于 博 徐松鶴 任 琴 楊玉亭 周萌洋 潘 瑜

（集寧師范學院，012000，內(nèi)蒙古烏蘭察布）

作物秸稈是世界上僅次于煤炭、石油和天然氣的第四大能源，是重要的生物資源，占世界能源總消耗量的 1/4[1]。全球每年產(chǎn)生作物秸稈 50億～70億 t，有數(shù)據(jù)[2]顯示，美國每年生產(chǎn)的作物秸稈約4.5億t，中國農(nóng)作物秸稈年均總量約7億t，居世界首位，有學者估算我國2015年農(nóng)作物秸稈中可利用秸稈約7.7億t[3]，2017年秸稈資源綜合利用率超過83%[4]。中國玉米秸稈資源豐富，總量在2億t以上，玉米秸稈占秸稈資源總量的31%[5]。中國秸稈量呈逐年增加的趨勢，加之省柴節(jié)煤技術和清潔能源的推廣應用，農(nóng)村有大量富余秸稈[6]，部分地區(qū)農(nóng)民為了搶農(nóng)時，秸稈被棄置或露天焚燒[7]，被棄置的秸稈堆放在田間地頭導致水體富營養(yǎng)化等污染[8]，秸稈焚燒導致溫室氣體和固體顆粒排放到空氣中[9]，造成霧霾等大氣污染[10]，破壞了人們生產(chǎn)生活環(huán)境，危害人體健康[11]，還破壞土壤微生物生存環(huán)境[12]、影響土壤耕性[13]、破壞土壤生態(tài)[14]。作物秸稈不合理利用造成農(nóng)業(yè)生物資源的浪費和環(huán)境污染等一系列農(nóng)田生態(tài)環(huán)境問題，已成為當今農(nóng)業(yè)資源利用與環(huán)境領域的熱點問題。隨著焚燒秸稈禁令的實施以及各部委和各地方政府關于秸稈綜合利用政策的頒布，還田培肥土壤的秸稈利用方式得到快速發(fā)展[15]。因此，如何合理利用秸稈資源培肥土壤為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來經(jīng)濟效益和生態(tài)效益，是當前亟待解決的問題。

1 秸稈還田的技術模式

秸稈還田是將作物收獲后的秸稈直接或堆積腐熟后施入農(nóng)田，改善土壤理化性質(zhì)、加速生土熟化和提高土壤肥力的一種培肥方式[16]。秸稈還田分直接還田和間接還田。直接還田是利用農(nóng)機進行粉碎、破茬、深耕和耙壓等將作物秸稈粉碎后直接覆蓋于土壤表層或深埋。直接還田包括粉碎翻壓還田、覆蓋還田、留高茬還田、整稈還田和覆蓋條耕還田等，間接還田包括堆漚還田、過腹還田、燒灰還田、菇渣還田和沼渣還田等[17]。

1.1 秸稈粉碎翻壓還田

秸稈粉碎翻壓還田技術模式是利用聯(lián)合收割機將莖稈和莖葉粉碎覆蓋于地表，再翻耕入土，在微生物和酶的共同作用下腐解。該模式適用于玉米、小麥、水稻和高粱等作物秸稈還田，玉米和高粱的合格碎稈長度≤10cm[18-19]，小麥和水稻的合格碎稈長度≤15cm[19]，該技術模式有作業(yè)質(zhì)量好、處理量大、成本低和效率高的優(yōu)點[19-20]，在機耕配套措施較好的地區(qū)宜大面積推廣。

1.2 秸稈覆蓋還田

秸稈覆蓋還田技術模式是將作物秸稈或殘茬直接覆蓋于土壤表面，配套農(nóng)業(yè)播種機械器具措施[21]，整株倒茬覆蓋，適用于北方玉米田和小麥田。秸稈覆蓋還田能降低土壤的水蝕和風蝕，減少水分蒸發(fā)和養(yǎng)分流失，提高土壤飽和導水率，增強土壤蓄水能力，提高作物水分利用率[22]，保持土壤溫度相對穩(wěn)定，并能有效緩解氣溫驟變對土壤溫度的影響[23]，有保水保墑的作用。

