馬彪，楊瑩博，年麗麗，張曉寧，劉學(xué)錄

（1甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，蘭州 730070；2甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院，蘭州 730070）

0 引言

中國是一個農(nóng)業(yè)大國，其農(nóng)業(yè)發(fā)展主要經(jīng)歷了原始農(nóng)業(yè)、傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)3個重要階段，隨著每個階段農(nóng)作物的產(chǎn)量增加，秸稈產(chǎn)量增加，據(jù)統(tǒng)計2020年國內(nèi)秸稈產(chǎn)量將近8.0 億t。美國是農(nóng)業(yè)強國，其耕地占世界耕地總面積的13%，也是秸稈產(chǎn)出的大國，此外，還有巴西、加拿大等國家。大量的秸稈資源如何高效利用，關(guān)系到農(nóng)村的經(jīng)濟發(fā)展，涉及到農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)持續(xù)利用等問題，因此，近年來作物秸稈利用受到全世界普遍的關(guān)注，如中國2019 年發(fā)布的《農(nóng)業(yè)農(nóng)村部辦公廳關(guān)于全面做好秸稈綜合利用工作的通知》、美國制定的《稻草減量焚燒法案》、加拿大制定的《作物秸稈和牧草焚燒法規(guī)》等政策。

與秸稈做能源、飼料、工業(yè)原料、栽培食用菌、建筑材料等相比[1]，還田能夠消耗大量秸稈資源，以與有機肥結(jié)合等方式埋藏在田地里，能夠促進作物生長，發(fā)展可持續(xù)農(nóng)業(yè)，得到科學(xué)界的關(guān)注。1992 年魏廷舉等[2]的研究發(fā)現(xiàn)秸稈還田能夠提高土壤的肥力。1993 年薛堅等[3]在《土壤肥料》上發(fā)表了《秸稈直接還田的定位研究》，長達7 年的秸稈還田實驗表明，隨著秸稈還田年限的加長培肥與增產(chǎn)效果明顯增強。2000 年王振忠等[4]4年的秸稈還田與土壤培肥效應(yīng)的研究表明，秸稈和化肥處理混合使用，導(dǎo)致土壤有機質(zhì)、全氮、速效鉀均有明顯的提高。2002年李紅等[5]的池栽定位實驗研究表明，連續(xù)多年小麥、玉米秸稈還田提高土壤對水分保蓄能力，增加了土壤有機質(zhì)、氮、磷、鉀的含量。2018 年，朱興娟等[6]以東北黑土區(qū)春玉米種植體系為研究對象進行連續(xù)4年的田間定位實驗，利用15N示蹤技術(shù)結(jié)合淹水培養(yǎng)實驗研究了秸稈和秸稈炭對土壤肥力和氮素礦化的影響，結(jié)果顯示，玉米秸稈和秸稈炭還田均能夠顯著提高土壤肥力，可協(xié)同提高土壤氮素礦化水平。

從1992 年開始，國內(nèi)對秸稈還田領(lǐng)域研究未間斷，文章數(shù)量較多，然而國外研究相對較晚，發(fā)文數(shù)量較少，國內(nèi)外開展長期的大田實驗研究較多，但基于文獻計量的角度對秸稈還田領(lǐng)域進行研究熱點和趨勢的系統(tǒng)分析較少。筆者檢索了Web of Science(WOS)核心數(shù)據(jù)庫和CNKI數(shù)據(jù)庫中2001—2020年秸稈還田相關(guān)文獻，通過文獻計量的方法對大量的文獻進行定量和定性相結(jié)合的綜述，使用CiteSpace和VOSviewer軟件進行可視化分析，探討秸稈還田的研究趨勢和熱點前沿。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

本研究數(shù)據(jù)來源于中國知網(wǎng)(CNKI)和Web of Science(WOS)核心合集數(shù)據(jù)庫，檢索時間為2001—2020年。在CNKI數(shù)據(jù)庫中，將檢索主題設(shè)為“秸稈還田”，來源類別選擇北大核心、中國科學(xué)引文數(shù)據(jù)庫(CSCD)，通過檢索得到3437 篇文獻。在WOS 數(shù)據(jù)庫中，將檢索條件設(shè)為Topic=Straw returning，文獻類型設(shè)為Article，語種設(shè)為English進行高級檢索，得到921篇文獻。剔除出沒有作者的文獻、會議論文等，并進行去重，最終得到有效中文文獻3213篇、英文文獻891篇。

