湖北省主要農(nóng)作物秸稈資源分布特征及還田現(xiàn)狀

李繼福，付國(guó)星，梅青青，李文君，王昌

(長(zhǎng)江大學(xué)農(nóng)學(xué)院，湖北 荊州 434025)

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湖北省主要農(nóng)作物秸稈資源分布特征及還田現(xiàn)狀

李繼福，付國(guó)星，梅青青，李文君，王昌

(長(zhǎng)江大學(xué)農(nóng)學(xué)院，湖北 荊州 434025)

采用數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和實(shí)地調(diào)查的方法，研究了湖北省主要作物秸稈的種類、分布及處理方式。結(jié)果表明，水稻、油菜、小麥、玉米和油菜秸稈是湖北省最主要的秸稈資源，累計(jì)占全省總量的94%。2014年湖北省作物秸稈主要分布在荊州市、宜昌市、襄陽(yáng)市、荊門(mén)市、孝感市和黃岡市6個(gè)地區(qū)，累計(jì)占全省總量的72 %。實(shí)地調(diào)查結(jié)果表明，秸稈直接還田平均為32%，但不同作物之間差異顯著，以水稻和小麥秸稈還田比例最高，分別達(dá)54%和43%；而焚燒和丟棄的比例仍然較高。同時(shí)，當(dāng)前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)仍以小農(nóng)經(jīng)營(yíng)和普遍施用化肥為主。因此，秸稈直接還田仍有較大的潛力，也是解決秸稈綜合利用、提高土壤有機(jī)質(zhì)最根本的途徑。

湖北省；秸稈資源；評(píng)價(jià)；秸稈還田；現(xiàn)狀

湖北省地處華中，西、北和東部多丘陵和崗地，中、南部則為江漢平原，是我國(guó)重要的糧棉油產(chǎn)區(qū)[1]。然而，隨著作物產(chǎn)量的持續(xù)增加，與之相伴隨的大量副產(chǎn)物——秸稈，其綜合利用日益成為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中亟待解決的重要問(wèn)題[2,3]。目前我國(guó)秸稈綜合利用主要面臨的問(wèn)題：一是缺少有效利用途徑，以往作物秸稈可以用來(lái)作為牲畜粗飼料、生活燃料以及堆肥，但隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式的發(fā)展、生活條件的改善以及肥料的施用，傳統(tǒng)的、分散的秸稈處理途徑減少[3]，而現(xiàn)代秸稈利用技術(shù)又因開(kāi)發(fā)成本高、投資大、收益低，發(fā)展相對(duì)滯后[4]；二是農(nóng)民對(duì)秸稈還田的認(rèn)識(shí)不夠，加上小農(nóng)經(jīng)營(yíng)效益偏低以及農(nóng)民群體生產(chǎn)觀念還較為落后[5]，從而造成大量的秸稈被丟棄或無(wú)控焚燒，這不僅造成了資源的浪費(fèi)，同時(shí)也污染了環(huán)境[6]。

自國(guó)家開(kāi)展“有機(jī)質(zhì)提升補(bǔ)貼”秸稈還田項(xiàng)目以來(lái)，湖北省秸稈還田工作取得了一定的成就[7～9]，但還有諸多問(wèn)題尚未解決，如全省秸稈資源概況、農(nóng)田秸稈承載能力與秸稈還田相配套的技術(shù)措施等，尤其對(duì)補(bǔ)貼項(xiàng)目開(kāi)展后全省秸稈還田的現(xiàn)狀還不太清楚。因此，本研究依據(jù)2001～2015年湖北省農(nóng)業(yè)統(tǒng)計(jì)年鑒并結(jié)合實(shí)地調(diào)查研究當(dāng)前湖北省秸稈資源分布特征和秸稈還田現(xiàn)狀，以期為各地區(qū)秸稈還田技術(shù)體系的構(gòu)建和開(kāi)展提供參考依據(jù)。

1　材料與方法

1.1作物產(chǎn)量數(shù)據(jù)來(lái)源

本研究所用的作物產(chǎn)量數(shù)據(jù)來(lái)自2001～2015年《湖北統(tǒng)計(jì)年鑒》，鑒于農(nóng)作物種類繁雜，根據(jù)歷年來(lái)作物的播種面積和產(chǎn)量，糧食作物選擇水稻(包括早稻、中稻和晚稻)、小麥、玉米、大豆和薯類，經(jīng)濟(jì)作物選擇棉花、油菜、花生以及芝麻，其他作物如麻類、雜糧、糖料類等作物種植面積和產(chǎn)量占比重較小，故不作分析。

