東北玉米秸稈直接還田存在的問題和解決措施

李良剛

(黑龍江省農(nóng)業(yè)機(jī)械工程科學(xué)研究院，哈爾濱 150081)

0 引言

玉米在我國(guó)東北地區(qū)種植面積逐年擴(kuò)大，玉米的品種又在向抗倒伏、粗稈莖、高產(chǎn)量方向發(fā)展，秸稈高度也多超過2 m，這就導(dǎo)致作為農(nóng)業(yè)副產(chǎn)品的秸稈產(chǎn)量也在不斷擴(kuò)大。過量秸稈的處理成為了擺在農(nóng)民面前的一個(gè)難題，也是當(dāng)前農(nóng)業(yè)發(fā)展急需解決的一項(xiàng)重大課題。過去，農(nóng)村傳統(tǒng)的秸稈處理辦法是作為家庭燃料和喂養(yǎng)馬、牛、羊等牲畜使用，少量用于堆肥及焚燒還田。現(xiàn)在農(nóng)村人口逐漸向城鎮(zhèn)轉(zhuǎn)移，人口數(shù)量大幅減少，有的家庭灶火燃料也改用了煤氣或天然氣，散養(yǎng)馬、牛、羊數(shù)量也在減少，這就導(dǎo)致秸稈用作家庭燃料和飼料的數(shù)量在減少，造成了秸稈大量剩余。剩余的秸稈無(wú)處放置，農(nóng)民為了解決方便，只好原地焚燒。焚燒雖然可以殺死蟲卵和病菌，產(chǎn)生鉀肥還給土地，但是焚燒的同時(shí)對(duì)空氣質(zhì)量造成了嚴(yán)重污染。為了解決這一難題部分地區(qū)建立了生物發(fā)電廠，用玉米秸稈發(fā)電，但由于打包和運(yùn)輸成本高，玉米秸稈熱值又低，很難產(chǎn)生正利潤(rùn)，只能靠國(guó)家補(bǔ)貼維持運(yùn)營(yíng)。利用玉米秸稈制炭、制粒產(chǎn)生的效益也是微乎其微。隨著農(nóng)機(jī)技術(shù)和國(guó)家政策的引導(dǎo)，玉米秸稈就地直接還田成了必然趨勢(shì)。下面針對(duì)近些年在玉米秸稈直接還田實(shí)踐中存在的問題進(jìn)行總結(jié)分析，提出一些解決辦法。

1 玉米秸稈還田的好處

東北地區(qū)平原面積廣，農(nóng)村各家各戶耕地地塊面積大，機(jī)械化作業(yè)程度高，適合大型農(nóng)業(yè)機(jī)械作業(yè)，有利于秸稈深翻還田作業(yè)的實(shí)施。隨著秸稈直接還田培肥地力作用的突顯和國(guó)家政策的引導(dǎo)，玉米秸稈直接還田的作業(yè)范圍也在逐年擴(kuò)大。下面闡述玉米秸稈還田的幾點(diǎn)好處。

1.1 提高土壤活性

玉米秸稈還田能夠增加土壤中的微生物數(shù)量及促進(jìn)其活性提升，加強(qiáng)各種微生物呼吸、纖維分解、氨化和硝化；提高耕層土壤的酶活性，改良土壤環(huán)境。另外，秸稈分解過程中能釋放出二氧化碳，使土壤表層二氧化碳濃度提高，有利于加速近地面葉片的光合作用，在一定程度上還能夠提高地溫，改善作物初期生長(zhǎng)環(huán)境。

1.2 增加土壤有機(jī)質(zhì)含量

玉米秸稈還田能夠有效提高有機(jī)質(zhì)含量，增加土壤肥力，提高東北黑土保護(hù)力。有利于農(nóng)作物根系發(fā)育，促進(jìn)植株生長(zhǎng)，提高糧食產(chǎn)量和品質(zhì)。

1.3 改善土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，提高理化性狀

玉米秸稈在腐解過程中，能夠生成腐殖酸，與土壤中的鈣鎂相結(jié)合，生成腐殖鈣和腐殖鎂，為土壤形成大團(tuán)粒結(jié)構(gòu)提供條件，從而改善土壤理化性狀。土壤形成大量水穩(wěn)性團(tuán)粒結(jié)構(gòu)后，可以有效降低土壤容重，增加土壤總孔隙度，透氣透水性明顯提高，有效提高保水保肥能力，使土壤變得疏松，降低土地板結(jié)，更適于耕作。

