秸稈還田技術(shù)研究及應(yīng)用進(jìn)展分析

林 慶

一、秸稈還田技術(shù)的應(yīng)用價值分析

秸稈還田技術(shù)在應(yīng)用過程中能夠產(chǎn)生重要的影響，從目前秸稈還田技術(shù)應(yīng)用的實(shí)際情況來看，秸稈還田技術(shù)的應(yīng)用價值主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

1、秸稈還田是提高秸稈綜合利用水平的有效途徑

由于秸稈是最容易腐爛的有機(jī)質(zhì)，其具有疏松土壤、保持土壤水分和改良土壤結(jié)構(gòu)、保持土壤微生物活性、促進(jìn)農(nóng)作物生長發(fā)育等多種功效，并且還具有經(jīng)濟(jì)、生態(tài)和社會效益。同時秸稈是最具可再生資源效益的一種農(nóng)業(yè)廢棄物，所以開發(fā)利用具有重要意義，而開發(fā)利用不僅可節(jié)約大量資源，也大大提高了資源利用率，從而節(jié)約了社會資源。我國在多年實(shí)踐中已形成“十多年不用”或“一年不施”的習(xí)慣，即每年大量占用土地和環(huán)境污染，其中，一大批農(nóng)作物秸稈因難以收集儲存、不能妥善處理等原因而被隨意丟棄或者焚燒。據(jù)了解，我國秸稈產(chǎn)量達(dá)800 億噸左右，其中80%以上可再生利用。因此要使我國農(nóng)作物每年收獲所需秸稈量少則數(shù)億噸，多則幾十億噸，在發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)的同時實(shí)現(xiàn)秸稈綜合利用已成為當(dāng)前和今后相當(dāng)長一段時期內(nèi)農(nóng)業(yè)發(fā)展面臨的重要課題。

2、能夠節(jié)省成本，降低能耗

根據(jù)農(nóng)業(yè)部門對全國秸稈的調(diào)查顯示，在我國有將近3 億畝土地需要秸稈還田，秸稈是一種極易腐爛的有機(jī)質(zhì)物質(zhì)，是最適合微生物分解及增殖的資源之一，其分解速度與溫度、水分有關(guān)，并且與肥料、土壤有機(jī)質(zhì)息息相關(guān)，具有良好的降解特性。一般施用微生物肥的土壤，其肥效可維持一年以上。對于土壤貧瘠、水分缺乏、耕地質(zhì)量差的農(nóng)田和麥類作物而言，微生物肥可以迅速補(bǔ)充土壤中微生物所需的養(yǎng)分，調(diào)節(jié)土壤微生物平衡，促進(jìn)作物生長。例如小麥與玉米都需要進(jìn)行氮磷鉀等元素的施肥，這對氮肥和磷鉀肥需求巨大的農(nóng)民來說是一個很大的負(fù)擔(dān)，而使用微生物肥不僅可以節(jié)約氮肥用量和提高施肥效果，還可以有效減少化肥施用量。

3、改善土壤結(jié)構(gòu)，降低土壤無效蒸騰量

由于在長期的使用過程中，導(dǎo)致土壤中形成了許多次生的板結(jié)物質(zhì)。這些物質(zhì)在不斷地被微生物分解以后，就會形成有機(jī)固體和無機(jī)固體物質(zhì)，從而使土壤中的微生物有了充足的活動空間。其中在適宜條件下，最有利于微生物活動和分解物質(zhì)的就是這些次生固體和無機(jī)固體物質(zhì)，這類物質(zhì)可以直接被微生物利用。如在進(jìn)行玉米秸稈還田時，可以在其表面撒施石灰漿進(jìn)行處理，從而增加土壤中次生固體有機(jī)質(zhì)含量，增加土壤透氣性能和蓄水性能，使土壤有機(jī)質(zhì)含量增加，降低了土壤有害物質(zhì)含量。其次增加了土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，有利于土壤微生物活動及生長，如在不進(jìn)行翻耕覆土處理以后，經(jīng)過自然風(fēng)化或人工破壞后的耕作層土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)消失比較快，在農(nóng)作物秸稈還田的時候，通過翻耕可以有效抑制土壤水分的蒸發(fā)，增加土壤通透性，降低土壤無效蒸騰量。如果土壤通風(fēng)條件好，就可以有效降低土壤水分蒸發(fā)對農(nóng)作物的影響，因?yàn)橛衩椎纫荒晟Z食作物需要大量水分，而一年內(nèi)土壤上水分會不斷蒸發(fā)，因此會造成土壤蒸騰量增加，進(jìn)而導(dǎo)致農(nóng)作物減產(chǎn)。而隨著耕作技術(shù)的改進(jìn)，使得水稻等其它作物在種植中能夠直接將土壤水分加入到土層之中，從而有效降低土壤無效蒸騰量，從而使農(nóng)作物生長更加健康，減少病蟲害發(fā)生。對于降低病蟲害發(fā)生是非常有幫助的。

