)量、土壤水分和地溫等方面分析了影響小麥出苗質(zhì)量的因素，并從加強組織領(lǐng)導(dǎo)、聯(lián)合協(xié)作攻關(guān)與關(guān)鍵技術(shù)引領(lǐng)、科學(xué)制定還田方案、新型秸稈肥料的研發(fā)等方面提出了相關(guān)對策建議，以期為推進(jìn)秸稈還田技術(shù)的發(fā)展和資源的高效利用提供參考。

關(guān)鍵詞：秸稈還田;小麥;出苗質(zhì)量;對策

中圖分類號 S512.1文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A文章編號 1007-7731（2021）02-0027-04

作為農(nóng)業(yè)大國，我國秸稈資源十分豐富，每年作物秸稈總量約9×108 t，約占全球秸稈總量的30%，是全球第一秸稈大國[1-2]。由于富含大量有機質(zhì)和作物生長所必需的氮、磷、鉀及其他微量元素，數(shù)量龐大的秸稈已成為我國農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展不可忽視的寶貴資源。中國秸稈還田始于20世紀(jì)60年代，北方一些國有農(nóng)場開始推廣秸稈還田技術(shù)，20世紀(jì)80年代我國南方兩熟、三熟制和北方高產(chǎn)地區(qū)進(jìn)行了大面積推廣應(yīng)用。20世紀(jì)90年代開始了農(nóng)藝農(nóng)機結(jié)合的系統(tǒng)性試驗，適合中國國情的保護(hù)性耕作機械設(shè)計和耕作技術(shù)方面取得了重大進(jìn)展。2018年，我國秸稈還田面積達(dá)到了5.13×107 hm2，約占全國農(nóng)作物播種總面積的30.9%[3]。據(jù)統(tǒng)計，我國小麥、玉米秸稈還田當(dāng)季化學(xué)氮肥可替代總量分別為5.4×105 t和1.92×106 t[4-5]。因此，通過秸稈還田替代化學(xué)氮肥的使用，是改良土壤、提高土壤生產(chǎn)力和作物產(chǎn)量進(jìn)而實現(xiàn)減肥增效的有效措施[6-7]。

作為常年種植小麥、水稻、玉米等糧食作物的農(nóng)業(yè)大省，安徽省秸稈資源豐富，年產(chǎn)量達(dá)到4.18×107t[8]。自2014年安徽省實施最嚴(yán)格的秸稈禁燒措施以來，形成了以秸稈還田為主，飼料化、能源化、工業(yè)化等其他多種方式為輔的綜合利用方式[9-10]。目前，秸稈直接還田是秸稈資源利用最經(jīng)濟、便捷、高效的途徑[11]，然而在安徽省秸稈還田推廣過程中，受秸稈量大、還田后腐解速度慢、配套技術(shù)不完善、操作不當(dāng)?shù)葐栴}的影響，小麥出苗率低，幼苗素質(zhì)不高，易出現(xiàn)黃苗或死苗以及冬春易受凍害等現(xiàn)象時有發(fā)生，影響了小麥產(chǎn)量的提高[12]，成為限制秸稈還田技術(shù)大面積推廣的重要原因。為此，本文從整地質(zhì)量、秸稈還田質(zhì)量、播種質(zhì)量、土壤水分、地溫等方面系統(tǒng)闡述了影響小麥出苗質(zhì)量的因素，并提出了相應(yīng)的對策建議，以期為推進(jìn)秸稈還田技術(shù)的發(fā)展和資源的高效利用提供參考。

