秸秆还田研究进展及内蒙古玉米秸秆深翻还田现状

doi:10.16035/j.issn.1001-7283.2022.02.002

Abstract

Abstract:

Straw is an important renewable raw material in the process of soil fertility. Straw recycling is the most economical and effective technical measure for fertilization and soil improvement. The environmental problem of air pollution can be solved by burning straw in the fields. The mechanism of returning straw to the field for fertilizer cultivation and the technical way of returning straw had been systematically summarized in this work. The effects of recycling crop straw on soil physical and chemical properties, soil nutrients and their availability, soil microorganisms, enzyme activity, reduction of greenhouse gas emissions in soil and crop yield were discussed. The research progress in maize straw recycling to the field by deep ploughing was summed up and the research interests of straw recycling technology was put forward. Under the conditions of the existing natural environment and agricultural cultivation techniques for maize production, and considering straw cultivation soil as a breakthrough point, maize straw returning to the field by deep ploughing is suitable for the ecological environment of farmland irrigated plain in Inner Mongolia.

Key words: Straw returning, Soil fertility, Deep ploughing, Inner Mongolia irrigation plain area

Yu Bo, Xu Songhe, Ren Qin, Yang Yuting, Zhou Mengyang, Pan Yu. Research Progress of Straw Returning and Present Situation of Maize Straw Returning by Deep Ploughing in Inner Mongolia[J].Crops, 2022, 38(2): 6-15.

Figures/Tables 8

Table 1

Table 2

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Table 8

References 98

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秸秆还田方式Straw returning method	对土壤养分的影响Effects on soil nutrients	参考文献Reference
玉米秸秆粉碎还田Returning crushed maize straw to field	溶解性有机碳增加90.87mg/kg,土壤微生物碳增加24.10mg/kg,土壤易氧化态碳增加0.53mg/kg	[40]
	腐殖质增加112.5%,胡敏酸增加296.54%,富里酸增加92.9%	[54]
玉米秸秆还田+覆膜Maize straw returning+film mulching	碱解氮增加10.8mg/kg,速效磷增加8.9mg/kg,速效钾增加101.5mg/kg,全氮增加0.06g/kg,全磷增加0.05g/kg,全钾增加3.05g/kg,有机质增加0.98g/kg	[45]
玉米秸秆深翻还田Deep tillage returning of maize straw	碱解氮增加36.07%,速效磷增加33.96%,速效钾增加13.09%	[57]
小麦秸秆还田+旋耕Wheat straw returning+rotary tillage	硝态氮减少4.2mg/kg	[58]
玉米秸秆还田+牛粪Maize straw returning+cow dung	土壤有机碳增加37.5%	[59]

秸秆还田方式 Straw returning method	对土壤理化性状的影响 Effects on soil physical and chemical properties	参考文献 Reference
玉米秸秆粉碎还田Returning crushed maize straw to field	土壤微团聚体增加0.24%~11.08%	[5]
玉米秸秆深耕还田Deep tillage returning of maize straw	土壤容重减小0.09g/cm³,土壤总孔隙度增加2.37%,土壤硬度减小0.96kg/cm³	[13]
玉米秸秆还田+覆膜Maize straw returning+film mulching	土壤容重减小3.1%~4.7%,pH降低0.006~0.017	[45]
小麦秸秆+玉米秸秆还田Wheat straw+maize straw returning	交换性钙离子减少3.82cmol/kg,交换性镁离子减少0.98cmol/kg,短程有序铝氧化物增加0.17g/kg,短程有序铁氧化物无变化	[56]
小麦秸秆还田+旋耕Wheat straw returning+rotary tillage	土壤温度降低2.3℃~4.6℃	[58]
玉米秸秆还田+垄作Maize straw returning+mound planting	土壤含水量增加10.48%	[60]
玉米秸秆深翻还田Deep tillage returning of maize straw	累积入渗量增加225.090cm,平均入渗速率增加1.876cm/min	[61]
玉米秸秆深沟还田Deep furrow returning of maize straw	团聚体平均重量直径增加0.21%,水稳性团聚体平均重量直径增加0.21%	[62]
	物理性黏粒增加2.33%,团聚度增加10.17%	[63]

秸秆还田方式 Straw returning method	对土壤酶活性和微生物的影响 Effects on soil enzyme activity and microorganism	参考文献 Reference
玉米秸秆粉碎翻耕还田+水旱轮作 Returning crushed maize straw to field+water-dry rotation	过氧化氢酶活性增加28.74%,蔗糖酶活性增加39.09%,乙酰基β-葡萄糖胺酶活性减少14.18%,木聚糖酶活性增加14.89%~ 26.16%	[64]
稻秸秆粉碎翻埋还田Returning crushed rice straw to field	酸性磷酸酶活性增加0.13~0.23mg/(g·d)	[65]
玉米秸秆还田+氮肥Maize straw returning+nitrogen fertilizer	蔗糖酶活性增加18.67mg/(g·d),脲酶活性增加0.4mg/(g·d)	[66]
玉米秸秆堆沤还田Composting of maize straw returning	纤维素酶活性增加56.98%,细菌增加11.76×10⁷cfu/g,真菌增加12.45×10⁵cfu/g,放线菌增加5.38×10⁶cfu/g	[67]
玉米秸秆深翻还田Deep tillage returning of maize straw	H*-Shannon-wiener指数增加0.4	[68]
	自生固氮菌增加157.16%,硅酸盐细菌增加122.8%,无机磷细菌增加31.4%,有机磷细菌增加58.91%	[69]
	真菌群落丰度增加	[70]
	可培养细菌增加13.57×10⁶个/g	[71]