1.3 秸稈留高茬還田

秸稈留高茬還田技術模式是指收割時作物基部留有一定高度的莖稈，翌年利用滅茬機、旋耕機和秸稈粉碎翻埋滅茬機清除作物根茬，將秸稈直接與耕層土壤均勻混合的一項機械化還田技術，適用于實行輪作的農(nóng)田[19]。根茬粉碎還田有節(jié)約工時、減少土肥流失、提高土壤有機質(zhì)和改良土壤的優(yōu)點[24]。

1.4 秸稈整稈還田

秸稈整稈還田技術模式是將作物摘穗后直立于田間，秸稈沿著機具前進方向翻埋或倒稈覆蓋在農(nóng)田內(nèi)的一種秸稈還田技術模式[19]，包括整體翻埋和覆蓋2種方式，翻埋還田的秸稈深施，覆蓋還田的秸稈面施。適用于地勢平坦的東北和一年一熟的西北旱作區(qū)[21]，有抗旱保墑、減少秸稈粉碎作業(yè)環(huán)節(jié)和投入成本較低等優(yōu)點[25]。

1.5 秸稈覆蓋條耕還田

秸稈覆蓋條帶耕作技術模式是指秋季或春季進行覆蓋秸稈，使用專用條帶耕作機對苗帶（待播種帶）表土進行少耕（僅淺耕播種帶），再用免耕播種機播種的技術模式。玉米收獲的同時將秸稈粉碎覆蓋在地表，秋季或春季采用秸稈集行機進行集行處理后露出待播種帶，再使用專用苗帶耕作機旋耕待播種帶[26]。該技術模式是保護性耕作的一種新形式，苗帶設計寬度約25cm，苗帶之間行距約76cm，作物全生育期保持秸稈覆蓋，全田土壤擾動通常小于1/3[27]，耕作省工省時、效率高并且成本低。該技術模式可減少耕層水土流失、碳排放和化肥投入，同時抑制水分蒸發(fā)，提高土壤有機質(zhì)含量，改善土壤結構，增強土壤抗旱能力，防治土壤退化[27-28]。

1.6 秸稈堆漚還田

堆漚還田是指在田間就近選址，將秸稈粉碎后堆積于地面或挖坑堆積，加入畜禽糞、多種微量元素和生物菌，在高溫厭氧環(huán)境下將秸稈堆腐后再還田的技術模式[29]。秸稈堆積處需靠近水源，挖深度為1.0～1.5m正方形坑，秸稈長度10～15cm，堆厚30～40cm，由下至上第2層堆黑土、草炭、人糞尿和家禽家畜糞，可添加少量尿素、磷酸二銨或過磷酸鈣，層層堆積，最上層用泥土封頂，堆積高度略高于平地，夏季溫度升高后可達到腐解秸稈的目的，翌年還田培肥土壤[30]。

1.7 秸稈生化腐熟快速還田

秸稈生化腐熟快速還田技術模式是利用高新技術進行菌種的培養(yǎng)和生產(chǎn)，用現(xiàn)代化設備控制溫度、濕度、數(shù)量、質(zhì)量和時間，經(jīng)機械翻拋、高溫堆腐和生物發(fā)酵等過程，將秸稈轉(zhuǎn)化為優(yōu)質(zhì)有機肥[31]，包括催腐堆肥技術、速腐堆肥技術和酵腐堆肥技術，具有自動化程度高、腐熟周期短、產(chǎn)量高、好氧發(fā)酵環(huán)境無污染和提高土壤養(yǎng)分速度快等優(yōu)點[31-32]。相比傳統(tǒng)堆制漚肥還田，該技術能產(chǎn)生大量纖維素酶，有殺滅秸稈中病菌、縮短秸稈腐熟時間、減少秸稈中有機質(zhì)及氮素損耗的優(yōu)勢[33]。20世紀末，微生物學家島本覺也利用酵素菌技術在日本用于秸稈肥制作，達到了還田秸稈快速釋放養(yǎng)分的目的，具有良好的經(jīng)濟效益、社會效益和生態(tài)效益[34]。

