張秀敏，高日平，康文欽，王偉妮，潘遵天，黃 潔，高山明，于曉芳，景宇鵬

（1.內蒙古農業(yè)大學 農學院，內蒙古 呼和浩特 010019；2.內蒙古自治區(qū)農牧業(yè)科學院，內蒙古 呼和浩特 010031；3.科爾沁左翼中旗農業(yè)技術推廣中心，內蒙古 ?？?028000；4.鄂爾多斯市農牧業(yè)生態(tài)與資源保護中心，內蒙古 東勝 017010；5.涼城縣農畜產品質量安全中心，內蒙古 涼城 013750）

鹽堿土是鹽土和堿土及各種鹽化土和堿化土的總稱[1]。土壤的鹽堿化問題給農業(yè)生態(tài)環(huán)境和生產帶來了較大危害，進而造成土壤質量的嚴重下降及大片草場退化等嚴重后果，制約了區(qū)域社會經濟的發(fā)展[2-3]。目前，全世界有9.5×108hm2土地被鹽堿土覆蓋，約占總土地面積的10%，包括五大洲100 多個國家[4]。我國鹽堿土面積約3.6×107hm2，占全國可利用土地面積的4.88%[5]，多數(shù)集中分布在干旱、半干旱地區(qū)[6-8]，且每年有1.0×107hm2土地因土壤次生鹽漬化被迫降低可利用性[9]。鹽堿地作為一種重要的后備耕地資源，改良利用對于滿足我國人口糧食需求和農業(yè)的持續(xù)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義。鹽堿地改良利用的核心是依靠各種技術手段降低土壤鹽堿化危害，改善和提高土壤肥力，將土壤改良到適宜作物正常生長發(fā)育的狀態(tài)，從而實現(xiàn)鹽堿化土地資源的合理利用[10]。目前，針對鹽堿地改良的研究主要集中在水利措施改良、物理措施改良、化學措施改良和生物措施改良方面，主要技術措施包括灌排結合、鋪沙壓堿、平整土地、秸稈還田、種稻改堿、施用微生物菌肥等方式[11-14]。秸稈作為一種天然的有機物資源，還田不僅可以避免焚燒造成的大氣污染，更重要的是可以培肥地力、改良土壤結構、增加孔隙度、促進微生物活力和作物根系的發(fā)育等[15-17]。近年來，關于秸稈還田對鹽堿地改良方面的研究較為廣泛，如秸稈還田可有效降低鹽堿土土壤容重、鹽分含量、pH 值、堿化度等鹽堿化指標[18-20]，且對產量有一定影響[21-22]，研究秸稈還田對鹽堿地的治理對于耕地資源開發(fā)利用具有重要意義。筆者系統(tǒng)地梳理了秸稈還田措施對鹽堿地土壤的改良效果，并從秸稈還田改良鹽堿地的物理性質、化學性質、生物學特性以及作物產量等方面，對前人的研究工作進行闡述，以期為鹽堿地的改良和秸稈資源的高效利用提供參考。

1 我國秸稈還田利用現(xiàn)狀

秸稈廢棄物的高效、合理資源化利用是提升土壤耕作能力、減少農田污染、緩解資源短缺以及農業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要手段[23-26]。有研究表明[27-29]，秸稈還田不僅是秸稈廢棄物資源化利用的有效途徑，還能夠提高土壤養(yǎng)分[30]、改善土壤質量[31]、增加土壤有機質含量[32]，在土壤酶活性與微生物以及作物產量提升方面效果顯著[33-35]。秸稈還田方式有很多，總體可分為直接秸稈還田和間接秸稈還田兩大類，間接秸稈還田技術主要包括秸稈堆漚還田技術、過腹還田技術、燒灰還田技術、沼渣還田技術等，間接秸稈還田技術秸稈利用率高，但勞動強度大、耗時長、成本高、產量低，難以實現(xiàn)大面積推廣[36-38]。直接秸稈還田技術主要包括機械粉碎還田技術、整稈還田技術、留高茬還田技術等，利用形式主要為翻壓和覆蓋兩種，應用最廣泛、最普遍的是機械粉碎翻壓還田技術，該技術操作簡單易行、省工省時、經濟效益明顯，能夠實現(xiàn)蓄水保墑、增加地表積溫及土壤肥力，促進作物生長，具有快捷方便、高效低耗等優(yōu)點。但直接秸稈還田面臨的最大問題就是秸稈的腐解問題，還田后秸稈的腐解與養(yǎng)分釋放受氣候條件、土壤質地、農藝耕作措施等多方面因素影響，與還田秸稈數(shù)量、還田時間、還田長度、還田深度、還田秸稈類型以及氮肥配施量、配施方式等也密切相關。因此，探究不同區(qū)域不同土壤質地條件下秸稈還田的高效利用對土壤改良和質量提升具有重要現(xiàn)實意義。

