马超，王玉宝，邬刚，王泓，汪建飞，朱林，李佳佳，马晓静，柴如山✉
1安徽农业大学资源与环境学院/农田生态保育与污染防控安徽省重点实验室，合肥 230036；
2安徽省农业科学院土壤肥料研究所，合肥 230031；
3安徽科技学院资源与环境学院，安徽凤阳 233100；
4安徽农业大学农学院，合肥 230036；
5安徽省植物保护总站，合肥 230001
秸秆直接还田具有操作简便、省工省时以及培肥土壤等诸多优点。为了发展和推广秸秆直接还田，前人围绕秸秆还田技术、秸秆还田的培肥增产效应及生态环境影响等开展了大量研究。近年来，随着农田环境问题（如面源污染、温室气体排放）日益凸显、新兴研究方法和技术（如分子生物学测试方法、核磁共振分析技术）不断涌现，秸秆直接还田的研究内容也在不断拓展与深化。安徽省粮食作物产量稳居全国前列，2019年全省小麦和水稻产量分别居全国第3和第6位，因此农作物秸秆资源也极为丰富。据统计，2016—2018年安徽省三大粮食作物秸秆总量超过4 000万t。为推动秸秆资源还田利用，一方面，安徽省人民政府出台多项支持政策，提出要积极推进秸秆还田，不断优化秸秆还田利用体系，并规范全省秸秆机械化还田技术路线。另一方面，农业科技工作者也围绕安徽省秸秆直接还田开展了大量基础理论和应用技术研究工作（图1、图2）。安徽省地处我国东部地区南北之间和东西之间过渡地带，为暖温带与亚热带过渡地区，气候条件分布差异明显，耕地土壤类型多样，且域内多种耕作制度并存，故安徽省秸秆直接还田的相关经验还可供其他省份借鉴。因此，梳理安徽省过去10年的秸秆直接还田研究进展，并在此基础上总结经验和不足、探讨未来发展方向十分必要。为此，笔者对安徽省近 10年秸秆直接还田研究报道进行了系统总结，全面梳理了秸秆直接还田技术及还田效应两大方面的主要进展（图3、图4），并对未来研究的重点领域和方向进行了探讨，以期为安徽省及相似区域的秸秆资源高效利用和农业绿色发展提供支撑。
图1 2011—2020年安徽省秸秆还田研究发文数量Fig.1 Number of research papers on straw returning in Anhui Province from 2011 to 2020
图2 2011—2020年CNKI和WoS中安徽省秸秆还田研究关键词共现网络Fig. 2 Keywords co-occurrence network of straw returning research in Anhui Province in CNKI and WoS from 2011 to 2020
图3 近10年安徽省秸秆直接还田技术研究概况Fig.3 Schematic diagram of research on technology of direct straw return in Anhui Province over the last decade
图4 近10年安徽省秸秆直接还田效应研究概况Fig. 4 Schematic diagram of research on effects of direct straw return in Anhui Province over the last decade
1.1 秸秆还田方式和还田量
