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user: 4. 讨论与结论 4.1. 秸秆还田替代化肥潜力 比较通过农作物化学养分需求量及推荐施肥获得的化肥需求量，二者甚为相近，分别为288.16万t和292.08万t，取二者中值290万t为预测值，来估算目前湖北省化肥的减施量。2010~2015年6年平均播种面积792.6万hm 2 ，平均化肥施用量344.3万t，当施肥量减至290万t时，减施比例为15.7% (表7)。 Table 7 Changes in planting area and fertilizer application amount in Hubei province in recent year 年份 year 播种面积(万hm 2 ) cultivated area (10 4 hm 2 ) 化肥施用量(万t) Application amount of chemical fertilizers (10 4 t) 相比预测值的减施量(%) Reducation rate as compared with predicted value (%) 2010年 799.8 350.77 - 2014年 779.5 348.27 - 2015年 798.6 333.87 - 2016年 790.9 327.96 11.6 2017年 795.6 317.93 8.8 表7. 湖北省近年播种面积与化肥施用量变化 按国家“一控两减三基本”要求，以344.3万t为基数，至2020年减施10%目标，化肥量应为310万t，至2025年减施20%为275万t。湖北省秸秆养分资源总量为3842万t，秸秆养分量110.19万t，其中N、P 2 O 5 、K 2 O的养分量分别为36.13万t、8.35万吨和65.71万t。按我国目前秸秆还田率为50%左右 [ 42 ] [ 43 ]，可提供约55万t化学养分。 考虑到秸秆的腐解周期、养分释放、矿化效率等因素对秸秆养分有效性的影响，半量还田提供的有效养分供给率为32%~77%，即17.6万t~42.35万t [ 8 ]。化肥减施行动前的基数减量20%目标275万t，辅以秸秆半量还田带来的化学养分，化肥及其秸秆带来的有效养分为292.6万t~317.4万t，其下限已与290万t的作物养分需求量相当，表明以目前湖北省的农作物种植秸秆、面积、产量来看，以2010~2015年化肥施用量为基数，提出20%的化肥减量目标，具有一定的科学依据，但必须基于秸秆还田的有机替代作为其行动的保证，高于20%的减量目标可能会因为养分资源量的不足导致减产风险，除非辅以其他的减肥技术与措施。 事实上，秸秆资源的肥料化(直接还田)利用虽然呈上升趋势(表8) [ 7 ] [ 42 ] [ 43 ]，但还田率也仅仅在50%左右，考虑到不同区域、不同作物之间的差异，秸秆还田带入的养分可能更低。因此，在秸秆资源众多的利用方式中，“农用优先、还田为主”才是主导原则，“多元利用”只可作为锦上添花之策。 Table 8 Change of straw resource utilization in China (% 年份 Year 肥料化 Fertilizer 饲料化 Fodder 基料化 Substrate 2000 36.6 22.6 2006 30.0 18.0 2.3 2011 37.9 13.8 37.9 2016 53.9 23.4 5.0 表8. 中国秸秆资源利用率变化情况(%) 再者，不同作物间施肥不平衡，本省过去的研究中，经济作物(蔬菜、柑橘、油料等)施肥量明显高于粮食作物(水稻、小麦、玉米) [ 44 ] [ 45 ] [ 46 ] [ 47 ] [ 48 ]，按20%的减量目标，经济作物则比粮食作物安全，粮食作物减产风险相对较大。 4.2. 秸秆资源利用以“农用优先、还田为主”的主导原则 目前化肥减施行动按计划推进，秸秆还田起到了积极的作用，但在提高作物秸秆还田比率、秸秆养分的合理利用、秸秆还田后的化肥施用技术等方面，仍有较大的提高空间。 1) 加大秸秆养分资源利用力度 农作物秸秆是农业生产中主要的产物之一，也是主要的农业废弃物，其中富含有氮、磷、钾大量元素、及其他矿质元素，对其实现资源化利用，对促进农业的可持续发展、保护环境和维护生态平衡方面起到重要作用。