1.4 改善土壤肥力，減少化肥使用

玉米秸稈中含有豐富的植物生長(zhǎng)所需的氮、磷、鉀、鈣、鎂等微量元素，其中含氮量約為0.61%，含磷量約為0.27%，含鉀量約為2.28%。秸稈還田后這些微量元素再次回歸土壤，為下茬作物生長(zhǎng)提供豐富的養(yǎng)分。

1.5 減少環(huán)境污染

如果秸稈就地焚燒，會(huì)在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生大量煙霧，造成空氣嚴(yán)重污染，嚴(yán)重時(shí)可以產(chǎn)生大霧天氣。焚燒產(chǎn)生的煙霧會(huì)給居民生活和航班航行帶來(lái)不便，影響人們的身體健康，還容易引起火災(zāi)，交通事故。玉米秸稈就地直接還田，在很大程度上降低了對(duì)土壤、水源、空氣的污染，有效保護(hù)了生態(tài)環(huán)境。

1.6 增加產(chǎn)量和提高糧食品質(zhì)

玉米秸稈直接還田極大地促進(jìn)農(nóng)業(yè)節(jié)水、節(jié)能、增產(chǎn)、增收，在農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展中起到關(guān)鍵作用。在農(nóng)作物穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)上起到重要作用，一般可增產(chǎn)5%～10%[1]。

2 東北地區(qū)玉米秸稈還田現(xiàn)狀

玉米秸稈還田有直接還田、過腹還田、堆漚還田、快速腐熟還田等方式。直接還田是將秸稈粉碎后覆蓋土壤之上或埋于土壤之下，覆蓋土壤之上的方式，現(xiàn)在已經(jīng)很少使用了，因?yàn)樵摲绞綍?huì)對(duì)下茬播種帶來(lái)不便，現(xiàn)在多使用埋于土壤之下的方式。過腹還田是秸稈喂養(yǎng)牲畜，產(chǎn)生糞便還予農(nóng)田。堆漚還田是就地堆積或挖坑集中堆積，經(jīng)過發(fā)酵腐熟，制成有機(jī)肥后拋撒還田，這種方式比較工序復(fù)雜，費(fèi)工費(fèi)時(shí)很少應(yīng)用。快速腐熟是在粉碎的秸稈表面噴灑一層快速腐熟劑，然后再埋入土壤中，提高秸稈腐熟速度[2]。

在東北地區(qū)，玉米秸稈大量采用過腹還田不太現(xiàn)實(shí)，也只能在有喂養(yǎng)牛羊較多的地方小范圍采用。堆漚還田占地面積太大，又很難產(chǎn)生效益，所以也很少采用?？焖俑爝€田技術(shù)不夠成熟，成本較高，規(guī)模不夠。低溫秸稈腐熟技術(shù)也有應(yīng)用，需要利用寒地秸稈腐熟菌和糞便作為催化劑，利用空地堆垛腐熟(垛高4 m左右)或坑塘腐熟(挖深2.5～3 m)，操作更加費(fèi)工費(fèi)時(shí)，現(xiàn)只作為花卉和水稻育秧有機(jī)肥使用，成本過高，旦不能直接還于本田。所以東北地區(qū)玉米秸稈多采用直接還田的方式。

東北地區(qū)，受制于氣候的影響，玉米秋收后直接進(jìn)入寒冷漫長(zhǎng)的冬季(5～6個(gè)月)，玉米秸稈直接還田后不能馬上腐解，只有到次年6月才能開始腐解。所以采用直接還田方式，不適合用覆蓋土壤之上的方式，只能采用深埋(20～25 cm)土壤之下的方式，這樣不影響次年播種耕作。

3 東北地區(qū)玉米秸稈還田存在的問題

1)秸稈粉碎的長(zhǎng)度過長(zhǎng)(要求小于10 cm),容易架空土壤，使土壤虛實(shí)不一，產(chǎn)生嚴(yán)重漏氣現(xiàn)象。播種時(shí)容易落入因秸稈還田產(chǎn)生的空隙，使種子風(fēng)干而不能發(fā)芽出苗，造成嚴(yán)重缺苗現(xiàn)象。另外體積過大的玉米秸稈也不易分解腐熟。