4、秸稈還田可以有效促進(jìn)生物菌的生長

秸稈粉碎還田是一種新的生態(tài)處理方式，是土壤微生物賴以生存的物質(zhì)基礎(chǔ)，在一定程度上促進(jìn)土壤微生物活動，加速碳固定和轉(zhuǎn)化，達(dá)到培肥地力和改善農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)的目的，對促進(jìn)農(nóng)民增收具有重要作用。經(jīng)試驗(yàn)表明，生物菌與有機(jī)肥混用（或單獨(dú)使用）可有效促進(jìn)農(nóng)田有益微生物和有害微生物的繁殖、生長，加速土壤微生物活動，增加土壤有機(jī)質(zhì)，增強(qiáng)作物根系發(fā)育，增強(qiáng)作物抗病能力，從而達(dá)到增產(chǎn)增收目的。與有機(jī)肥相比，生物菌劑含有較高含量的蛋白多糖類物質(zhì)（如肽類)(可提高抗菌活性）、氨基酸、多酚、有機(jī)酸等多種活性成分，對作物生長具有明顯促進(jìn)作用，可用于防止土壤中重金屬和亞硝酸鹽積累以及微生物增殖等有毒有害物質(zhì)通過影響作物根部發(fā)育等方式造成農(nóng)作物減產(chǎn)、品質(zhì)下降或絕收的現(xiàn)象發(fā)生，目前已有許多國家大力推廣生物菌劑技術(shù)和應(yīng)用實(shí)例。

5、能夠促進(jìn)生態(tài)環(huán)境的和諧相處

當(dāng)前，我國的生態(tài)環(huán)境問題已經(jīng)成為社會各界關(guān)注的焦點(diǎn)，生態(tài)文明建設(shè)成為黨和國家事業(yè)不斷發(fā)展的新動力，黨和國家提出“綠水青山就是金山銀山”理念，這一理念根植于中華民族傳統(tǒng)文化，并與現(xiàn)代生態(tài)文明建設(shè)理念相融合。我國生態(tài)文明建設(shè)必須堅持人與自然和諧共生，必須堅持節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境的基本國策，必須堅持人與自然和諧發(fā)展理念，因此，加強(qiáng)生態(tài)文明建設(shè)必須高度重視以節(jié)能減排、污染治理為重點(diǎn)的生態(tài)文明建設(shè)工作。秸稈綜合利用具有環(huán)保效益、經(jīng)濟(jì)效益、社會效益和經(jīng)濟(jì)效益多方面優(yōu)勢和特點(diǎn)，所以其生態(tài)環(huán)保效益和經(jīng)濟(jì)效益是十分顯著的。

二、秸稈還田技術(shù)分析

秸稈還田經(jīng)歷了較長時間的發(fā)展，也取得了一定成績，縱觀現(xiàn)有的秸稈還田技術(shù)，主要可以分為以下5 個方面：

1、高留茬還田技術(shù)