1.8 秸稈過腹還田

秸稈經(jīng)過青貯、氨化和微貯處理飼喂畜禽，經(jīng)過食草牲畜的咀嚼和胃的消化作用，以有機肥的形式返還土壤稱為過腹還田[31]。該技術模式是“種養(yǎng)結合”的新理念，形成糧食―秸稈―飼料―牲畜―肥料―糧食的良性循環(huán)，減少了秸稈浪費，降低了養(yǎng)殖業(yè)成本，實現(xiàn)了畜和農(nóng)的循環(huán)可持續(xù)發(fā)展[31]。

1.9 其他秸稈還田技術模式

秸稈還田技術模式還包括菇渣還田、沼渣還田和焚燒還田。菇渣還田是指將秸稈作為菇類和菌類的培養(yǎng)基料，生產(chǎn)后的菇渣還田培肥土壤的技術模式。沼渣還田是指秸稈發(fā)酵制沼，為土壤提供有機肥的技術模式。菇渣和沼渣產(chǎn)量小、生產(chǎn)周期長且勞動強度大，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中使用較少[31]。秸稈焚燒還田又稱炭化還田，是將秸稈直接點燃或作為輔助燃料，此方式污染大氣環(huán)境，存在火災安全風險，浪費能源，還會造成土壤有機質(zhì)和氮磷鉀大量損失[35]。目前，部分地區(qū)仍以傳統(tǒng)的秸稈焚燒和作為燃料等方式利用秸稈，這與秸稈還田成本高、當?shù)剞r(nóng)民生態(tài)環(huán)保意識淡薄和秸稈還田配套機械設備不足等因素有關。

2 秸稈還田的作用

2.1 秸稈培肥的價值

秸稈富含熱能和作物生長所必需的氮、磷、鉀及微量礦質(zhì)元素，其物質(zhì)組成包括纖維素、半纖維素、木質(zhì)素、蛋白質(zhì)和可溶性糖等，約占秸稈干重的80%[36]，是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中重要的有機肥源。豆科作物秸稈含氮較多，禾本科作物秸稈含鉀較多[37]。每100kg鮮秸稈中含氮 0.48～0.50kg、磷 0.12～0.38kg和鉀1.0～1.67kg，相當于2.4kg氮肥、3.8kg磷肥和3.4kg鉀肥，若將100kg作物秸稈還田，就相當于向土壤施入標準肥10kg以上，土壤有機質(zhì)含量提高0.03%[29,38]。利用秸稈生物肥料會帶來更高的肥效，土壤基施3750kg/hm2秸稈相當于1500kg碳酸氫銨、750kg過磷酸鈣和300kg硫酸鉀的肥效[29]，秸稈還田增加了土壤養(yǎng)分，可減少化肥的施用[39]。秸稈作為物質(zhì)、能量和養(yǎng)分的載體[40]，將其還田是最簡便、綠色、生態(tài)及可持續(xù)的培肥技術[41]和經(jīng)濟措施[42]。該技術在減少秸稈焚燒所造成大氣污染的同時還能培肥土壤，為作物生長提供良好的土壤環(huán)境。歐美等發(fā)達國家秸稈還田利用率較高，據(jù)統(tǒng)計，2008年美國10個玉米生產(chǎn)州的玉米秸稈還田比例約45%，其中愛荷華、伊利諾斯、堪薩斯和內(nèi)布拉斯加等州玉米秸稈還田比例超過50%[43]，美國秸稈還田量約占秸稈生產(chǎn)量的68%以上[44]，英國占73%以上[45]，較高的秸稈還田率對農(nóng)田土壤肥力保持起著十分重要的作用[46]。

