全 文 ：中国生态农业学报 2015年 9月 第 23卷 第 9期
Chinese Journal of Eco-Agriculture, Sep. 2015, 23(9): 10731082
* 国家科技支撑计划项目(2012BAJ24B06)和江苏省农业科技自主创新基金项目(CX(12)1002)资助
王德建, 主要从事农田生态系统养分循环及其环境效应方面的研究。E-mail: djwang@issas.ac.cn
收稿日期: 20150225 接受日期: 20150508
http://www.ecoagri.ac.cn
DOI: 10.13930/j.cnki.cjea.150237
稻麦秸秆全量还田的产量与环境效应及其调控*
王德建 1 常志州 2 王 灿 1 张 刚 1 张斯梅 2
(1. 中国科学院南京土壤研究所 南京 210008; 2. 江苏省农业科学院农业资源与环境研究所 南京 210014)
摘 要 秸秆还田是一项土壤培肥、实现农业可持续发展的重要措施, 但稻秆还田经济效益低、增产效应不
显著以及一些环境负效应, 影响了该措施的推广。本文结合本课题组研究工作, 综述了国内外近期的相关研究
进展, 就稻麦秸秆全量还田的产量效应、秸秆腐解特性与环境效应及其调控进行了分析。研究表明, 秸秆还田
能提高土壤肥力, 增加稻麦产量, 且增产效应随还田时间延长而增加; 稻季麦秸/油菜秸的腐解率在 50%~66%,
其 N、P、K养分释放率分别为 42%~58%、55%~68%和 92%~98%; 秸秆还田能显著提高农田碳固定、减少径
流损失, 但也增加了稻田甲烷排放、氨挥发以及渗漏的养分损失。提高秸秆还田效益的调控措施有: 增加稻麦
前期氮肥施用比例, 适当减少总的氮肥、磷肥用量, 大幅减少钾肥用量; 秸秆尽量在麦季还田、稻季采用湿润
灌溉可减少甲烷排放。
关键词 稻麦 秸秆还田 增产机制 秸秆腐解 环境效应
中图分类号: S141.4 文献标识码: A 文章编号: 1671-3990(2015)09-1073-10
Regulation and effect of 100% straw return on crop yield and environment
WANG Dejian1, CHANG Zhizhou2, WANG Can1, ZHANG Gang1, ZHANG Simei2
(1. Institute of Soil Science, Chinese Academy of Sciences, Nanjing 210008, China;
2. Institute of Agricultural Resources and Environment, Jiangsu Academy of Agricultural Sciences, Nanjing 210014, China)
Abstract Incorporation of crop straw into the soil is an major soil management practice that improves soil fertility for sustainable
agriculture. However, its application is severely hindered by low economic efficiency, low yield and negative environmental effects.
This paper reviewed the effects of returning 100% of crop straw into the soil on crop yield, the mechanism and characteristics of
straw decomposition, and environmental effects and regulation of straw return. For this purpose, the paper reviewed a huge number
of published scientific research papers on the progresses of the effects of crop straw return into the soil. The results showed that
100% straw return improved soil fertility and increased yield of wheat and rice, which increased with increasing time of straw return.
The decomposition rates of wheat and rape straws were 50%ԟ66% during rice growing season, respectively releasing 42%ԟ58%,
55%ԟ68% and 92%ԟ98% of total straw nitrogen (N), phosphorous (P) and potassium (K) into the soil. Straw return significantly
increased soil organic carbon storage and reduced runoff loss. However, it enhanced CH4 emission, ammonia volatilization and
nutrient loss through leaching. In order to mitigate the negative effects of straw return on economic growth and the environment, it
was necessary to increase the proportion of N fertilization at the early stage of rice and wheat growth, properly reduce the N
fertilization dose during whole growing season, and reduce P fertilization and especially K fertilization rates. In order to reduce CH4
emission, it was recommended to apply straw return during dry periods and use intermittent flood/moist irrigation during rice
growing season.
Keywords Rice and wheat; Straw incorporation; Yield increase mechanism; Straw decomposition; Environmental effect
(Received Feb. 25, 2015; accepted May 8, 2015)
秸秆还田是一项具有悠久历史的土壤培肥、提
高作物产量的农业措施, 对农田生态系统中养分循
环利用, 实现农业可持续发展具有重要意义。据作
者多年农田养分循环研究结果(待刊资料), 以苏南
1074 中国生态农业学报 2015 第 23卷
http://www.ecoagri.ac.cn
地区中等产量水平的农田为例, 小麦秸秆携带的N、
P、K养分占地上部分总量分别为19.1%、12.7%、82.6%,
水稻秸秆分别为38.9%、31.8%、84.5%。据江苏省农
作物秸秆综合利用规划(2010—2015)统计 , 江苏省
近年水稻、小麦秸秆年平均产量为1 836.8万 t、
1 015.6万t, 则全省稻麦秸秆携带的N、P、K养分量
分别为23.0万t、3.62万t、50.0万t, 是一笔宝贵的养