2 秸稈還田改良鹽堿地的原理及其應用

2.1 秸稈還田技術改良鹽堿地原理

秸稈還田改良土壤鹽堿化的原理從秸稈的還田利用方式來看可分為兩方面。一方面是秸稈直接粉碎還田，將秸稈粉碎后結合翻耕、旋耕和深松等耕作方式進行還田，還田后秸稈作為一種有機物料開始在土壤中礦化分解，其分解過程中的某些中間產物，如多糖，能將土壤礦物質顆粒聚集為團聚體，提高土壤團聚體的數(shù)量，改善土壤結構，增強土壤持水能力，降低土壤蒸發(fā)量，抑制深層鹽分向耕層聚集[39]。同時，還田秸稈可通過吸附、酸堿中和等作用使鹽堿土的pH 值、交換性Na+含量降低，從而改善土壤的理化性質，提高土壤中的有機質含量和養(yǎng)分含量，達到改良鹽堿地的目的[40]。另一方面是秸稈覆蓋還田，該方式可大幅度減少土壤水分蒸散，抑制鹽分在地表積聚，秸稈覆蓋作用類似地膜覆蓋，阻止了水分與大氣直接交流，對土壤表層水分上行起到阻隔作用，同時還增加光的反射率和熱量傳遞，降低土壤表層溫度和蒸發(fā)耗水，加速洗鹽排堿，從而減少鹽分對作物根系的損害，有利于改善根系土層，提高鹽堿地生產力[41]。

2.2 秸稈還田技術在鹽堿地上的應用

我國學者在秸稈還田種類、還田方式、還田時間、還田深度等方面進行了研究[42-45]，同時配套其他改良措施對鹽堿土壤進行綜合治理，比較典型的綜合改良模式包括內蒙古引黃灌區(qū)秸稈還田配套灌排結合等工程措施[46]，河套灌區(qū)采用多措并舉（耕作松土、膜下灌溉、秸稈深埋等）的改良措施[47]，松嫩平原等氣候冷涼地區(qū)采用秸稈還田配施化學調理劑等措施[48]，濱海鹽漬地區(qū)水稻秸稈還田配套節(jié)水灌溉、種植耐鹽植物等措施[49]（表1）。由于區(qū)域自然條件、氣候特征、土壤鹽堿成分等差異，利用秸稈還田改良鹽堿地需因地制宜，采取相應的鹽堿地改良技術模式。

表1 我國典型區(qū)域鹽堿地治理秸稈還田技術及配套技術

3 秸稈還田對鹽堿土壤的改良效果

3.1 秸稈還田對鹽堿土壤物理特性的影響

在物理性狀方面，秸稈還田措施主要影響土壤容重、孔隙度及土壤水分含量等，尤其是在鹽堿化耕地上，土壤水分的變化對土壤中鹽分的影響至關重要?！胞}隨水來，水隨氣散，氣散鹽存”，這是鹽堿土形成的主要原因，鹽堿土的改良，尤其是旱區(qū)關鍵在于控水減蒸，防止含鹽地下水通過毛管上升，向土壤表層聚集。通過秸稈雙層覆蓋調控農田土壤水鹽分布，土壤水分累積蒸發(fā)量降低76.13%，大幅減弱了土壤水分的蒸散，減蒸控鹽效果顯著[50]；同時，連續(xù)秸稈還田0～30 cm 土層土壤容重降低，土壤孔隙度提高，且顯著降低了作物生育階段0～60 cm 各土層的含水量[51]；叢萍[52]研究認為，秸稈還田能顯著提高旱地土壤大于0.25 mm 水穩(wěn)性團聚體的百分比含量，改善土壤結構，土壤蓄水能力增強，降低了土壤水分的無效蒸發(fā)，可實現(xiàn)減蒸抑鹽；CUI 等[53]在重度鹽堿地上通過降雨和秸稈還田相結合的方法進行土壤洗鹽抑鹽，可降低0～40 cm 土壤剖面層中80%的鹽分；ZHANG 等[54]研究認為，秸稈還田對水的阻塞作用和鹽度會隨著秸稈還田量的增加而增加，達到臨界閾值時，秸稈還田對水和鹽度的阻隔作用降低；SONG 等[55]研究認為，秸稈翻埋還田和秸稈覆蓋還田均可抑制鹽分積累和土壤有效水分流失，降低了土壤電導率（EC）和鈉吸附比（SAR），但提高了土壤含水量。前人研究認為，秸稈還田可顯著增加土壤孔隙度，提高土壤入滲速率，增強土壤脫鹽效果，降低土壤鹽分含量；同時還可促進土壤團聚體的形成，改善土壤結構[56]。秸稈覆蓋/深埋還田改良鹽堿地物理性狀的關鍵機理是通過土壤表層的秸稈覆蓋以及粉碎翻壓，在表層土壤或深層土壤之間隔斷毛細管，抑制了土壤水分上移和降低鹽分表聚，同時秸稈還田還可促進土壤鹽分淋洗，減輕土壤鹽分表聚和次生鹽漬化現(xiàn)象[57]。