秸秆还田方式的差异会显著影响秸秆还田的效果。武际等在江淮丘陵水稻土上的研究结果显示，秸秆还田方式对秸秆腐解的影响会随栽培模式的变化而变化：常规栽培模式下秸秆覆盖还田腐解速率快于秸秆土埋还田，而节水栽培模式下则相反。砂姜黑土上小麦玉米秸秆双季还田的效果比玉米秸秆单季还田及小麦秸秆单季还田要好。值得注意的是，由于耕地方式会对秸秆还田的效果产生影响，因而秸秆还田和耕作方式的交互作用日益受到关注。免耕模式可以明显改善土壤的物理性质。旋耕对表层土壤的性质影响相对较大，但对下层土壤的各项指标影响有限，而深耕则不利于＞0.25 mm水稳性团聚体的形成，这个问题在秸秆还田条件下有所缓解。郭静等在皖北砂姜黑土上研究发现，小麦秸秆等量还田条件下，深耕还田在促进玉米生长发育及产量形成方面的效果要优于旋耕和免耕覆盖。在砂姜黑土上的8年田间试验表明，与玉米季秸秆免耕覆盖还田+小麦季秸秆免耕覆盖还田相比，玉米季秸秆免耕覆盖还田+小麦季秸秆深耕还田是更有利于增加土壤碳库及作物周年产量的秸秆还田和耕作方式组合措施。2017年原农业部办公厅推介发布秸秆农用十大模式，其中适用于黄淮海地区小麦-玉米轮作种植制度的为麦秸覆盖玉米秸秆旋耕还田模式，这也是安徽省皖北地区当前应用较为普遍的秸秆还田配套耕作方式。在安徽省人民政府办公厅印发的《安徽省农作物秸秆综合利用三年行动计划（2018—2020年）》中提出“有条件的地方每2—3年开展一次秸秆机械化还田后的耕地深翻作业”。在安徽邻省河南进行的连续6年田间定位试验结果表明，综合考虑土壤性状、作物产量和经济效益，深耕/旋耕/旋耕是较为适合安徽所处的黄淮海地区冬小麦-夏玉米两熟制农田的轮耕模式。安徽省目前在秸秆还田下轮耕模式方面的研究尚处于待起步的阶段。在早、晚稻秸秆全量还田的基础上，冬季种植紫云英再于盛花期翻压还田也即水稻秸秆-紫云英协同还田与单独秸秆还田相比，更有利于双季稻持续性高产稳产，同时在提高土壤有机质、全氮和有效磷含量方面的效果更好，在有条件的地区可以推广应用。
秸秆还田量是影响秸秆还田效应的又一重要因素。武际等研究发现，在江淮丘陵地区适当增加小麦秸秆还田量可以提高土壤微生物数量和酶活性以及土壤养分含量，但秸秆用量过高条件下细菌和放线菌数量有降低的趋势。在皖北砂姜黑土区也有类似研究，秸秆覆盖量过高则对土壤微生物数量和酶活性有负作用，适宜的小麦秸秆覆盖量为 9 000—12 000 kg·hm。郭静等的研究结果显示，砂姜黑土地小麦秸秆还田以2/3秸秆量深耕处理的还田效果最好，其玉米出苗质量、光合指标、穗部性状及产量等指标均优于其他处理。皖北砂姜黑土小麦-大豆轮作下的长期秸秆还田试验表明，与小麦秸秆半量还田相比，麦秸全量还田在增加土壤氮磷储量和速效钾含量以及改善土壤物理性状方面更具优势。除了砂姜黑土外，关于安徽省其他主要土壤类型上的秸秆还田最佳用量研究还十分少见。虽然秸秆还田量会在一定程度上影响秸秆还田的效果，但在实际生产中，秸秆全量还田具有更强的可操作性。所以在秸秆全量还田条件下探究确定化肥合理配施量及其科学运筹技术对于培土增产同时兼顾环境效应具有更重要的现实意义。
1.2 秸秆还田下化肥施用
笔者曾对安徽省主要农作区不同作物秸秆还田的化肥替代潜力进行了估算，研究发现秸秆还田可以有效替代一定量化肥，并且秸秆还田的钾肥替代潜力与氮磷相比较大。由于多数作物秸秆自身C/N比较高，其在土壤中被微生物分解时需要消耗周围环境的氮素，导致与作物争氮现象的发生，因而秸秆还田下氮肥配施是秸秆还田研究者关心的问题。在秸秆还田下，秸秆还田量和氮肥配施水平的具体组合可能主要是通过改变土壤氮有效性和氮供应量进而影响到秸秆还田的产量效应。皖北砂姜黑土冬小麦-夏玉米轮作制度下的秸秆还田定位试验表明，玉米秸秆还田前两年小麦产量下降，到第4年表现出增产效应；