分资源。据报道, 美国秸秆还田量占秸秆产量的68%,
英国占其秸秆产量的73%[12]。为促进秸秆综合利用,
国务院办公厅颁发了《关于作物秸秆综合利用的意
见》(国办发[2008]105号)、江苏省政府办公厅也颁
发了《关于加快农作秸秆综合利用规划》(苏政办发
[2009]133号), 均把秸秆机械化还田列为秸秆综合
利用的首选技术措施。
稻麦(油菜)两熟轮作制是我国长江中下游流域
及淮河流域的一种主体轮作制度, 其高产、稳产与
提供优质食粮的功能具有不可替代性。虽然秸秆还
田作为一项秸秆禁烧与土壤培肥的重要措施, 但在
稻麦一年两熟轮作中, 由于农时季节紧, 稻作秸秆
还田往往来不及腐解就要插秧, 这样不仅影响水稻
插秧质量, 而且大量秸秆淹水分解使土壤呈强还原
状态, 导致硫化氢、有机酸、酚类等物质积累, 伤害
秧苗根系 [35]; 同时前期秸秆分解导致土壤速效氮
急剧下降[4,6], 这些都影响稻麦有效分蘖的发生, 有
可能导致稻麦减产。再者, 稻季秸秆还田导致甲烷
(CH4)排放增加[7], 可溶性有机碳、养分与重金属活
化迁移 [89], 增加了温室气体排放与面源污染的风
险。此外, 在生产上秸秆还田仍然存在着经济效益
低、增产效应不显著的问题, 这些都影响秸秆还田
措施的有效推广。因此, 如何全面评价秸秆还田培
肥增产效应与环境弊端、趋利除弊, 对秸秆还田农
艺技术的进一步推广应用具有重要的指导意义。
近年来, 关于秸秆还田对作物产量[1011]、土壤
肥力[1214]、固碳减排效应[1517]等研究进展均有过综
述 , 但缺乏稻麦轮作下秸秆还田综合效应的深入
分析。本文在综述近年来国内外稻麦秸秆还田研究
的基础上, 结合本课题组部分阶段性研究成果, 重
点就稻麦秸秆全量还田的产量与环境效应及其调控
技术进行分析, 即: 对秸秆还田如何“还得好”的问
题进行探讨, 旨在为稻麦秸秆还田的实践提供技术
支撑, 同时也为后续研究提供思路。
1 秸秆还田对稻麦产量的影响及其机制
1.1 秸秆还田的产量效应
有关稻麦秸秆还田对作物产量的影响有大量报
道, 其增产效应不一, 有增产的, 也有减产的。在稻
麦两熟区 , 曾洪玉等 [18]在江苏江都连续3年的试验
表明 , 稻草还田免耕套种小麦增产4.8%~9.2%, 麦
套稻秸秆免耕还田增产2.1%~4.2%。李继福等[19]在
江汉平原的研究显示, 麦秸全量还田能提高水稻产
量5.0%。刘红江等[20]在无锡的试验表明, 麦秸还田
水稻增产3.0%左右, 但没有显著差异。杨卫国等[21]
在上海的试验也表明, 麦秸还田能提高直播水稻产
量, 但效果不显著。而朱利群等[22]3年试验报道, 麦
秸还田水稻产量减产约7.7%。我们在江苏常熟连续7
年秸秆全量还田试验表明(待刊资料), 在推荐NPK
施肥量下, 秸秆还田对水稻产量没有显著影响, 小
麦在第7年才有显著增产效应 , 但当NPK三要素中
有一元素亏缺时, 秸秆还田增产效应显著。印度的
试验也表明, 在推荐NPK肥用量下, 稻草还田使小
麦产量降低[23]。
在双季稻区, 湖南桃江18年稻草还田试验表明,
化肥+稻草处理的水稻产量与等量的NPK化肥处理
差异不显著[24]。泰国的研究显示, 稻草还田对每季
水稻产量与氮肥吸收没有显著影响[25]。印度的研究
表明 , 秸秆还田对产量的影响在2季秸秆还田后更
明显[26]。
总体上, 秸秆还田以增产效应的具多, 通常前
1~2年增产效应不大, 但随着还田季数的增加, 增产
效应逐渐显现, 其对产量的影响与还田方式、还田
质量、配施化肥水平及土壤类型有关。
1.2 秸秆还田对产量的影响机制
秸秆还田提高了土壤肥力, 从而提高了作物产
量。大量研究报道显示, 秸秆还田能显著提高土壤
有机质、改善有机质品质, 提高土壤养分含量, 而且
后效十分明显[18,26]。Surekha等[27]报道, 秸秆还田或
焚烧均能显著提高土壤有效钾与有机碳含量, 而土
壤总氮只有秸秆还田的增加。Nie等[28]试验表明, 秸
秆还田土壤的有机质和全氮含量分别比对照增加
8.9%与14.8%, 土壤微生物量碳、氮分别比对照增加
12.7%与15.1%。作者在常熟连续7年秸秆全量还田试
验表明, 秸秆还田土壤有机质、有效磷与速效钾均
比对照有显著提高 , 提高量分别为10.5%~13.6%、
2.5~10.5 mg·kg1与18~43 mg·kg1。秸秆还田能改善
土壤物理性质 , 降低土壤容重2.5%~9.2%, 增加土
壤毛管孔隙度 , 提高土壤含水量8.2%~28.5%[29]。
Acharya等 [30]研究显示 , 秸秆覆盖有助于维持土壤
结构, 利于小麦生长, 其根系密度可达传统耕作模
式的1.27~1.40倍。Takahashi等[31]报道, 长期施用稻
第 9期 王德建等: 稻麦秸秆全量还田的产量与环境效应及其调控 1075
http://www.ecoagri.ac.cn
草的处理, 其水稻与玉米氮素吸收量、土壤培养90 d
的矿化氮量均提高, 而短期施用对作物产量与氮素
吸收量影响很小。可见, 秸秆还田能有效提高土壤
肥力, 进而提高了作物产量。
秸秆还田对稻麦产量影响的过程是: 生长前期
抑制稻麦生长, 中后期促进稻麦生长[3,32]。在产量要
素构成上表现为, 单位面积有效穗数减少, 但每穗
粒数、结实率与粒重提高[3335], 产量的增减是这两
方面综合平衡的结果。而影响这一过程的主要机制
是: (1)秸秆还田前期, 高C/N比秸秆的分解导致土壤
速效氮含量下降 , 使作物苗期缺N, 减少有效分蘖
的发生。Azam等[36]用15N标记氮肥研究证实, 麦秸还
田导致水稻产量下降的主要原因是减少了水稻对土
壤N的吸收。杨思存等[6]研究显示, 小麦秸秆还田前
2个月, 土壤速效氮含量比对照降低19.3%~23.9%。
(2)稻季大量秸秆淹水分解使土壤处于强还原状态 ,
产生的有机酸、亚铁、硫化氢等有害物质伤害水稻
根系[34,37], 影响水稻早期分蘖发生。研究报道, 麦
秸全量还田的土壤Eh和水稻根系活力分别下降
3.6%~22.4%和13.5%~21.1%[5]; 有效分蘖期内 , 秧
苗新发白根的条数下降10.2%~24.5%[38]; 水稻成穗
数下降4.9%~11.9%[33]。(3)而中后期, 随着秸秆腐解
速率变慢与土壤通气状况的改善, 土壤有害物质影
响减轻, 秸秆养分释放大于固定, 促进了稻麦生长,
提高了每穗粒数与粒重[3941]。研究表明, 水稻抽穗
后, 秸秆还田处理的光合势、叶面积指数、高效叶
面积比例和干物质积累均高于对照[33]。水稻叶片中
有机酸含量与ATP酶活性提高, 提高了结实期叶片
的光合速率以及根系的活力, 从而有利于水稻产量
的提高[42]。许轲等[43]土培池研究表明, 两种土壤麦
秸全量还田水稻平均有效穗数减少8.1%~8.7%, 每
穗粒数、结实率、千粒重分别增加6.6%~8.9%、1.1%~
1.7%、3.2%~4.6%, 最终产量增加2.3%~3.9%, 但差
异不显著。(4)秸秆还田质量与还田时间对稻麦产量
也有较大的影响, 秸秆还田质量差时, 水稻不宜插
秧与活棵, 麦季易导致土壤架空失墒, 影响小麦出
苗, 冬季易受冻害。秸秆提早还田腐解也有利于水
稻增产, 在湖南双季稻区, 早稻季稻草还田由于腐
解时间长, 其增产效应明显大于晚稻[44]。
针对稻麦秸秆全量还田, 特别是稻作麦秸全量
还田带来的播种/插秧质量不高, 秸秆淹水分解产生
的有害物质伤害秧苗根系, 以及秸秆分解初期微生
物与作物竞争吸N, 进而影响稻麦早期有效分蘖发
生的问题, 目前采用的主要调控措施有: (1)稻麦机
械收割、切碎、匀铺一体化作业, 提高秸秆还田质
量; (2)通过水肥措施进行调控, 稻季采用湿润灌溉,
麦季及时抗旱灌溉; (3)减少稻季秸秆还田量, 近年
来 , 采用麦秸机械收捡打捆 , 移出田块 ; (4)选择适
当生长期的稻麦品种搭配 , 采用稻田免耕套种小
麦 [18], 水稻适当晚种晚收, 增加水稻插秧前秸秆的