1.2秸稈資源量計(jì)算方式

農(nóng)作物秸稈量主要是通過(guò)秸稈系數(shù)和經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量的比例進(jìn)行估算，油菜秸稈系數(shù)根據(jù)李銀水[10]的研究計(jì)算得出，其他作物的秸稈系數(shù)均采自王曉玉等[11]的研究結(jié)果。湖北省主要農(nóng)作物秸稈系數(shù)見(jiàn)表1。

農(nóng)作物秸稈資源量按下式進(jìn)行計(jì)算。

Ti=Ri×Ci

式中：Ti為農(nóng)作物秸稈年總量，萬(wàn)t；i為某種作物；Ri為某種農(nóng)作物的秸稈系數(shù)；Ci為農(nóng)作物i的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量，萬(wàn)t。

表1　湖北省主要農(nóng)作物的秸稈系數(shù)

1.4 調(diào)查數(shù)據(jù)來(lái)源

2015年，根據(jù)湖北省17個(gè)市(州)主要作物種類，隨機(jī)選擇各縣(市)有代表性農(nóng)戶3～5家進(jìn)行入戶調(diào)查，發(fā)放問(wèn)卷400份。調(diào)查內(nèi)容包括農(nóng)戶年齡、學(xué)歷、家庭收益、耕地面積、作物秸稈處理方式和施肥種類等信息。

1.5數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2010、SPSS和ArcGIS 10軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和制圖。

2　結(jié)果與分析

2.1湖北省農(nóng)作物秸稈資源量變化

圖1所示為15a湖北省主要作物產(chǎn)量和秸稈量的動(dòng)態(tài)變化，可知2000～2003年主要農(nóng)作物秸稈量呈下降趨勢(shì)。這段時(shí)期的秸稈減少與我國(guó)1998年全面進(jìn)行農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)戰(zhàn)略調(diào)整的總趨勢(shì)有很大關(guān)系[12]。隨后主要作物產(chǎn)量和秸稈量均逐漸回升。至2014年，湖北省主要作物產(chǎn)量和秸稈量分別達(dá)2900萬(wàn)t和3400萬(wàn)t。2004～2014年各作物秸稈平均比值表明，水稻、油菜、小麥、玉米、和棉花5種作物秸稈是湖北省的優(yōu)勢(shì)秸稈資源，分別占秸稈總量的49%、17%、15%、8%和5%，其他作物為小比例秸稈資源。

圖1　湖北省2000～2014年主要農(nóng)作物產(chǎn)量和秸稈量變化

2.2湖北省農(nóng)作物秸稈資源地域分布

自2004年以來(lái)，湖北省糧棉油產(chǎn)量穩(wěn)步增加，秸稈資源量也隨之呈上升趨勢(shì)，其下轄的17個(gè)市(州)，各地區(qū)自然條件差異明顯，其種植制度、種植規(guī)模和秸稈資源量也各有不同。圖2結(jié)果表明湖北省農(nóng)作物主要生產(chǎn)區(qū)荊州、宜昌、襄陽(yáng)、荊門(mén)、孝感和黃岡6市的秸稈量占全省總量的72.6%，即鄂東和江漢平原是秸稈資源最為豐富的區(qū)域。2014年湖北省耕地面積為342.0萬(wàn)hm2，耕地秸稈平均生產(chǎn)量為10.2 t/hm2。耕地秸稈生產(chǎn)量高于全省平均的有10個(gè)市，分別為荊門(mén)、襄陽(yáng)、仙桃、黃岡、潛江、隨州、鄂州、荊州、孝感和天門(mén)。耕地年秸稈生產(chǎn)量最低的是神農(nóng)架林區(qū)和恩施自治州，分別為3.7t/hm2和6.1t/hm2。

圖2　2014年湖北省各市(州)農(nóng)作物秸稈資源總量

進(jìn)一步對(duì)各市(州)農(nóng)作物秸稈的分布進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，水稻秸稈主要分布在荊州、襄陽(yáng)、荊門(mén)、孝感和黃岡5個(gè)地區(qū)，占全省總量的67.1%，其次是武漢、宜昌、咸寧和隨州。小麥秸稈主要分布在襄陽(yáng)，占全省總量的51.0%，其次是十堰、荊州、荊門(mén)、孝感和隨州。玉米秸稈主要分布在十堰、宜昌、襄陽(yáng)和恩施，合計(jì)占總量的80.7%。油菜秸稈主要分布在荊州、宜昌、荊門(mén)和黃岡，占到全省總量的57.9%。其他作物秸稈各地均有分布，但沒(méi)有形成較大的規(guī)模和比例(表2)。通過(guò)分析可知，湖北省農(nóng)作物秸稈分布具有明顯的地帶特征：水稻、油菜、棉花秸稈主要集中于江漢平原和鄂東地區(qū)，小麥集中分布于鄂北、鄂西北以及江漢平原北部地區(qū)，玉米秸稈則相對(duì)集中，主要分布于鄂西北和鄂西地區(qū)，薯類、大豆、花生和芝麻秸稈相對(duì)來(lái)說(shuō)在鄂北地區(qū)分布最多。