1 秸稈還田對小麥出苗質(zhì)量的影響

在小麥綠色豐產(chǎn)高效栽培技術(shù)中，培育壯苗是實現(xiàn)小麥抗寒越冬、抗旱保苗、壯稈大穗和后期防早衰的關(guān)鍵，而出苗質(zhì)量的好壞則是培育壯苗的先決條件。秸稈還田對小麥出苗質(zhì)量影響的正負(fù)效應(yīng)均有報道。楊四軍等[13]研究發(fā)現(xiàn)，稻秸還田1年后顯著降低了小麥出苗率和出苗的均勻性，幼苗素質(zhì)差，發(fā)生凍害后死苗嚴(yán)重，導(dǎo)致小麥減產(chǎn)。同時，隨著稻秸還田年數(shù)的增加，其對幼苗生長的不利影響雖有所減輕，但并不能完全消除[14]。沈?qū)W善等[15]等研究表明，多年連續(xù)小麥玉米周年機械化秸稈全量還田，不僅能提高小麥出苗率和出苗的均勻度，還能顯著提高3葉期小麥的苗高、單株葉面積和干物重，從而提高單株幼苗素質(zhì)。上述研究結(jié)論的不同可能與前茬作物以及還田的年數(shù)有關(guān)。其次，秸稈還田條件下，不同耕作方式對小麥出苗質(zhì)量的影響也不相同。李波等[16]研究表明，秸稈還田雖能提高小麥出苗的整齊度，但會降低出苗率和出苗的均勻性，且免耕處理小麥的出苗率和均勻性最差。李少昆等[17]研究發(fā)現(xiàn)，在秸稈還田條件下，4種不同耕作方式均會降低小麥出苗率，但幼苗的整齊度則有升有降，且與耕作方式密切相關(guān)。此外，秸稈的還田量也影響著出苗質(zhì)量。趙宏波等[18]通過2年大田試驗研究發(fā)現(xiàn)，少量秸稈混埋還田可使田間小麥出苗率提高22.9%～57.4%。李朝蘇等[19-20]研究表明，隨著秸稈還田量的增加，小麥出苗率和出苗均勻度均呈下降趨勢。因此，如何在秸稈還田條件下保證小麥一播全苗，實現(xiàn)苗齊、苗勻、苗壯，提高群體整齊度，保障小麥的穩(wěn)產(chǎn)、豐產(chǎn)，還需結(jié)合當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)的實際情況，深入研究秸稈還田量、還田年數(shù)以及耕作措施對小麥出苗質(zhì)量的影響，明確適宜的秸稈還田運籌方式，提高小麥出苗質(zhì)量。

2 影響小麥出苗質(zhì)量的主要因素

2.1 整地質(zhì)量 高質(zhì)量整地是培育小麥冬前壯苗的前提。在小麥播種前，通過耕作整地使麥田耕層深厚，土壤松緊適宜，地面平整狀況好，同時保肥供肥、保水供水能力強，從而為小麥的出苗及生長發(fā)育創(chuàng)造有利條件。目前，安徽省砂姜黑土占全省土壤總面積的15.91%[21]，具有典型的“僵、瘦、粘”等特點，耕性差，適耕期短，導(dǎo)致整地粗放、秸稈難以還田，嚴(yán)重影響小麥生產(chǎn)。砂姜黑土耕層淺、質(zhì)地粘重，在播前整地過程中如果不均勻、不平整，導(dǎo)致土壤團塊大小不一，播種后易出現(xiàn)麥種被較大的土塊壓住，從而導(dǎo)致出苗率低甚至難以出苗的現(xiàn)象;若在播種后遭遇大雨，會引起土壤板結(jié)，透水透氣性能差，從而影響小麥種子的萌發(fā)和出苗[22]。此外，砂姜黑土區(qū)整地應(yīng)在適宜播種期內(nèi)土壤墑情充足時進(jìn)行。

2.2 秸稈還田質(zhì)量 當(dāng)前，秸稈還田過程中存在“切的不碎，撒的不均，爛的不快”的問題，導(dǎo)致秸稈還田質(zhì)量不高。對于安徽皖北地區(qū)來說，前茬作物為玉米的田塊，由于秸稈量大，在聯(lián)合機收的條件下應(yīng)控制玉米秸稈粉碎長度≤10cm，并均勻拋灑，且2～3年深翻1次，深度在20～30cm。秸稈粉碎不徹底，還田后土壤間隙變大，種子與土壤接觸面積減小、不夠緊密，從而影響種子的吸水、生根、發(fā)芽、扎根等生長過程，輕者出苗緩慢，嚴(yán)重時出現(xiàn)黃苗、僵苗、死苗。麥田秸稈分布狀態(tài)是影響小麥機播質(zhì)量的重要因素，還田秸稈分布不均勻會導(dǎo)致種子生根難、出苗率低，且隨著秸稈還田量增加，對小麥出苗率抑制也隨之加重[20，23]。秸稈腐解緩慢是制約當(dāng)前秸稈還田質(zhì)量的主要因素，由于秸稈的C/N比高于微生物的C/N比，在還田后會導(dǎo)致土壤中氮素不足，使微生物與小麥爭奪氮素，從而導(dǎo)致麥苗因氮素不足而黃化，生長發(fā)育不良[24]。