好气腐解时间。但通过缩短生育期的品种搭配来延
长麦、稻茬口交接期, 在生产上还有一定难度, 一是
麦稻的育种与栽培上都想用足有效生长期, 每季都
能获得高产; 二是长期习惯的栽培方法, 还没有充
分考虑秸秆腐解的问题。
2 秸秆腐解特性与调控
2.1 秸秆腐解与养分释放
了解秸秆的腐解与养分释放特性, 对改进秸秆
还田下作物养分调控具有重要意义。水稻、小麦与
油菜秸秆在淹水条件下, 均表现前期腐解较快, 后
期逐渐变慢的趋势。武际等[45]研究表明, 小麦与油
菜秸秆还田后 0~30 d腐解较快, 后期腐解速率逐渐
变慢, 小麦秸秆还田 90 d时 N、P、K养分释放率分
别为 48.4%~52.8%、54.8%~67.5%与 92.0%~96.0%,
而秸秆中的 K在 30 d时有超过 90%被释放。戴志刚
等[46]报道, 水稻、小麦与油菜秸秆经过 124 d的腐解,
累计腐解率分别为 49.2%、52.2%和 49.8%, 3种秸秆
中 N、P、K养分平均释放率分别为 42.1%~57.8%、
59.9%~68.3%与 98.0%。李逢雨等[47]研究显示, 麦秆
与油菜秆施入稻田后 100 d 的累计腐解率分别为
66.2%和 55.6%, 养分释放率均为 K>P>N。3种秸秆
在不同区域的养分释放速率均表现为 K>P>C≈N。而
Takahashi 等[31]用 15N 标记稻草的研究表明, 在 90 d
好气与厌气培养下 , 稻草中氮有 23%~24%被矿化,
在盆栽试验中有 13%~14%的 15N被玉米与水稻吸收。
2.2 秸秆腐解与有害物质释放
还田秸秆分解在提供作物养分的同时 , 大量
秸秆在短期内分解会产生有机酸、酚类等化感物
质积累, 从而影响作物幼苗生长[4850]。早期的研究
表明 [51], 秸秆分解的有机酸能抑制秧苗根伸长、苗
高度与重量, 抑制程度随着有机酸浓度升高与pH的
下降而增加 , 不同有机酸的影响程度是 : 丁酸>丙
酸>乙酸。单玉华等[48]报道, 在不施用氮肥的情况下,
随着秸秆用量的增加, 有机酸积累显著增多, 麦秸
处理的有机酸积累显著高于稻秸, 加入尿素能显著
减少有机酸积累。于建光等[52]研究显示, 小麦秸秆
浸提液 /腐解液均显著降低水稻的发芽指数、生物
量、叶绿素含量以及根系活力, 麦秸浸提液/腐解液
1076 中国生态农业学报 2015 第 23卷
http://www.ecoagri.ac.cn
稀释后均减轻了化感效应, 认为酚酸是麦秸腐解的
主要化感物质。顾元等[53]通过添加外源酚酸的研究
证实 , 10种酚酸均对水稻种子发芽产生低浓度促
进、高浓度抑制作用。但魏云霞等[54]研究显示, 不
同秸秆及绿肥的化感作用对水稻种子发芽率均无
显著影响, 只是不同程度地延迟了种子的发芽进度 ,
不同浓度秸秆浸提液对水稻幼苗鲜重有显著的促
进作用。
2.3 秸秆还田的有害效应调控
秸秆还田对土壤 N 的固定。由于稻麦秸秆 C/N
比高达 60~100, 而微生物分解秸秆的适宜 C/N比为
28左右, 微生物分解 C/N比高的秸秆时固定土壤速
效氮。边秀举等[55]报道, 好气培养下尿素与麦秸混
施后发生强烈的矿质氮固持作用, 土壤 NO3-N 含量
甚至低于未施肥处理。Bijay-Singh 等 [56]试验表明,
高 C/N 比作物秸秆分解能加速土壤速效氮的固定,
导致下茬作物氮素缺乏。Shindo 等[57] 15N 标记麦秸
试验显示 , 在秸秆施入土壤第 1 周内 , 土壤中
NO3-N 含量迅速下降 , 微生物量碳氮迅速增加。
Buresh 等[58]认为, 虽然稻草还田能给下季作物提供
养分, 但也由于前期 N固定效应而影响水稻产量。
为了缓解秸秆分解产生的土壤 N 固定, 导致作
物苗期缺 N 问题, 许多研究采用增加前期氮肥施用
量的方法。在稻麦两熟区, 江苏金坛的试验表明, 水
稻氮肥前期(基肥与蘖肥)与后期(穗肥)比例为 6.5︰
3.5 比常规施肥的 5︰5 增产幅度更大[39]。无锡的试
验显示, 机插水稻氮肥的前后期比例以 6︰4为宜[59]。
我们在常熟的研究表明, 水稻与小麦的氮肥适宜用
量分别为 180~225 kg(N)·hm2、200 kg(N)·hm2, 氮
肥的前后期比例为 6︰4[60]。在双季稻区, 湖南桃源
年施稻草 7.5 t·hm2 的红壤稻田, 适宜氮肥用量为
180 kg(N)·hm2, 氮肥前后期适宜比例也为 6︰4[24]。
为了调节秸秆分解过程中 N 素平衡, 泰国研究者把
稻草与花生秸秆混合还田, 以改善 N 素供应与需求
的同步性[61]。Becker等[62]报道, 在麦稻季节转换期
间, 施用麦秸 3 t·hm2或种植填闲作物, 均能显著降
低土壤 NO3累积与损失。
秸秆腐解速率调控技术。为了加快秸秆的田间
分解速度, 秸秆腐熟剂在生产上有一定面积的应用,
但其田间应用效果评价不一。赵明文等[63]报道, 麦
季稻草接种分解菌还田, 可以加速稻草的软化和分
解, 34 d后秸秆分解率提高13.6%。李继福等[19]比较
了3种秸秆腐熟剂对稻田麦秸的腐解效率 , 秸秆翻
压15 d时 , 3种腐熟剂仅有1种腐解效果好(腐解率
30.3%), 另外两种基本上没有效果。朱国勤等[64]试
验表明, 秸秆腐熟剂对小麦秸秆腐解有一定的加速
作用, 但效果不显著。而张珍等[65]研究认为, 秸秆腐
熟剂促进秸秆过快腐解, 产生的丁酸、阿魏酸等化
感物质较多且集中 , 对水稻生长有一定的抑制作
用。总的看来, 秸秆腐熟剂在旱地上应用的效果优于
水田。此外, 土壤水分与通气状况也影响微生物对秸
秆的分解。武际等[45]秸秆还田方式与水分状况对秸秆
腐解影响的研究表明, 在淹水灌溉模式下, 覆盖还
田>秸秆土埋; 在湿润灌溉模式下, 秸秆土埋>秸秆
覆盖。王允青等[66]报道, 秸秆还田方式对小麦秸秆
腐解率的影响是: 土埋处理>露天处理>水泡处理。
综上所述, 对于秸秆还田下 N、P、K养分的调
控, 由于秸秆中 K 绝大部分是水溶性的速效钾, 在
推荐施肥中可扣除所用秸秆中 K 的量, 并适当延后
施用; 而秸秆中 N、P含量较低, 可适当减少氮肥、磷
肥的总用量, 在还田初期应增加氮肥的用量[39,4647]。
而对于淹水下大量秸秆分解产生化感物质的毒害作
用, 可采用通气、增施氮肥、调节 pH等措施以减轻
危害。
3 秸秆还田的环境效应
3.1 秸秆还田对农田面源污染的影响
秸秆还田改变了农田环境的物理与化学性状 ,
对农田面源污染产生了不同程度的影响。农田面源
污染产生的主要途径有地表径流、渗漏与氨挥发。
秸秆还田对氨挥发的影响 : 在秸秆淹水还田初期 ,
出现土壤Eh急剧下降96~151 mV)与pH迅速上升
(0.11~0.60)的情况, 显著增加了施入稻田尿素的氨
挥发损失[37]。
秸秆还田对地表径流的影响。对于稻田, 郭智
等[67]研究表明, 麦秸全量还田(7.5 t·hm2)降低了稻
田径流水的总氮(TN)、总磷(TP)和速效钾(AK)浓度,
稻季 TN、TP 和 AK 径流流失量分别比不施秸秆的
对照减少 13.5%、25.0%和 22.7%。刘红江等[20]研究
显示, 麦秸全量还田降低了稻季地表径流的 TN、TP
和 TK浓度, 流失量分别比对照减少 9.2%、10.6%和
7.8%。朱利群等[68]研究了麦秸全量还田(6 t·hm2)下
不同耕作方式对稻田地表径流的影响, 结果显示秸
秆还田处理的地表径流 N、P 量分别比对照减少
20.0%~28.9%和 10.3%~20.0%。王静等[6970]研究表
明, 麦秸还田 3 t·hm2 能显著降低水稻移栽前期田
面水中 TN、可溶解性氮和 NH4+-N浓度, TN浓度平
均下降 37.0%~38.9%; 水稻生长前期径流水中 TP浓
度也显著降低, 径流损失量减少 5.1%~19.0%。但秸
第 9期 王德建等: 稻麦秸秆全量还田的产量与环境效应及其调控 1077
http://www.ecoagri.ac.cn