高留茬還田技術(shù)是目前較為成熟的一種秸稈還田技術(shù)，一般情況下，傳統(tǒng)的小麥秸稈留存高度為10 厘米到20 厘米區(qū)間，而在高留茬還田技術(shù)的支持下，留茬高度往往要比傳統(tǒng)模式高，留茬高度為25 厘米到40 厘米區(qū)間，這樣便能夠有效增強(qiáng)秸稈的還田量，同時還需要注意的是在將高留茬還田技術(shù)應(yīng)用過程中，需要設(shè)置合理的控土深度，在進(jìn)行旋耕土地時，需要將深度控制在20 厘米以上。高留茬還田技術(shù)在應(yīng)用時，不同的地區(qū)具有不同的要求，因此，需要根據(jù)實(shí)際情況對其進(jìn)行高效利用。

2、炭化還田技術(shù)

秸稈還田技術(shù)在應(yīng)用過程中最為常見的一種技術(shù)代表就是炭化還田技術(shù)，主要是借助一定數(shù)量的炭化爐將秸稈燒制成生物炭，具體的做法就是將含水量逐漸降低，使其能夠控制在20%以下，然后將秸稈放入到炭化爐當(dāng)中進(jìn)行焚燒，在嚴(yán)重缺氧的情況下進(jìn)行燃燒，并不能夠看到明顯的火星，最后形成一些顆粒。在秸稈燃燒過程中，會產(chǎn)生大量的氣體。并且對于燃燒形成的生物炭還可以使其成為相關(guān)的肥料，這些物質(zhì)還給田地，能夠有效減少氮肥的使用量，同時對于作物的產(chǎn)量還能夠有效提升。

3、直接還田技術(shù)

在秸稈直接還田技術(shù)運(yùn)用過程中，不同的作物具有不同的要求，在小麥秸稈還田中，農(nóng)民在對小麥進(jìn)行收割的時候，對于小麥秸稈一般的保留長度大約在30 厘米左右，在小麥?zhǔn)崭钪蟊憧梢蚤_展翻耕工作，這樣能夠有效減少水分的流失，并且在深耕之后秸稈能夠快速的腐爛，在具體翻耕過程中，主要采取的就是順行翻耕的方式，確保秸稈能夠大面積的覆蓋，進(jìn)而能夠產(chǎn)生良好的還田效果。在玉米秸稈還田技術(shù)方面，由于剛剛收割后的秸稈含水量比較大，此時不可以進(jìn)行直接的還田，需要借助一些專用設(shè)備進(jìn)行還田，可以借助粉碎機(jī)對其進(jìn)行粉碎，保障其能夠直接翻耕在田間，進(jìn)而能夠達(dá)到秸稈還田的效果。在對玉米秸稈還田過程中，需要做好深埋處理，也可以在深耕過程中適當(dāng)?shù)奶砑右恍┑驶蛘吡追?，加入相關(guān)肥料能夠有效提升秸稈的腐爛速度。而在水稻秸稈還田過程中，需要將水稻留茬工作做好，一般情況下水稻留茬高度在20 厘米以內(nèi)，由于水稻內(nèi)還有一定數(shù)量的水源，在冬季的時候容易產(chǎn)生冰凍現(xiàn)象，這就需要在凍季來臨之前，做好秸稈還田的處理工作，在對水稻秸稈還田過程中，需要做好翻耕深度的控制，在高效翻耕深度之后，需要借助稻草對土壤進(jìn)行覆蓋。

4、過腹還田技術(shù)

過腹還田技術(shù)是目前秸稈還田技術(shù)的重要類型之一，這種技術(shù)主要是指借助農(nóng)作物的秸稈來喂養(yǎng)牲畜，先將秸稈作為飼料，這些飼料在牲畜體內(nèi)經(jīng)過循環(huán)之后，然后變?yōu)樯蟮募S便，這些糞便又能夠還給農(nóng)田，促進(jìn)農(nóng)作物的生長。在過腹還田技術(shù)的支持下，一方面能夠?yàn)樯蟮纳L提供飼料，另外一方面，還能夠?yàn)檗r(nóng)作物生長提供有機(jī)肥，這樣便能夠有效降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的成本，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)良性的循環(huán)。例如，在牛舍當(dāng)中將糞便進(jìn)行集中堆積，高度進(jìn)行一定控制，經(jīng)過3 個月左右的時間，便可以將其運(yùn)用到農(nóng)田當(dāng)中。