2.2 秸稈還田培肥機制

秸稈還田培肥土壤的關鍵是秸稈腐解[45]，以喜糖酶和無芽孢細菌為主的微生物群落活動，分解可溶性糖和淀粉等易分解的碳水化合物；再以芽孢細菌和纖維分解細菌分解較復雜的高分子碳水化合物，如纖維、果膠和蛋白質(zhì)等；最后以放線菌和真菌類取代芽孢細菌分解木質(zhì)素、單寧和蠟質(zhì)等成分變?yōu)閺碗s的高分子碳水化合物，使秸稈中礦質(zhì)營養(yǎng)返還到土壤中，補償作物收獲時帶走的養(yǎng)分，這些營養(yǎng)物質(zhì)有培肥土壤的作用。秸稈腐解對土壤養(yǎng)分、土壤理化性狀、土壤酶活性與微生物、溫室氣體排放和作物產(chǎn)量有顯著的影響。

2.2.1 秸稈還田對土壤養(yǎng)分的影響 秸稈腐解過程伴隨著養(yǎng)分的釋放。秸稈中的氮素包括貯存性氮素和結構性氮素[47]，貯存性氮素包括滯留在秸稈中的硝態(tài)氮、銨態(tài)氮和一些小分子氨基酸、酰胺等。結構性氮素主要是難腐解的有機氮，包括葉綠素、蛋白質(zhì)、酶、核酸、胺類、氨基化合物和各種維生素中的氮。貯存性氮素占比很少，易進入土壤；結構性氮素是秸稈氮素的主要組分，須先經(jīng)微生物礦化變?yōu)闊o機氮。秸稈中60%的磷以無機磷的形態(tài)存在，其中40%為難分解的有機磷，秸稈中的磷素以有機態(tài)和無機態(tài)形式進入土壤，增加土壤總磷量。秸稈中的鉀素主要以 K+的形態(tài)存在，溶于水進入土壤[48]。秸稈腐解速率表現(xiàn)為前期快、后期逐漸變慢的特征[49]，用N15標記，稻草腐解90d后23.5%的有機態(tài)氮被礦化，這些氮素進入土壤中再進行盆栽試驗，其中13%～14%的N15被玉米和水稻吸收[50]。旱田秸稈還田40d后，80%的碳以微生物呼吸的形式被釋放進入土壤中[51]。水田中，秸稈腐解15d達到腐解速率最大值，90d腐解率達50%[52]。小麥和水稻秸稈還田124d后，腐解率達50%，氮素和磷素平均釋放率均大于50%，鉀素平均釋放率達98%[53]。秸稈腐解顯著增加了鹽堿土腐殖質(zhì)中的胡敏酸和富里酸含量[54]。麥稈施入稻田100d后，腐解率達到60%以上，礦質(zhì)元素釋放速率為K＞P＞N≈C[55]。釋放的養(yǎng)分增加了土壤速效養(yǎng)分、養(yǎng)分儲量、腐殖質(zhì)和有機質(zhì)含量[56]。因此，秸稈還田可提高土壤養(yǎng)分含量，提升土壤肥力。目前，國內(nèi)研究集中在秸稈還田對耕層土壤養(yǎng)分的影響上（表1），對土壤犁底層及深層養(yǎng)分變化的影響有待進一步的研究。另外秸稈C/N高，秸稈腐解需大量的氮素，容易與作物發(fā)生爭氮現(xiàn)象，帶來產(chǎn)量降低的負面效應。因此，秸稈還田對土壤養(yǎng)分含量及其有效形態(tài)和作物產(chǎn)量的貢獻有待進一步研究。

表1 秸稈還田對土壤養(yǎng)分的影響Table 1 Effects of straw returning on soil nutrients

2.2.2 秸稈還田對土壤理化性狀的影響 秸稈還田顯著改善土壤理化性狀，土壤溫度日變化幅度減小，容重和硬度顯著降低，孔隙度和通氣狀況顯著改善，蓄水保墑能力增強，土壤含水量、保水能力和導水能力顯著提高，團聚體穩(wěn)定性增強，團粒結構增多，交換性陽離子減少，pH顯著降低，土壤質(zhì)地得到改善（表2）。因此，秸稈還田對土壤理化性狀的改善效果明顯，但利用秸稈覆蓋和秸稈留高茬等方式還田后，如何保障翌年春季或后茬作物的出苗質(zhì)量和出苗率，以及作物生長發(fā)育對土壤水分、空氣、溫度、pH的要求和改善作物生長的土壤物理環(huán)境還有待進一步研究。