秆淹水模拟试验均提高了上覆水(田面水)TP、TK、
COD 及 TN 的浓度, 杨志敏等[71]模拟试验显示, 小
麦秸秆覆盖与深埋均能提高上覆水 TN、TP、COD
等面源污染物浓度, 且其浓度随着秸秆用量的增加
而增加; 戴志刚等 [8]的淹水培养试验也证实 , 水稻
秸秆添加显著提高了上覆水 TP、TK浓度, 但对 TN
的影响较小; 而汪军等[37]栽种水稻的原装土柱试验
显示, 麦秸全量还田处理稻季田面水 NH4+-N 平均浓
度比对照高 11.5%~22.5%。究其原因固然与田间试
验与模拟试验环境条件有一定差异有关, 一般模拟
培养试验秸秆施用量大、不栽种作物、不施或少施
肥料、没有渗漏输出等。但出现两者对田面水(径流
水)养分影响截然相反的结果, 仍需进一步研究。
对于旱地, 刘红江等[7273]研究了秸秆全量还田
对稻麦两熟农田周年地表径流养分损失的影响, 麦
季稻草旋耕还田的地表径流 N、P 和 K 损失量比对
照分别减少 5.4%、5.9%和 4.1%, 稻麦两季全年 N、
P 和 K 流失量分别下降 7.7%、8.0%和 6.8%。王静
等[74]研究了麦秸覆盖还田对玉米田地表径流量的影
响, 在玉米生长季, 秸秆覆盖小区径流产流量与产
沙量比不覆盖的对照分别减少 30.5%和 22.9%, 随地
表径流的 N、P流失量分别降低 27.4%和 32.3%。
秸秆还田对渗漏淋失的影响。Wang等[75]田间试
验研究显示, 麦秸全量还田降低了稻田渗漏水中 N
浓度, 提高了 P浓度。崔思远等[76]研究表明, 在双季
稻区 , 秸秆还田使早稻耕作覆水初期渗漏水中
NO3-N 浓度显著高于不还田处理。柏彦超等[9]模拟
试验显示, 秸秆添加显著提高了稻季渗漏水中 DOC
与土壤中 Cd的活度, 增加了土壤中DOC与 Cd的渗
漏流失。
秸秆还田降低了稻麦季径流水 N、P、K养分浓
度, 减少了地表径流损失, 但在模拟试验中提高了
田面水中 N、P浓度; 提高了渗漏水的 P、DOC、Cd
及 N 的浓度, 增加了渗漏损失; 增加了稻田淹水初
期的氨挥发。综合本课题及其他研究[37,70,75], 从面源
污染控制角度来看, 面源污染的 N 在每次施肥后的
7~10 d, P在淹水后 20~30 d内是控制养分损失的最
佳时期。
3.2 秸秆还田的农田固碳与温室气体减排效应
秸秆还田对农田固碳的影响。英国洛桑试验站
始于1986年的秸秆还田试验表明, 秸秆还田显著提
高土壤有机碳的积累速率[77]。印度的双季稻试验表
明 , 稻草与无机氮肥配合施用对土壤固碳最有效 ,
年固碳量0.35 t·hm2[78]。金琳等[79]用Meta分析法估
算了中国不同农田管理的土壤固碳, 各种措施表现
为化肥与有机肥配施的固碳作用最大(0.889 t·hm2),
其次为秸秆还田(0.597 t·hm2)。我们对苏南5县市
1980年与2000年234个对应点稻田土壤养分变化研
究显示, 20年来土壤有机碳平均增幅21.9%~26.6%,
分析认为土壤有机碳增加原因与秸秆还田及化肥用
量增加密切相关[80]。
农业源温室气体是全球人为温室气体排放的主
要组成部分。Smith等[81]研究认为, 农业源温室气体
占全球人为温室气体排放的 10%~12%, 其中 CH4与
N2O 分别占其总排放的 50%与 60%, 而来自土壤的
CO2 由于被净初级生产力与作物所固定, 对农业源
温室气体百年尺度全球增温潜势 (GWP)贡献不足
1%。Linquist 等[82]报道, 农田的温室气体排放主要
发生在稻田, 稻田温室气体排放的 GWP 比旱地(麦
田与玉米田)高约 4 倍, 而稻田 CH4排放的 GWP 占
稻季总 GWP的 89%。
关于秸秆还田对农田温室气体排放的影响有大
量研究报道。Yao 等[7]研究表明, 在稻麦轮作周期
中, 麦秸还田 4.7 t·hm2可增加 74%的 CH4排放, 减
少 38%的 N2O排放, 年累计 CH4与 N2O排放比不施
秸秆的对照增加 3.1 t·hm2(CO2当量)。李成芳等[83]
研究显示 , 油菜秸秆覆盖还田显著提高稻田 CO2、
N2O 排放, 降低 CH4 排放, 增加了土壤的碳固定。
Hou 等[84]研究指出, 麦季稻草还田能提高下茬水稻
产量, 而 CH4 排放增加不显著(14%~43%)。泰国的
研究表明, 采用稻草与花生秸秆混合还田能调节矿
化氮释放与温室气体排放, N2O 损失量随着稻草的
添加而下降[85]。Yao 等[7]计算出, 稻季由秸秆还田
诱导的 CH4-C 排放增加系数平均为 6%。土壤水分
状况对稻田温室气体排放也有较大的影响。蒋静艳
等[86]研究表明, 在麦秸还田 4.5 t·hm2时, 常规灌溉
(中间有烤田)稻季 CH4、N2O排放的 GWP只占淹水
灌溉的 60%。Zou 等[87]研究显示, 与持续淹水相比,
稻季中间烤田能引起CH4排放一定程度的下降, N2O
排放显著增加, 但在淹水湿润灌溉模式下, 施用麦
秸 2.25 t·hm2的稻田 CH4排放增加 252%, N2O排放
减少 19%。
秸秆还田的净GWP效应。如上所述, 秸秆还田
在增加农田固碳的同时, 也增加了稻田CH4排放、减
少了N2O排放, 但两者的净GWP效应如何呢？然而,
以往的研究往往只关注秸秆还田条件下稻田固碳或
者温室气体增排的一个方面, 因此不能对稻田秸秆
还田的净GWP效应做出全面评价[15]。而已有的估算
农田净GWP的研究, 通常是借助于长期定位试验中
土壤有机碳含量的动态并结合模型来计算年度的土
1078 中国生态农业学报 2015 第 23卷
http://www.ecoagri.ac.cn
壤固碳量 , 并进一步通过CH4和N2O排放量估算或
监测结果来计算CH4、N2O与CO2 3种温室气体的净
GWP效应[8889]。如逯非等[90]采用模型对我国秸秆还
田下稻田土壤固碳与CH4增排进行了估算 , 发现我
国稻田秸秆还田增排的CH4所导致的GWP平均为土
壤固碳减排潜势的2.158倍。而这些结果大多不是来
自于一个系统的测定, 而是把不同的试验结果综合
到一起, 不同估算之间相差很大, 并且这些模拟结
果却很少有实地监测结果的验证。
总体上, 秸秆还田能显著增加农田土壤碳固定,
减少N2O排放, 但显著增加了稻田CH4的排放, 稻田
秸秆还田增加了温室气体泄漏。目前减少CH4排放的
主要措施有 : 增加稻田排水次数 , 选用低分泌CH4
的水稻品种, 非稻季减少土壤淹水, 秸秆尽量在旱
季还田等 , 但减少CH4排放的措施往往可能导致
N2O排放的增加。
4 结语
秸秆还田作为一项农田生态系统养分再循环 ,
实现农业可持续发展的重要农业措施, 已被国内外
研究实践所证实。但是稻麦轮作制下秸秆还田、特
别是秸秆全量机械化还田中还存在一些亟需解决的
问题: (1)如何构建一个有利于稻麦轮作下秸秆全
量还田的栽培模式, 适当延长麦稻茬口交接时间,
以利于麦秸有氧腐解; (2)筛选加快秸秆腐熟的有效
菌剂, 提高秸秆腐熟剂在稻田上的施用效果; (3)构
建减轻秸秆还田有害因子消减的综合调控技术体系,
实现秸秆还田配套养分调控的精准化, 明确稻季秸
秆还田对径流养分的影响程度与机理; (4)研究减少
秸秆全量还田下稻田 CH4 排放的可行技术, 应通过
典型轮作制下 1~2 个稻麦轮作周期秸秆还田下土
壤固碳与温室气体排放的同步测定、结合模型计算
等方法, 较准确地评估秸秆还田的总体 GWP 效应;
(5)以及长期稻麦秸秆全量旋耕还田带来的秸秆在耕
层表聚, 分解不完全, 影响作物生长的问题。
参考文献
[1] 刘巽浩, 王爱玲, 高旺盛. 实行作物秸秆还田 促进农业可
持续发展[J]. 作物杂志, 1998(5): 1–5
Liu X H, Wang A L, Gao W S. To promote agricultural
sustainable development by implementing crop straw return[J].
