农学视角下秸秆还田对土壤肥力及玉米产量的影响机制与优化应用

一、引言

随着农业现代化进程的加速，可持续农业发展理念日益深入人心。秸秆还田作为一种资源循环利用的重要方式，不仅能够减少农业废弃物对环境的污染，还能有效改善土壤质量，提高土壤肥力，促进作物生长和增产。玉米作为我国主要的粮食作物之一，其产量和质量对于国家粮食安全至关重要。深入研究秸秆还田对土壤肥力及玉米产量的影响机制，并探索优化应用策略，具有重要的现实意义。

二、秸秆还田对土壤肥力的影响机制

2.1 增加土壤有机质含量

作物秸秆含多种有机成分，还田后在微生物作用下分解转化，为土壤提供有机质。长期秸秆还田可显著增加土壤有机质含量，如东北黑土区试验，三年可使土壤有机质提升0.81 个百分点。土壤有机质增加有助于改善土壤结构和保水保肥能力，为作物创造良好环境。

2.2 改善土壤结构

秸秆分解产生粘性物质，能粘结土粒形成有机与无机复合体，促进土壤团粒结构形成。这改善了土壤孔隙状况，增强通气性和透水性，使水、肥、气、热更协调，还能减少土壤侵蚀。研究显示，秸秆还田可提高大团聚体比例和稳定性。

2.3 提高土壤养分含量

秸秆含多种营养元素，分解时释放到土壤中，补充养分、减少流失。同时促进微生物活动，加速其他有机物质分解和矿物质养分转化，提高养分有效性。研究表明，秸秆还田可增加氮、磷、钾含量，使碳氮比更均衡。

2.4 增强土壤微生物活性

秸秆还田为微生物提供能源，增加微生物数量和酶活性。微生物参与土壤多种过程，活性增强可加速有机物质分解和养分转化，促进作物生长。三、秸秆还田对玉米产量的影响机制

3.1 提供充足养分供应

秸秆还田增加土壤养分，能持续满足玉米不同生育阶段需求。前期利于根系和叶片发育，后期维持生长活力，增加光合产物积累，提高穗粒数和百粒重，实现增产，田间试验显示产量可提高 5% - 20% 。

3.2 改善土壤环境

秸秆还田改善土壤结构和物理性质，为玉米创造良好环境。良好的通气性和透水性利于根系生长，提高保水保肥能力，调节土壤温度。研究表明，秸秆还田使玉米根系更发达，提高抗倒伏和适应环境能力。

3.3 促进微生物与玉米根系的互作

秸秆还田增加微生物数量和活性，有益微生物与玉米根系共生，固定氮素、分解养分，为玉米提供额外养分。微生物还分泌物质促进根系生长、增强抗病能力，秸秆还田可降低玉米发病率、提高产量。

四、秸秆还田在实际应用中存在的问题

4.1 秸秆腐解困难

秸秆含难分解物质，自然条件下腐解慢，北方寒冷地区更难。腐解不充分影响肥力提升和播种质量。

4.2 病虫害传播风险增加

秸秆可能携带病原菌和害虫卵，处理不当会成为初侵染源，增加病虫害发生几率和危害程度。

4.3 土壤氮素竞争

秸秆腐解时微生物消耗大量氮素，与玉米形成竞争。初期若土壤氮素不足又未及时补充，会影响玉米生长和品质。

4.4 还田成本较高

秸秆还田需配备设备，购置和使用成本高，还耗费人力物力，增加农业生产成本，影响小规模种植户积极性。

五、秸秆还田的优化应用策略

5.1 选择合适的秸秆还田方式

根据不同地区的气候条件、土壤类型和种植制度，选择合适的秸秆还田方式。例如，在北方干旱半干旱地区，可采用秸秆覆盖还田的方式，既能减少土壤水分蒸发，又能增加土壤有机质含量；在南方湿润地区，可采用秸秆翻埋还田的方式，加速秸秆的腐解。

5.2 加快秸秆腐解速度

为了加快秸秆的腐解速度，可以采用添加秸秆腐熟剂的方法。秸秆腐熟剂中含有多种有益微生物和酶类，能够加速秸秆中有机物质的分解。在秸秆还田时，按照一定比例将秸秆腐熟剂均匀撒施在秸秆上，然后进行翻耕或旋耕，使秸秆与腐熟剂充分混合。

5.3 防控病虫害传播

在秸秆还田前，对秸秆进行必要的处理，以降低病虫害传播的风险。可以采用高温堆肥、药剂处理等方法对秸秆进行消毒灭菌和杀虫。高温堆肥是将秸秆堆积起来，利用微生物发酵产生的热量使堆肥温度升高到 50^∘C-70^∘C ，持续一段时间，能够有效杀灭秸秆中的病原菌和害虫卵。药剂处理则是使用一些杀菌剂和杀虫剂对秸秆进行喷洒或浸泡处理，但要注意选择低毒、低残留的药剂，避免对土壤环境造成污染。

5.4 合理调整施肥策略

针对秸秆还田初期土壤氮素竞争的问题，合理调整施肥策略。在秸秆还田时，适当增加氮肥的施用量，以满足土壤微生物和玉米植株对氮素的需求。一般来说，每还田 1000kg 秸秆，可增施 5-10kg 纯氮。同时，要根据玉米不同生育阶段的需肥规律，合理分配氮肥的施用时期和施用量，避免氮肥的浪费和损失。此外，还要注重磷、钾肥和中微量元素肥料的配合施用，保持土壤养分的平衡。

5.5 加强政策支持和技术推广

政府部门应加强对秸秆还田的政策支持，出台相关补贴政策，降低农户的还田成本，提高农户实施秸秆还田的积极性。同时，要加大对秸秆还田技术的推广力度，通过举办培训班、现场示范等形式，向农户传授秸秆还田的技术要点和操作方法，提高农户的技术水平。此外，还可以鼓励农业企业和科研机构开展秸秆还田相关技术的研发和创新，为秸秆还田的优化应用提供技术支撑。

六、结论

秸秆还田作为一种重要的农业可持续发展措施，对提高土壤肥力和玉米产量具有显著的促进作用。通过增加土壤有机质含量、改善土壤结构、提高土壤养分含量和增强土壤微生物活性等多种途径，秸秆还田为玉米生长创造了良好的土壤环境，提供了充足的养分供应，促进了玉米的生长发育和产量形成。然而，在实际应用中，秸秆还田还面临着秸秆腐解困难、病虫害传播风险增加、土壤氮素竞争和还田成本较高等问题。为了充分发挥秸秆还田的优势，需要采取选择合适的秸秆还田方式、加快秸秆腐解速度、防控病虫害传播、合理调整施肥策略和加强政策支持与技术推广等一系列优化应用策略。通过这些措施的综合实施，能够有效解决秸秆还田过程中存在的问题，提高秸秆还田的效果和应用范围，实现农业的绿色、可持续发展。

参考文献

[1]赵军跃,马国霞,王佳辉,等. 灌溉定额及改良剂配施对盐碱土壤及玉米产量的影响[J].核农学报,2025,39(10):2299-2308.

[2]于珍珍,尹凝霞,王宏轩,等. 长期加气渗灌提升土壤环境与玉米增产机理研究[J].农业机械学报,2025,56(08):589-601.

[3]赵军跃,王维玲,王佳辉,等. 不同类型改良剂配施肥料对盐碱土盐分和玉米产量的影响[J/OL].农业工程学报,1-9[2025-09-02].https://link.cnki.net/urlid/11.2047.S.20250819.1557.022.