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锐眼看秸秆丨秸秆还田对确保粮食安全具有重要意义

2023-04-06 16:04:01 来源：中国农网

(资料图片仅供参考)

秸秆是作物生产的重要副产品，是一项重要的农业资源。据估算，全球每年产生50亿吨以上作物秸秆。2021年，我国产生8.65亿吨作物秸秆。秸秆焚烧是过去农民常用的一种秸秆处理方式，但是这不仅浪费了宝贵的农业资源也对生态环境带来了不利影响。在国家提倡秸秆资源“五料化”利用的背景下，如何认识秸秆的资源价值和合理利用秸秆资源成为各界人士关注的一个焦点。

就当前秸秆资源利用状况而言，还田利用是最重要的利用方式，全国一半以上的作物秸秆被直接或间接还田利用。科研人员与技术服务部门也开展了大量秸秆还田技术的理论与适应性模式的研究。那么从对作物生产影响的角度而言，秸秆还田到底是否有利于作物生产呢？当前研究发现，在全球尺度上秸秆还田有利缩减作物产量差，提升作物生产能力；在我国全国尺度上，秸秆还田技术下作物产量可以提升7%以上。总结原因，主要包括：

一是秸秆还田提高了土壤肥力。秸秆还田可以增加土壤有机质含量，让土地变得更加“肥沃”。秸秆中含有丰富的有机质，秸秆还田就像为农田土壤微生物打了一针“兴奋剂”，可以提高微生物的活性，加速转化秸秆中的有机物为植物营养元素。这些元素就像是给作物喂了营养丰富的食物，可以让作物吸收更多更好的养分，茁壮生长。全国绝大多数田间试验表明，秸秆还田能够平均提高土壤10.3%和9.6%的全氮及有效氮的含量；平均提高5.9%和15.2%的土壤全磷及有效磷的含量；平均提高1.9%和9.5%的土壤全钾及有效钾的含量。同时，相比于施用有机肥、化肥等添加物，秸秆还田技术的成本更低，更加经济高效。因此，秸秆不是无情物，化作春泥更护田。

二是秸秆还田可以改善土壤结构与功能。秸秆还田为土壤提供了丰富的有机质来源，显著影响了土壤物理、化学、生物学过程，对土壤结构与功能有明显影响。全国绝大多数田间试验表明，秸秆还田能够平均降低3.9%的土壤容重，平均增加10.2%的土壤孔隙度，平均增加16.1%的土壤团聚体含量，这足以说明秸秆还田可以让土壤结构变得更好，提高土壤的养分供给能力。此外，秸秆还田可以增强土壤的保水能力，提高作物抗旱能力。全国绝大多数田间试验表明，秸秆还田能够显著提高土壤储水量，平均提高约6%。原因是，秸秆能够形成一层保护层，防止水分蒸发和土壤流失，同时还可以增加土壤的渗透性和通气性，从而增强土壤的保水能力。

三是秸秆还田有利于农田系统固碳减排。增强农田系统固碳减排能力是应对气候变化实现稳粮增收的重要途径，对促进可持续生产意义十分重要。秸秆还田作为保护性农业和气候智慧型农业的重要技术，可以从三个方面促进农田系统固碳减排能力的提升：首先，秸秆还田增加了土壤有机碳。通过秸秆还田，我们可以把一部分碳固定在土壤里，增加了土壤碳库的库容，从而达到固碳的效果。全国绝大多数田间试验表明，秸秆还田能够提高土壤有机碳含量，平均提高约12.3%；其次，减缓了秸秆碳向大气的释放速度。相比于其他处理方式，秸秆还田后经过碳周转过程，成为微生物量有机碳或者经由代谢物形成腐殖质，进入土壤碳库，并被长期固定到土壤中，这就延缓了秸秆碳回到大气系统的时间；最后，减少了农田系统间接排放。化肥投入一直以来是农田温室气体间接排放的重要来源，秸秆还田可以补充土壤中的养分，减少化肥的使用，从而减少化肥生产和使用过程中产生的温室气体排放。有研究发现，长期施用秸秆肥料可以减少化肥使用量15%~30%。

四是秸秆还田有利于提升土壤健康。秸秆还田可以通过提高土壤有机质含量和改善土壤结构与功能等方面促进有益菌群的生长，相关菌群能够参与秸秆的分解、腐熟提高土壤肥力，减少化肥用量，能够有效避免土壤板结以及严重的土壤污染和退化问题。其次，秸秆还田还可以通过改善微生物群落结构及个体活性，有效防控病害并促进作物生长，从而减少农药的施用，降低土壤及作物的农药残留，进而提升土壤健康。最后，秸秆覆盖还田能够在土壤表层形成一层保护层，防止水分蒸发，增强土壤的保水能力，在较干旱地区能够有效减少农用薄膜用量，避免白色污染，提升土壤健康。秸秆焚烧，虽然方便，但破坏了土壤健康，特别是长期效应，对农田的可持续发展不利。

综上所述，加强和完善秸秆还田技术的研究与应用，通过提高土壤肥力、改善土壤结构与功能、促进固碳减排、提升土壤健康等方面提升了农田系统的生产能力，在提高作物产量的同时，也增加了作物生产的可持续性，这对保障我国长期的粮食生产能力有积极作用。对此，我们应当肯定秸秆还田技术的重要价值。诚然，生产上也出现了秸秆还田增加了病原微生物与杂草、影响下茬作物播种等不利影响。但是，这并不是秸秆还田技术不可避免的“先天不足”。研究发现合理调整秸秆还田量、频率、方式，采用合理防治技术与其他配套田间管理措施等能有效规避不利影响。

因此，从技术原理和实践效果上来看，秸秆还田有利于保障粮食安全、促进可持续发展。针对其不利影响，未来应加强秸秆还田技术研究，因地制宜、因作物制宜确定最佳还田量、还田方式，集成高效土壤耕作与植保技术、机械装备，构建区域适应性技术模式，以发挥秸秆还田的技术优势。

供稿人：张海林中国农业大学教授

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