新疆塔額墾區(qū)小麥、玉米秸稈資源量估算及利用狀況調(diào)查

高 攀，劉 鵬，蘇 政，蔣烈戈

(新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)第九師農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所(畜牧科學(xué)研究所)，新疆 額敏 834600)

塔額墾區(qū)新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)第九師轄區(qū)，位于新疆西北邊緣82°15'～85°10'E，45°25'～47°03'N，轄區(qū)總面積49.29萬hm2，山地占總面積的54.7%，海拔高度一般為1 000～2 500 m，屬北溫帶大陸性氣候，冬季漫長而寒冷，夏季短暫而燥熱。全師耕地面積8.6萬hm2，草場面積25.4萬hm2，年平均降水量為267～458 mm，且大部分降水分布在冬春季節(jié)，7～8月干旱，有效積溫在2 884～3 632℃之間，無霜期119～137 d，全年日照時(shí)數(shù)在2 500～3 029 h之間，年蒸發(fā)量1 626～1 995 mm。適宜喜涼作物小麥、油菜、苜蓿及喜溫作物玉米、向日葵的種植，2020年墾區(qū)種植農(nóng)作物8.02萬hm2，其中玉米小麥占總種植量的58.85%，其他以向日葵、甜菜、油菜為主，農(nóng)作物秸稈資源非常豐富。如何正確估算作物秸稈資源量，對了解本區(qū)資源狀況，對實(shí)現(xiàn)秸稈資源化利用具有重要意義[4]，準(zhǔn)確估算其秸稈資源量是綜合利用的重要基礎(chǔ)[5]。本文對塔額墾區(qū)草谷比取值、可收集利用系數(shù)、秸稈資源量進(jìn)行測算，并對當(dāng)前秸稈資源利用方式存在問題進(jìn)行探討，為塔額墾區(qū)秸稈資源合理利用開發(fā)提供參考。

1 材料與方法

1.1 主要參數(shù)計(jì)算方法

1.1.1草谷比（λi）

草谷比是農(nóng)作物單位面積秸稈產(chǎn)量與籽粒產(chǎn)量的比值。在不同地域、氣候、農(nóng)作物品種、耕作制度、收集方式和測量方法下，差異明顯[6]。草谷比的差異對農(nóng)作物秸稈理論資源量的估算會產(chǎn)生較大影響[7]。塔額墾區(qū)各團(tuán)場土壤、氣候、耕作習(xí)慣、種植品種及種植類型有所差異，為精確估算塔額墾區(qū)秸稈產(chǎn)量，實(shí)驗(yàn)組選擇種植面積最大的小麥、秸稈兩種作物，同時(shí)選擇具有代表性的地形、耕作制度和栽培水平的團(tuán)場，且無小氣候影響的地塊，按照NY/T1701-2009農(nóng)作物秸稈資源調(diào)查與評價(jià)技術(shù)規(guī)范要求測定[8]，按GB5262標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行樣品采集，分別稱取秸稈和籽粒的重量，測含水量。

1.1.2 收集系數(shù)IG

是指某一區(qū)域某種農(nóng)作物秸稈可收集資源量占農(nóng)作物莖稈總生物重量即秸稈理論資源量的比重，影響收集系數(shù)的主要因素是留茬高度，在收集運(yùn)輸過程中的枝葉脫落也有影響[9]，本研究通過實(shí)地調(diào)查測量塔額墾區(qū)機(jī)械收割情況下小麥、玉米收割留茬高度和秸稈枝葉脫落量，來計(jì)算秸稈可收集資源量[10]，計(jì)算公式為：

式中，P為理論秸稈量；C為作物留茬量、穗枝梗等損失量。

1.1.3田間打捆利用系數(shù)計(jì)算方法

調(diào)查某種農(nóng)作物秸稈田間打捆利用量與可收集資源量的比值，秸稈作為農(nóng)作物的副產(chǎn)品，在塔額墾區(qū)田間打捆主要用作直接飼喂、制作飼料、食用菌培養(yǎng)基等[11]。

1.2 秸稈資源量計(jì)算方法

1.2.1 理論秸稈量（P）的估算

理論秸稈量是指某一區(qū)域秸稈的年總產(chǎn)量，表明理論上該區(qū)域每年最大可生產(chǎn)的農(nóng)業(yè)生物質(zhì)資源量(包括農(nóng)作物秸稈和農(nóng)產(chǎn)品加工剩余物)，計(jì)算公式為：