与秸秆不还田条件下小麦高产所需的施氮量相比，玉米秸秆还田下在此基础上减施氮肥可以进一步小幅提高小麦产量，而在低施氮量条件下，玉米秸秆还田反而导致小麦产量下降。张雅洁等在皖西水稻土上的研究结果表明，小麦秸秆还田量6 600 kg·hm配合氮肥施用量185 kg·hm，使秸秆及氮肥的初始施入C/N比为18∶1，比氮肥施用量为230 kg·hm（C/N比12∶1）或140 kg·hm（C/N比24∶1）在提高土壤无机氮含量和水稻产量方面的表现更优。在秸秆还田氮肥配施量一定的前提下，如何对氮肥进行合理运筹也关系到作物产量及氮肥利用率。安徽江淮丘陵白土稻区小麦秸秆还田条件下，水稻基肥-分蘖肥-穗肥施用比例为60-20-20，这种氮肥运筹方式较 80-0-20及 40-30-30在提高土壤养分供应能力以及提升水稻产量方面更具优势。韩上等针对不同作物的最佳秸秆还田氮肥运筹方案进行了研究，结果发现水稻的最优施氮方案是用量210 kg·hm，基肥、分蘖肥和穗肥的比例为7∶2∶1；
而小麦的最优施氮方案则是用量 240 kg·hm，基肥和拔节肥比例为8∶2，秸秆还田下氮肥适当前移有利于获得较高的作物产量和氮肥利用效率。过量施肥导致的养分资源浪费和农田面源污染对农业可持续发展产生了较大的负面影响，所以如何降低配施化肥用量，是秸秆还田研究的一个重要方向。马超等研究发现，不论是皖北砂姜黑土还是皖西的水稻土，秸秆促腐还田后可使小麦当季磷钾肥用量下调 20%左右不出现明显的减产。在巢湖地区油菜-水稻两熟制上的研究表明，与常规施肥相比，秸秆还田+常规施肥减15%处理可以保证作物产量，而且随着秸秆还田时间的延长，作物产量还有进一步增加的趋势。同一区域稻麦轮作系统下的秸秆还田试验显示，小麦秸秆还田条件下钾肥减量 20%—30%对水稻产量没有明显影响。然而，由于安徽省土壤类型和轮作制度具有多样化的特征，土壤肥力高低也是秸秆还田下化肥配施需要考虑在内的一个重要因素，而目前相关研究的覆盖面相对有限。所以，今后一段时间安徽省不同作物生产系统中秸秆还田下的化肥合理配施仍需要进行更为系统的研究。总的来说，秸秆还田条件下，在氮肥管理方面可以进行总量控制并基于土壤肥力状况合理减施，在土壤自身氮供应能力较为有限的情况下，要适当提高氮肥基肥施用比例，通过氮肥的后肥前移降低还田秸秆和氮肥的初始施入C/N比，缓解前期可能出现的土壤氮有效性下降的问题，实现作物稳产及增产，提升秸秆还田效果。随着秸秆还田时间的延长，土壤肥力会逐步得到提升，在此基础上可进一步通过相关试验探究并确定适宜且可持续的减氮量。与氮素相比，农田钾损失途径相对较少，或可从保持农田钾素输入输出平衡角度考虑，基于还田秸秆钾养分携入量与作物籽粒钾携出量等主要因素大致推算出钾肥需求量，再根据具体实际情况进行调整。
1.3 秸秆还田下腐秆剂配施