2)玉米收獲后，秸稈不能及時(shí)深翻還田，經(jīng)風(fēng)吹日曬而使秸稈中水分、養(yǎng)分流失，風(fēng)干的玉米秸稈埋入土壤后也不容易分解腐熟。秸稈腐熟不好的地塊土壤保墑能力下降，造成水土流失[3]。

3)翻埋深度不夠，次年播種時(shí)影響作業(yè)質(zhì)量。在播種時(shí)，埋深過淺的玉米秸稈在施肥鏟和播種開溝器的作用下被翻出地面，產(chǎn)生拖堆，不但影響作業(yè)速度，而且容易漏播而缺苗。由于埋深過淺，幼苗生長(zhǎng)的根系容易生長(zhǎng)到正在腐熟分解的玉米秸稈上，導(dǎo)致根系被燒壞，影響幼苗發(fā)育，植株生長(zhǎng)中后期還容易產(chǎn)生倒伏現(xiàn)象。

4)在玉米秸稈還田同時(shí)，沒有施加適量氮肥，導(dǎo)致次年作物植株因缺少氮元素而枯黃矮小，產(chǎn)量降低。

5)在玉米秸稈還田同時(shí)沒有合理使用殺蟲劑，原來(lái)植株上攜帶的病菌在玉米秸稈里休眠，次年條件合適就泛濫易成災(zāi)，導(dǎo)致病蟲害越來(lái)越嚴(yán)重。

6)由于玉米秸稈產(chǎn)量逐年遞增，還田量也在加大，過量還田的秸稈當(dāng)年不能完全腐解。使土壤變得更加松軟，使下茬作物根系的固定能力大幅降低，遇風(fēng)雨天氣極容易產(chǎn)生倒伏。

4 東北地區(qū)玉米秸稈還田問題解決辦法

4.1 秸稈粉碎質(zhì)量達(dá)到要求，且要及時(shí)還田

部分作業(yè)人員為了追求速度和效益最大化，玉米秸稈粉碎長(zhǎng)度存在大量大于10 cm的情況，這樣的秸稈埋入土壤后不但產(chǎn)生空隙，腐解時(shí)間也會(huì)延長(zhǎng)。這就要求在粉碎秸稈作業(yè)時(shí)，要保證在達(dá)到最低要求(小于10 cm)基礎(chǔ)上粉得越碎越好。盡量采用大馬力機(jī)械粉碎，粉碎長(zhǎng)度3～5 cm為最佳，避免長(zhǎng)短不一。在玉米收獲后，還要及時(shí)粉碎還田，確保水分養(yǎng)分不丟失。

4.2 深翻深埋要達(dá)到要求

東北地區(qū)秋翻地后馬上進(jìn)入漫長(zhǎng)冬季，埋入土壤中的秸稈在冬季幾乎不產(chǎn)生變化，為了不影響次年播種，不能埋得過淺。在作業(yè)時(shí)耕深要控制在25～30 cm，把秸稈埋入深度20～25 cm的土壤中。秸稈混合要均勻，不要產(chǎn)生集中堆積現(xiàn)象。次年播種時(shí)要及時(shí)鎮(zhèn)壓，鎮(zhèn)壓強(qiáng)度在400～800 g·cm-2。在干旱的地區(qū)，春播之前可以適當(dāng)澆水，可促進(jìn)秸稈的腐解。

4.3 翻耕的同時(shí)施入氮肥和噴灑殺蟲劑

玉米秸稈還田后，秸稈中的養(yǎng)分不能直接被作物吸收利用，必須經(jīng)過微生物分解。在微生物分解過程中，會(huì)消耗土壤中的氮元素，造成土壤中的氮元素缺少，導(dǎo)致葉片枯黃植株矮小，因此要在深翻時(shí)施入150～225 kg·hm-2的尿素。在秸稈腐解過程中，還會(huì)生成各種有機(jī)酸，這對(duì)作物根系有一定毒害作用，為了中和產(chǎn)生的有機(jī)酸，可以在深翻時(shí)施入450～600 kg·hm-2的石灰。為了減少次年發(fā)生病蟲害，可噴灑適量的殺蟲劑或微生物菌肥，滅殺秸稈上存留的病蟲卵。