Crops, 1998(5): 1–5
[2] 李万良, 刘武仁. 玉米秸秆还田技术研究现状及发展趋势[J].
吉林农业科学, 2007, 32(3): 32–34
Li W L, Liu W R. Research status and development trends of
giving the straws back to the field technique on maize[J].
Journal of Jilin Agricultural Sciences, 2007, 32(3): 32–34
[3] 马宗国, 卢绪奎, 万丽, 等. 小麦秸秆还田对水稻生长及土
壤肥力的影响[J]. 作物杂志, 2003(5): 37–38
Ma Z G, Lu X K, Wan L, et al. Effects of wheat straw
returning on rice growth and soil nutrients[J]. Crops, 2003(5):
37–38
[4] 郝建华, 丁艳锋, 王强盛, 等. 麦秸还田对水稻群体质量和
土壤特性的影响[J]. 南京农业大学学报, 2010, 33(3): 13–18
Hao J H, Ding Y F, Wang Q S, et al. Effect of wheat crop
straw application on the quality of rice population and soil
properties[J]. Journal of Nanjing Agricultural University,
2010, 33(3): 13–18
[5] 金鑫, 蔡林运, 李刚华, 等. 小麦秸秆全量还田对水稻生长
及稻田氧化还原物质的影响[J]. 中国土壤与肥料, 2013(5):
80–85
Jin X, Cai L Y, Li G H, et al. Effects of all wheat crop straw
application on rice growth and redox substance in rice
fields[J]. Soils and Fertilizers Sciences in China, 2013(5):
80–85
[6] 杨思存 , 霍琳 , 王建成 . 秸秆还田的生化他感效应研究初
报[J]. 西北农业学报, 2005, 14(1): 52–56
Yang S C, Huo L, Wang J C. Allelopathic effect of straw
returning[J]. Acta Agriculturae Boreali-Occidentalis Sinica,
2005, 14(1): 52–56
[7] Yao Z S, Zheng X H, Wang R, et al. Nitrous oxide and
methane fluxes from a rice-wheat crop rotation under wheat
residue incorporation and no-tillage practices[J]. Atmospheric
Environment, 2013, 79: 641–649
[8] 戴志刚, 鲁剑巍, 鲁明星, 等. 水稻秸秆用量对淹水培养土
壤表层溶液理化性质的影响[J]. 中国生态农业学报, 2010,
18(1): 20–24
Dai Z G, Lu J W, Lu M X, et al. Effect of rice straw on the
physicochemical properties of field surface solution under
waterlogged incubation[J]. Chinese Journal of Eco-Agricul-
ture, 2010, 18(1): 20–24
[9] 柏彦超 , 陈国华 , 路平 , 等 . 秸秆还田对稻田渗漏液 DOC
含量及土壤 Cd 活度的影响[J]. 农业环境科学学报, 2011,
30(12): 2491–2495
Bai Y C, Chen G H, Lu P, et al. Effect of wheat straw return
on DOC in percolating water and Cd activity in rice soil[J].
Journal of Agro-Environment Science, 2011, 30(12): 2491–2495
[10] 吴家旺, 朱小梅, 薛良鹏, 等. 秸秆还田对稻麦产量的影响
研究进展[J]. 现代农业科技, 2011(23): 92
Wu J W, Zhu X M, Xue L P, et al. Research progress on the
influence of crop straw incorporation on yield of rice &
wheat[J]. Modern Agricultural Sciences and Technology,
2011(23): 92
[11] 崔新卫, 张杨珠, 吴金水, 等. 秸秆还田对土壤质量与作物
生长的影响研究进展[J]. 土壤通报, 2014, 45(6): 1527–1532
Cui X W, Zhang Y Z, Wu J S, et al. Research progress on the
effects of returning straw to fields on soil quality and crop
growth[J]. Chinese Journal of Soil Science, 2014, 45(6):
1527–1532
[12] 申源源 , 陈宏 . 秸秆还田对土壤改良的研究进展[J]. 中国
农学通报, 2009, 25(19): 291–294
第 9期 王德建等: 稻麦秸秆全量还田的产量与环境效应及其调控 1079
http://www.ecoagri.ac.cn
Shen Y Y, Chen H. The progress of study on soil improvement
research with straw stalk[J]. Chinese Agricultural Science
Bulletin, 2009, 25(19): 291–294
[13] 叶丽丽, 王翠红, 彭新华, 等. 秸秆还田对土壤质量影响研
究进展[J]. 湖南农业科学, 2010(19): 52–55
Ye L L, Wang C H, Peng X H, et al. Effect of straw returning
on soil quality[J]. Hunan Agricultural Sciences, 2010(19):
52–55
[14] 潘剑玲, 代万安, 尚占环, 等. 秸秆还田对土壤有机质和氮
素有效性影响及机制研究进展 [J]. 中国生态农业学报 ,
2013, 21(5): 526–535
Pan J L, Dai W A, Shang Z H, et al. Review of research
progress on the influence and mechanism of field straw
residue incorporation on soil organic matter and nitrogen
availability[J]. Chinese Journal of Eco-Agriculture, 2013,
21(5): 526–535
[15] 史然, 陈晓娟, 沈建林, 等. 稻田秸秆还田的土壤增碳及温
室气体排放效应和机理研究进展 [J]. 土壤 , 2013, 45(2):
193–198
Shi R, Chen X J, Shen J L, et al. A review on application of
rice straw in soil carbon sequestration and greenhouse gases
emission in paddy ecosystems[J]. Soils, 2013, 45(2): 193–198
[16] 汤宏, 吴金水, 张杨珠, 等. 水分管理和秸秆还田对稻田甲
烷排放及固碳的影响研究进展 [J]. 中国农学通报 , 2012,
28(32): 264–270
Tang H, Wu J S, Zhang Y Z, et al. Advances on methane
emission from rice paddy fields and carbon sequestration as
affected by water management and rice straw incorporation[J].
Chinese Agricultural Science Bulletin, 2012, 28(32): 264–270
[17] 罗龙皂 , 李渝 , 蒋太明 . 秸秆还田固碳增汇效果研究进
展[J]. 湖北农业科学, 2013, 52(10): 2238–2241
Luo L Z, Li Y, Jiang T M. Research on the carbon-sink effect
of straw returning[J]. Hubei Agricultural Sciences, 2013,
52(10): 2238–2241
[18] 曾洪玉, 唐宝国, 蔡建华, 等. 秸秆还田对耕地质量及稻麦
产量的影响[J]. 江苏农业科学, 2011, 39(4): 499–501
Zeng H Y, Tang B G, Cai J H, et al. Effect of straw
incorporation on quality of cultivated land and yield of rice
and wheat[J]. Jiangsu Agricultural Science, 2011, 39(4):
499–501
[19] 李继福, 鲁剑巍, 李小坤, 等. 麦秆还田配施不同腐秆剂对
水稻产量、秸秆腐解和土壤养分的影响[J]. 中国农学通报,
2013, 29(35): 270–276
Li J F, Lu J W, Li X K, et al. Effect of wheat straw returning
with different organic matter-decomposing inoculants (OMIs)
on the yield of rice, the decomposition of straw and soil
nutrients[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2013,
29(35): 270–276
[20] 刘红江, 陈留根, 周炜, 等. 麦秸还田对水稻产量及地表径
流 NPK 流失的影响[J]. 农业环境科学学报, 2011, 30(7):
1337–1343
Liu H J, Chen L G, Zhou W, et al. Effects of wheat straw
return on rice yield and the N P K loss with overland runoff[J].
Journal of Agro-Environment Science, 2011, 30(7): 1337–1343
[21] 杨卫国, 马超, 梅亚林, 等. 麦茬秸秆还田对直播稻产量影
响的初步研究[J]. 上海农业科技, 2010(4): 44–46
Yang W G, Ma C, Mei Y L, et al. Study on effect of wheat
straw return on yield of direct seeding rice[J]. Shanghai
Agricultural Science and Technology, 2010(4): 44–46
[22] 朱利群 , 张大伟 , 卞新民 . 连续秸秆还田与耕作方式轮换
对稻麦轮作田土壤理化性状变化及水稻产量构成的影响[J].