为缓解秸秆还田腐解慢造成的不良影响，腐秆剂近来被应用于加速还田秸秆降解，安徽省关于秸秆配施腐秆剂还田的研究也在不断发展。早期马超等在皖西（水稻小麦轮作）和皖北（小麦玉米轮作）两地布设的秸秆还田试验表明，添加腐秆剂的秸秆促腐还田方式在皖西水稻土上有提高土壤肥力和作物当季产量的效果，而其在皖北砂姜黑土上的应用效果则不太理想。这说明只有在品种选择恰当的条件下，腐秆剂才有可能发挥出比较好的作用。秸秆还田下所添加腐秆剂品种需要结合地区土壤环境、气候特点等进行筛选。再者，农业管理措施也会影响腐秆剂对秸秆还田效果的优化。比如，在沿淮地区稻田氮基肥用量会显著影响腐秆剂的促腐速率，小麦秸秆还田配施氮基肥使初始C/N比为18∶1的情况下腐秆剂的促腐效果最显著。值得一提的是，杨欣润等通过整合分析方法，系统分析了腐秆剂的田间应用研究，并指出施用腐秆剂与不施腐秆剂相比总体上可有效促进还田秸秆的降解和作物产量的提升，但在温带大陆性气候地区，秸秆还田初始C/N比≤15以及土壤为中性时，腐秆剂的促腐效应却不显著，同时在土壤为中性时腐秆剂的增产作用也不稳定。由此，通过在安徽省主要土壤类型中筛选土著秸秆降解菌并配以恰当的应用技术或可提升安徽省腐秆剂的田间应用效果，助力秸秆还田高效利用。在秸秆降解菌筛选方面，朱林课题组先后在砂姜黑土和黄棕壤上筛选并鉴定了近百株可降解秸秆纤维素/木质素的细菌和真菌。在腐秆剂应用技术方面，桂召贵等和马超等分别制定了针对腐秆剂用于稻秸和麦秸田间促腐的《早稻秸秆全量旋耕促腐还田技术规程》和《麦秸粉碎旋翻促腐还田技术规程》。然而，考虑到安徽省土壤类型多样、种植模式复杂以及作物种类丰富，关于秸秆降解菌筛选及其配套应用技术的研究仍需要不断补充完善。李晓韦等发现在皖西地区水稻土上尿素、尿素硝酸铵和石灰氮3种形态氮素中以尿素硝酸铵对还田油菜秸秆腐解的促进效果最为显著，明显提高了秸秆累积腐解率及氮磷累积释放率。石琳等通过堆腐试验比较了碳酸氢铵、硫酸铵、硝酸钙、尿素和谷氨酸对玉米秸秆腐解的影响，结果表明谷氨酸和硫酸铵的促腐效果相对较好。这些研究的结果对于还田秸秆促腐具有一定的借鉴和启发作用。
2.1 秸秆还田对土壤理化性质的影响
安徽省关于土壤物理性状对秸秆还田的响应研究主要聚焦两种中低产田土壤：江淮地区的白土以及淮北地区的砂姜黑土。相关研究涉及的主要土壤物理性质指标有土壤容重、孔隙度、田间持水量以及团聚体组成和稳定性等。在白土上的研究表明，秸秆直接还田能降低白土耕作层过高的容重，增加土壤的孔隙度和通透性，还可提高团聚体质量，从而有效改善白土的不良物理性状。在砂姜黑土上的秸秆还田试验也得到了类似的结果：秸秆与无机肥料配合施用能降低砂姜黑土耕层土壤容重，增加土壤总孔隙度和毛管孔隙度，具有疏松土壤的作用；
在旋耕或深耕方式下，秸秆还田增加了＞0.25 mm水稳性团聚体的质量百分比，有利于土壤形成较好的团粒结构。此外，秸秆还田可增加土壤水分稳定入渗速率和累积入渗量，提高土壤水分最大有效库容、增强土壤蓄水能力，有助于缓解砂姜黑土持水能力弱这个障碍因子。王擎运等指出长期秸秆还田通过减缓结构段（大孔隙）和滞后段（毛管孔隙）土体的收缩，提升土壤水养库容，实现了砂姜黑土土体易于胀缩属性障碍因子的消减。然而，安徽省秸秆还田对土壤物理性质影响研究的广度和深度仍待加强，今后需关注更多土壤类型以及运用最新技术方法（计算机断层扫描技术、示踪技术等）进行土壤孔隙结构的定量研究、解析土壤团聚体周转路径及周期。
秸秆还田除了能改善土壤物理性状外，还会对土壤养分元素含量等产生重要影响。前人研究表明，秸秆还田在短期内就可提高土壤中有效养分如碱解氮、有效磷和速效钾的含量。在皖中黄褐土上连续秸秆覆盖还田可以显著提高水稻和小麦成熟期土壤中铵态氮和硝态氮含量，并且随着秸秆还田年限的延长，土壤中无机氮含量的增幅也随之增加；