2.3 播種質(zhì)量 在小麥生產(chǎn)中，提高播種質(zhì)量是實現(xiàn)“苗全、苗齊、苗勻、苗壯”的關(guān)鍵。當(dāng)前，秸稈還田條件下因播種質(zhì)量不高而導(dǎo)致麥田缺苗斷壟、播量不足、苗齡參差、壯弱不一現(xiàn)象，仍是限制安徽中低產(chǎn)地區(qū)小麥產(chǎn)量提高的重要原因之一。安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)李金才團隊提出“適墑、適期、適量、適深、適式”五適播種技術(shù)是培育壯苗的關(guān)鍵。小麥播種要在土壤墑情充足時進(jìn)行，墑情不足會影響小麥出苗質(zhì)量，因此要先造墑再播種。適期播種可使小麥充分利用光、熱、水等資源，在越冬前長出一定數(shù)目的分蘗和根系，積累較多養(yǎng)分，達(dá)到早發(fā)壯苗，有利于安全越冬。播期過早，麥苗旺長，易受凍害;播期過晚，冬前積溫不足，出苗緩慢，苗小且弱，冬前分蘗少，群體偏小，抗寒能力也差。播種量要根據(jù)小麥品種的潛力、分蘗成穗特性、土壤肥力基礎(chǔ)以及播期的早晚來決定。賈春林等[25]研究發(fā)現(xiàn)，玉米秸稈全量還田條件下，播種量顯著影響小麥的出苗率，且出苗率隨著播種量的增加呈先降低后增加的趨勢，但是最大播種量水平下小麥苗期出現(xiàn)旺長跡象。冬小麥播種一般要求3～5cm為宜，播種深度不當(dāng)且覆土厚薄不一致都會影響出苗質(zhì)量。播種過淺，易出現(xiàn)“芽干”，麥苗不耐旱，且分蘗節(jié)過淺易受凍害;播種過深，易出現(xiàn)悶種、爛籽、死芽現(xiàn)象，出苗晚、幼苗細(xì)弱，且出苗率低[26]。此外，張斯梅等[27]研究發(fā)現(xiàn)，稻秸還田條件下播種方式對小麥出苗率有著顯著影響，且出苗率為機械勻播>人工撒播>機械條播。

2.4 土壤水分 作為影響小麥種子萌發(fā)、出苗以及生長的關(guān)鍵因素之一，小麥苗期適宜的土壤含水量為田間持水量的70%～80%。秸稈還田對土壤水分的影響常因還田方式的不同而呈現(xiàn)復(fù)雜的多重性。Zhang等[28-30]研究表明，秸稈具有積聚降雨和減少表層土壤水分散失的功能，能提高土壤持水能力，蓄水保墑效果明顯。但在雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)地區(qū)，還田秸稈在腐解初期需要固定并消耗大量水分，易導(dǎo)致土壤墑情不足，從而阻礙作物幼苗生長，降低了水分利用效率[31]。如果還田過程中秸稈量過大，會使土壤因混埋大量秸稈而懸松形成較多大孔隙，增加了水分蒸散量，從而影響出苗質(zhì)量[32]。此外，秸稈還田質(zhì)量較差，在麥田分布不均勻也會導(dǎo)致土壤含水量分布不均，從而降低小麥出苗的均勻性。