3.2 秸稈還田對鹽堿土壤化學特性的影響

秸稈還田對土壤化學特性（pH 值、有機質、養(yǎng)分等）產生了一定的影響。依據(jù)土壤pH 值（堿化度）的分級原則，可將鹽堿土分為非堿化土壤、弱堿化土壤、中度堿化土壤和強堿化土壤[58]。降低土壤堿化度改良鹽堿土壤化學性質的關鍵是秸稈等有機物料富含的有機物施入土壤后，可通過分解有機酸等物質中和土壤堿性。對鹽堿土的改良集中于排鹽降堿的同時，不能忽視對其土壤養(yǎng)分的補充，鹽堿土絕大多數(shù)表現(xiàn)為肥力以及耕作力的下降，向鹽堿土內增添秸稈能提高土壤的肥力[59]。秸稈還田量、還田方式及還田粒徑等對鹽堿地改良效果各不相同。秸稈半量還田添加有機肥及分解菌對于堿化草甸土有機質和養(yǎng)分含量的提升有顯著效果[60]；過量還田會使土壤中物質交換出現(xiàn)阻礙，土壤缺氧，秸稈腐解緩慢，影響秸稈還田的改良效果[17]。秸稈施入后土壤的全氮、全磷、有機質含量有所增加，經腐解處理的秸稈，還田后增幅最大[61-62]；秸稈粉碎還田和顆粒還田均可提高土壤有機質含量[63]，表層土壤有機質含量隨著還田年限的推移增長顯著，這可能是由于秸稈還田后分解過程中產生大分子羧基與土壤中的堿性物質反應，顯著提高了土壤膠體吸附鹽基離子的能力，結合土壤中的各種陽離子生成腐植酸鹽，從而降低鹽分離子含量[64]。HOU 等[65]研究表明，通過秸稈覆蓋，土壤犁底層除鹽率達80.72%，土壤有機質含量顯著提高；LIU 等[66]通過2年試驗研究認為，秸稈還田可有效增加鹽堿土土壤養(yǎng)分；另外，HUO 等[67]研究認為，在西北旱作農業(yè)地區(qū)通過秸稈和地膜的雙重組合效應，0～60 cm 鹽堿土土壤有機碳及有機碳組分含量顯著增加，原因可能是水、熱和鹽度的綜合影響以及土壤聚集物的穩(wěn)定性增加?？傊L期秸稈還田能提高鹽堿土壤中的有機質含量，增加土壤養(yǎng)分的有效性，在改良鹽堿土的同時可培肥地力。

3.3 秸稈還田對鹽堿土壤生物學特性的影響

由于鹽堿土壤中鹽分含量、堿化度較高，對土壤微生物會產生直接毒害作用，同時受鹽堿脅迫的影響土壤養(yǎng)分的有效性偏低、缺乏能源物質，使土壤微生物的生命活動受到抑制[68]，導致土壤中微生物分布及群落結構受鹽堿脅迫影響較大。因此，可將土壤微生物生物量、微生物群落結構、酶活性等作為衡量土壤健康程度的生物學指標，以評價鹽漬化土壤的改良及應用效果。汪成忠等[69]研究認為，水稻秸稈還田能顯著提高崇明鹽堿地土壤微生物數(shù)量和酶活性。不同形態(tài)秸稈還田對鹽堿地土壤微生物的活動影響較大，如秸稈切碎還田真菌/細菌逐漸降低，顆粒還田真菌/細菌逐漸升高[70]。薩如拉等[71-72]研究了西遼河灌區(qū)玉米秸稈還田對鹽堿地土壤細菌、真菌多樣性的影響，認為秸稈還田可改變鹽堿土壤中的菌屬種類，增加土壤微生物群落的多樣性，改善鹽堿地土壤微環(huán)境。秸稈還田后在微生物的作用下秸稈開始腐解和釋放養(yǎng)分，土壤中養(yǎng)分及有機質含量增加，土壤結構得到改善，進而為微生物的生長繁殖提供適宜的環(huán)境。不同土壤條件下土壤微生物數(shù)量分布情況為細菌>放線菌>真菌[73]。鹽漬環(huán)境中細菌以乳桿菌屬、芽孢桿菌屬為主，放線菌以鏈霉菌屬為主，真菌中青霉素屬占主要優(yōu)勢。在秸稈腐解的不同階段土壤微生物群落的響應存在明顯差異，前期細菌占主導地位，后期真菌為主。

