典型地區(qū)玉米秸稈還田現(xiàn)狀與問題探究

王琦琪，陳印軍，李然嫣

（中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所，北京 100081）

典型地區(qū)玉米秸稈還田現(xiàn)狀與問題探究

王琦琪，陳印軍*，李然嫣

（中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所，北京 100081）

近年來，秸稈還田在玉米種植區(qū)大面積推廣，產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效益，對改善耕作土壤理化性狀、提高作物產(chǎn)量、防止因燃燒秸稈產(chǎn)生的空氣污染有不可忽視的作用。但玉米秸稈還田在一些地區(qū)出現(xiàn)了粉碎不細(xì)、腐爛不快、病蟲較多等“副作用”，增加了秸稈還田的難度和農(nóng)民的耕種成本。鑒于此，文章認(rèn)為下一步秸稈還田工作需從選擇合適的還田量和耕作方式、設(shè)立專項(xiàng)秸稈還田補(bǔ)貼和提倡秸稈綜合利用等措施入手，保障農(nóng)民權(quán)益、促進(jìn)秸稈的資源化利用。

秸稈還田 土壤理化性狀 秸稈綜合利用

1 典型地區(qū)玉米秸稈還田現(xiàn)狀

玉米是我國主要糧食作物之一，2014年種植面積達(dá)到3 712.3萬hm2，產(chǎn)量為2.156 46億t[1]。玉米植株高大，2014年我國玉米秸稈資源總量為2.37億t，其中黑龍江、吉林、山東、河南、河北等6個玉米主要種植省份的秸稈產(chǎn)生量為1.5萬t，占全國總量的63.32%[2]。歷史上，一家一戶傳統(tǒng)種養(yǎng)結(jié)合模式使玉米秸稈得到充分利用，主要用作燃料和飼料等；隨著經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展，農(nóng)民不再需要使用秸稈，多數(shù)秸稈在農(nóng)作物收獲后被付之一炬，造成環(huán)境污染和資源的極大浪費(fèi)。我國2008年發(fā)布的《國務(wù)院辦公廳關(guān)于加快推進(jìn)農(nóng)作物秸稈綜合利用的意見》（國辦發(fā)[2008]105號）[3]中提出了減少秸稈露天焚燒問題、推廣秸稈多種還田方式、提高秸稈綜合利用率的要求，此后各地陸續(xù)制定了玉米秸稈再利用政策措施。

秸稈還田是進(jìn)行保護(hù)性耕作的重要措施之一，玉米秸稈含有鈣、磷、鉀等多種營養(yǎng)成分，是培肥地力、促進(jìn)下茬作物生長發(fā)育的優(yōu)質(zhì)肥料。玉米秸稈還田主要采取直接還田（翻壓還田、覆蓋還田）、過腹還田、堆漚還田等方式，其中直接還田具有省時省力、直接方便等特點(diǎn)，目前在全國玉米種植區(qū)大面積推廣。以黑龍江省為例，2014年全省玉米秸稈產(chǎn)生量為3 343.4萬t，其中玉米秸稈直接還田量占總量的比例為15%。黑龍江墾區(qū)為保障玉米秸稈還田、防止焚燒制定了秸稈還田補(bǔ)貼政策，規(guī)定農(nóng)戶和合作社實(shí)施秸稈還田后，每667 m2可獲得10元的資金補(bǔ)貼，對購買秸稈腐熟劑的農(nóng)戶和合作社，補(bǔ)貼15～20元/667 m2[4]；同時制定了露天焚燒處罰政策，確保秸稈還田的順利推進(jìn)。

2 玉米秸稈還田成效與問題

2.1 玉米秸稈還田優(yōu)勢盡顯

2.1.1 增加土地肥力，提高作物產(chǎn)量

玉米植株高大，秸稈及葉片中富含多種營養(yǎng)成分及微量元素，還田腐爛后能起到培肥地力、提高后茬作物產(chǎn)量的作用。實(shí)驗(yàn)表明，玉米秸稈還田可顯著提高土壤養(yǎng)分，促進(jìn)作物較深層根系發(fā)育及活力的保持，促進(jìn)土壤微生物數(shù)量增倍和土壤酶活性的增強(qiáng)；山西省多年多點(diǎn)試驗(yàn)結(jié)果指出，玉米秸稈還田3年、6年和9年后，土壤有機(jī)質(zhì)含量分別提高0.05%～0.09%、0.06%～0.1%、0.09%～0.12%[5]。此外，全氮、有效磷和速效鉀等含量也隨玉米秸稈還田年限的增長而有所增加。