温室气体 Greenhouse gas	对农田温室气体排放的影响 Effects on greenhouse gas emission in farmland
CO₂	增加
N₂O	没有一致结论
CH₄（稻田）CH₄ (Paddy field)	增加3.318Tg/年（全国）
固碳Carbon sequestration	增加34.4Tg/年（全国）
全球综合增温潜势 Global comprehensive warming potential	没有一致结论

作物Crop	秸秆还田方式Straw returning method	对作物产量的影响Effects on crop yield	参考文献Reference
玉米Maize	玉米秸秆深翻还田	增产1590kg/hm²	[57]
	玉米秸秆深沟还田	增产4.26%	[62]
	玉米秸秆还田+垄作	增产5.74%	[60]
	玉米秸秆翻耕还田	增产6.16%	[78]
小麦Wheat	玉米秸秆粉碎翻耕还田	减产627.33kg/hm²	[79]
水稻Rice	秸秆生物炭翻耕还田	增产2020kg/hm²	[80]
	小麦秸秆翻耕还田	产量不变	[81]
大豆Soybean	小麦秸秆还田+旋耕	增产5.2%	[58]
	玉米秸秆覆盖还田	减产699.8kg/hm²	[82]

Research Progress of Straw Returning and Present Situation of Maize Straw Returning by Deep Ploughing in Inner Mongolia

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代表性试验点 Representative test site	秸秆还田方式 Straw returning method	理论研究进展 Theoretical research progress	试验年份 Test year	参考文献 Reference
开鲁县蔡家堡村Caijiabu, Kailu	秸秆还田+腐熟剂	土壤酶活性及速效养分含量提高	2017-2018	[84]
通辽市科尔沁区 Horqin District of Tongliao	秸秆深翻还田+腐熟剂	土壤有机质、酶活性、真菌数量和真菌群落丰度显著提高。玉米叶片、穗部、籽粒氮积累量显著提高,穗位叶叶绿素含量、SOD活性显著提高,叶片MDA含量显著降低	2014-2016	[70,85-86]
	秸秆深翻还田	玉米根系生物量、氮素积累及转运率和产量显著提高	2014-2015	[87]
		土壤酶活性、土壤可培养细菌数量和细菌多样性提高	2014-2015	[71]
		土壤碱解氮和速效钾含量及细菌、真菌和放线菌的数量显著增加	2014-2015	[57]
开鲁县大有庄村 Dayouzhuang, Kailu	秸秆深翻还田	利于土壤有机碳的截获,0~30cm浅剖面年平均截获土壤有机碳提高0.70g/kg	2013	[88]

代表性试验点 Representative test site	秸秆还田方式 Straw returning method	理论研究进展 Theoretical research progress	试验年份 Test year	参考文献 Reference
包头市土默特右旗 Tumote Right Banner, Baotou	秸秆深翻还田	玉米茎秆性状得到优化,茎秆倒伏率降低,茎粗、茎秆的穿刺强度和折断强度增加,产量显著提高	2018-2019	[90]
		玉米产量提高0.6t/hm²,深翻秸秆还田技术措施对产量的贡献为5.5%	2017-2018	[91]
		土壤有机质和有机无机复合体数量增加,促进团粒结构的形成	2010-2013	[89]
		土壤细菌多样性、有益细菌的数量、能降解惰性有机物质的菌种和具有净化作用的细菌增加	2011-2013	[68-69,92]
	深翻+浅旋耕	土壤结构指数、玉米根干重、根长、根表面积和根体积显著增加	2011-2012	[93]

代表性试验点 Representative test site	秸秆还田方式 Straw returning method	理论研究进展 Theoretical research progress	试验年份 Test year	参考文献 Reference
巴彦淖尔市临河区双河镇 Shuanghe, Linhe District, Bayan Nur	井渠轮灌+秸秆深埋耕作	玉米形成深扎型根系,根长密度提高91.7%,水分利用效率提高41.4%,增产8.9%	2018-2019	[94]
巴彦淖尔市五原县民利村 Minli, Wuyuan, Bayan Nur	翻耕+秸秆还田与翻耕+深松+秸秆还田	玉米干物质积累量、叶面积指数、净光合速率显著增加,叶面积持续期延长;玉米冠层光合物质产能显著提升	2016-2017	[95]
巴彦淖尔市五原县 Wuyuan, Bayan Nur	秸秆深翻还田	秸秆机械化还田面积达3500hm²	2017	[96]
巴彦淖尔市Bayan Nur	机械化还田、生物腐熟还田、养畜过腹还田	农作物秸秆直接还田和用作肥料的量达63.61万t	2017	[97]
	翻耕（无秸秆）	土壤养分、有机质和土壤含水量增加,对玉米的增产潜力为 16.55%~22.75%	2015	[98]

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