4.4 根據(jù)實(shí)際情況確定秸稈還田量

玉米秸稈還田并非還田越多越好，其還田數(shù)量要根據(jù)水源和耕作條件來(lái)決定，原則上應(yīng)保證當(dāng)年還田秸稈充分腐解，不能影響下茬作物生長(zhǎng)，要根據(jù)實(shí)際情況，確定全部或部分還田。玉米秸稈還田量一般6 000～7 500 kg·hm-2為最佳[4]。已經(jīng)連續(xù)幾年秸稈全部還田的地塊，土壤有機(jī)質(zhì)含量已經(jīng)非常豐富，再繼續(xù)還田對(duì)土壤的改良效果將不再明顯，可采用秸稈部分離田部分還田方式，以免土壤過于松軟及病蟲害成災(zāi)。幾年沒有經(jīng)過秸稈還田的地塊，可以考慮全部還田，提高土壤中的有機(jī)質(zhì)含量。

4.5 加大宣傳和推廣力度

經(jīng)多年各地秸稈還田的實(shí)踐，秸稈直接還田可以明顯提高土地肥力，增加有機(jī)質(zhì)含量，改善土壤結(jié)構(gòu)，增加糧食產(chǎn)量，提高糧食品質(zhì)。應(yīng)發(fā)揮新聞媒體輿論引導(dǎo)作用，通過電臺(tái)、電視臺(tái)、報(bào)紙進(jìn)行廣泛報(bào)道；還可以采用印發(fā)宣傳資料、板報(bào)刷寫標(biāo)語(yǔ)等形式，宣傳秸稈直接還田有關(guān)政策和技術(shù)。建立秸稈機(jī)械化還田技術(shù)推廣應(yīng)用的長(zhǎng)效機(jī)制，強(qiáng)化秸稈還田技術(shù)指導(dǎo)，并提供培訓(xùn)。農(nóng)業(yè)推廣部門應(yīng)總結(jié)有利經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)，宣傳講解，讓廣大農(nóng)民有更深刻的認(rèn)識(shí)，使秸稈直接還田獲得農(nóng)戶的認(rèn)可。并深入實(shí)地指導(dǎo)作業(yè)，發(fā)現(xiàn)作業(yè)質(zhì)量問題及時(shí)糾正，督促農(nóng)民抓緊時(shí)間還田，在入冬前完成作業(yè)。

4.6 加大政策扶持力度

秸稈處理及綜合利用是國(guó)家在農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展方面重要任務(wù)，直接粉碎還田是主要方面，作為一項(xiàng)有利于農(nóng)業(yè)發(fā)展的舉措，政府部門應(yīng)加大扶持力度。出資引進(jìn)先進(jìn)的相關(guān)技術(shù)，推出在秸稈還田上的惠民政策，如在購(gòu)買大型秸稈粉碎還田機(jī)械上加大補(bǔ)貼，還田與離田補(bǔ)貼差別對(duì)待，加大秸稈直接還田補(bǔ)貼。扶持和培育發(fā)展農(nóng)機(jī)大戶，成立農(nóng)機(jī)作業(yè)協(xié)會(huì)等農(nóng)機(jī)服務(wù)作業(yè)組織，農(nóng)機(jī)手同農(nóng)戶簽訂作業(yè)合同，以保證還田質(zhì)量，保證糧食增產(chǎn)增收。

5 結(jié)語(yǔ)

玉米秸稈直接還田只是秸稈綜合利用中的一個(gè)主要方式，雖然在每一個(gè)環(huán)節(jié)都做得很細(xì)致，但還會(huì)出現(xiàn)這樣那樣的問題。特別是每年都進(jìn)行全秸稈還田的地塊，舊的秸稈沒有完全腐解，新的秸稈又被埋入土壤，使土地變得越來(lái)越松軟，病蟲害越來(lái)越嚴(yán)重。所以在確保還田作業(yè)質(zhì)量的同時(shí)，還需要加快玉米秸稈綜合利用技術(shù)的深入研究，在堆肥和燃料應(yīng)用等方面推進(jìn)。例如劃出地塊部分秸稈進(jìn)行漚肥處理后還田，部分碳化作為燃料使用，一部分還田一部分離田。也可考慮輪年焚燒殺菌，以村為單位分時(shí)段焚燒，減輕環(huán)境污染。玉米秸稈剩余量過大的區(qū)域可以大力發(fā)展玉米秸稈造紙、秸稈乙醇、秸稈炭化、秸稈板材、秸稈飼料顆粒等深加工產(chǎn)業(yè)和生物質(zhì)供熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)。堅(jiān)持疏堵結(jié)合，就地、就近分散多用途的原則；以還田為主、離田為輔，加大秸稈綜合利用途徑。

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