表2　2014年湖北省各市(州)農(nóng)作物秸稈資源分布　104 t

2.3湖北省主要作物秸稈還田現(xiàn)狀

圖3結(jié)果顯示湖北省主要農(nóng)作物采取田間焚燒、直接還田、移出農(nóng)田和其他利用4種處理方式的農(nóng)戶比例平均為22.3%、32.3%、32.4%和13.0%。但是，不同作物處理方式間存在顯著性差異。田間焚燒處理主要是玉米秸稈，農(nóng)戶比例占到43.4%，其次是油菜秸稈，而水稻、小麥和棉花秸稈的焚燒率平均為14.9%。直接還田處理以水稻和小麥比例最高，分別占53.6%和43.5%，棉花秸稈還田處理農(nóng)戶比例最低，為11.5%。移出處理主要是棉花、油菜和玉米秸稈，而水稻和小麥相對(duì)較低。其他利用方式除棉花秸稈占25.5%外，水稻、小麥、玉米和油菜作物秸稈占比均較低。

圖3　2014年湖北省主要農(nóng)作物秸稈處理現(xiàn)狀

2.4農(nóng)戶耕地面積和施肥現(xiàn)狀

我國(guó)農(nóng)戶是土地的基本經(jīng)營(yíng)單位，戶均耕地面積不足0.6km2[5]。圖4結(jié)果顯示，湖北省農(nóng)戶種植面積集中分布在<0.3km2和0.3～0.6km2區(qū)間，比例分別為40.8%和27.6%。大戶種植和農(nóng)場(chǎng)經(jīng)營(yíng)方式所占比例較低，尤其是>2.4km2的農(nóng)戶僅占3.9%。同時(shí)，施肥種類結(jié)果表明，目前，只施化肥而不施用任何有機(jī)肥的農(nóng)戶就占到68.9%；化肥為主配施部分有機(jī)肥的農(nóng)戶也只占到總量的17.7%，均顯著高于施用畜禽糞便和農(nóng)家堆肥為主的農(nóng)戶比例?？梢?jiàn)，在普遍施用化肥的生產(chǎn)模式下，秸稈還田已然成為農(nóng)田有機(jī)質(zhì)補(bǔ)充的最主要來(lái)源。

圖4　2014年湖北省農(nóng)戶耕地面積和施肥現(xiàn)狀

3　小結(jié)

(1)2004年后，湖北省秸稈總量呈持續(xù)增加的趨勢(shì)，并以水稻、油菜、小麥、玉米和棉花為主。江漢平原和鄂東丘陵區(qū)集中了全省60%以上的秸稈資源，這兩片區(qū)域多采用兩熟制或者三熟制，水稻、小麥、棉花和油菜秸稈多集中于此，是開(kāi)展秸稈還田工作的重點(diǎn)區(qū)域。

(2)作物秸稈處理現(xiàn)狀表明采用直接還田的農(nóng)戶平均為32%，但不同作物之間差異較大。基于小農(nóng)種植和普遍施用化肥的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)狀，秸稈直接還田是解決秸稈綜合利用、提高土壤有機(jī)質(zhì)和肥力的最根本途徑。

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2016-04-28

長(zhǎng)江大學(xué)人才引進(jìn)啟動(dòng)基金項(xiàng)目(801180010140)；長(zhǎng)江大學(xué)大學(xué)生科技創(chuàng)新項(xiàng)目(nxy1529)。

李繼福(1987-)，男，博士，講師，主要從事作物養(yǎng)分管理與土壤肥力研究，jifuli@yangtzeu.edu.cn。

S210.7

A

1673-1409(2016)21-0047-05

[引著格式]李繼福，付國(guó)星，梅青青，等.湖北省主要農(nóng)作物秸稈資源分布特征及還田現(xiàn)狀[J].長(zhǎng)江大學(xué)學(xué)報(bào)(自科版) ，2016，13(21)：47～51.