土壤通报, 2011, 42(1): 81–85
Zhu L Q, Zhang D W, Bian X M. Effects of continuous
returning straws to field and shifting different tillage methods
on changes of physical-chemical properties of soil and yield
components of rice[J]. Chinese Journal of Soil Science, 2011,
42(1): 81–85
[23] Pathak H, Singh R, Bhatia A, et al. Recycling of rice straw to
improve wheat yield and soil fertility and reduce atmospheric
pollution[J]. Paddy and Water Environment, 2006, 4(2):
111–117
[24] 佘冬立, 王凯荣, 谢小立, 等. 施 N模式与稻草还田对土壤
供 N 量和水稻产量的影响[J]. 生态与农村环境学报, 2006,
22(2): 16–20
She D L, Wang K R, Xie X L, et al. Effects of application of
N fertilizer and incorporation of rice straw on soil nitrogen
supply and rice yield[J]. Journal of Ecology and Rural
Environment, 2006, 22(2): 16–20
[25] Phongpan S, Mosier A R. Effect of crop residue management
on nitrogen dynamics and balance in a lowland rice cropping
system[J]. Nutrient Cycling in Agroecosystems, 2003, 66(2):
133–142
[26] Kumar K, Goh K M. Crop residues and management practices:
Effects on soil quality, soil nitrogen dynamics, crop yield, and
nitrogen recovery[J]. Advances in Agronomy, 1999, 68:
197–319
[27] Surekha K, Padma Kumari A P, Narayana Reddy M, et al.
Crop residue management to sustain soil fertility and irrigated
rice yields[J]. Nutrient Cycling in Agroecosystems, 2003,
67(2): 145–154
[28] Nie J, Zhou J M, Wang H Y, et al. Effect of long-term rice
straw return on soil glomalin, carbon and nitrogen[J].
Pedosphere, 2007, 17(3): 295–302
[29] 李玮, 乔玉强, 陈欢, 等. 砂姜黑土秸秆还田配施氮肥的固
碳效应分析[J]. 生态环境学报, 2014, 23(5): 756–761
Li W, Qiao Y Q, Chen H, et al. Carbon storages lime
concretion black soils as affected by straw incorporation and
fertilization[J]. Ecology and Environmental Sciences, 2014,
23(5): 756–761
[30] Acharya C L, Kapur O C, Dixit S P. Moisture conservation for
rainfed wheat production with alternative mulches and
conservation tillage in the hills of north-west India[J]. Soil
and Tillage Research, 1998, 46(3/4): 153–163
[31] Takahashi S, Uenosono S, Ono S. Short- and long-term effects
of rice straw application on nitrogen uptake by crops and
nitrogen mineralization under flooded and upland
conditions[J]. Plant and Soil, 2003, 251(2): 291–301
[32] 李朝苏, 谢瑞芝, 黄钢, 等. 稻麦轮作区保护性耕作条件下
氮肥对水稻生长发育和产量的调控效应[J]. 植物营养与肥
料学报, 2010, 16(3): 528–535
1080 中国生态农业学报 2015 第 23卷
http://www.ecoagri.ac.cn
Li C S, Xie R Z, Huang G, et al. Effects of nitrogen
management on rice growth and grain yield under conser-
vation tillage in rice-wheat cropping system[J]. Plant
Nutrition and Fertilizer Science, 2010, 16(3): 528–535
[33] 张洪熙, 赵步洪, 杜永林, 等. 小麦秸秆还田条件下轻简栽
培水稻的生长特性[J]. 中国水稻科学, 2008, 22(6): 603–609
Zhang H X, Zhao B H, Du Y L, et al. Growth characteristics
of rice under simplified cultivation with wheat residue
return[J]. Chinese Journal of Rice Science, 2008, 22(6):
603–609
[34] 徐国伟, 谈桂露, 王志琴, 等. 秸秆还田与实地氮肥管理对
直播水稻产量、品质及氮肥利用的影响[J]. 中国农业科学,
2009, 42(8): 2736–2746
Xu G W, Tan G L, Wang Z Q, et al. Effects of wheat-residue
application and site-specific nitrogen management on grain
yield and quality and nitrogen use efficiency in direct-seeding
rice[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2009, 42(8): 2736–2746
[35] 陈新红, 叶玉秀, 许仁良, 等. 小麦秸秆还田量对水稻产量
和品质的影响[J]. 作物杂志, 2009(1): 54–57
Chen X H, Ye Y X, Xu R L, et al. Effects of wheat straw
residue amount on grain yield and quality in rice[J]. Crops,
2009(1): 54–57
[36] Azam F, Lodhi A, Ashraf M. Availability of soil and fertilizer
nitrogen to wetland rice following wheat straw amendment[J].
Biology and Fertility of Soils, 1991, 11(2): 97–100
[37] 汪军, 王德建, 张刚, 等. 麦秸全量还田下太湖地区两种典
型水稻土稻季氨挥发特性比较[J]. 环境科学, 2013, 34(1):
27–33
Wang J, Wang D J, Zhang G, et al. Comparing the ammonia
volatilization characteristic of two typical paddy soil with
total wheat straw returning in Taihu Lake region[J].
Environmental Science, 2013, 34(1): 27–33
[38] 曹俊 , 谢仁康 . 秸秆全量机械还田对水稻生育特性及产量
的影响[J]. 江苏农机化, 2010(2): 19–20
Cao J, Xie R K. Effects of all harvested straw return on rice
growth characteristic and yield[J]. Jiangsu Agricultural
Mechanization, 2010(2): 19–20
[39] 李勇, 曹红娣, 储亚云, 等. 麦秆还田氮肥运筹对水稻产量
及土壤氮素供应的影响[J]. 土壤, 2010, 42(4): 569–573
Li Y, Cao H D, Chu Y Y, et al. Effects of wheat straw
returning and nitrogen application model on rice yield and
soil nitrogen supply[J]. Soils, 2010, 42(4): 569–573
[40] 徐德金 , 潘静 , 耿义高 . 秸秆全量还田与未还田对机插秧
发苗动态及产量的影响[J]. 现代农业科技, 2011(9): 44–45
Xu D J, Pan J, Geng Y G. Effect of whole and none straw
returning on seedling dynamic and yield of mechanized
transplanting rice[J]. Modern Agricultural Science and
Technology, 2011(9): 44–45
[41] 张传辉, 杨四军, 顾克军, 等. 秸秆还田对小麦碳氮转运和
产量形成的影响[J]. 华北农学报, 2013, 28(6): 214–219
Zhang C H, Yang S J, Gu K J, et al. Effect of straw-returning
on carbon and nitrogen assimilate translocation and yield
formation in wheat[J]. Acta Agriculturae Boreali-Sinaca, 2013,
28(6): 214–219
[42] 徐国伟, 谈桂露, 王志琴, 等. 麦秸还田与实地氮肥管理对
直播水稻生长的影响[J]. 作物学报, 2009, 35(4): 685–694
Xu G W, Tan G L, Wang Z Q, et al. Effects of wheat residue
application and site-specific nitrogen management on growth
and development in direct-seeding rice[J]. Acta Agronomica
Sinica, 2009, 35(4): 685–694
[43] 许轲, 刘萌, 陈京都, 等. 麦秸秆全量还田对稻田土壤溶解
有机碳含量和水稻产量的影响 [J]. 应用生态学报 , 2015,
26(2): 430–436
Xu K, Liu M, Chen J D, et al. Effects of wheat-straw
returning into paddy soil on dissolved organic carbon contents
and rice grain yield[J]. Chinese Journal of Applied Ecology,
2015, 26(2): 430–436
[44] 叶文培, 谢小立, 王凯荣, 等. 不同时期秸秆还田对水稻生
长发育及产量的影响[J]. 中国水稻科学, 2008, 22(1): 65–70
Ye W P, Xie X L, Wang K R, et al. Effects of rice straw
manuring in different periods on growth and yield of rice[J].
