一、引言
秸秆还田是一种常见的农田耕作方式，也是一种有效的土壤固碳措施。秸秆还田通过将农作物的秸秆还原至农田土壤中，不仅能够提升土壤的有机质含量，还可以促进土壤微生物的生长和活动，从而对农田土壤固碳起到积极作用。
秸秆还田可以增加农田土壤的有机质含量。秸秆是植物生长过程中产生的一种富含碳、氢、氧、氮等元素的有机物体，其还原至农田土壤中，能够增加土壤中的有机质含量。有机质是土壤中的重要组成部分，不仅能够提供养分和水分保持功能，还能够增加土壤的持水能力和透水性，提高土壤的肥力和保肥能力；秸秆还田能够促进土壤微生物的生长和活动。土壤微生物是土壤中一类重要的活动生物，可以分解有机物、转化养分、保持土壤结构等。秸秆还田后，土壤中的有机质增加，提供了丰富的营养物质和能量，有利于土壤微生物的繁殖和活动。土壤微生物通过降解秸秆中的有机物，释放出二氧化碳、甲烷等气体，同时将有机质中的碳储存在土壤中，起到固碳的作用；秸秆还田对农田土壤固碳还能够改善土壤的物理和化学性质。有机质的增加能够改善土壤的结构和稳定性，增加土壤的孔隙度和通气性，有利于根系生长和养分吸收。此外，有机质还能促进土壤中含铁、锰、铜、锌等微量元素的有效性提高，改善土壤的肥力和保水能力。[1]
一、秸秆还田对农田土壤碳储量的影响
秸秆还田可以增加农田土壤的有机质含量。秸秆是植物的剩余物质，含有丰富的碳元素，将秸秆还田可以有效提供有机质，提高土壤的肥力和保水能力。秸秆中的碳元素通过还田后降解分解而成为土壤中的稳定有机碳，增加了土壤碳储量。研究表明，秸秆还田可以显著增加土壤有机质含量，每年增加可储存碳量达到0.5-1.0吨/公顷的水平。
其次，秸秆还田可以改善土壤的物理性质。秸秆还田可以增加土壤的孔隙度和渗透性，改善土壤结构，增加土壤的保水保肥能力。秸秆在土壤中分解降解产生的有机酸和腐殖质能在一定程度上改善土壤酸碱度，提高土壤肥力。此外，秸秆还田还可以减少水土流失和土壤侵蚀，保护农田的生态环境。
最后，秸秆还田可以促进土壤微生物活性。土壤中的微生物是土壤生态系统的重要组成部分，对土壤碳循环和有机质分解起着关键作用。秸秆还田可以增加土壤中的碳源，促进土壤微生物的生长和繁殖，提高土壤中微生物的代谢活性。微生物在有氧条件下通过呼吸将土壤有机质氧化分解，释放出CO2，促进土壤碳的循环与动态平衡。
二、秸秆还田对农田土壤固碳效应的评估方法
秸秆还田是一种重要的农田土壤改良措施，不仅可以提高土壤肥力，增加农作物产量，还能促进土壤固碳。评估秸秆还田对农田土壤固碳效应的方法主要包括适用于实验室和现场的方法。
在实验室条件下，可以通过收集土壤样品，利用常规的碳含量分析方法来评估土壤固碳效应。首先，从不同地点采集不同处理的土壤样品，并根据处理的不同，将样品分组。然后，对每个样品进行土壤有机碳含量的分析。可以使用常规的湿氧法、元素分析仪或红光盐酸法等方法测定土壤有机碳含量。将不同处理的土壤有机碳含量进行比较，可以评估秸秆还田对土壤固碳效应的影响。[2]
在田间实验中，通过建立秸秆还田和不还田的对照试验来评估土壤固碳效应。首先，在同一农田选取相似的土壤类型和农作物种植管理方式，并将同一农田分为秸秆还田区和不还田区。然后，在两个区域的相同位置和深度采集土壤样品，根据土壤样品的不同进行分组比较。可以采用同样的碳含量分析方法，测定不同区域土壤样品的有机碳含量，以评估秸秆还田对农田土壤固碳效应的影响。同时，还可以设置其他指标来评估土壤质量和固碳能力，如微生物活性、土壤团聚体含量等。
此外，还可以利用气候变化模型来评估秸秆还田对农田土壤固碳效应的长期影响。根据气候变化模型的输入和秸秆还田的实际操作数据，可以模拟出未来几十年内的土壤有机碳动态变化趋势，从而评估秸秆还田对农田土壤固碳效应的长期影响。
三、秸秆还田对农田土壤固碳效应的影响因素
秸秆还田是一种农田管理措施，通过将庄稼收割后的秸秆还原回田地，可以提高土壤有机质含量，并减少土壤侵蚀和营养流失。这种措施对农田土壤固碳效应有着很大的影响。以下是几个影响因素：
1. 秸秆的种类和数量：不同作物的秸秆质量和分解速度有所不同。如稻谷的秸秆分解速度较慢，而玉米的秸秆则分解较快。此外，还田的秸秆数量也会影响土壤固碳效应，因为秸秆中富含有机碳。
2. 土壤类型和质地：不同类型的土壤对秸秆还田的响应也有所不同。例如，比较富含有机质的黑土对秸秆还田的效果更好，因为易于吸附和固定有机碳。而贫瘠的土壤则往往有较低的有机碳固持能力。