2.5 地溫 溫度是影響小麥種子發(fā)芽出苗的重要因素之一，地溫過高或過低都會影響小麥種子的萌發(fā)和出苗，一般15～20℃為小麥發(fā)芽出苗的適宜溫度。由于秸稈的熱傳導(dǎo)率在高溫時更小[33]，而在低溫時可減少熱量的散失[30]，田間耕作措施通過秸稈覆蓋或?qū)ν寥赖臄_動等改變了耕層地表狀態(tài)，從而影響土壤的熱流狀況。趙亞麗等[10，34]研究表明，免耕秸稈覆蓋還田能增加冬小麥季土壤的溫度，從而緩解冬季凍害和倒春寒對土壤水分的凍結(jié)，使小麥根系保持較高的活力，從而增強其抗逆能力。但也有研究發(fā)現(xiàn)，秸稈覆蓋免耕或秸稈覆蓋會降低土壤溫度[29，35-36]。低溫會顯著降低種子的發(fā)芽勢和發(fā)芽率，同時延長出苗時間[22]。陳繼康等[37]研究表明，在小麥生育前期，秸稈覆蓋免耕處理使2.5cm土層地溫的日變化幅度顯著降低0.48～5.21℃，使土壤回溫變慢，小麥出苗延緩，且土壤晝夜溫差的變小不利于干物質(zhì)的積累，導(dǎo)致小麥生物量較低，進(jìn)而影響其生長發(fā)育。此外，趙宏波等[18]等研究表明，由于秸稈還田對地溫變化的“緩解效應(yīng)”，秸稈覆蓋在溫度升高時可能會使地溫回暖變慢，從而不利于麥苗的安全越冬。因此，在全球氣候變暖導(dǎo)致黃淮麥區(qū)小麥倒春寒災(zāi)害頻發(fā)重發(fā)的背景下[38]，找到適宜的秸稈還田模式，從而提高小麥植株的抗逆能力，這也是未來農(nóng)業(yè)防災(zāi)減災(zāi)研究的一個重要課題。

3 對策建議

3.1 加強組織領(lǐng)導(dǎo) 相關(guān)部門要分析農(nóng)民長期堅持焚燒秸稈的原因，提出禁燒秸稈的關(guān)鍵技術(shù)和管理辦法。農(nóng)業(yè)、環(huán)保、農(nóng)機、財政、科技等部門需要聯(lián)合技術(shù)攻關(guān)，加大財政補貼，尤其是加大農(nóng)作物收獲滅茬一體機、大馬力拖拉機和多功能復(fù)式作業(yè)播種機等相關(guān)農(nóng)機補貼。

3.2 聯(lián)合協(xié)作攻關(guān)，加強關(guān)鍵技術(shù)引領(lǐng) 如何在保證更好的還田效果同時又節(jié)約成本是還田機械的研究重點，應(yīng)積極引進(jìn)與研發(fā)推廣農(nóng)作物收獲與秸稈還田一體化的農(nóng)機裝備和多功能復(fù)式播種機;集成示范農(nóng)作物機械收獲與秸稈粉碎還田（秸稈覆蓋）一體化還田技術(shù)和“五位一體”復(fù)式播種技術(shù);研究與集成示范農(nóng)作物秸稈機械還田條件下灌溉技術(shù)與水肥耦合技術(shù)及病蟲草害綜合防治技術(shù)等確保周年秸稈機械化直接還田條件下作物“早、全、齊、勻、壯苗”的高產(chǎn)要求。

3.3 秸稈科學(xué)還田，制定針對性還田方案 秸稈還田要“對癥開方”，應(yīng)充分考慮不同地區(qū)土壤狀況、耕作制度等差異，因地制宜地制定還田方案，明確還田時間、還田量、還田方式（覆蓋、翻耕）、留茬高度、切碎長度、拋撒均勻度、耕整深度、地表平整度、秸稈埋覆蓋率等因素對還田效果和出苗質(zhì)量的影響，做到資源的高效利用，從而減少秸稈還田對小麥出苗質(zhì)量的負(fù)面影響。

3.4 加快秸稈肥料化進(jìn)程，研究新型秸稈肥料 秸稈中含有豐富的肥料元素，可用來加工有機肥料。但就目前來看，秸稈產(chǎn)業(yè)鏈薄弱，秸稈肥料研究投資比例不大，導(dǎo)致新型秸稈肥料產(chǎn)品欠缺。因此，要加大新型秸稈肥料開發(fā)力度，重點加強秸稈有效成分提取研究，加速推進(jìn)新型秸稈肥料開發(fā)推廣進(jìn)程。秸稈肥料化還能解決秸稈攜帶病菌和土傳病蟲害等問題的發(fā)生。此外，還應(yīng)加快新型菌劑的研發(fā)，提升秸稈腐熟降解速度。

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（責(zé)編：張宏民）