而需要注意的是，秸秆还田实施第一年水稻季分蘖期0—15 cm土层硝态氮和铵态氮含量下降。张雅洁等在皖西水稻土上的试验显示，秸秆还田不施肥较不还田不施肥处理土壤全氮含量会提升，而无机氮（硝态氮）的含量却下降了。陈曦等在皖北砂姜黑土上开展的研究也得到了类似的结果。在秸秆还田对土壤磷有效性的影响方面，相关研究得出的结果存在差异。有些研究的结果显示，秸秆还田当季或短期内可明显提高土壤有效磷含量；
但也有研究表明，早、晚稻秸秆全量还田 3年对土壤有效磷含量的提升效果十分有限。韩上等在皖北砂姜黑土冬小麦-夏玉米轮作制度下研究发现，秸秆还田4年对土壤有效磷含量的影响较小。靳玉婷等在巢湖流域水稻-油菜轮作模式上的试验结果显示，秸秆连续4年还田后水稻季土壤全磷含量显著增加，油菜季土壤全磷含量增加不显著。对皖北砂姜黑土秸秆还田定位试验结果进行分析发现，冬小麦-夏大豆轮作系统下小麦秸秆长期还田显著提高了土壤全磷含量，但秸秆还田对土壤速效磷的含量影响不明显。土壤速效钾含量变化对秸秆还田的响应一般比较迅速，这是由于秸秆中钾含量高，秸秆还田对土壤钾输入的贡献较大。目前安徽省关于秸秆还田后土壤中微量元素含量和形态变化方面的报道还比较少见，仅有巢湖流域秸秆还田定位试验的结果表明，小麦秸秆覆盖还田配合氮磷肥减量可增加土壤有效锌和有效铁含量。
2.2 秸秆还田对土壤有机碳的影响
一般来看，秸秆还田3—4年左右其在提升土壤有机质含量方面的效果就开始显现。与秸秆不还田免耕处理措施相比，玉米季秸秆免耕覆盖还田加小麦季秸秆深耕还田能够提高砂姜黑土 0—30 cm土层总有机碳、颗粒态碳、微生物量碳及易氧化态碳等组分含量。白土上的秸秆还田试验同样表明，相对于单施化肥，化肥配合秸秆还田可增加表层土壤总有机碳、水溶性有机碳、易氧化有机碳和颗粒有机碳含量。在白土稻区进行的研究表明，秸秆还田提高了土壤总有机碳、胡敏酸、胡敏素和水溶性物质碳含量，而对富里酸碳含量影响不明显，短期秸秆还田条件下土壤的腐殖化程度有升高的趋势。韩上等在皖北砂姜黑土上的试验结果表明，无论是在旋耕还是在深耕条件下，秸秆还田都增加了0—10 cm土层总有机碳、水溶性有机碳、胡敏酸、富里酸和胡敏素的含量以及胡敏酸和富里酸的比值，有利于提高土壤有机碳稳定性及腐殖质品质。张雅洁等在皖西水稻土上的试验结果显示，秸秆还田下土壤有机质的H/C比值下降，土壤有机质中脂肪族结构增加，芳香性增强，结构趋于稳定。陈曦等在皖北砂姜黑土小麦玉米轮作系统上的研究也发现，秸秆还田提高了土壤有机质中酚基、羟基、羧基、芳香碳和酰胺含量，而且双季秸秆还田的效果最为显著。利用系列高级固相核磁共振技术（C CP/TOSS、C DP/MAS等），郜红建课题组对秸秆还田过程中作物秸秆和土壤有机质的化学结构变化以及氮肥用量对上述两个方面的影响等进行了较为系统的研究。在秸秆还田降解过程方面，GAO等发现麦秸进入土壤后秸秆残余物中 Alkyl C和Aromatic C相对含量呈增加趋势，而 O-alkyl C和Anomeric C相对含量则呈降低趋势，并且指出淹水会进一步加强上述结果。CHEN等进一步指出秸秆进入土壤后在氧气充足条件下最终可能会形成稠环芳烃，为土壤非燃烧来源稠环芳烃的形成方式提供了新的思路。最近，CHEN等通过二维N-C异核单量子相干（N-C HSQC）技术对秸秆降解过程中如何与氮肥结合的问题进行探究，结果发现好气条件下氮肥结合量会显著高于厌氧条件下的，且二者产物的化学结构也存在明显不同。在秸秆还田调控土壤有机质方面，CHEN等通过田间定位试验探究了秸秆还田改善土壤有机质的效果及其对不同类型秸秆的响应，结果发现不同种类秸秆还田对土壤有机质的化学结构影响差异显著，与小麦秸秆相比玉米秸秆还田有助于提高土壤有机质的化学稳定性。CHEN等进一步研究了水分管理对秸秆还田后土壤有机质化学结构的影响，得出淹水环境较好气条件更加有利于秸秆碳向土壤中稳定态有机碳的转化。为了探明氮肥用量对秸秆还田改善土壤有机质效果的影响，CHEN等对皖西水稻土上长期定位试验的土壤有机质进行了分析，结果发现土壤有机质中稳定态组分相对含量会随着氮肥用量的增加而增加。
