解決農(nóng)作物秸稈焚燒的主要途徑是秸稈直接還田

董文赫

摘 要：近年來，大量的玉米秸稈在田間焚燒，污染環(huán)境，是造成春、秋季霧霾的主要原因。如何讓玉米秸稈重新“變廢為寶”，從根本上解決玉米秸稈綜合利用問題，成為各級政府和農(nóng)業(yè)部門一項刻不容緩的議題。從吉林省秸稈覆蓋還田10年的研究經(jīng)驗出發(fā)，引伸到梨樹縣秸稈覆蓋免耕栽培技術(shù)，探索出一條適合東北黑土地保護(hù)的農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展之路。

關(guān)鍵詞：秸稈覆蓋；免耕栽培；還田

中圖分類號：S345 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2017.12.080

1 吉林省玉米秸稈綜合利用分析

吉林省是著名的黃金玉米帶，玉米秸稈產(chǎn)量大。其中30%直接或過腹還田，20%作為農(nóng)用燃料，12%作工業(yè)或其他用途，近38%以上未被利用，剩余的秸稈造成了極大的資源浪費，也是農(nóng)村重大火災(zāi)隱患。

秸稈機械化還田、秸稈發(fā)電、秸稈氣化、秸稈飼料是當(dāng)前吉林省玉米秸稈的主要利用方式。上述各種利用方法，除秸稈機械化粉碎還田和秸稈飼料方法外，其他利用方法都存在技術(shù)成熟度不足、投資較多、農(nóng)民參與性差等問題。隨著近年來玉米機械化收獲技術(shù)推廣力度增加，實施秸稈還田的面積也在逐年增加，秸稈還田可以有效增加土地的有機質(zhì)含量，長期實施不僅可緩解水土流失，還可減少化肥的使用量，達(dá)到節(jié)本增效的目的?？梢哉f，秸稈還田是玉米秸稈綜合利用的最有效手段。但是傳統(tǒng)的種植方式在秸稈還田或秸稈覆蓋的條件下播種會受到影響，造成出苗不齊，土地透氣等弊端。

如何解決這一問題，中國科學(xué)院、中國農(nóng)業(yè)大學(xué)等科研單位在梨樹縣研發(fā)的玉米秸稈覆蓋免耕栽培技術(shù)有效地解決了這一難題。結(jié)果表明：采用這一技術(shù)綜合利用玉米秸稈，實現(xiàn)玉米秸稈全部還田，方法最直接、操作最簡便、效果最明顯、成本最低廉，農(nóng)民最易接受。

2 玉米秸稈還田的意義

2.1 改善土壤肥力

秸稈本身含有大量的有機碳、氮、磷、鉀等養(yǎng)分，秸稈常年覆蓋地表，一般當(dāng)季可以腐爛至少1/3，每畝鮮玉米秸稈1200 kg相當(dāng)于過磷酸鈣10 kg、硫酸鉀7 kg。這樣大量的有機質(zhì)、養(yǎng)分進(jìn)入土壤，改善了土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，增加了土壤養(yǎng)分，提高了土壤肥力。秸稈還田一年后土壤有機質(zhì)含量相對提高0.05%～0.23%，速效鉀增加0.0468%，全磷平均提高0.03%。連續(xù)秸稈還田10年的耕地，耕層0～20 cm土壤有機質(zhì)含量增加了12.91%。

2.2 改善土壤生物性狀

秸稈覆蓋減少了對土壤的擾動，最大限度保護(hù)了土壤，同時，耕作次數(shù)的減少，對保護(hù)土壤生物起到相當(dāng)大的作用。在連續(xù)秸稈覆蓋7年地塊，每平方米蚯蚓的數(shù)量達(dá)到118條，是常規(guī)壟作的7倍。大量蚯蚓活動，使秸稈覆蓋條件下的土壤有著良好的孔隙度。從測量結(jié)果來看，表層5 cm處土壤容重為1.32左右，極適合玉米根系的生長。

2.3 提高土壤蓄水保墑的能力

在東北地區(qū)各秸稈覆蓋示范基地的實驗表明，由于作物秸稈覆蓋地表，減少了雨水地表徑流和水分蒸發(fā)，增加了土壤蓄水量。在2009年春旱嚴(yán)重情況下，秸稈覆蓋還田比常規(guī)壟作在出苗前可以增加近40%含水量；春播墑情極好的2012年春，秸稈覆蓋還田較常規(guī)壟作增加近20%的土壤含水量。