1.2 研究方法

借助CNKI 和WOS 數(shù)據(jù)庫自帶的可視化分析工具，對發(fā)文趨勢、研究學(xué)科、承載期刊、重要國家、機構(gòu)、作者等進行統(tǒng)計整理，了解秸稈還田研究領(lǐng)域的一般信息。將下載的文獻導(dǎo)入CiteSpace 和VOSviewer 軟件進行可視化分析，得到共被引文獻時區(qū)圖，國家、作者合作共線圖譜，關(guān)鍵詞共現(xiàn)密度圖及突顯強度等。通過分析獲得秸稈還田領(lǐng)域的研究態(tài)勢、中堅力量、基礎(chǔ)知識識別及研究熱點。

2 結(jié)果與分析

2.1 關(guān)于秸稈還田的態(tài)勢分析

2.1.1 發(fā)文量分析發(fā)文量隨時間推移的趨勢圖反映了研究領(lǐng)域的變化趨勢，是該研究領(lǐng)域演化的重要指標(biāo)。在CNKI 數(shù)據(jù)庫中，2001—2020 年文獻數(shù)量經(jīng)歷了緩慢增長—快速增長—平穩(wěn)增長—波動增長4個階段（圖1）。在2006年之前，發(fā)文量均低于100篇，研究相對較少，處于基礎(chǔ)知識學(xué)習(xí)和理論探索階段；2007—2010年呈現(xiàn)快速增加趨勢；2011—2016年基礎(chǔ)理論知識學(xué)習(xí)完成，在前人的研究基礎(chǔ)上不斷突破，出現(xiàn)大量的研究性文獻，進入了平穩(wěn)期；2017—2020 年發(fā)文量處于波動增長態(tài)勢，2019年突破了300篇。在WOS數(shù)據(jù)庫中，2010 年之前沒有檢索到有關(guān)秸稈還田的文章，可見國外研究起步較晚；2010—2012 年現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)得到推廣，引起了國外研究者的關(guān)注，文獻數(shù)量呈波動增長態(tài)勢；2013—2016 年文獻數(shù)量平穩(wěn)增加，進入發(fā)展階段；2017—2020 年發(fā)文數(shù)量快速增加，2019 年文章數(shù)高達160篇。

圖1 2001—2020年秸稈還田的年發(fā)表文獻量

2.1.2 文獻來源的學(xué)科分析學(xué)科既是一類知識領(lǐng)域的邊界，也是一類知識的聚集家園。與秸稈還田相關(guān)的學(xué)科類別主要有農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)學(xué)科（1863 篇，占總數(shù)的32.64%）、農(nóng)藝學(xué)（1739 篇，30.47%）、農(nóng)作物（1189 篇，20.83%），發(fā)文量總數(shù)均超過1000篇；其次是環(huán)境科學(xué)與資源利用（205 篇，3.59%）、農(nóng)業(yè)工程（184 篇，3.22%）、農(nóng)業(yè)經(jīng)濟（167 篇，2.93%）、生物學(xué)（134 篇，2.35%），發(fā)文量總數(shù)高于100篇（表1）。分析各類學(xué)科發(fā)文量趨勢，可劃分2001—2010 年和2011—2020 年2個階段。后一階段發(fā)文量較前一階段幾乎呈倍數(shù)增加，如農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)科學(xué)和農(nóng)作物學(xué)領(lǐng)域發(fā)文量增加了約3.5倍，環(huán)境科學(xué)與資源利用增加了約6.5倍，生物學(xué)領(lǐng)域文章數(shù)量增加了約10倍。