5、速腐劑秸稈堆腐還田技術(shù)

速腐劑的運(yùn)用能夠大幅度的提升秸稈的腐解效率，同時還能夠?qū)Χ逊实男ЧM(jìn)行完全改善，在一定重量的腐熟堆肥當(dāng)中還有大量的微量元素，這樣便可以有效降低土壤養(yǎng)分含量，減少作物生長過程中化肥的施用量，進(jìn)而能夠保障對環(huán)境產(chǎn)生較小的影響，能夠在環(huán)境控制和保護(hù)方面起到十分重要的作用。

在對此項秸稈還田技術(shù)應(yīng)用過程中，需要做好以下相關(guān)工作，首先做好備料，速腐劑在選擇的時候主要選擇腐稈靈菌劑，并且在使用過程中仍然可以采用一些尿素，其次，在進(jìn)行挖坑的時候，需要對坑的長度和寬度進(jìn)行良好確認(rèn)，在進(jìn)行堆放的時候，秸稈往往可以堆成三層，并且每層的高度需要控制在50 厘米左右，并且需要確保含水量在60%左右，在覆膜的時候需要將草堆的周圍進(jìn)行處理之后再覆膜，保障其具有較高嚴(yán)密性，并且需要提高腐熟效率。

三、秸稈還田技術(shù)應(yīng)用過程中存在的問題

目前秸稈還田技術(shù)在應(yīng)用過程中，仍然存在著一定問題，主要體現(xiàn)在以下三個方面：

1、缺少相關(guān)的綜合評價體系

秸稈還田技術(shù)的應(yīng)用并不是只能夠?qū)r(nóng)作物產(chǎn)生影響，而是能夠?qū)φ麄€生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生一定程度的影響，例如可以對土壤、空氣以及生物產(chǎn)生影響，為了能夠?qū)斩掃€田技術(shù)的效應(yīng)進(jìn)行全面評價，就需要借助比較完善的綜合評價體系，但是從實(shí)際的情況來看，相關(guān)等的綜合評價體系卻不夠完善，并沒有對秸稈還田前后的土壤物理性質(zhì)、作物生長情況以及局部大氣情況等進(jìn)行檢測和分析。除此之外，還需要對秸稈還田技術(shù)產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益、社會效益以及生態(tài)效益進(jìn)行綜合評估，現(xiàn)如今的評估并不能夠滿足長期的需要。

2、秸稈還田操作規(guī)范化程度不夠

在秸稈還田技術(shù)應(yīng)用過程中，為了能夠更加省時或者省力，部分地區(qū)在進(jìn)行秸稈還田的過程中，往往會產(chǎn)生操作比較粗放或者不合規(guī)范的情況。例如秸稈還田量過高、在對秸稈粉碎過程中粉碎程度不能夠滿足實(shí)際需要。盡管部分地區(qū)已經(jīng)建立了相關(guān)的地方標(biāo)準(zhǔn)，但是在秸稈還田量控制方面、秸稈還田深度控制方面以及秸稈還田之后的播種方面都存在一定不規(guī)范的情況，這就需要對秸稈還田技術(shù)不斷細(xì)化，逐漸加強(qiáng)秸稈還田人員實(shí)踐操作能力，確保相關(guān)技術(shù)能夠迅速規(guī)模化的推廣和應(yīng)用。

3、秸稈還田受機(jī)械化程度制約

在秸稈還田發(fā)展進(jìn)程中，集約化和機(jī)械化程度的高低，對于秸稈還田效率和質(zhì)量能夠產(chǎn)生直接影響。從目前，秸稈還田技術(shù)應(yīng)用的實(shí)際情況來看，秸稈還田設(shè)備雖然得到了一定程度普及，但是在機(jī)械化方面仍然存在一定問題，首先，機(jī)械的運(yùn)用很大程度上需要看當(dāng)?shù)氐牡匦吻闆r，大多數(shù)機(jī)械設(shè)備在我國南方濕潤或者半濕潤地區(qū)運(yùn)用空間十分有限，不能夠發(fā)揮應(yīng)有的價值，其次，不同作物的秸稈會存在較大差異性，在利用機(jī)械對秸稈進(jìn)行還田過程中，需要注重機(jī)械設(shè)備與秸稈之間的適用性。