2.4 秸稈覆蓋還田可改善環(huán)境

目前，東北地區(qū)面臨嚴(yán)峻的環(huán)保形勢，風(fēng)蝕、水蝕等造成耕作黑土層每年以1.5 cm的速度水土流失，如果不加以有效防治，大部分黑土層將會消失。秸稈覆蓋還田與傳統(tǒng)耕作相比，不需要清理秸稈，不旋地，不起壟，直接進(jìn)行播種施肥。它減少了作業(yè)程序，提高了土壤的含水量，可以保護(hù)農(nóng)田，減少揚塵，減輕了農(nóng)田的風(fēng)蝕和水蝕，有秸稈覆蓋的地塊要明顯好于常規(guī)耕作的裸地。

3 梨樹縣玉米秸稈地表覆蓋10年研究示范回顧

3.1 生產(chǎn)體系基地研究情況

2007年中國科學(xué)院沈陽生態(tài)所張旭東研究員牽頭，在梨樹縣中部黑土區(qū)梨樹鎮(zhèn)高家村建立了15 hm2試驗研究基地；2008年在梨樹縣西北部風(fēng)沙區(qū)林海鎮(zhèn)揣洼村建立10 hm2試驗研究基地；2009年在梨樹縣風(fēng)沙區(qū)四棵樹鄉(xiāng)付家街村建立了30 hm2試驗研究基地。

通過10年試驗研究，免耕秸稈覆蓋技術(shù)可提高土壤蓄水保墑的能力， 改善土壤生物性狀，同時可改善環(huán)境，節(jié)本增產(chǎn)增效顯著。

3.2 配套機械的研究與開發(fā)

2008年中國科學(xué)院長春地理所關(guān)義新研究員同梨樹縣康達(dá)農(nóng)業(yè)開發(fā)有限責(zé)任公司共同研制玉米免耕播種機，滿足了秸稈覆蓋還田不整地免耕播種作業(yè)的要求，實現(xiàn)了一次作業(yè)，完成清理秸稈、開溝、施肥、播種、覆土、鎮(zhèn)壓等工序。2009年免耕播種機小批量生產(chǎn)，當(dāng)年投放市場。2009年末，梨樹縣康達(dá)農(nóng)業(yè)開發(fā)有限責(zé)任公司將該技術(shù)轉(zhuǎn)讓給吉林省康達(dá)農(nóng)業(yè)機械有限責(zé)任公司，到2016年免耕播種機已經(jīng)累計投放市場7659臺，在全國10個省區(qū)應(yīng)用。2014年以來，眾多保護(hù)性耕作免耕播種機、深松機企業(yè)應(yīng)運而生，產(chǎn)品不斷成熟，市場和技術(shù)推廣范圍遍及東北四省區(qū)。

2014年，新研牧神股份有限公司按寬窄行秸稈覆蓋玉米收獲的要求，合作研究專用玉米收獲機。實現(xiàn)留高茬30～50 cm，秸稈切成10～30 cm段，集中鋪放在窄行。兩臺樣機通過作業(yè)試驗，達(dá)到了技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，滿足了寬窄行秸稈覆蓋收獲的要求。

2016年，根據(jù)吉林省玉米寬窄行秸稈覆蓋免耕播種的技術(shù)需要，研發(fā)改造摟草機，清理部分秸稈實現(xiàn)條帶休閑免耕，解決了寬窄行秸稈覆蓋還田免耕播種的難題。

3.3 免耕條件下配套耕作方式的研究

2010年中國農(nóng)業(yè)大學(xué)在梨樹縣泉眼溝村建立了占地面積10 hm2的試驗研究基地，主要研究：免耕條件下行距的最佳配比、免耕條件下深松方法和措施、秸稈覆蓋的比例以及建立作物輪作制度體系等。

3.4 玉米秸稈覆蓋免耕技術(shù)體系的示范推廣endprint

2007年梨樹縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣總站與中國科學(xué)院沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所等單位合作，建立秸稈覆蓋示范田。2012年成立產(chǎn)、學(xué)、研結(jié)合的“黑土地保護(hù)與利用科技創(chuàng)新聯(lián)盟”，在東北四省區(qū)建立37個試驗示范基地，2017年累計推廣秸稈覆蓋面積80萬畝，輻射150萬畝。

通過幾年來的示范，該項技術(shù)增產(chǎn)增收效果明顯。一是節(jié)本增效。較常規(guī)生產(chǎn)成本降低10%以上，單產(chǎn)提高5%以上；二是防止土壤風(fēng)蝕和水蝕減少水土流失；三是保護(hù)土壤水分、減少蒸發(fā)，提高作物抗旱能力，在遇到階段干旱年景，可以延緩旱情5至7天；四是保持和提高地力，腐爛后變成腐殖質(zhì)，腐殖質(zhì)轉(zhuǎn)化后為土壤補充養(yǎng)分。五是秸稈覆蓋免耕地塊抗倒伏作用效果明顯。