2.3 秸秆还田对土壤微生物的影响
土壤生物驱动着生态系统的元素循环和物质转化，但由于其自身的复杂性以及相应检测技术发展滞后，人们对土壤生物性状的探索一直受限。随着分子生物学技术等的不断发展，土壤生物如何响应秸秆还田的问题逐渐成为研究热点。在此背景下，安徽省有关秸秆还田对土壤微生物影响研究也得以快速发展。一方面，土壤生物性状方面的研究深度逐渐递进。朱林课题组对秸秆还田下土壤微生物生物量、细菌群落组成和多样性等变化情况进行了较为系统的研究。褚海燕课题组不仅对土壤细菌群落进行了研究，还开始关注氮循环相关基因，并且揭示了秸秆还田调控菌群组成和功能变化的机制。另一方面，土壤生物性状研究方面的相关指标不断丰富。学者们前期主要探究秸秆还田对三大类群菌数量和酶活性的影响。朱敏等开始利用荧光实时定量PCR技术探讨真核微生物、古菌、氨氧化细菌和氨氧化古菌数量对秸秆还田的响应。随后，磷脂脂肪酸分析技术、变性梯度凝胶电泳技术和高通量测序技术等被广泛应用，从而使得土壤细菌和真菌多样性以及革兰氏阴阳性细菌等对秸秆还田的响应也逐渐被探究。值得注意的是，秸秆还田对土壤微生物特别是细菌和真菌多样性的影响在不同试验条件下存在差异。例如，王伏伟等发现砂姜黑土小麦玉米轮作不施肥情况下小麦秸秆还田能够显著提高土壤细菌多样性；
而农业农村部蒙城砂姜黑土生态环境站内的长期定位试验结果显示，砂姜黑土小麦-大豆长期轮作下麦秸还田未能缓解化肥施用导致的土壤细菌多样性下降，秸秆配施化肥处理与单施化肥相比进一步降低了丛枝菌根真菌群落多样性；
靳玉婷等在巢湖地区水稻-油菜轮作农田上进行的研究显示：秸秆还田配施化肥可增加水稻季土壤细菌和真菌群落丰富度和多样性以及油菜季土壤真菌群落丰富度和多样性，而降低了油菜季土壤细菌群落丰富度和多样性。在安徽淮河流域地区开展的试验表明，不同方式的秸秆还田均可增加土壤线虫的种类和数量，从而提高土壤的抗干扰能力和土壤生态系统的稳定性。当前安徽省关于秸秆还田对土壤生物性状的影响主要集中在土壤微生物和酶活性方面，对于土壤中其他生物（如蚯蚓和原生动物）的研究还鲜有报道，并且基于基因和转录组学技术的研究报道也未见发表。由此，今后不仅要加强对新对象的研究，还需借助新技术深入探究秸秆还田调控土壤生物性状的机制，明确调控秸秆还田-土壤生物之间耦合关系的关键因子。
2.4 秸秆还田对作物生长和产量的影响
秸秆还田对作物生长的影响主要取决于还田年限和化肥配施状况。倘若还田时间较短且化肥配施不合理，其将降低整地和播种质量，妨碍作物出苗、立苗、全苗等；
同时，秸秆腐解引起的土壤有效氮素固定可能会造成后茬作物生长初期缺氮，进而抑制作物苗期的生长发育；
此外，小麦秸秆全量还稻田厌氧分解释放的低分子量有机酸、硫化物等还可能会抑制水稻根系的生长，延缓水稻活棵立苗，抑制前期分蘖和延缓叶龄进程。而随着秸秆还田年限的延长，秸秆还田对作物苗期生长的不良影响会逐步减弱，其促生增产效应会逐渐显现。例如，沈学善等在淮北砂姜黑土区进行的3年试验结果显示，玉米秸秆还田可增加小麦的出苗数、出苗率和出苗均匀度，形成高产群体；