相應(yīng)地，玉米秸稈還田導(dǎo)致的土壤理化性質(zhì)的改善對作物增產(chǎn)有直接的作用。適宜的秸稈還田量可以增加下茬及長期作物產(chǎn)量已得到學(xué)術(shù)界的廣泛認(rèn)同，相關(guān)試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，秸稈還田與不還田比較平均增產(chǎn)率為10.8%[6]，并且和普通無機(jī)肥相比，秸稈有機(jī)肥在作物生長發(fā)育后期和長遠(yuǎn)上發(fā)揮作用更加明顯。目前化肥的超量使用帶來了土壤板結(jié)、有機(jī)質(zhì)減少、環(huán)境污染等一系列問題，在“2020年化肥使用量零增長”目標(biāo)的號召下，采用秸稈有機(jī)肥部分代替化肥、有機(jī)無機(jī)配合同施的方法從長遠(yuǎn)來看對保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、發(fā)揮秸稈資源作用具有重要意義。

2.1.2 優(yōu)化土壤結(jié)構(gòu)，減少土壤侵蝕

玉米秸稈還田具有增加土壤微粒、持水量和透氣性的功能，有研究表明，玉米秸稈還田后比對照組土壤容重下降了4.38%～8.03%，最大田間持水量提高0.74%～6.41%，土壤總孔隙度增加8.64%～18.65%[7]，顯著改善了耕作土壤的物理性狀，優(yōu)化了土壤結(jié)構(gòu)，提升了土壤質(zhì)量。

另外，粉碎的秸稈覆蓋在土壤表面或與土壤混合可以增加地表粗糙度，對防止冬、春季強(qiáng)烈的風(fēng)力侵蝕和夏秋水力侵蝕有重要作用。我國黃土高原農(nóng)作區(qū)由于氣候多風(fēng)少雨、耕地地表缺少覆蓋等原因造成嚴(yán)重的土壤侵蝕和水土流失狀況，對當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成極大破壞。實(shí)驗(yàn)證明，在黃土高原農(nóng)作區(qū)實(shí)施以秸稈還田覆蓋為代表的保護(hù)性耕作能使地表徑流形成的時間晚、入滲量大，強(qiáng)降雨時造成的土壤侵蝕量是傳統(tǒng)耕作的59.52%[8]。玉米植株高大，可還田量較多，對于土壤保水保墑、防止土壤侵蝕和水土流失具有重要作用。

2.1.3 禁止露天焚燒，保護(hù)空氣環(huán)境

近年來，農(nóng)作物秸稈已經(jīng)成為農(nóng)業(yè)面源污染的新源頭[9]，每年秋后玉米秸稈的焚燒加上不良?xì)庀髼l件的傳播和輸送，加重了季節(jié)性霧霾的影響范圍、時間和強(qiáng)度。有研究表明，每燃燒1 kg作物秸稈會產(chǎn)生20.27 g的PM2.5，68.33 g的一氧化碳，1 455 g的二氧化碳和二氧化硫、氮氧化合物、甲烷等氣體[10]，使空氣質(zhì)量嚴(yán)重下降。大規(guī)模秸稈焚燒還會造成飛機(jī)場、高速公路等煙霧彌漫，能見度低甚至造成交通事故。在各地加大對玉米秸稈禁燒的管控措施以后，季節(jié)性霧霾發(fā)生頻率降低、影響變小，空氣質(zhì)量有明顯的改善。

2.2 玉米秸稈還田問題突出

2.2.1 機(jī)械效果差，還田效率低

使用合適的還田機(jī)具可以減輕農(nóng)民作業(yè)時間和強(qiáng)度，有利于提高秸稈的粉碎、翻埋效果，保障秸稈還田發(fā)揮相應(yīng)作用。目前，玉米秸稈還田典型地區(qū)主要采取在玉米收獲后，由大型或中型拖拉機(jī)牽引直接對秸稈進(jìn)行粉碎后拋撒于地表，隨即翻耕入土的直接還田方式。但由于市場上秸稈還田機(jī)械質(zhì)量參差不齊，不同機(jī)械的使用效果有很大差別。玉米秸稈還田技術(shù)要求為粉碎的長度不宜超過10 cm，破碎率在95%以上，如果秸稈過長，將再次粉碎。但實(shí)際還田過程中，由于農(nóng)民擔(dān)心租用機(jī)械的成本問題，往往只采取粉碎一遍后旋耕或翻耕一遍的方式，導(dǎo)致玉米秸稈粉碎長度不達(dá)標(biāo)，破碎率較低。同時，秋忙時節(jié)玉米秸稈還田時間安排緊湊，還田機(jī)械在此期間作業(yè)量巨大，在其他時間使用率卻極低，不利于機(jī)械的保養(yǎng)。機(jī)械的使用效果對秸稈還田發(fā)揮其作用具有直接的影響，不配套的機(jī)械或不合理的耕作方式會導(dǎo)致粉碎翻埋的效果差，直接影響下茬作物的播種和生長，導(dǎo)致病蟲害、出苗根淺不齊等問題的發(fā)生。