因气候条件不同、品种差异，作物的生物产量和养分吸收量也会存在差别，秸秆养分资源量也不尽相同。随着施肥措施日益完善，施肥技术的进步，将会有更多的秸秆资源得到收集利用，秸秆养分资源量也可能随之增加。 秸秆养分资源的合理利用，不但可以降低环境污染，同时能够促进化肥减施，提高秸秆养分资源利用效率。目前我国农作物秸秆资源，主要通过“五化”方式(肥料化、饲料化、基料化、能源化、原料化)被利用，但强调秸秆高效、高值化利用的观点一直被热烈推崇，而从养分归还理论、稻草永远变不成金条的角度，秸秆还田才是其最最主要的去处。 2) 加强化肥配合秸秆还田的利用技术 秸秆种类不同，其养分含量也有差别，而且秸秆养分并不能被作物全部吸收，其有效性受秸秆类型、腐解速率、养分矿化等因素影响，存在一定幅度的变化波动。湖北地处长江中下游地区，是我国三大粮食作物的主产区之一，且作物复种指数高，秸秆量较大，加速秸秆的腐解和提高秸秆养分的有效性是迫切需要解决的问题。 秸秆的C/N对秸秆腐解速度 [ 49 ] 有一定影响，秸秆还田后，整体上一般存在腐解速率较慢、养分释放延迟的现象；但全期表现为前期快，后期较慢的特点，其与化肥配施可提高农田养分循环利用效率及肥料利用率。 秸秆还田后，对化肥氮磷钾的应有相应的调整。单鹤翔 [ 50 ] 等认为施氮肥过多也会导致作物秸秆氮的损失越多，在秸秆长期还田下不仅需要考虑当季作物对秸秆养分的吸收，还需考虑秸秆养分的后效问题；戴志刚 [ 51 ] 认为秸秆还田后应该调整钾肥的施用时期与施用量，减少苗期基肥的施用量，增加追肥的用量，使作物整个生长期内钾素较为充裕；但是由于秸秆中氮、磷含量较低，释放速度相对较慢，秸秆还田腐解初期易产生微生物与作物竞争营养元素的现象，因此秸秆还田后应配施一定量的氮、磷肥。 因此，在秸秆还田中需综合考虑秸秆种类、土壤、气候等因素，根据秸秆养分释放规律及其有效性特点，按不同区域、不同秸秆资源结构类型、气候水分条件等，因地制宜、科学安排，完善化肥配合秸秆还田的利用技术，提高秸秆的有效性和利用率。 4.3. 秸秆还田代替化肥减量所带来的风险 秸秆还田是秸秆综合利用中最主要的途径，同时也面临“怎么还”、“还得好”等问题。而随着全国多地禁烧立法，其也由一项农事操作变为了政治任务。秸秆还田的正效应很多，但也仍然存在风险。 4.3.1. 秸秆还田也会带来环境问题 秸秆还田了增加稻田温室气体排放。有研究表明，秸秆还田后稻田CH 4 、N 2 O周年排放总量相比无秸秆还田会增加，增温潜势增加，短期内稻麦两熟高产农田的温室效应明显提高 [ 52 ] [ 53 ]。 湖北省稻麦轮作是湖北省主要耕作模式之一，常年稳定在115万hm 2 ，为减轻因秸秆还田带来温室气体排放增加，结合湖北省小麦收割至水稻栽插季节，正处于梅雨期的气候特点，可有计划、间歇式适度减少小麦季秸杆还田，以控制稻田温室气体排放。同时可避免因小麦秸秆还田后如遇暴雨，稻田径流中富含麦秸腐解产物，增加水体污染风险的可能。 4.3.2. 秸秆还田导致的病虫草害加重及减产风险 由于部分农作物秸秆在生长、收获过程中自身携带病原体、虫卵、草籽等，导致还田时将这些病原体、虫卵、草籽还入土壤中，从而造成病虫草害发生。赵秀玲 [ 54 ] 研究发现秸秆还田后，小麦纹枯病、全蚀病、根腐病三大土传病害发病率都有所上升；穆长安 [ 55 ] 发现秸秆还田后，小麦纹枯病、全蚀病、二点委夜蛾加重，赤霉病由偶发病害变为常发病害等等，都需引起重视。 有少数试验结果显示秸秆还田影响作物前期生长或前几茬的作物产量 [ 56 ] [ 57 ]，但随着生育期延长或还田季节增加，其秸秆还田的优势会逐渐显现。应加强这方面的研究。 4.4. 结论与启示 湖北省目前农作物秸秆资源数量为3842万吨，主要以水稻为主，占50.35%，秸秆养分资源总量可达110.19万t。可以从加大秸秆养分资源利用力度、加强化肥配合秸秆还田的利用技术等方面加强研发与技术推广，以利提高秸秆资源充分利用，实现化肥施用零增长，保障国家粮食安全。 湖北省化肥减施行动前的基数减量20%目标275万t，配合辅以秸秆还田半量还田带来的17.6万t~42.35万t有效化学养分，可以满足290万t的化肥需求预测，但20%的减量目标可能是上限，并须以强化秸秆还田为其措施保障，否则可能造成减产风险。湖北省目前农作物秸秆资源化利用，“农用优先、还田为主”应为主导原则。