小麦、玉米秸秆同时还田效果更佳，不仅对小麦单株幼苗素质有明显的改善作用，还可以提高叶片光合性能及群体的光合生产效率。在淤土上，张奎等研究发现玉米秸秆还田有助于提高小麦旗叶叶绿素含量及开花期旗叶净光合速率、气孔导度和蒸腾速率，并降低胞间CO浓度和丙二醛积累量，延缓小麦旗叶衰老并延长籽粒灌浆期，进而提高小麦的穗数、穗粒数等产量构成因素。在砂姜黑土上开展的研究表明，小麦玉米秸秆连续全量还田可以降低夏玉米的根倒率和茎折率，提高小麦不同小穗位的结实粒数和粒重，进而实现产量提升。值得注意的是，秸秆还田除了会直接影响作物的生长和产量形成外，还会影响作物的水肥利用率及病虫草害发生率。玉米秸秆还田可增加土壤表层孔隙度以及土壤水入渗量，提高土壤水的有效性，进而提高小麦水分利用效率。此外，在不同类型土壤及轮作制度上的定位试验均表明，秸秆还田可提高氮素农学效率及氮肥利用率。与在水肥利用率上的正向效应不同，秸秆还田对作物病虫害的影响则是负向的。秸秆还田会造成病菌源和虫卵随秸秆在土壤中积累，且因为保温、保墒而加速病虫繁殖，进而加重病害尤其是土传病害的发生。在砂姜黑土上小麦-玉米轮作制度下的4年连续定位试验表明，秸秆还田在一定程度上提高了小麦赤霉病的病穗率及病情指数。至于农田草害对秸秆还田的响应，目前省内仅张震等研究并指出秸秆还田会有效降低田间杂草群落密度。今后应进一步探明秸秆还田条件下病虫草害的发生发展规律，尽量做到早防早治，将其对农业生产的不良影响降低到最小限度。
尽管秸秆还田会导致作物病虫害发生加重，对作物产量有一定的消极影响，但绝大多数研究仍支持秸秆还田的增产效应。皖北砂姜黑土上连续4年的小麦-玉米连作定位试验显示，秸秆还田可以增加作物产量。江淮丘陵地区低产白土型水稻土上的4年定位试验也显示秸秆还田能明显提高水稻籽粒产量。另外需要注意的是，秸秆还田时要配套适宜的耕作方式才能进一步发挥其积极效应。如在耕层薄化处理的砂姜黑土小麦-玉米轮作区，秸秆还田配合深耕或者旋耕均能显著提高作物产量，而秸秆还田配合深耕更有利于合理耕层构建。由于作物秸秆中蕴含较为丰富的氮磷钾等养分元素，在一定条件下，秸秆还田配合化肥适当减量依然能保证作物高产甚至增产。除产量外，相关研究开始关注秸秆还田对作物品质的影响。砂姜黑土区小麦玉米秸秆双季还田不仅能显著提高玉米籽粒油分含量，还可提高籽粒蛋白质及淀粉的含量。与秸秆不还田处理相比，玉米秸秆还田当季显著提高了小麦的籽粒品质性状，小麦籽粒的蛋白质含量、湿面筋含量、Zenely沉降值和硬度均有不同程度的增加。不过，乔玉强等的4年田间定位试验结果却指出秸秆还田对皖麦 52籽粒品质的影响并不显著。总之，当前安徽省秸秆还田与作物产量关系已初步明确：在良好的田间管理条件下，配套合适的肥料运筹技术及耕作方式，秸秆还田可实现作物增产，而且随着还田年限的延长，增产效应日趋明显；
但是关于作物品质等对秸秆还田的响应规律尚未探明，有待进一步研究完善。
2.5 秸秆还田的环境效应
土壤氮磷会随农田径流、淋溶等转移至周围水体，造成养分流失和面源污染。巢湖支流南淝河流域的定位观测试验显示，水稻秸秆还田后小麦季径流量和泥沙量分别减少了 20%和 30%，颗粒态磷浓度降低了13%，秸秆还田可分别减少径流液总氮和总磷流失量14%和 20%。在水稻季秸秆还田可显著降低稻田氮素流失关键时期田面水中总氮、溶解态氮和铵态氮浓度，有助于实现从源头控制农田养分流失。巢湖市烔炀镇的油菜-水稻试验也显示，秸秆还田可降低农田径流量以及径流中总氮、铵态氮和硝态氮浓度，但秸秆还田会增加径流中总磷浓度；