四、秸稈還田技術(shù)應(yīng)用優(yōu)化建議

秸稈還田技術(shù)需要不斷適應(yīng)時代發(fā)展的需要，需要不斷進(jìn)行創(chuàng)新，提高秸稈還田技術(shù)的應(yīng)用效果。

1、提高秸稈還田效果

隨著國家對生態(tài)環(huán)境保護(hù)工作的加強(qiáng)，農(nóng)作物秸稈的廣泛利用是一種可行的、有效的途徑。但由于其自身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及受天氣、自然因素等各種因素制約，不能充分發(fā)揮其作用，這就使得利用秸稈還田的方式越來越受到重視。同時我國農(nóng)作物產(chǎn)量呈逐年上升趨勢，但是土壤板結(jié)、營養(yǎng)不良、養(yǎng)分損失嚴(yán)重等問題卻日益凸顯。通過對現(xiàn)有秸稈還田方式及效果的比較，確定今后農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中主要是機(jī)械在農(nóng)作物生長期間需要大量水分的情況下直接還田，并且對作物根系發(fā)育有一定影響，但影響較小；其次是可以將一些細(xì)小的農(nóng)作物秸稈切碎后直接還田于田塊再進(jìn)行二次還田的作業(yè)方式。因此在今后應(yīng)進(jìn)一步對以上技術(shù)進(jìn)行研究。

2、解決秸稈處理技術(shù)難題

從土壤微生物組分及養(yǎng)分含量的測定及土壤結(jié)構(gòu)、土壤有機(jī)質(zhì)含量的研究。目前，研究主要集中在秸稈還田與有機(jī)肥施用方面。研究出可以將秸稈粉碎后直接還田到土壤中，可以達(dá)到提高土壤有機(jī)質(zhì)含量和肥效水平、減少化肥施用量、提高有機(jī)質(zhì)含量、提高土壤透氣性、利于農(nóng)作物根系生長的作用。同時還可以提高土壤肥力、改善作物品質(zhì)、提高農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量以及減少環(huán)境污染具有重要意義。但目前還存在許多技術(shù)問題需要解決，如秸稈還田機(jī)械和設(shè)備方面有待進(jìn)一步研究改進(jìn)，以便降低生產(chǎn)成本；秸稈的處理方式有待改進(jìn)等等。應(yīng)在今后研究工作中更加注重秸稈肥料化、基料化技術(shù)、生物肥料和有機(jī)肥的應(yīng)用情況（以玉米、水稻、小麥、棉花等作物為例）來進(jìn)一步研究秸稈處理技術(shù)新工藝、新技術(shù)等。

3、不斷改進(jìn)秸稈還田機(jī)具

秸稈直接還田時需要使用帶齒、高密度和高速度的刀片。秸稈還田機(jī)具應(yīng)當(dāng)不斷改進(jìn)，減少秸稈粉碎數(shù)量，使之能夠有效的粉碎并均勻還田，以便避免后期由于土壤結(jié)構(gòu)被破壞導(dǎo)致的病蟲害及雜草種子的萌發(fā)。同時也需要研究不同機(jī)型的適口性之間的相互關(guān)系來提高粉碎的效果。由于目前技術(shù)尚不成熟，因此應(yīng)改進(jìn)現(xiàn)有的機(jī)械性能，從而提高秸稈還田的效率及質(zhì)量。

綜上，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，秸稈還田技術(shù)的應(yīng)用對于我國農(nóng)業(yè)發(fā)展起到了十分重要的作用，一方面能夠推動農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，另外一方面也能夠推動我國農(nóng)作物產(chǎn)量的增加。但是在秸稈還田技術(shù)應(yīng)用過程中仍然存在著一定問題，需要針對問題做出優(yōu)化，為我國秸稈還田技術(shù)水平的提升創(chuàng)造有利條件。