4 秸稈還田對我國鹽堿地作物產量的影響

秸稈還田對鹽堿地土壤的改良效果還體現(xiàn)在作物的正常生長和產量方面。秸稈還田后作物葉片LAI 和SPAD 值明顯增大，光合能力增強，干物質積累量、根冠比以及產量明顯增加[74]。秸稈還田為作物的生長提供了豐富的氮素，顯著促進了作物的生長發(fā)育，且在同等施氮水平下，作物對秸稈還田補充氮素的吸收效率遠大于直接施加肥料補充，作物增產效果顯著[75]。從這個角度而言，秸稈還田在改良鹽堿地提高作物產量的同時，還應注意化肥用量的調控，以防不合理施肥帶來的土壤質量問題影響作物生長進程和產量。同時，在一定范圍內合理增加秸稈還田量還可提高土壤對秸稈的消納能力，增加作物產量，但由于秸稈還田后腐解慢，還田量若超過土壤改良閾值，則會導致作物產量降低[76]；YIN 等[77]在內陸鹽堿地區(qū)通過線性擬合得出1 416 kg/hm2土壤改良劑耦合4 200 kg/hm2秸稈還田量，玉米最高產量為10 316.5 kg/hm2。秸稈還田后作物產量的變化主要體現(xiàn)在產量構成因素，如秸稈還田后水稻有效穗數(shù)、穗粒數(shù)和結實率明顯增加，從而有效提高了蘇打鹽堿地稻谷產量[50]。另有研究表明，在鹽堿地上通過有機肥、化肥、秸稈還田的合理配施，作物穩(wěn)產增產效果顯著[78]。

5 展望

綜上所述，秸稈還田可改善鹽堿地土壤結構，增加土壤有機質和養(yǎng)分含量，提高土壤微生物數(shù)量與群落結構多樣性，對鹽堿土壤物理性質、化學性質及生物學性質具有一定的改良效果，同時可促進鹽堿地作物生長和增加作物產量，是鹽堿地有效治理的重要技術措施。秸稈還田利用在鹽堿地土壤改良方面的研究雖已取得較大進展，但是我國鹽堿地面積大、分布廣、總體治理難度相對較大。目前，針對不同區(qū)域鹽堿地的秸稈來源、秸稈還田方式、秸稈還田量、還田時間等研究不夠深入細致，缺乏綜合性、系統(tǒng)性的研究。在秸稈還田利用方面，需與區(qū)域作物種植結構、耕作方式、土壤鹽堿化程度等特點相結合，切忌生搬硬套，需因優(yōu)勢資源而制宜，采取與當?shù)貙嶋H生產相符的秸稈還田改良措施。此外，單一技術的應用難以實現(xiàn)鹽堿地的綜合改良，需加強秸稈還田技術配套其他改良措施的研究。例如，在地下水位較高、水資源豐富的鹽堿化地區(qū)，通過秸稈還田改良土壤，可將水利工程措施與秸稈還田措施綜合利用，排鹽的同時進行地力培肥。而在降雨稀少、水資源相對匱乏的地區(qū)，可將秸稈還田與地膜覆蓋、增施有機肥、種植耐鹽堿作物等措施配套，形成鹽堿地改良的綜合技術模式。

目前有關秸稈還田改良鹽堿地的研究多集中于對土壤鹽堿的阻隔、抑制及表觀土壤養(yǎng)分變化等方面，深層次、系統(tǒng)性的土壤微生物研究相對匱乏，基于鹽堿和秸稈兩者的長期影響，土壤微生物群落結構是否發(fā)生重塑、秸稈還田土壤微生物群落的多樣性特征等亟待研究，秸稈還田后誘導的鹽堿地抗逆基因有待挖掘。今后的研究可通過轉錄組技術和高通量測序技術探尋秸稈還田誘導的鹽堿土壤抗逆基因，充分利用現(xiàn)代分子生物學手段及傳統(tǒng)生理生化手段，繼續(xù)深入系統(tǒng)研究秸稈還田對鹽堿土的修復機制，從而為生產實踐提供理論參考，為我國鹽堿地改良及經濟發(fā)展提供科學方案。