表2 秸稈還田對土壤理化性狀的影響Table 2 Effects of straw returning to field on soil physical and chemical properties

2.2.3 秸稈還田對土壤酶活性和微生物的影響由表3可知，秸稈還田后土壤酶活性和微生物數(shù)量提高，微生物學特性改善，土壤過氧化氫酶、蔗糖酶、磷酸酶、脲酶和纖維素酶活性顯著提高，土壤細菌、真菌和放線菌數(shù)量增加，細菌物種多樣性提高，有機物降解菌和光譜抑菌作用的微生物增多，自生固氮菌、磷酸鹽細菌、無機磷細菌和有機磷細菌顯著增加，真菌群落豐度增加。目前，尤其是我國北方地區(qū)，秋冬季溫度較低和營養(yǎng)物質(zhì)不足等因素降低了土壤酶和微生物活性，使秸稈腐解緩慢，影響翌年或后茬作物的出苗質(zhì)量和出苗率。因此，秸稈還田后土壤微生物群落的物種豐富度和優(yōu)勢度變化有待進一步研究。秸稈還田帶來的病原體及土壤微生物之間的拮抗作用與秸稈腐解后的次生產(chǎn)物對病害的影響尚無定論。秸稈還田后合理使用除草劑、殺蟲劑、殺菌劑及與生物防治的相關研究有待進一步研究。

表3 秸稈還田對土壤酶活性和微生物的影響Table 3 Effects of straw returning on soil enzyme activity and microorganism

2.2.4 秸稈還田對農(nóng)田溫室氣體排放的影響 秸稈還田促進土壤固碳[72]，增加了土壤有機碳含量和土壤碳庫儲量，耕層土壤、植株和籽粒有機碳儲量均增加，表現(xiàn)為碳匯，實現(xiàn)農(nóng)田土壤的固碳和減排[73]。秸稈還田顯著增加了農(nóng)田土壤有機碳[74]。孫竺鶴等[75]用13C標記玉米秸稈，研究結果顯示，棕壤固碳量隨秸稈還田量增加而增大，棕壤碳庫的周轉(zhuǎn)速率也隨之加快。秸稈還田顯著提高了水田土壤有機碳含量，提高了土壤固碳量[76]。秸稈還田對農(nóng)田溫室氣體減排的影響見表4。目前，關于秸稈還田促進耕層土壤有機碳儲量增加、提高土壤固碳的結論基本一致，但有關秸稈還田影響土壤有機碳變化的碳收支過程的定量研究較少。關于秸稈還田影響土壤N2O排放的結論不一致，部分研究者認為秸稈還田減少土壤N2O排放，但是秸稈還田配施氮肥，土壤N2O排放量也會增加，減少CH4排放的措施使土壤 N2O排放量增加也有報道，秸稈還田后土壤N2O排放量受多種因素影響。

表4 秸稈還田對農(nóng)田溫室氣體排放的影響Table 4 Effects of straw returning on greenhouse gas emission in farmland

2.2.5 秸稈還田對作物產(chǎn)量的影響 由表5可知，秸稈還田對玉米和水稻有明顯的增產(chǎn)作用；秸稈覆蓋還田對大豆有減產(chǎn)的效應，小麥秸稈旋耕還田對大豆有增產(chǎn)作用；玉米秸稈翻耕還田對小麥有減產(chǎn)的效應；水稻田秸稈生物炭翻耕還田對水稻有明顯的增產(chǎn)作用，但小麥秸稈翻耕還田對水稻產(chǎn)量影響不明顯?？傮w上看，秸稈還田對作物有增產(chǎn)作用，屬于正面效應。作物產(chǎn)量受氣候條件、還田方式、耕作措施、栽培技術和作物種類等綜合影響。因此，在不同的生態(tài)區(qū)、栽培技術條件與作物之間，秸稈還田對產(chǎn)量的貢獻有所不同，部分秸稈還田技術措施對作物有減產(chǎn)效應，其原因有待進一步分析。