玉米秸稈覆蓋免耕技術(shù)實施過程中，收獲后秸稈覆蓋地表情況如圖1所示，春季免耕播種如圖2所示，覆蓋免耕條件下出苗情況如圖3所示。

4 玉米秸稈覆蓋還田經(jīng)驗總結(jié)

4.1 建立玉米秸稈覆蓋全程機械化技術(shù)生產(chǎn)體系。

建立以玉米專用免耕機械播種、條帶休耕式收獲機、摟草機為核心，配套集成品種優(yōu)化、高效施肥及病蟲草害綜合防治技術(shù)于一體的全程機械化玉米生產(chǎn)技術(shù)模式，實現(xiàn)了農(nóng)機與農(nóng)藝、土壤耕作措施與高產(chǎn)高效栽培于一體。

4.2 關(guān)鍵農(nóng)機具產(chǎn)品定型并形成產(chǎn)業(yè)化

免耕播種機、深松機、收獲機、摟草機這四類專用機具的成功研發(fā)改進(jìn)，結(jié)合東北玉米生產(chǎn)秸稈量大、施肥量高、秸稈硬度大、種植行距等特點，開發(fā)了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的系列產(chǎn)品，達(dá)到了國內(nèi)領(lǐng)先，突破了推廣普及的瓶頸，滿足了免耕種植的需要。

4.3 技術(shù)研究聯(lián)盟初步形成

充分發(fā)揮優(yōu)勢，將科研單位、大專院校、技術(shù)推廣部門、農(nóng)機制造企業(yè)整合在一起，形成技術(shù)攻關(guān)小組，創(chuàng)建黑土地保護(hù)與利用科技創(chuàng)新聯(lián)盟，既各司其職、各展其能，又高度統(tǒng)一、協(xié)作互動。

一是由中科院沈陽生態(tài)研究所負(fù)責(zé)全程機械化玉米秸稈覆蓋免耕栽培技術(shù)體系研究，為該技術(shù)的推廣提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。

二是由中國農(nóng)業(yè)大學(xué)等院校組織教師及研究生開展技術(shù)研究、技術(shù)集成和技術(shù)指導(dǎo)。

三是由吉林省康達(dá)農(nóng)業(yè)機械有限公司、北京德邦大為科技股份有限公司、新研牧神等企業(yè)開展免耕配套機械、收獲機械研究，并按生產(chǎn)體系技術(shù)要求進(jìn)行改進(jìn)創(chuàng)新，構(gòu)筑物質(zhì)基礎(chǔ)。

四是利用農(nóng)技推廣網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建技術(shù)推廣平臺，建立示范基地，通過開展各類宣傳和技術(shù)培訓(xùn)活動，促進(jìn)這項技術(shù)的推廣。

4.4 建立土壤恢復(fù)和環(huán)境保護(hù)的新型耕作制度

構(gòu)建秸稈覆蓋生產(chǎn)技術(shù)體系，革新了傳統(tǒng)耕作制度，形成了秸稈覆蓋免耕、固碳培肥、抗旱保墑等多種技術(shù)模式，在遏制土壤退化、防止秸稈焚燒方面做出了重要貢獻(xiàn)；獲得了農(nóng)業(yè)專家、農(nóng)業(yè)推廣部門及農(nóng)民的認(rèn)可，徹底改變根深蒂固的傳統(tǒng)耕作觀念，解決了秸稈焚燒的難題，實現(xiàn)了秸稈最有效的利用，是環(huán)保型農(nóng)業(yè)傳統(tǒng)耕作制度向秸稈覆蓋還田免耕技術(shù)的重大轉(zhuǎn)變。

4.5 示范基地實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化

通過合作單位的共同協(xié)作，建立了中科院沈陽生態(tài)研究所梨樹鎮(zhèn)高家村示范基地、中國農(nóng)大吉林梨樹實驗站泉眼溝示范基地等國家級示范區(qū)，在吉林、遼寧、內(nèi)蒙古、黑龍江等地設(shè)立輻射試驗示范基地，開展相關(guān)試驗，研究、總結(jié)，促進(jìn)秸稈覆蓋還田免耕技術(shù)在其它區(qū)域的推廣應(yīng)用。

5 目前存在的問題及將來發(fā)展方向

目前，秸稈覆蓋還田呈現(xiàn)良好的勢頭，但農(nóng)民應(yīng)用過程中，普遍存在秸稈覆蓋還田較少的情況，這在改善土壤質(zhì)量方面會影響效果，因此，應(yīng)結(jié)合禁止焚燒秸稈的法律法規(guī)，加大宣傳力度、增加秸稈覆蓋還田免耕地塊作業(yè)補貼政策支持，保證秋收后地里有適量的秸稈覆蓋，這樣，幾年之后，土壤性狀就會有很大改善，環(huán)境得到有效治理，黑土地得到保護(hù)，農(nóng)業(yè)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。endprint