摘 要：秸秆还田是农田提升有机质的主要途径之一。晋北地区由于降雨量少，气温低，无霜期短极大地影响了农作物秸秆还田的效果，由于缺乏科学的秸秆还田模式，来年春播时秸秆尚未完全腐烂，严重影响了播种质量。借鉴国内秸秆还田的成功经验，探索适于晋北地区秸秆还田模式，是解决冷凉地区秸秆还田应用技术的重要举措，对于维持农田生态平衡和土壤肥力具有十分重要的作用。近年来，积极进行农作物秸秆还田技术在生产中应用研究，对秸秆还田模式进行总结，提出了适合于晋北地区推广的主要模式，为农田土壤有机质提升找出了一条确实可行的途径，使土壤有机质逐步增加，耕地综合生产能力显著提高，取得了显著的经济、社会、生态效益。
关键词：秸秆还田模式；提升土壤有机质；改善土壤环境
中图分类号：S141.4 文献标识码：A
晋北地区由于降雨量少，气温低，无霜期短极大地影响了农作物秸秆还田的效果。由于缺乏科学的秸秆还田模式，来年春播时秸秆尚未完全腐烂，严重影响了播种质量。借鉴国内秸秆还田的成功经验，探索适于晋北地区秸秆直接还田模式，是解决秸秆过腹还田以外的，晋北冷凉地区秸秆直接还田应用技术的重要举措。作物秸秆是农田生态循环中重要的组成部分，对于保持良性和可持续的农业生产具有十分重要的作用。通过对农作物秸秆粉碎还田技术的应用研究和在生产实际中的应用，取得了显著的经济效益和社会效益。实践证明，该项技术是目前晋北地区提升农田综合生产能力的重要途径之一。
1 朔州市秸秆利用现状及研究目的
朔州市位于山西省北部，境内海拔893～233.4m，属北温带大陆性季风气候，平均无霜期120d，年降雨量428mm，年平均气温6.4℃，种植作物以玉米、马铃薯和小杂粮为主，是典型的1a1作寒温带农业生态区。近年来，随着产业结构的调整，农作物布局结构比例较以往有了很大的变化，特别是畜牧业在的迅速发展，玉米作物以其产量高、适应性强、秸秆可作为饲料，成为当地的种植业主导作物，朔州市玉米播种面积占总播面积的25%以上。玉米秸秆的利用方式也逐步多样化，主要以青贮、微贮、秸秆养畜过腹还田、秸秆机械化粉碎还田为主要利用模式，且取得明显的经济效益和生态效益。朔州市玉米播种面积年平均在8.6万hm2左右。玉米秸秆在饲料不能全部利用的情况下，每年约2.6万hm2玉米秸秆要进行机械直接还田和焚烧。扩大秸秆还田面积，杜绝焚烧秸秆，借鉴国内秸秆还田的成功经验，通过科学的试验方式和测试手段，探索出了适于晋北地区的秸秆机械粉碎还田技术模式，作为朔州市秸秆还田主要应用技术进行推广。
2 秸秆还田对土壤综合肥力的提高
秸秆中含有大量的微生物繁殖所需的营养物质，通过机械化粉碎还田的方式将其归还于土壤中，秸秆附近微生物大量繁殖，形成土壤微生物活动层，加速对秸秆中有机态养分的释放，还田后土壤生物活性强度提高。随着微生物繁殖力的增强，生物固氮增加，碱性降低，促进了土壤的酸碱平衡，养分结构趋于合理。玉米秸秆中含有大量的有机质、氮磷钾和微量元素，也是植物生长所需的营养元素。玉米秸秆在夏季炎热潮湿的环境下迅速腐烂，变成富含氮、磷、钾的有机肥料，据测定，每100g干玉米秸秆含氮素0.5g、五氧化二磷0.39g、氧化钾1.67g、灰分6.2g、纤维素30.6g、脂肪0.77g、蛋白质3.5g、木质素14.8g。玉米秸秆还田量以7500kg/hm2计算，可增加纯氮37.5kg/hm2、P2O5 29.25kg/hm2，K2O 125.25kg/hm2。经朔城区、怀仁、山阴对玉米秸秆连续还田3a及未还田地块进行多点取样测土，秸秆还田能明显提高土壤有机质和氮磷钾含量，还田3a的有机质增加0.7g/kg，全氮、有效磷、速效钾含量也相应地有所增加。还田玉米秸秆腐烂后，促使土壤团粒结构形成，提高了保肥供肥能力，达到疏松土壤、培肥地力、节本增效，既改善了土壤结构，又协调了土壤水、肥、气、热状况，形成良好的土壤生态环境，提高了土壤综合生产能力和农作物单产。
2.1 秸秆还田对土壤蓄水供水能力的提升