表5 秸稈還田對作物產(chǎn)量的影響Table 5 Effects of straw returning on crop yield

3 秸稈還田的區(qū)域應用

內(nèi)蒙古是我國重要的糧食生產(chǎn)基地[83]。玉米是內(nèi)蒙古第一大作物，播種面積超過260萬hm2，占糧食作物播種面積的38.2%，分布在西遼河、土默川和河套平原灌區(qū)，2019年玉米秸稈量約0.327億t，占我國玉米秸稈資源量的16.35%。氮、磷和鉀養(yǎng)分含量相當于16.35萬t尿素、3.82萬t過磷酸鈣、38.15萬t硫酸鉀，秸稈還田培肥潛力巨大。內(nèi)蒙古《農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展三年行動方案（2020年-2022年）》指出，開展秸稈利用區(qū)域補償制度試點，推動形成收、儲、運、用的技術模式，提升秸稈綜合利用能力，農(nóng)田土壤大力推廣秸稈還田等，耕地地力提升綜合配套技術，加強中低產(chǎn)田改造及可持續(xù)利用，秸稈還田面積達到233萬hm2，平均化肥用量減少到 207kg/hm2，保證內(nèi)蒙古糧食增產(chǎn)和農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。內(nèi)蒙古西遼河、土默川和河套三大平原灌區(qū)玉米秸稈深翻還田在技術和理論上取得了一定的研究進展。

3.1 西遼河平原灌區(qū)秸稈還田的應用

西遼河平原灌區(qū)采用玉米秸稈粉碎深翻30cm還田的技術模式。深翻是通過鏵式犁疏松土壤，擾動土層，使上下土層翻轉(zhuǎn)、混合。通過深翻整地耕作措施，將聯(lián)合收割機粉碎的玉米秸稈翻入土壤30cm深處，實現(xiàn)秸稈還田。使土壤下層生土逐步熟化，改善土壤通透性，增強抗旱能力，為作物根系生長和微生物活動創(chuàng)造良好的環(huán)境。該灌區(qū)多年秸稈深翻還田試驗表明，秸稈還田后土壤有機質(zhì)、堿解氮和速效鉀含量顯著增加，0～30cm淺剖面年平均截獲土壤有機碳量增加，土壤酶活性顯著提高，細菌、真菌和放線菌的數(shù)量顯著增加，土壤細菌多樣性提高、真菌群落豐度顯著提高，肥力提升。秸稈還田后玉米葉片、穗部、籽粒氮積累量、穗位葉葉綠素含量和超氧化物歧化酶活性顯著提高，葉片丙二醛含量顯著降低，玉米根系生物量、氮素積累及轉(zhuǎn)運率和產(chǎn)量顯著提高，詳見表6。目前，西遼河平原灌區(qū)土壤類型為黑土和草甸土，土壤基礎肥力高且結構性好，在現(xiàn)有的研究基礎上還需深入研究秸稈深翻還田對黑土和草甸土的土壤剖面特征、結構性、持水性、固碳能力，農(nóng)田溫室氣體減排，生物多樣性及其對玉米養(yǎng)分吸收、根系構型和產(chǎn)量貢獻的影響，深入研究西遼河平原灌區(qū)高產(chǎn)土壤（黑土、草甸土）的肥力特征。

表6 內(nèi)蒙古西遼河平原灌區(qū)玉米秸稈深翻還田研究現(xiàn)狀Table 6 Research status of maize straw returning from deep ploughing in Xiliaohe Plain of Inner Mongolia