表1 CNKI數(shù)據(jù)庫中秸稈還田研究發(fā)文量前10位的學(xué)科類別

2.1.3 主要期刊發(fā)文數(shù)量及平均被引頻次分析由表2可知，《農(nóng)業(yè)工程學(xué)報》、《植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報》、《中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報》、《中國農(nóng)業(yè)科學(xué)》、《應(yīng)用生態(tài)學(xué)報》發(fā)文量均大于100 篇，是秸稈還田領(lǐng)域的中文文獻主要承載期刊，發(fā)文量、總被引頻次、篇均被引頻次最高的是《農(nóng)業(yè)工程學(xué)報》，但其H指數(shù)小于《植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報》H指數(shù)，H指數(shù)越高表明學(xué)術(shù)影響力越大，《中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報》發(fā)文量排第3 位，但總被引頻次、平均被引頻次、H指數(shù)均小于其他4 本期刊。WOS 數(shù)據(jù)庫中《印度農(nóng)業(yè)科學(xué)雜志》發(fā)文量最多（42篇），但總被引次數(shù)、篇均被引次數(shù)、H指數(shù)遠(yuǎn)低于其他4本期刊，《土壤耕作研究》總被引頻次和平均被引頻次位居第一，《總環(huán)境科學(xué)》H指數(shù)最大。

表2 CNKI和WOS數(shù)據(jù)庫載文量前5位的期刊

2.2 關(guān)于秸稈還田的主要研究力量分析

2.2.1 主要國家和機構(gòu)發(fā)文量及被引頻次分析由表3可知，中國、印度、美國發(fā)文量均高于100篇，澳大利亞發(fā)文量為34 篇，德國、加拿大、巴西、英國、巴基斯坦、丹麥文章數(shù)量均低于30篇。長期以來，中國在秸稈還田研究領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位，其H指數(shù)最高。印度發(fā)文量排名第二，但篇均被引頻次最低，H指數(shù)也相對較小。德國總文章數(shù)量只有28篇，但其篇均被引頻次卻最高，遠(yuǎn)超印度。

表3 WOS數(shù)據(jù)庫中發(fā)文量前10位的國家

由表4 可知，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)作為國內(nèi)在秸稈還田領(lǐng)域的核心研究機構(gòu)，發(fā)文量高達209篇，總被引頻次13177 次，篇均被引頻次63.05 次，H指數(shù)為55 穩(wěn)居第一，發(fā)文量其次的是西北農(nóng)林科技大學(xué)、南京農(nóng)業(yè)大學(xué)、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院及中國科學(xué)院南京土壤研究所，均高于130篇，總被引頻次超過5000次，H指數(shù)均大于40，也是國內(nèi)的主要研究機構(gòu)，具有一定的影響力。中國科學(xué)院在國外有著超強的影響力，其發(fā)文量高達151篇，總被引頻次4409次，H指數(shù)為37。印度農(nóng)業(yè)研究理事會發(fā)文量為71篇，但總被引頻次、H指數(shù)相對較小。

表4 秸稈還田發(fā)文量前5位的機構(gòu)

2.2.2 主要國家及作者合作圖譜分析分析研究國家的分布及合作關(guān)系，有助于了解國際學(xué)術(shù)界對秸稈還田領(lǐng)域研究的重視和認(rèn)同程度，有利于加強不同研究國家之間的交流與合作。從圖2 可以看出，不同節(jié)點之間線條連接緊密，呈現(xiàn)出了巨大的網(wǎng)絡(luò)圖譜，圖譜節(jié)點代表國家，這些國家主要以亞洲和歐洲的國家為主，還包括北美洲的美國和加拿大、南美洲的巴西、大洋洲的澳大利亞。其中，以中國為核心向周圍逐漸擴散，印度、美國等在國際上也具有一定的影響力。

圖2 國家合作網(wǎng)絡(luò)圖譜

對國內(nèi)外研究人員作了共線圖譜分析，通過其團隊合作情況，可以找到該領(lǐng)域內(nèi)的中堅力量及其研究的重點方向。圖3 將CNKI 中作者合作圖譜調(diào)成一個似橢圓的形狀，橢圓內(nèi)部節(jié)點連線密集，作者合作關(guān)系緊密，如魯劍魏團隊通過研究人員王靜和武際與甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)張仁陟研究團隊建立合作關(guān)系，從橢圓左上角到右下角的韓上-王慧-高洪軍-趙建寧形成了一條向外擴散的合作長鏈。橢圓邊界節(jié)點連線松散，如陳阜-張海林-唐海明-肖小平-李超形成了一條單一的合作鏈條，寧堂原與李增嘉、朱利群與卞新民、鄭建初與陳留根等團隊合作少。

