水稻秸稈直接還田模式對比研究

王福義

（遼寧省農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所，沈陽 110161）

作物秸稈是農(nóng)作物生產(chǎn)系統(tǒng)中一項(xiàng)重要的生物質(zhì)資源[1]。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，遼寧地區(qū)每年的水稻秸稈量為618 萬t，約占全省秸稈資源總產(chǎn)量的30%。 隨著地區(qū)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，農(nóng)民生活條件和農(nóng)村燃料結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，但仍然存在秸稈焚燒現(xiàn)象，導(dǎo)致產(chǎn)生霧霾天氣或引起山火等問題。 在此情況下，遼寧省不斷探索秸稈綜合利用方式，經(jīng)實(shí)踐驗(yàn)證秸稈直接還田措施最為經(jīng)濟(jì)，且可有效增加土壤中的有機(jī)質(zhì)和微量元素，是一種有效的水田秸稈循環(huán)利用模式。 為驗(yàn)證不同秸稈還田模式的優(yōu)缺點(diǎn)和存在問題，結(jié)合水稻土壤耕作技術(shù)和秸稈還田技術(shù)的基本要求，選用適宜配套機(jī)具對遼寧省的主要還田作業(yè)模式進(jìn)行對比，為水稻秸稈直接還田技術(shù)的發(fā)展提供理論基礎(chǔ)。

1 水稻秸稈還田的特點(diǎn)

隨著農(nóng)業(yè)機(jī)械化的不斷發(fā)展，水稻的收獲作業(yè)主要由水稻收獲機(jī)或谷物聯(lián)合收獲機(jī)完成。機(jī)械化作業(yè)在提高生產(chǎn)效率的同時(shí)，也存在不利于水稻秸稈回收的問題[2]。 部分收獲機(jī)在收割水稻過程中會對秸稈進(jìn)行粉碎處理，粉碎后的秸稈散落于田間，不利于后續(xù)的秸稈收集和打捆。部分水稻收獲機(jī)能夠保留秸稈主體，但割斷后的秸稈往往雜亂地散布于田間，不利于機(jī)械化回收。

目前， 水稻秸稈留存狀態(tài)主要有整株鋪放地表、高留茬、低留茬、粉碎拋灑等。根據(jù)秸稈狀態(tài)不斷調(diào)整還田作業(yè)模式和配套農(nóng)機(jī)具，才能獲得良好的秸稈還田效果。

2 水田秸稈直接還田模式對比

近年來， 遼寧省采用的主要還田技術(shù)模式見表1。為驗(yàn)證不同秸稈還田模式的優(yōu)缺點(diǎn)和存在問題，選用適宜配套機(jī)具對選定的作業(yè)模式開展對比試驗(yàn)。

表1 遼寧省主要的水稻秸稈還田技術(shù)Table 1 Main rice straw returning technology in Liaoning Province

2.1 秸稈粉碎+旋耕埋茬

采用秸稈粉碎+旋耕埋茬模式，機(jī)械收獲過程中直接將秸稈整株平鋪于地表，再采用專用秸稈粉碎還田機(jī)進(jìn)行粉碎，要求秸稈粉碎長度（≤10 cm）合格率達(dá)90%以上，秸稈拋撒均勻度≥80%。

對秸稈粉碎處理后的地塊進(jìn)行旋耕埋茬作業(yè)時(shí)，分別選用低速檔位和高速檔位進(jìn)行，測試作業(yè)后的土壤植被覆蓋率和旋耕深度， 據(jù)此分析秸稈掩埋效果。作業(yè)后的旋耕深度平均為18.3 cm，符合預(yù)期效果。秸稈在土層中分布，隨著前進(jìn)速度的增加，秸稈在土壤中的垂直分布質(zhì)量呈現(xiàn)先升高后下降的趨勢。這可能是因?yàn)榍斑M(jìn)速度增加導(dǎo)致旋耕作業(yè)碎土效果降低，從而影響秸稈入土效果， 使得各層秸稈比例發(fā)生變化，進(jìn)而影響秸稈在垂直方向上的空間分布質(zhì)量。

2.2 秸稈粉碎+春旋耕埋茬還田

收獲機(jī)秸稈粉碎后，在春季進(jìn)行旋耕埋茬還田作業(yè)。 收獲時(shí)秸稈高留茬，數(shù)量約占秸稈總量的40%左右。 作業(yè)前對地塊上水泡田1～2 d，保證作業(yè)時(shí)平均水深 5～10 cm。 旋耕埋茬為單次作業(yè)，作業(yè)寬度10～20 cm。 高留茬秸稈還田作業(yè)時(shí)，旋耕埋茬的同時(shí)打漿平地，為后續(xù)水稻秧苗移栽做準(zhǔn)備。 作業(yè)后根茬絕大部分埋入泥漿中，埋茬深度10 cm 以上，稻茬漂浮現(xiàn)象不明顯。