Chinese Journal of Rice Science, 2008, 22(1): 65–70
[45] 武际, 郭熙盛, 王允青, 等. 不同水稻栽培模式和秸秆还田
方式下的油菜、小麦秸秆腐解特征[J]. 中国农业科学, 2011,
44(16): 3351–3360
Wu J, Guo X S, Wang Y Q, et al. Decomposition charac-
teristics of rapeseed and wheat straws under different rice
cultivations and straw mulching models[J]. Scientia Agricultura
Sinica, 2011, 44(16): 3351–3360
[46] 戴志刚, 鲁剑巍, 李小坤, 等. 不同作物还田秸秆的养分释
放特征试验[J]. 农业工程学报, 2010, 26(6): 272–276
Dai Z G, Lu J W, Li X K, et al. Nutrient release characteristic
of different crop straws manure[J]. Transactions of the
Chinese Society of Agricultural Engineering, 2010, 26(6):
272–276
[47] 李逢雨, 孙锡发, 冯文强, 等. 麦秆、油菜秆还田腐解速率
及养分释放规律研究[J]. 植物营养与肥料学报, 2009, 15(2):
374–380
Li F Y, Sun X F, Feng W Q, et al. Nutrient release patterns
and decomposing rates of wheat and rapeseed straw[J]. Plant
Nutrition and Fertilizer Science, 2009, 15(2): 374–380
[48] 单玉华, 蔡祖聪, 韩勇, 等. 淹水土壤有机酸积累与秸秆碳
氮比及氮供应的关系[J]. 土壤学报, 2006, 43(6): 941–947
Shan Y H, Cai Z C, Han Y, et al. Accumulation of organic
acids in relation to C∶N ratios of straws and N application in
flooded soil[J]. Acta Pedologica Sinica, 2006, 43(6): 941–947
[49] Hick S K, Wendt C W, Gannanway J R, et al. Allelopathic
effects of wheat straw on cotton germination, emergence, and
yield[J]. Crop Science, 1989, 29(4): 1057–1061
[50] 马瑞霞, 刘秀芬, 袁光林, 等. 小麦根区微生物分解小麦残
体产生的化感物质及其生物活性的研究 [J]. 生态学报 ,
1996, 16(6): 632–639
Ma R X, Liu X F, Yuan G L, et al. Study on allelochemicals in
the process of decomposition of wheat straw by microor-
ganisms and their bioactivity[J]. Acta Ecologica Sinica, 1996,
16(6): 632–639
[51] Niranjan Rao D, Mikkelsen D S. Effect of acetic, propionic,
and butyric acids on young rice seedlings’ growth[J].
Agronomy Journal, 1977, 69(6): 923–928
[52] 于建光, 顾元, 常志州, 等. 小麦秸秆浸提液和腐解液对水
第 9期 王德建等: 稻麦秸秆全量还田的产量与环境效应及其调控 1081
http://www.ecoagri.ac.cn
稻的化感效应[J]. 土壤学报, 2013, 50(2): 349–356
Yu J G, Gu Y, Chang Z Z, et al. Allelopathic effects of wheat
straw extract and decomposition liquid on rice[J]. Acta
Pedologica Sinica, 2013, 50(2): 349–356
[53] 顾元, 常志州, 于建光, 等. 外源酚酸对水稻种子和幼苗的
化感效应[J]. 江苏农业学报, 2013, 29(2): 240–246
Gu Y, Chang Z Z, Yu J G, et al. Allelopathic effects of
exogenous phenolic acids composted by wheat straw on seed
germination and seedling growth of rice[J]. Jiangsu Journal of
Agricultural Sciences, 2013, 29(2): 240–246
[54] 魏云霞, 鲁剑巍, 李小坤, 等. 不同秸秆及绿肥浸提液对水
稻的化感作用研究[J]. 中国农学通报, 2013, 29(30): 18–22
Wei Y X, Lu J W, Li X K, et al. Study on allelopathic effects
of extracts of different kinds of straw and green manure on
rice[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2013, 29(30):
18–22
[55] 边秀举 , 巨晓棠 , 张福锁 . 尿素与有机物料在土壤中的分
解转化特征研究[J]. 河北农业大学学报, 2000, 23(2): 29–32
Bian X J, Ju X T, Zhang F S. The effect of organic materials
applied with urea into cinnamon soil on soil nitrogen
transformation characteristics[J]. Journal of Agricultural
University of Hebei, 2000, 23(2): 29–32
[56] Bijay-Singh, Bronson K F, Yadvinder-Singh, et al.
Nitrogen-15 balance as affected by rice straw management in
a rice-wheat rotation in northwest India[J]. Nutrient Cycling
in Agroecosystems, 2001, 59(3): 227–237
[57] Shindo H, Nishio T. Immobilization and remineralization of N
following addition of wheat straw into soil: Determination of
gross N transformation rates by 15N-ammonium isotope
dilution technique[J]. Soil Biology & Biochemistry, 2005,
37(3): 425–432
[58] Buresh R J, Sayre K. Implications of straw removal on soil
fertility and sustainability[C]//IRRI: Expert Consultation on
Biofuels. IRRI, Los Banos, Philippines, 2007: 34
[59] 李育娟, 龚克成, 刘红江, 等. 小麦秸秆全量还田后机插水
稻肥料运筹技术研究[J]. 中国稻米, 2010, 16(3): 47–49
Li Y J, Gong K C, Liu H J, et al. Research on fertilizer
application techniques of machine-transplanted rice after
returning wheat straw to field[J]. China Rice, 2010, 16(3):
47–49
[60] 汪军 , 王德建 , 张刚 . 秸秆还田下氮肥用量对水稻产量及
养分吸收的影响[J]. 土壤, 2009, 41(6): 1004–1008
Wang J, Wang D J, Zhang G. Effects of different nitrogen
fertilizer rate with straw incorporated on rice yield and
nutrient uptake[J]. Soils, 2009, 41(6): 1004–1008
[61] Kaewpradit W, Toomsan B, Cadisch G, et al. Mixing
groundnut residues and rice straw to improve rice yield and N
use efficiency[J]. Field Crops Research, 2009, 110(2):
130–138
[62] Becker M, Asch F, Maskey S L, et al. Effects of transition
season management on soil N dynamics and system N
balances in rice-wheat rotations of Nepal[J]. Field Crops
Research, 2007, 103(2): 98–108
[63] 赵明文, 史玉英, 李玉祥, 等. 纤维分解菌群对水稻秸秆田
间腐熟效果的研究[J]. 江苏农业科学, 2000, 16(1): 51–53
Zhao M W, Shi Y Y, Li Y X, et al. Effect of cellulose
decomposing bacteria population on decomposition of rice
straw in fields[J]. Jiangsu Agricultural Sciences, 2000, 16(1):
51–53
[64] 朱国勤, 施秀燕, 杨宝仙, 等. 奉贤区不同腐熟剂处理小麦
秸秆全量还田试验[J]. 上海农业科技, 2011(4): 105–106
Zhu G Q, Shi X Y, Yang B X, et al. Comparison experiment
for different decomposition agents under all wheat straw
retained in field[J]. Shanghai Agricultural Science and
Technology, 2011(4): 105–106
[65] 张珍, 王依明, 陆建忠, 等. 秸秆全量还田模式下不同秸秆
催腐剂的筛选研究[J]. 上海农业科技, 2011(5): 119–121
Zhang Z, Wang Y M, Lu J Z, et al. Screening study of
different decomposition agents under all straw-returning
pattern in field[J]. Shanghai Agricultural Science and
Technology, 2011(5): 119–121
[66] 王允青, 郭熙盛. 不同还田方式作物秸秆腐解特征研究[J].