圖3 中國作者合作網(wǎng)絡(luò)圖譜

由圖4可知，國外作者合作圖譜呈現(xiàn)出總體分散、局部集中的特點。不同團隊之間合作關(guān)系較弱，如影響力較大的Li Yong、Xu Minggang 以及Zhang Fusuo與其他團隊連線少，部分學(xué)術(shù)研究團隊內(nèi)部人員合作關(guān)系密切，如Wang Cheng-Wu Weixiang-Yi Qianqian-Nan Qiong、Li Zengjia- Sun Kai- Li Geng- Liu Zhen 等局部線條連接緊密。

圖4 國際作者合作網(wǎng)絡(luò)圖譜

2.3 相關(guān)研究知識基礎(chǔ)的識別及演變趨勢分析

2.3.1 知識基礎(chǔ)分析共被引參考文獻有著相關(guān)的研究主題，時區(qū)圖中被引頻次較高的參考文獻是秸稈還田研究領(lǐng)域的基礎(chǔ)知識挖掘之地。圖5的顏色軸由紫色到黃色代表著時間的推移，圖中節(jié)點的大小代表著參考文獻被引的頻次，節(jié)點之間的連線顏色代表著首次被引的時間。為進一步顯示被引頻次較高的文章如何影響秸稈還田領(lǐng)域的發(fā)展，表5 按引用次數(shù)由高到低列出了前10名。其中，有5篇是關(guān)于秸稈還田對土壤有機碳影響的研究，2 篇關(guān)于微生物群落的變化，1 篇關(guān)于秸稈生物炭的穩(wěn)定性研究，1 篇探究黑碳降解性對水稻土的碳周轉(zhuǎn)和微量氣體排放量的影響，1 篇關(guān)于秸稈還田對農(nóng)業(yè)土壤氧化亞氮排放的影響。這些文章為后續(xù)秸稈還田領(lǐng)域研究做了基礎(chǔ)知識鋪墊。共被引頻次較高的2 篇文獻分別是2013 年Crombie Kyle等[7]用3種方法測定熱解條件對生物炭穩(wěn)定性的影響，其中一種原材料為麥秸，表明麥秸具有制備生物炭的潛能；Knoblauch Christian 等[8]將稻谷的殘渣燒焦成黑碳對稻田進行改良，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，燒焦的黑碳能減少稻田溫室氣體的排放。

表5 WOS數(shù)據(jù)庫中被引頻次前10位的文獻

圖5 共被引文獻時區(qū)圖

2.3.2 演變趨勢分析關(guān)鍵詞權(quán)重體現(xiàn)了關(guān)鍵詞的重要性，權(quán)重越大表明重要性越強。圖6展示了基于CNKI數(shù)據(jù)庫關(guān)鍵詞每5 年權(quán)重的演變，圖中字體的大小代表了權(quán)重的大小。由圖可知，土壤、秸稈貫穿了整個演變階段，權(quán)重始終較大。2001—2005 年，農(nóng)業(yè)、養(yǎng)分、農(nóng)機的字號較大。2006—2010年，耕作、肥力、生態(tài)環(huán)境等相繼出現(xiàn)。2011—2015 年，排放更突出，玉米、CO2、吸收次之。2016—2020年，微生物、技術(shù)、群落的出現(xiàn)頻次高，同時出現(xiàn)礦化、氮素等新詞。