泡田時(shí)間增加可提高作業(yè)質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)旋耕、埋茬、打漿一次完成。埋茬深且均勻，起漿效果好，若配合水田軋耙聯(lián)合作業(yè)，效率會大大提升。 整地時(shí)適當(dāng)延長晾田時(shí)間，確保沉淀效果。

2.3 收獲機(jī)秸稈粉碎+秋旋耕埋茬還田

收獲機(jī)對秸稈進(jìn)行粉碎后，也可在秋季進(jìn)行旋耕埋茬還田。秸稈狀態(tài)為高留茬（留茬高度≥30 cm），粉碎后拋灑于地表，作業(yè)前泡田24 h。 采用單軸變速水田旋耕機(jī)進(jìn)行秸稈旋耕還田作業(yè)，秸稈全部被埋入泥漿中，在深度0～18 cm 范圍內(nèi)都有分布，基本沒有集中打團(tuán)現(xiàn)象，無稻茬漂浮，有1%～3%的根茬外露在田面，稻茬埋深最大值達(dá)到22 cm。 稻茬在不同深度的分布比例為：50%～60%分布在表層 0～8 cm 內(nèi)，30%分布在深度 8～12 cm，其余 10%～20%分布在深度12 cm 以下。

此還田模式埋茬深且均勻，起漿效果好，秋收后秸稈直接還田，增加秸稈腐熟時(shí)間。 秸稈全部被埋入泥漿中，在深度范圍內(nèi)都有分布，降低腐熟過程對根系的影響，減輕春季作業(yè)負(fù)擔(dān)。

2.4 秸稈粉碎+翻耕埋茬還田

收獲機(jī)秸稈粉碎+翻耕埋茬還田一般在秋季作業(yè)，秸稈在機(jī)械收獲后直接粉碎拋灑于地表，分布不均勻區(qū)域可采用秸稈粉碎機(jī)處理。翻耕埋茬還田選用圓盤犁或鏵式犁進(jìn)行作業(yè)。

采用圓盤犁翻耕埋壓還田作業(yè)后，土壤翻耕深度平均為20 cm，秸稈埋壓深度10~15 cm，未掩埋秸稈量較多，還田效果不理想。 原因是圓盤犁形成的犁垡大部分為立垡，與地表面呈90 °，無法覆蓋秸稈，后續(xù)要采用旋耕埋茬作業(yè)進(jìn)行補(bǔ)充。

采用鏵式犁進(jìn)行還田作業(yè)，拖拉機(jī)動力輸出軸轉(zhuǎn)速為540 r/min。 選用低速檔位作業(yè)可增加翻耕穩(wěn)定性，提高秸稈掩埋效果。 翻耕深度平均為25 cm，秸稈埋壓深度15~18 cm，未掩埋秸稈量較少，秸稈還田效果較好。

收獲后進(jìn)行翻耕秸稈還田作業(yè)在秋季進(jìn)行，相比春季作業(yè)，能有效增加秸稈腐熟時(shí)間，免除秸稈冬季污染。 通過翻耕作業(yè)增加土壤孔隙度和降低病蟲害，減輕春播工作強(qiáng)度。 翻耕作業(yè)打破犁底層，增加土壤通透性，改善土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)。

2.5 水稻秸稈整株還田

水稻秸稈整株還田為機(jī)械收獲后將整株秸稈平鋪于地表。 還田流程為：利用圓盤犁或深松機(jī)對秸稈覆蓋的地塊土層松土，深度15 cm，然后放水泡田，時(shí)長根據(jù)耕層含水率確定，耕層達(dá)到松軟即可，待耕層充分吸水后， 采用專用機(jī)具——1JMY280 型水田秸稈埋壓機(jī)將秸稈一次性壓入泥漿中，深度10~15 cm。還田后的地塊無碎秸稈漂浮現(xiàn)象，秸稈被掩埋在耕層10 cm 以下，增加腐爛時(shí)間，降低生產(chǎn)成本，有利于春季插秧作業(yè)。 秸稈整株還田降低作業(yè)成本，整株壓入耕作層下面，降低對機(jī)械插秧的影響。

3 結(jié)語

水稻秸稈機(jī)械化直接還田是秸稈綜合利用的主要方向[3]，在降低生產(chǎn)成本、增加土壤有機(jī)質(zhì)含量、提高土壤理化性能具有極大優(yōu)勢。 然而，秸稈直接還田還有很多技術(shù)難題需要解決， 比如專用機(jī)具缺乏、秸稈腐熟劑應(yīng)用、秸稈漂浮影響機(jī)械插秧等，需要不斷研究解決措施。