2.2.2 秸稈腐爛慢，影響下茬生長

秸稈在腐爛的過程中需要大量的氮元素參與，會導(dǎo)致土壤中暫時的碳氮比失衡，解決該問題通常的做法是在秸稈還田后按秸稈量（風(fēng)干重）的1.5%～2.0%配施氮肥，調(diào)節(jié)土壤的碳氮比。然而，目前全國多數(shù)地區(qū)玉米秸稈還田后沒有后續(xù)的補(bǔ)充措施如增施氮肥，導(dǎo)致耕作層存在大量的未經(jīng)腐爛的玉米秸稈，影響下茬作物的播種和灌溉，嚴(yán)重時會和下茬作物爭搶氮肥，不利于下茬作物的初期生長。目前，生物制劑的腐爛劑沒有大規(guī)模推廣，且由于區(qū)域自然條件的不同，一定種類的生物腐爛劑只能用于特定地區(qū)。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，我國黑龍江省玉米種植帶北部在推廣秸稈全量還田時遭遇了因玉米植株高大難以機(jī)械粉碎、氣候寒冷秸稈無法快速腐爛、春季播種耕層漏風(fēng)跑墑、幼苗根淺不齊等問題，目前玉米秸稈還田在當(dāng)?shù)厝匀浑y以推行。在農(nóng)民不懂秸稈還田需要施用氮肥和腐爛劑或不愿為秸稈還田投資時，秸稈還田產(chǎn)生的弊大于利。

2.2.3 還田補(bǔ)貼少，農(nóng)民成本增加

推廣秸稈還田的另一問題是增加農(nóng)民的種地成本，成本增加主要來自機(jī)械費(fèi)用、種子化肥農(nóng)藥等農(nóng)資費(fèi)用等。根據(jù)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的不同，各地的還田補(bǔ)貼數(shù)額不同，主要的補(bǔ)貼方式是農(nóng)民直補(bǔ)或補(bǔ)貼給農(nóng)機(jī)部門。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，種植玉米較為集中的黃淮海區(qū)秸稈還田沒有農(nóng)民直補(bǔ)，機(jī)械費(fèi)用也大部分來源于農(nóng)民自付。河北省在推廣秸稈還田之前，農(nóng)民通常將地中秸稈清理完畢后旋耕或翻耕一遍直接種植下茬作物；自從政府要求秸稈還田后，農(nóng)民需要將玉米秸稈粉碎一遍，旋耕次數(shù)需增加至少一次，機(jī)械費(fèi)用總共增加約80元/667 m2；如果氣象條件不佳，玉米秸稈不能及時腐爛，在隨后的小麥播種環(huán)節(jié)農(nóng)民需要比以前多播種5～15元的麥種，并在冬小麥灌溉環(huán)節(jié)耗時耗力，每667 m2土地增加約15元的灌溉耗電費(fèi)用；此外，如果玉米秸稈在有病蟲害的情況下還田，農(nóng)民需要在播種后使用更多的農(nóng)藥，否則將對來年小麥的生長產(chǎn)生不利影響。綜合下來，玉米秸稈還田對農(nóng)民來說需要多付出每667 m2約120元的費(fèi)用。另外，灌溉、打藥等工作需要付出數(shù)天的家庭勞動，農(nóng)民外出打工或從事其他職業(yè)喪失的機(jī)會成本也是一筆不小的數(shù)字。同時，農(nóng)民對政府推行的秸稈還田、保護(hù)性耕作等措施認(rèn)識不到位，對其中提高地力、促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的認(rèn)識不足，農(nóng)民被動地接受政策、承擔(dān)政策帶來的成本，打擊了農(nóng)民保護(hù)土地的積極性。

3 推進(jìn)玉米秸稈還田的對策與建議

3.1 因地制宜，選擇合理的耕作方式和還田量

秸稈直接還田主要有翻壓還田、覆蓋還田等方式，不同區(qū)域應(yīng)根據(jù)自身不同的氣候條件、土壤性狀和經(jīng)濟(jì)條件選擇合適的秸稈還田方式。調(diào)查表明多數(shù)地區(qū)秸稈過量還田對后茬作物的出苗和播種產(chǎn)生不利影響，因此應(yīng)合理控制秸稈留茬高度和還田量。實(shí)驗(yàn)證明，玉米秸稈留茬1 m有利于保持適宜的土壤呼吸值[11]，且由于1 m以上的部分玉米秸稈的粗蛋白、粗脂肪、鈣和磷的含量隨距地高度升高而增加，含水量、中酸性洗滌纖維等的含量隨距地高度升高而降低[12]，因此更適合用作飼料化開發(fā)。與此同時，不同的地區(qū)、不同的耕作方式應(yīng)實(shí)行不同的秸稈還田量，在一定區(qū)域條件下，耕翻可實(shí)行全量秸稈還田，而免耕條件下只能實(shí)行2/3秸稈還田[13]。各地在推行玉米秸稈還田政策時應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)刈匀?、?jīng)濟(jì)條件，選擇合適的還田量和還田方式，避免秸稈過量還田造成的浪費(fèi)和低效。