圖6 2001—2020年秸稈還田熱詞權(quán)重圖

2.4 關(guān)于秸稈還田的研究熱點和可視化分析

2.4.1 關(guān)鍵詞密度分析關(guān)鍵詞共現(xiàn)密度分析有助于發(fā)現(xiàn)秸稈還田相關(guān)研究分布情況及熱點。圖7 是根據(jù)VOSviewer軟件導(dǎo)出的聚類視圖，通過合并、凝練相似相似的聚類，將國內(nèi)近20年對秸稈還田研究歸納為農(nóng)作物產(chǎn)量、土壤肥力、保護性耕作及長期施肥4個聚類群，其中秸稈還田對農(nóng)作物產(chǎn)量影響是一直以來的研究熱點。用同樣的方法得到WOS 數(shù)據(jù)庫關(guān)鍵詞共現(xiàn)密度視圖（圖8），關(guān)鍵詞明顯聚成3 類，歸納為作物產(chǎn)量、土壤有機碳、經(jīng)濟效益。值得注意的是秸稈還田對農(nóng)作物產(chǎn)量的影響在國內(nèi)外一直以來備受關(guān)注。

圖7 CNKI數(shù)據(jù)庫關(guān)鍵詞共現(xiàn)密度視圖

圖8 WOS數(shù)據(jù)庫關(guān)鍵詞共現(xiàn)密度視圖

2.4.2 關(guān)鍵次突現(xiàn)分析關(guān)鍵詞突現(xiàn)是指關(guān)鍵詞在一定時間內(nèi)出現(xiàn)的次數(shù)明顯增加，表明這段時間內(nèi)對其關(guān)注度增高，因此，能夠判斷某個領(lǐng)域的研究熱點和前沿。筆者按關(guān)鍵次突現(xiàn)的時間段進行篩選，同時整理每個時間段主要關(guān)鍵詞出現(xiàn)的頻率。由表6 可知，在CNKI 中，2001—2009 年突現(xiàn)強度最大的是保護性耕作，出現(xiàn)頻率也相對較大，農(nóng)業(yè)工程突現(xiàn)強度次之，除以秸稈還田為檢索主題頻率最大外，還有土壤養(yǎng)分、冬小麥、土壤肥力；2010—2015 年突現(xiàn)強度較大的有土壤溫度、玉米秸稈還田、有機肥等，出現(xiàn)頻率較大的依次為有機肥、溫室氣體、生物炭；2016—2020年土壤團聚體(5.68)、高通量測序(5.5)、稻麥輪作(4.82)突現(xiàn)性強，同時，衍生出一些關(guān)鍵詞，如技術(shù)采納、化肥減釋、微生物群落結(jié)構(gòu)等。WOS數(shù)據(jù)庫中，2010—2013年經(jīng)濟學(xué)突現(xiàn)度最強，土壤有機質(zhì)次之；2014—2016 年生產(chǎn)力突現(xiàn)強度度高達3.94；2018—2020 年出現(xiàn)了一些新的關(guān)鍵詞，如能源、甲基汞等，管理、氮、產(chǎn)量、土壤、碳出現(xiàn)頻次均大于100次。

表6 關(guān)鍵詞網(wǎng)絡(luò)共現(xiàn)主要信息表

3 討論

分析發(fā)現(xiàn)，秸稈還田在國內(nèi)的文獻數(shù)量呈緩慢增長—快速增長—平穩(wěn)增長—波動增長4 個階段，國外在2010年之前未檢索到相關(guān)文獻，2010—2020年呈波動增長—平穩(wěn)增長—快速增長趨勢，可見國外研究相對國內(nèi)較遲，但增長速度較快，2019—2020 年國內(nèi)外發(fā)文量均達到高峰。農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)科學(xué)、農(nóng)藝學(xué)、農(nóng)作物等是文獻的主要來源，說明秸稈還田是一個跨多學(xué)科的領(lǐng)域，《農(nóng)業(yè)工程學(xué)報》、《植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報》、《中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報》等承載大量的國內(nèi)文獻，《印度農(nóng)業(yè)科學(xué)雜志》和《總環(huán)境科學(xué)》是外文文獻的主要收納期刊。2001 年以來，國際對秸稈還田的關(guān)注度增加，以亞洲的中國、印度為首，與美國、澳大利亞、德國等國家建立學(xué)術(shù)交流會，促進學(xué)術(shù)交流，同時，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)、西北農(nóng)林科技大學(xué)、中國科學(xué)院等科研機構(gòu)對秸稈還田研究較多，在國際上有一定影響力，魯劍巍、李小坤、陳阜、張仁陟、Li Yong、Xu Minggang 等研究人員及帶領(lǐng)的團隊是研究領(lǐng)域的中堅力量。