秸秆粉碎还田与机深耕同步进行，秋深耕30～40cm，由于耕层疏松深厚，容易接纳降水，减少地表径流，自然降水下渗较深。在秸秆的纤维物质的作用下，大量的吸纳保存了土壤水分，从而缓解土壤水分的蒸发，达到有效蓄水的作用，从而达到土壤水分丰富时集水、作物生长需水时供水的效果。据朔城区、怀仁、山阴连续3a测定，秸秆粉碎还田土壤含水量在播种期比未还田的对照分别提高了1.5%、1.7%、2.1%。
2.2 秸秆还田对土壤物理性状的改善
秸秆粉碎还田既能增加土壤有机质的含量，又能疏松土壤，其作用明显优于厩肥。通过深耕将秸秆埋于深土层中，从而使土层增厚14～22cm、作物根系下扎深度加深20～25cm。增加了深土层的有机质与养分的含量，并且降低了土壤容重，土壤容重降低0.08～0.11g/cm3，犁耕比阻减小，土壤气体交换明显增强，促进了微生物的活动，加速了深土层矿化度，使养分供应能力明显加强，土壤进一步熟化，土壤结构明显改善。
3 玉米秸秆粉碎还田及玉米种植技术要点
3.1 秸秆粉碎还田方法
玉米成熟后，人工摘穗归仓。用动力牵引机械配套秸秆粉碎机粉碎秸秆后，再结合秋深耕将秸秆翻压于土壤中，机耕深度>30cm。
玉米成熟后，用玉米联合收割机直接将秸秆粉碎，再用铁牛—55结合秋深耕将秸秆翻压于土壤中。
3.2 灌溉与备耕
秋季机械化粉碎玉米秸秆还田后，要及时进行灌溉，浇水量约1200m3/hm2，使玉米秸秆充分吸水并与土壤塌实，结合浇水施入尿素75kg/hm2，调节碳氮比，促使土壤微生物繁殖，加快秸秆腐烂。第2年春季旋耕机旋耕后即可进行覆膜、施肥和播种1次完成的机械化作业。
3.3 耕作要点
3.3.1 品种与密度
高产田选用大丰30号、先玉335、先锋508等高产品种，密度为55500株/hm2左右，中产田和旱地选用晋单56、晋单51、诚信1号、潞玉36、沃土3号等品种，密度为66000株/hm2。
3.3.2 平衡施肥
朔州市玉米单产幅度为7500～11250kg/hm2，按养分构成法计算，需从土壤吸收纯氮195～300kg，折合尿素424～652kg，P2O5105～150kg，折合16%的过磷酸钙656～938kg。晋北土壤一般中产田（玉米单产<7500kg/hm2）种植玉米，不需要施钾肥，但高产套作地块要适当补硫酸钾75kg左右，补硫酸锌15kg左右。
3.3.3 中耕除草
第1次中耕结合间苗，在3～5叶进行，中耕深度3～5cm，可以有效地控制苗期杂草，提高地温促进作物生长。第2次中耕在玉米大喇叭口期，结合追施氮肥进行，中耕深度8～15cm，苗旁宜浅，行间宜深。地膜覆盖地块要用玉米专用除草剂进行播前化学除草。
4 效益分析
4.1 经济效益
玉米秸秆粉碎还田具有显著的增产增收节支效果，据朔城区、怀仁、山阴等地试验统计，玉米秸秆还田3a的地块比未还田的对照平均增产玉米576kg/hm2，增产率8.3%，增加收入806元。由于秸秆还田后土壤肥力的提高，因此减少了化肥施用量，秸秆粉碎还地块种植玉米由于减少肥料投入可节支300元/hm2、节支收割秸秆费用300元/hm2，虽然秸秆还田机械投入增加了300元/hm2，与对照相比，秸秆粉碎还田地块种植玉米可获得节支增收效益：806+300=1106元/hm2。
4.2 生态效益
秸秆粉碎还田由于机械对根茬的粉碎和对表土的物理疏松搅动，能破坏玉米螟虫及其他地下害虫的寄生环境，故能大大减轻虫害，一般可使玉米螟虫的危害程度下降25%，从而减少了农药使用量，减少了农药对环境的污染。秸秆粉碎还田3a土壤有机质可提高0.7g/kg，氮磷钾养分含量和土壤含水量明显高于对照。由于机械化秸秆粉碎还田使秸秆中的有机质和生物养分得到充分的利用，因此降低了化肥的使用量，减少了大量使用化肥对土壤和水域造成的污染。秸秆还田避免了焚烧秸秆而造成的大气污染，有利于保护生态环境。
5 结论及建议
晋北农作物秸秆粉碎还田是提升土壤有机质的重要途径之一，采用机械化粉碎秸秆还田技术可提高土壤综合生产能力，通过节本增效不仅可以增加经济收益，而且还可以有效地防止焚烧秸秆所造成的资源浪费和大气污染。
作者简介：张雪涌（1959-），男，汉族，山西朔州人，高级农艺师，主要从事土壤肥料试验研究与技术推广工作。