此外，水稻秸秆还田会造成油菜季农田径流化学需氧量（COD）排放量增加，如配合常规施肥减量15%则有所缓解。氮素除通过农田径流和淋溶损失外，还可以通过氨挥发形式转移到大气中，影响空气质量。朱小红等对巢湖流域稻麦轮作体系稻季氨挥发情况进行研究发现，秸秆还田配合优化施肥减氮30%减磷50%处理在水稻不同生育时期的氨挥发量及稻季累积氨挥发量均低于优化施肥、优化施肥减氮30%和优化施肥减磷50%这3个处理。而HE等在研究皖北小麦玉米轮作体系氨排放特征时却发现，秸秆还田对农田氨排放过程产生了较大的影响，秸秆还田一个多月后氨排放量明显上升，由于受到温度的影响，小麦秸秆还田在促进氨排放方面的效应较强，玉米秸秆相对较弱。由上，关于秸秆还田后氨挥发的变化趋势还有待进一步在省内更多区域进行研究。在全球气候变暖的背景下，各国纷纷登上碳中和号的列车。农田作为温室气体的重要排放源之一，如何通过合理的农艺措施有效控制农田温室气体排放备受瞩目。秸秆直接还田是否影响农田温室气体的排放是当下该领域关注的焦点。相关研究表明，在巢湖流域圩区，NO是稻麦轮作下小麦季土壤排放的主要温室气体，水稻秸秆粉碎翻埋还田可以有效降低麦田NO单位产量排放量。随着农业生产的不断发展，各种化学品在农田中大量投入，导致农田环境形势严峻。由此，秸秆还田后土壤污染变化动态也逐渐受到农业科技工作者的关注。黄界颍等通过盆栽试验研究发现，小麦秸秆还田可提高水稻根系细胞壁固定及液泡区隔化作用，显著降低水稻中Cd向地上的转运能力以及水稻稻谷中 Cd含量。然而，在大田生产条件下秸秆还田对轻度污染土壤上作物安全生产的影响还需进一步探究。
过去10年，农业科技工作者在安徽省秸秆直接还田方面开展了大量研究且成果颇丰：不仅厘清了秸秆还田条件下的化肥、腐秆剂配施方案，还明确了部分区域的秸秆最适还田方式和最佳还田量等；
此外，秸秆还田后土壤理化和生物学性状变化及其对作物生长、产量的影响已基本探明；
病虫草害状况以及农田面源污染和温室气体排放程度等对秸秆直接还田的响应也得到了初步解析。然而，想要进一步提高秸秆还田利用率，为农业绿色发展提供有力支撑，今后安徽省秸秆直接还田研究还需在下述几方面有所推进。
（1）补齐区域短板，加强皖南地区的秸秆直接还田研究。目前安徽省秸秆直接还田研究试验点多分布于皖北和皖中，皖西和皖南地区在秸秆直接还田研究方面相对欠缺。
（2）拓展研究内容，加强秸秆直接还田对土壤生物影响及还田的环境效应等方面的研究。当前，安徽省秸秆直接还田对土壤动物的影响鲜见报道，对温室气体排放和重金属/有机物等污染影响的研究较少见。
（3）关注系统整体，着手探究秸秆直接还田对作物-土壤-农田环境系统的影响。作物-土壤-农田环境是个有机整体，单从某一方面开展研究难以综合评价秸秆直接还田技术的优劣，今后应加强系统性评估。
（4）深化机理探究，注重揭示秸秆直接还田效应的内在机理。当前秸秆直接还田效应研究大多停留在现象层面，甚至是某个阶段的现象，对秸秆还田影响的动态规律、内在过程和作用机制的解析仍较为薄弱。
致谢：衷心感谢安徽农业大学李晖老师和安徽省农业科学院韩上老师在论文撰写过程中给予的宝贵建议！
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