通過共被引文獻分析發(fā)現(xiàn)，國外目前主要集中于秸稈還田對土壤有機碳影響的研究。2011年，Lou Y L等[9]通過長達12年的田間實驗研究了秸稈還田對化肥固存土壤有機碳的影響，結(jié)果表明，一定的秸稈還田方式能提高表土中化學(xué)施肥固碳效率。2014 年，Kirkby Clive A等[10]研究結(jié)果顯示，秸稈還田能增加土壤碳固存以恢復(fù)肥力，同時，對緩解氣候變化的全球戰(zhàn)略具有重要意義；He Y T等[11]研究表明，秸稈還田不僅影響土壤有機碳，也會影響土壤中全氮、微生物生物量碳和氮變化。2018年，Zhao Y C等[12]研究表明，秸稈還田對有機碳的封存有巨大貢獻，接著Dai W 等[13]對中國亞熱帶稻田小麥秸稈摻入對土壤有機碳含量的影響做了探究，研究結(jié)果表明，小麥秸稈與高比例的氮、磷和鉀肥混合使用，對水稻土的有機碳儲量和更高的土壤質(zhì)量具有積極影響。

分析演變趨勢發(fā)現(xiàn)，秸稈還田研究領(lǐng)域主要經(jīng)歷了機械化農(nóng)業(yè)—土壤肥力—溫室氣體排放—秸稈還田技術(shù)4個發(fā)展階段，秸稈還田直接作用于田地，所以土壤一詞權(quán)重最大，貫穿整個演替階段。第一階段為2001—2005年，農(nóng)機、農(nóng)業(yè)、機械化等詞的出現(xiàn)標(biāo)志著農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的到來，使作物單產(chǎn)增加，可再生資源秸稈數(shù)量龐大，與此同時，出現(xiàn)了秸稈焚燒、亂堆亂扔等現(xiàn)象，導(dǎo)致環(huán)境惡化，引起了學(xué)界的關(guān)注。早在2001 年魏冰陽和藺公振[14]就提出農(nóng)機作業(yè)能實現(xiàn)少勞多得的生產(chǎn)模式，即生產(chǎn)效率高、勞動強度輕，而產(chǎn)能保持增加，同時提出玉米秸稈還田減少了焚燒秸稈的現(xiàn)象，減輕環(huán)境污染。隨著秸稈還田概念的提出和發(fā)展，對影響土壤肥力有了更深的研究，進入了第二階段。宮亮等[15]2008年對玉米秸稈還田影響土壤肥力做了連續(xù)3年的實驗研究，結(jié)果表明，與無機肥搭配的玉米秸稈能增加土壤有機質(zhì)，在等碳量的條件下，玉米秸稈對保持和提高土壤有機質(zhì)含量的效果好于豬糞肥。同年，周波等[16]研究表明，長期秸稈還田能改善土壤的通氣狀況，協(xié)調(diào)土壤水肥氣熱等肥力因素，為植物根系生長提供適宜環(huán)境。第三階段為2011—2015年，排放、溫室、吸收、通量等詞出現(xiàn)頻率較多，說明研究者開始將秸稈還田與溫室氣體聯(lián)系起來研究。有研究表明，合理的秸稈留茬還田后，對甲烷吸收通量增加[17]。2013 年張賀等[18]研究了有機肥與化肥配施、秸稈還田以及不同耕作方式對華北平原冬小麥田地土壤CO2和N2O排放影響，結(jié)果表明，秸稈還田對N2O的排放通量無顯著影響；2015年張冉等[19]基于Meta分析了中國農(nóng)田秸稈還田對土壤N2O排放的影響，分析結(jié)果表明，在不同區(qū)域秸稈還田對土壤N2O排放有差異，所以，要綜合考慮土壤類型、種植方式、土壤水肥氣熱等因素，因地制宜進行秸稈還田措施。2016—2020年秸稈技術(shù)成了關(guān)注的焦點。蔡紅光等[20]研究結(jié)果表明，全量深翻還田耕種技術(shù)能減輕土壤肥力退化問題，提高作物產(chǎn)量，同時，李一與王秋兵[21]提到的還田技術(shù)有秸稈粉碎翻耕或旋耕、秸稈粉碎旋耕混埋還田、過腹還田與堆漚還田等，需因地制宜，不同區(qū)域采用不同秸稈不同方式進行還田，如長江中下游地區(qū)應(yīng)推廣玉米秸稈腐熟還田技術(shù)。