中国生态农业学报, 2008, 16(3): 607–610
Wang Y Q, Guo X S. Decomposition characteristics of
crop-stalk under different incorporation methods[J]. Chinese
Journal of Eco-Agriculture, 2008, 16(3): 607–610
[67] 郭智, 肖敏, 陈留根, 等. 稻麦两熟农田稻季养分径流流失
特征[J]. 生态环境学报, 2010, 19(7): 1622–1627
Guo Z, Xiao M, Chen L G, et al. The characteristics of surface
runoff losses of soil nitrogen and phosphorus during rice
season in intensive rice-wheat rotation field[J]. Ecology and
Environmental Sciences, 2010, 19(7): 1622–1627
[68] 朱利群, 夏小江, 胡清宇, 等. 不同耕作方式与秸秆还田对
稻田氮磷养分径流流失的影响 [J]. 水土保持学报 , 2012,
26(6): 6–10
Zhu L Q, Xia X J, Hu Q Y, et al. Effects of different tillage
and straw return on nitrogen and phosphorus runoff loss from
paddy fields[J]. Journal of Soil and Water Conservation, 2012,
26(6): 6–10
[69] 王静, 郭熙盛, 王允青, 等. 秸秆还田条件下稻田田面水不
同形态氮动态变化特征研究 [J]. 水利学报 , 2014, 45(4):
410–418
Wang J, Guo X S, Wang Y Q, et al. Study on dynamics of
nitrogen in different forms in surface water of paddy field
under straw return[J]. Journal of Hydraulic Engineering, 2014,
45(4): 410–418
[70] 王静, 郭熙盛, 王允青, 等. 秸秆还田对稻田磷素径流损失
的影响[J]. 安徽农业科学, 2013, 41(13): 5761–5763
Wang J, Guo X S, Wang Y Q, et al. Effects of straw return on
phosphorous losses via surface runoff from paddy field[J].
Journal of Anhui Agricultural Sciences, 2013, 41(13):
5761–5763
[71] 杨志敏, 陈玉成, 赟张 , 等. 淹水条件下秸秆还田的面源污
染物释放特征[J]. 生态学报, 2012, 32(6): 1854–1860
Yang Z M, Chen Y C, Zhang Y, et al. Releasing characteristics
of nonpoint source pollutants from straws under submerging
condition[J]. Acta Ecologica Sinica, 2012, 32(6): 1854–1860
[72] 刘红江, 陈留根, 朱普平, 等. 稻草还田对小麦产量、地表
径流 NPK 流失量及土壤肥力的影响[J]. 水土保持学报 ,
2010, 24(6): 6–10
1082 中国生态农业学报 2015 第 23卷
http://www.ecoagri.ac.cn
Liu H J, Chen L G, Zhu P P, et al. Effects of rice straw return
on wheat yield, overland runoff NPK loss and soil fertility[J].
Journal of Soil and Water Conservation, 2010, 24(6): 6–10
[73] 刘红江, 郑建初, 陈留根, 等. 秸秆还田对农田周年地表径
流氮、磷、钾流失的影响[J]. 生态环境学报, 2012, 21(6):
1031–1036
Liu H J, Zheng J C, Chen L G, et al. Effects of straw-returning
on annual overland runoff NPK loss in farmland[J]. Ecology
and Environmental Sciences, 2012, 21(6): 1031–1036
[74] 王静 , 郭熙盛 , 王允青 . 自然降雨条件下秸秆还田对巢湖
流域旱地氮磷流失的影响 [J]. 中国生态农业学报 , 2010,
18(3): 492–495
Wang J, Guo X S, Wang Y Q. Effect of straw mulch on
nitrogen and phosphorus loss from farmlands in Chaohu Lake
Region under natural rainfall condition[J]. Chinese Journal of
Eco-Agriculture, 2010, 18(3): 492−495
[75] Wang J, Wang D J, Zhang G, et al. Nitrogen and phosphorus
leaching losses from intensively managed paddy fields with
straw retention[J]. Agricultural Water Management, 2014, 141:
66–73
[76] 崔思远, 尹小刚, 陈阜, 等. 耕作措施和秸秆还田对双季稻
田土壤氮渗漏的影响 [J]. 农业工程学报 , 2011, 27(10):
174–179
Cui S Y, Yin X G, Chen F, et al. Effects of tillage and straw
returning on nitrogen leakage in double rice cropping field[J].
Transactions of the Chinese Society of Agricultural
Engineering, 2011, 27(10): 174–179
[77] Blair N, Faulkner R D, Till A R, et al. Long-term management
impacts on soil C, N and physical fertility: Part I: Broadbalk
experiment[J]. Soil and Tillage Research, 2006, 91(1/2):
30–38
[78] Bhattacharyya P, Roy K S, Neogi S, et al. Effects of rice straw
and nitrogen fertilization on greenhouse gas emissions and
carbon storage in tropical flooded soil planted with rice[J].
Soil and Tillage Research, 2012, 124: 119–130
[79] 金琳, 李玉娥, 高清竹, 等. 中国农田管理土壤碳汇估算[J].
中国农业科学, 2008, 41(3): 734–743
Jin L, Li Y E, Gao Q Z, et al. Estimate of carbon sequestration
under cropland management in China[J]. Scientia Agricultura
Sinica, 2008, 41(3): 734–743
[80] 孙瑞娟 , 王德建 , 林静慧 . 太湖流域土壤肥力演变及原因
分析[J]. 土壤, 2006, 38(1): 106–109
Sun R J, Wang D J, Lin J H. Evolution of soil fertility in
Taihu region and its causes[J]. Soils, 2006, 38(1): 106–109
[81] Smith P, Martino D, Cai Z, et al. Agriculture[M]//Metz B,
Davidson O R, Bosch P R, et al. Climate Change 2007:
Mitigation of Climate Change. Contribution of Working
Group Ⅲ to the Fourth Assessment Report of the
Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge, UK
and New York, USA: Cambridge University Press, 2007:
497–540
[82] Linquist B, Groenigen K J, Adviento-Borbe M A, et al. An
agronomic assessment of greenhouse gas emissions from major
cereal crops[J]. Global Change Biology, 2012, 18(1): 194–209
[83] 李成芳, 寇志奎, 张枝盛, 等. 秸秆还田对免耕稻田温室气
体排放及土壤有机碳固定的影响[J]. 农业环境科学学报 ,
2011, 30(11): 2362–2367
Li C F, Kou Z K, Zhang Z S, et al. Effects of rape residue
mulch on greenhouse gas emissions and carbon sequestration
from no-tillage rice fields[J]. Journal of Agro-Environment
Science, 2011, 30(11): 2362–2367
[84] Hou P F, Li G H, Wang S H, et al. Methane emissions from
rice fields under continuous straw return in the middle-lower
reaches of the Yangtze River[J]. Journal of Environmental
Sciences, 2013, 25(9): 1874–1881
[85] Kaewpradit W, Toomamsan B, Vityakon P, et al. Regulating
mineral N release and greenhouse gas emissions by mixing
groundnut residues and rice straw under field conditions[J].
European Journal of Soil Science, 2008, 59(4): 640–652
[86] 蒋静艳 , 黄耀 , 宗良纲 . 水分管理与秸秆施用对稻田 CH4
和 N2O排放的影响[J]. 中国环境科学, 2003, 23(5): 552–556
Jiang J Y, Huang Y, Zong L G. Influence of water
controlling and straw application on CH4 and N2O emis-
sions from rice field[J]. China Environmental Science,
2003, 23(5): 552–556
[87] Zou J W, Huang Y, Jiang J Y, et al. A 3-year field
measurement of methane and nitrous oxide emissions from
rice paddies in China: Effects of water regime, crop residue,
and fertilizer application[J]. Global Biogeochemical Cycles,
2005, 19(2): GB2021, doi: 10.1029/2004GB002401
[88] Qiu J J, Li C S, Wang L G, et al. Modeling impacts of carbon
sequestration on net greenhouse gas emissions from
agricultural soils in China[J]. Global Biogeochemical Cycles,
2009, 23(1): GB1007, doi: 10.1029/2008GB003180
[89] Shang Q Y, Yang X X, Gao C M, et al. Net annual global
warming potential and greenhouse gas intensity in Chinese
double rice-cropping systems: A 3-year field measurement in
long-term fertilizer experiments[J]. Global Change Biology,
2011, 17(6): 2196–2210
[90] 逯非, 王效科, 韩冰, 等. 稻田秸秆还田: 土壤固碳与甲烷
增排[J]. 应用生态学报, 2010, 21(1): 99–108
Lu F, Wang X K, Han B, et al. Straw return to rice paddy: Soil
carbon sequestration and increased methane emission[J].
Chinese Journal of Applied Ecology, 2010, 21(1): 99–108