3.2 設(shè)立專項(xiàng)秸稈還田補(bǔ)貼，減輕農(nóng)民負(fù)擔(dān)

目前，多數(shù)地區(qū)玉米秸稈還田的機(jī)械費(fèi)用、農(nóng)資費(fèi)用等幾乎全由農(nóng)民負(fù)擔(dān)，每667 m2玉米一季的秸稈還田花費(fèi)約120元，嚴(yán)重影響了農(nóng)民還田的積極性。秸稈還田是減少農(nóng)業(yè)污染、促進(jìn)資源循環(huán)利用的重要方式，對當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展、生態(tài)文明建設(shè)產(chǎn)生一系列積極影響，因此秸稈還田所帶來的成本應(yīng)該由享受到秸稈還田益處的社會公眾平等負(fù)擔(dān)，而并非只由農(nóng)民為此掏腰包。鑒于此，政府相關(guān)部門有必要設(shè)立專項(xiàng)秸稈還田補(bǔ)貼，采用農(nóng)民直補(bǔ)、農(nóng)機(jī)或農(nóng)資補(bǔ)貼等方式，增加深松整地補(bǔ)貼、秸稈腐解補(bǔ)貼等補(bǔ)貼項(xiàng)目；已有專項(xiàng)補(bǔ)貼的地區(qū)應(yīng)根據(jù)秸稈還田實(shí)際帶來的成本相應(yīng)地提高補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)。同時，應(yīng)擴(kuò)大秸稈還田項(xiàng)目地區(qū)，推廣秸稈還田成功經(jīng)驗(yàn)，制訂秸稈利用綜合長遠(yuǎn)發(fā)展規(guī)劃；準(zhǔn)確把握還田時間、掌握還田技術(shù)、落實(shí)農(nóng)民補(bǔ)貼，做好相關(guān)監(jiān)督反饋工作。切實(shí)減輕農(nóng)民負(fù)擔(dān)、促進(jìn)和諧社會建設(shè)是在秸稈還田中體現(xiàn)社會公平的重要做法。

3.3 禁燒秸稈，提倡秸稈多種方式綜合利用

雖然各地積極開展秸稈禁燒工作，但部分地區(qū)秸稈量較多且難以被利用是現(xiàn)實(shí)存在的問題。由于玉米秸稈的直接還田，農(nóng)民喪失了使用玉米秸稈的其他價值，對促進(jìn)農(nóng)業(yè)增產(chǎn)、農(nóng)民增收是不小的損失。在當(dāng)前玉米種植“鐮刀彎”結(jié)構(gòu)性調(diào)整的指導(dǎo)下，玉米種植地區(qū)調(diào)整、玉米秸稈飼料化、種養(yǎng)結(jié)合的要求被提上日程。玉米秸稈富含氮、磷、鉀、碳、碳水化合物及有機(jī)質(zhì)等營養(yǎng)成分，蛋白質(zhì)與脂肪也占有一定比例，在飼料、肥料、燃料等方面具有很高的開發(fā)利用價值。下一步需要加大國家資金投入，制定秸稈綜合利用政策，開展有關(guān)項(xiàng)目和試點(diǎn)，積極促進(jìn)秸稈資源化利用，讓秸稈有新的去處，同時農(nóng)民也可以通過出售秸稈獲得相應(yīng)的收益，才能從根本上扭轉(zhuǎn)目前農(nóng)民偷燒秸稈、屢禁不止的局面。我國秸稈按人均占有量可以分為資源豐富區(qū)、資源一般區(qū)和資源貧乏區(qū)[14]，需要針對不同區(qū)域的資源特點(diǎn)選擇不同的秸稈開發(fā)方式：資源豐富區(qū)的東北地區(qū)、黃淮海區(qū)等應(yīng)加大開發(fā)力度，實(shí)施玉米秸稈“五料化”—肥料化、飼料化、基料化、原料化和燃料化綜合利用，充分發(fā)揮玉米秸稈的資源價值；而資源一般區(qū)和貧乏區(qū)應(yīng)以肥料化還田、保護(hù)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境為主，適度開發(fā)其他功能。

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*陳印軍為通訊作者