聚類分析表明，近年來，國內(nèi)對秸稈還田領(lǐng)域的研究熱點主要有4個方面。（1）還田秸稈對農(nóng)作物產(chǎn)量變化的影響。秸稈還田改變了土壤的理化性質(zhì)，進而影響作物產(chǎn)量。產(chǎn)量在一定程度上反映了種植技術(shù)下作物的營養(yǎng)及品質(zhì)。Dong D等[22]研究數(shù)據(jù)顯示，添加稻草為原料的生物炭能減少稻田CH4的排放，同時在2010、2011年顯著提高了水稻產(chǎn)量13.5%、6.1%。翟明振等[23]發(fā)現(xiàn)，秸稈全量還田（鹽堿地土壤）先淺旋耕后再深松的方式可提高玉米產(chǎn)量。有研究提到，免耕+秸稈還田與翻耕+秸稈還田處理能改善抽穗期水稻上三葉的氮素水平，進而提高了水稻產(chǎn)量[24]。（2）長期施肥與秸稈還田聯(lián)合效應(yīng)研究。施肥是提高作物產(chǎn)量和土壤肥力重要的農(nóng)田管理措施[25]，不同的施肥模式能改變土壤養(yǎng)分。陳春蘭等[26]研究表明，長期高量化肥使用造成氮素向土壤深處遷移，減量施肥與秸稈還田措施結(jié)合有利于保持紅壤水稻土碳氮可持續(xù)變化。（3）秸稈還田與肥料配施對土壤肥力的影響。不同水平的施肥與秸稈搭配還田，影響土壤有機碳、土壤微生物、酶活性、土壤通透性等，從而改變土壤肥力。季詩域等[27]研究顯示，秸稈和化肥高水平還田（秸稈7496 kg/hm2，化肥為常規(guī)施肥量的100%）能維持較高的土壤肥力，促進小麥增產(chǎn)。劉明等[28]發(fā)現(xiàn)，秸稈還田和施肥可顯著提高土壤肥力（有效磷、堿解氮、總氮和有機質(zhì)含量）和土壤酶活性。（4）秸稈還田免耕技術(shù)與土壤質(zhì)量研究。保護性耕作能維持土壤質(zhì)量，在免耕的基礎(chǔ)上進行秸稈覆蓋有助于形成良好的土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤入滲，減少土壤侵蝕[29]。殷志遙等[30]在湖北省選取了3個稻-油輪作實驗點，通過長期實驗對各土層的理化性質(zhì)進行測試，認(rèn)為在免耕+秸稈還田管理措施下各土層綜合肥力系數(shù)較大，能提高土壤肥力。