3. 秸秆还田的方法和时机：秸秆还田可以采用覆盖、混合或还田堆肥等不同的方式。不同的还田方法对固碳效果也有所不同。此外，秸秆还田的时机也影响固碳效果。通常推荐在庄稼收割后尽快进行还田，以保持有机碳的最大保存率。
4. 土壤pH值和养分含量：酸性土壤和养分贫瘠的土壤会限制微生物的活动和有机质分解，从而影响土壤固碳效应。在这种情况下，可以通过施用石灰和有机肥料来改善土壤条件，促进有机质的分解和固持。
秸秆还田对农田土壤固碳效应的影响因素包括秸秆的种类和数量、土壤类型和质地、还田的方法和时机，以及土壤pH值和养分含量等。在实施秸秆还田时，需要综合考虑这些因素，以最大程度地提高农田土壤的固碳效果。[3]
四、秸秆还田对中国农田土壤固碳效应的研究现状
研究表明秸秆还田可以促进土壤有机质的积累。有机质是土壤中最重要的碳库，秸秆还田可以提供生物生长所需的氮、磷等养分，进而促进有机质的生物合成。一些研究表明，秸秆还田可以显著提高土壤有机质含量，从而增加土壤碳储存量和固碳效应。
其次，研究表明秸秆还田对不同类型土壤的碳固定效应存在差异。由于不同土壤类型的物理、化学性质不同，其生态系统碳储量也存在差异。一些研究发现，在某些土壤类型上，秸秆还田对土壤固碳效应具有显著的影响，而在另一些土壤类型则表现为无效或只有轻微的效应。研究表明秸秆还田的固碳效应还受到种植模式、肥料施用等多种因素的影响。例如，一些研究发现秸秆还田与化肥施用的配合使用可以进一步促进土壤有机质含量的积累和碳储存效应。此外，不同种植模式、不同施肥方式等也会对秸秆还田的碳固定效应产生复杂的影响。[4]
五、秸秆还田对中国农田土壤固碳效应的实证研究
近年来，中国农田秸秆还田的实证研究表明，秸秆还田可以显著提高土壤有机质的含量。有机质是土壤中碳的重要组成部分，其含量的提高能够促进土壤微生物活动、改善土壤结构，提高土壤肥力和水分保持能力。研究表明，秸秆还田可以显著提高土壤有机碳含量，进而增加土壤碳储量，起到固碳的效果。
一项在中国东北地区进行的实证研究表明，秸秆还田显著提高了农田土壤有机碳、全氮和全磷含量，且这种效应在长期还田的农田中更为明显。该研究还发现，秸秆还田能够改善土壤结构，增加土壤孔隙度和稳定性，促进土壤水分渗透和保持能力，从而提高了农田的抗旱能力。
另一项在江苏农田进行的实验研究发现，秸秆还田显著提高了农田土壤有机碳水平，增加了土壤微生物数量和活性，增加了土壤细菌和真菌的多样性，有利于土壤健康和植物营养吸收效果的提高。[5]
以上实证研究结果表明，秸秆还田对中国农田土壤具有显著的固碳效应。通过将农作物秸秆还给土壤，增加土壤有机质的含量，可以提高土壤碳储量，减少温室气体的排放。此外，秸秆还田还可以改善土壤结构和增加土壤水分渗透性，提高土壤的肥力和抗旱能力。因此，秸秆还田是一种可持续农田管理措施，有利于实现农业的碳中和和生态保护。
六、结论
秸秆还田可以提供有机质，进而增加土壤中的有机碳含量。这可以促进土壤的养分循环和保持土壤结构的稳定，从而增加土壤的碳储存能力;秸秆还田可以为土壤中的微生物提供营养物质，促进它们的活动。微生物通过分解有机物质，释放出二氧化碳，并将一部分碳转化为有机质，进一步增加土壤中的碳含量;秸秆还田可以覆盖土壤表面，减少风蚀和水蚀的发生。这有助于保持土壤的完整性和稳定性，防止土壤中的有机碳流失。
秸秆还田对农田土壤固碳效应有促进作用。通过增加土壤中的有机碳含量和促进土壤微生物活动，秸秆还田可以增加土壤的碳储存能力，有助于应对气候变化和提高土壤质量。此外，秸秆还田还可以减少土壤侵蚀，进一步保护土壤资源。[6]
参考文献:
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[2]宋幼平.机械制造业中机械自动化技术的应用[J].内燃机与配件,2020(03):200-201.
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[4]姜振辉.秸秆还田下土壤有机碳固持能力提升机制研究[D].西北农林科技大学,2016.
[5]吴景贵,李建明,邢向欣.植物残体与土壤动物的互馈效应及其对玉米秸秆培肥研究的启示[J].吉林农业大学学报, 2022, 44(6):8.
[6]汪景宽,徐英德,丁凡,等.植物残体向土壤有机质转化过程及其稳定机制的研究进展[J].土壤学报, 2019, 56(3):13.DOI:10.11766/trxb201811140559.