3.2 土默川平原灌區(qū)秸稈還田的應用

在土默川平原灌區(qū)玉米籽粒收獲時，用聯(lián)合收割機將秸稈粉碎，再用翻轉(zhuǎn)犁將地表秸稈深翻至距地表40cm處，實現(xiàn)秸稈深翻還田。該區(qū)域定位試驗表明，秸稈深翻還田在耕作土壤的同時改善了土壤結構性，秸稈深翻還田是一項可持續(xù)的耕作措施，是一種保護性的補償還田機制，對培肥土壤具有重要的理論價值[89]，土壤有機質(zhì)、土壤結構指數(shù)和有機無機復合體數(shù)量顯著增加，土壤團粒結構增多，土壤酶活性及可培養(yǎng)細菌數(shù)量和細菌多樣性、有益細菌的數(shù)量、能降解惰性有機物質(zhì)的菌種、具有凈化作用的細菌顯著增加，肥力提高。秸稈還田后，玉米根干重、根長、根表面積和根體積顯著增加，玉米莖稈性狀得到優(yōu)化，莖稈倒伏率降低，莖粗、莖稈的穿刺強度和折斷強度增加，秸稈深翻還田對產(chǎn)量的貢獻為5.5%，產(chǎn)量提高0.6t/hm2（表7）。該灌區(qū)土壤類型為沙壤土，土壤基礎肥力低，土壤結構脆弱，秸稈深翻還田1～2年秸稈腐解緩慢，深翻所破壞土壤結構的強度大于秸稈腐解促進團粒結構形成的強度，土壤團聚體的穩(wěn)定性被破壞。因此，在現(xiàn)有研究基礎上，還需進一步研究與本區(qū)域土壤性質(zhì)相適宜的秸稈還田技術模式，例如采用“堆漚還田1～2年+連續(xù)秸稈深翻還田”或“過腹還田1～2年+連續(xù)秸稈深翻還田”的技術模式，可達到維持土壤結構穩(wěn)定的目的。還需進一步研究土默川平原灌區(qū)高產(chǎn)土壤（沙壤土）的肥力特征與秸稈深翻還田調(diào)控機制。

表7 內(nèi)蒙古土默川平原灌區(qū)玉米秸稈深翻還田研究現(xiàn)狀Table 7 Research status of maize straw returning from deep ploughing in Tumochuan plain of Inner Mongolia

3.3 河套平原灌區(qū)秸稈還田的應用

河套平原灌區(qū)玉米生產(chǎn)實踐中采用“翻耕+秸稈還田”與“翻耕+深松+秸稈還田”的技術模式，部分地區(qū)采用“秸稈表覆和秸稈深埋”的還田技術模式。巴彥淖爾市年秸稈機械化深翻還田量達63.61萬t，巴彥淖爾市五原縣秸稈機械化深翻還田面積達3500hm2。秸稈深翻還田后土壤養(yǎng)分增加，土壤理化性狀得到改善，肥力提升。秸稈還田后，玉米形成深扎型根系，按近理想根構型，根密度提高91.7%，水分利用效率提高41.4%；玉米干物質(zhì)積累量、葉面積指數(shù)和凈光合速率顯著增加，葉面積持續(xù)期延長；玉米冠層光合物質(zhì)產(chǎn)能得到大幅度提升，平均增產(chǎn)潛力提升近8.9%（表8）。目前，該區(qū)域土壤類型為粉質(zhì)黏土和砂壤土，土壤基礎肥力較低，結構致密、堅硬，加之引黃灌溉，黃河水鹽分含量高，土壤pH較高，玉米田鹽堿化程度高。因此，河套平原灌區(qū)在現(xiàn)有研究基礎上，還需進一步研究秸稈深翻還田對耕層土壤鹽分含量和組成、堿化度及陽離子交換量等土壤化學性質(zhì)的影響。配施新型鹽堿土改良劑，形成“深翻秸稈還田+土壤改良劑”的還田技術模式，還需深入研究河套平原灌區(qū)高產(chǎn)土壤（粉質(zhì)黏土和砂壤土）的肥力特征及秸稈深翻還田與土壤改良劑協(xié)同調(diào)控機制。