國外主要集中于作物生產(chǎn)量、土壤有機碳、經(jīng)濟效益3 個方面的研究。（1）秸稈還田耕作方式與保產(chǎn)量、低排放（溫室氣體）的研究。較高的CO2排放量和較低的作物生產(chǎn)力成為干旱內(nèi)陸地區(qū)棘手的問題，阻礙農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。Gou Z W 等[31]的研究結(jié)果表明，與常規(guī)耕作相比，殘膜覆蓋結(jié)合秸稈還田顯著降低了CO2排放量。He H[32]以中國東部亞熱帶地區(qū)低地圩田作為實驗點，比較不同耕作方式（常規(guī)耕作、優(yōu)化施肥、優(yōu)化施肥+免耕、優(yōu)化施肥+秸稈還田）下作物的產(chǎn)量及CH4的排放量，綜合研究結(jié)果表明，優(yōu)化施肥是實現(xiàn)保產(chǎn)量、低排放的最佳途徑。分析以上2 種研究結(jié)果的差異，主要是選取的研究區(qū)域位置不同，說明實施因地制宜的農(nóng)田管理措施是關(guān)鍵。（2）不同耕作方式下秸稈還田對土壤有機碳影響。為解決遼南地區(qū)探究秸稈分解率低、土壤肥力降低的問題，Wang X 等[33]在不同耕作模式下（免耕模式、深松+深旋耕模式、旋耕模式）基于秸稈的分解比例加入分解劑，1年的實驗結(jié)果表明，旋耕模式+分解劑的耕作方式對秸稈分解效果好，土壤有機碳明顯增加，土壤肥力提高。（3）適宜的秸稈還田方式產(chǎn)生的經(jīng)濟效益研究。Xia L L 等[34]對中國稻麥種植系統(tǒng)下長期秸稈還田對全球變暖潛勢和經(jīng)濟效益的影響評估中提到，稻麥系統(tǒng)中長期將秸稈直接摻入會使氣候惡化，因此，應(yīng)鼓勵實施合理方式摻秸還田，例如在有氧條件下堆肥秸稈。

通過前沿分析，未來研究主要聚焦3 個方面。（1）秸稈還田技術(shù)創(chuàng)新。國內(nèi)外雖在切碎旋耕（翻埋）還田、留高茬麥套稻全量還田、溝埋還田、覆蓋還田及秸稈腐熟還田等還田技術(shù)方面取得了一定成就[35]，但面對大量的秸稈，如何保持低成本、高效率、無污染成為難題，技術(shù)創(chuàng)新是關(guān)鍵，需打破傳統(tǒng)方式，與科技結(jié)合創(chuàng)新技術(shù)。（2）因地制宜的還田管理措施。大尺度下土壤的類型、質(zhì)量等有差異，因此，應(yīng)以地域為單元，根據(jù)不同的土壤類型，采取適當(dāng)?shù)霓r(nóng)田管理方式進行還田，如西北地區(qū)主要采用翻壓覆蓋的方式還田。（3）秸稈還田的經(jīng)濟效益。政府積極投入到現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，在社會效益、生態(tài)效益的支持下為鄉(xiāng)村建設(shè)打造經(jīng)濟效益，而合理的秸稈還田模式能帶來的經(jīng)濟效益不容小覷，如李春喜等[36]研究表明，有機物料（豬糞+秸稈還田）不但可以增加土壤肥力、提高作物產(chǎn)量，而且可以提高經(jīng)濟效益。

4 結(jié)論

秸稈還田研究是一個以農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)科學(xué)、農(nóng)藝學(xué)為主的跨多學(xué)科的領(lǐng)域，國內(nèi)的《農(nóng)業(yè)工程學(xué)報》與國外《印度農(nóng)業(yè)科學(xué)雜志》是其主要承載期刊。國際上相關(guān)領(lǐng)域研究與中國相比起步較晚，但增長速度較快，總體上都呈增加趨勢，中國、印度、美國是秸稈還田領(lǐng)域研究的主導(dǎo)國家，不同科研機構(gòu)之間發(fā)文量也有一定的差異，中國科學(xué)院在國際上影響力相當(dāng)大，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)、西北農(nóng)林科技大等高等院校在國內(nèi)具有一定的研究潛質(zhì)，魯劍巍、陳阜、Ping H E 等研究團隊是秸稈還田研究的中堅力量。國外目前主要集中于秸稈還田對土壤有機碳、作物生產(chǎn)量、經(jīng)濟效益的研究，國內(nèi)秸稈還田研究領(lǐng)域主要經(jīng)歷了機械化農(nóng)業(yè)—土壤肥力—溫室氣體排放—秸稈還田技術(shù)4 個演替階段，研究熱點主要是以農(nóng)作物產(chǎn)量的變化為中心，細(xì)化到長期施肥與秸稈還田聯(lián)合效應(yīng)、土壤肥力、耕作模式的研究。未來研究可能聚焦于技術(shù)創(chuàng)新、因地制宜農(nóng)田管理措施、經(jīng)濟效益3個方面。