表8 內(nèi)蒙古河套平原灌區(qū)玉米秸稈深翻還田研究現(xiàn)狀Table 8 Research status of maize straw returning from deep ploughing in Hetao plain of Inner Mongolia

總體上，內(nèi)蒙古平原灌區(qū)玉米秸稈還田率逐年提高，秸稈深翻還田相關研究不斷深入，秸稈還田培肥農(nóng)田土壤的效果顯著，土壤有機質(zhì)的投入增加，土地生產(chǎn)力提高，解決了秸稈資源浪費和環(huán)境污染問題，實現(xiàn)了“用養(yǎng)”結合，達到了“藏糧于地”的發(fā)展戰(zhàn)略目標，對農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展和糧食安全具有重要意義?，F(xiàn)有秸稈還田培肥理論和技術體系不足以滿足當前農(nóng)村土地經(jīng)營模式、農(nóng)機保有現(xiàn)狀及由此產(chǎn)生的秸稈培肥、耕作與栽培模式等不斷變革的需求。西遼河、土默川和河套三大平原灌區(qū)地處內(nèi)蒙古東、中、西部，土壤類型差異大，不同土壤類型的土壤肥力特征與秸稈深翻還田培肥機制缺乏系統(tǒng)研究。因此，內(nèi)蒙古平原灌區(qū)秸稈還田技術措施的理論研究和推廣應用還有很大空間，秸稈還田培肥土壤需要進一步結合區(qū)域生態(tài)氣候特點、土壤類型、耕作制度、農(nóng)機保有情況、施肥與栽培模式等因素，探索適宜本地區(qū)的秸稈還田技術模式，闡明不同生態(tài)區(qū)和不同土壤類型之間高產(chǎn)土壤的肥力特征和秸稈深翻還田調(diào)控機制。

4 展望

通過對國內(nèi)外秸稈還田及內(nèi)蒙古平原灌區(qū)玉米秸稈深翻還田相關研究的總結，可知秸稈還田在提高土壤肥力、改善土壤質(zhì)量和促進作物生長方面發(fā)揮很大優(yōu)勢，有明顯的增產(chǎn)作用。有關內(nèi)蒙古平原灌區(qū)秸稈深翻還田的正面效應已有較多研究，對其負面影響研究較少。對高產(chǎn)田土壤肥力特征與秸稈還田調(diào)控機制的研究也較少。因此，今后關于秸稈深翻還田培肥土壤增產(chǎn)機制研究可重點關注以下幾點：（1）借鑒發(fā)達國家的秸稈還田技術模式，如秸稈覆蓋條耕還田技術等，提高內(nèi)蒙古乃至全國的秸稈利用率，最大程度發(fā)揮秸稈深翻還田的正面效應；（2）深入研究秸稈深翻還田對土壤肥力的影響機制，提出秸稈深翻還田不利影響產(chǎn)生的原因和解決的技術措施，結合發(fā)達國家秸稈還田前沿研究成果，改進秸稈還田技術模式；（3）綜合區(qū)域土壤效應對秸稈深翻還田土壤肥力影響的研究，加強秸稈深翻還田對單一肥力因素影響的機制分析；（4）綜合區(qū)域氣候效應對土壤溫室氣體減排影響的研究，加強秸稈深翻還田對單一溫室氣體排放影響的機制分析；（5）綜合區(qū)域氣候效應對秸稈腐解速率影響的研究，加強秸稈快速高效低溫降解菌系的研究，這也是當前秸稈直接還田限制培肥效率的瓶頸問題；（6）加強長期連續(xù)秸稈還田定位觀測對土壤肥力特征、農(nóng)田生態(tài)效應及土壤生產(chǎn)力影響的機制分析，運用同位素示蹤技術，結合分子生物學與數(shù)學建模等方法，深入研究秸稈深翻還田培肥增產(chǎn)機制。