式中，P為秸稈總產(chǎn)量，i為農(nóng)作物編號，i=1,2；Gi為塔額墾區(qū)第i種農(nóng)作物的籽粒產(chǎn)量；λi為塔額墾區(qū)第i種農(nóng)作物的草谷比。

1.2.2 可收集利用量（WGS）的測算

是指現(xiàn)實(shí)耕作管理?xiàng)l件下，可從田間收集并可為利用的秸稈資源的數(shù)量，對可收集利用量的估算，一般不考慮經(jīng)濟(jì)技術(shù)可行性、技術(shù)革新影響等,對可收集而未收集的秸稈都要估算其中，如田間焚燒、地頭堆棄、保護(hù)性耕作還田、留高茬還田等[12]。計(jì)算公式為：

式中，WGS為秸稈可收集利用量，IG為秸稈資源可收集系數(shù)。

1.2.3 實(shí)際打捆收集秸稈量

研究區(qū)域小麥?zhǔn)崭畛２捎脵C(jī)械收割田間打捆，留茬高度在15～20 cm左右，玉米收割常采用機(jī)械收割，可收集利用的秸稈一部分保護(hù)性還田、一部分機(jī)械打捆待利用，留茬高度在30～50 cm左右，經(jīng)實(shí)際測算，得到實(shí)際打捆收集秸稈量。

1.3 數(shù)據(jù)來源和統(tǒng)計(jì)方法

通過新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)第九師統(tǒng)計(jì)年鑒，獲得墾區(qū)2020年小麥、玉米及主要作物播種面積數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)采用Microsoft Office Excel 2013進(jìn)行。

2 結(jié)果與分析

2.1 主要參數(shù)確定

2.1.1草谷比

經(jīng)測算，塔額墾區(qū)小麥秸稈草谷比的平均值為1.23，標(biāo)準(zhǔn)偏差0.088；玉米秸稈草谷比的平均值為1.45，標(biāo)準(zhǔn)偏差0.076，詳見表1、2。

表1 小麥草谷比測定結(jié)果

表2 玉米草谷比測定結(jié)果

2.1.2收集系數(shù)

目前，墾區(qū)小麥玉米收割方式為機(jī)械收割，不存在手工收割。機(jī)械收割情況下小麥的平均留茬高度為18～20 cm左右，機(jī)械收割情況下玉米的平均留茬高度為35～43 cm左右，各團(tuán)留茬高度差異不大。經(jīng)調(diào)查和測算，塔額墾區(qū)小麥、玉米秸稈的收集系數(shù)分別為0.69、0.75，見表3。

2.1.3 田間打捆利用系數(shù)

通過測算，2020年塔額墾區(qū)小麥、玉米秸稈田間打捆利用系數(shù)分別為77.07%、26.35%。

2.2 秸稈資源量評價(jià)

塔額墾區(qū)小麥、玉米兩種作物種植面積大，秸稈資源非常豐富，2020年墾區(qū)種植農(nóng)作物8.02萬hm2，其中小麥玉米4.72萬hm2，占總種植量的58.85%。通過確定不同作物草谷比、可收集系數(shù)，以2020年九師小麥、玉米種植面積測算，九師小麥、玉米秸稈可收集利用總量為64.22萬t，秸稈還田量30.99萬t，占比48.25%，田間打捆收集再利用總量24.18萬t，占比37.64%；其中小麥秸稈田間打捆11.02萬t，占小麥可收集利用量的77.07%，玉米秸稈田間打捆13.15萬t，占玉米可收集利用量的26.35%。九師秸稈可收集利用量非常豐富，可適用于多種用途，開發(fā)利用潛力巨大，見表4。

表4 小麥、玉米秸稈資源利用情況統(tǒng)計(jì)表 萬hm2、萬t、%

2.3 秸稈資源適宜性評價(jià)

2.3.1 加工飼料后飼喂評價(jià)

可直接飼喂的秸稈往往也需要加工處理才能更好地發(fā)揮其資源效率[13]，塔額墾區(qū)利用機(jī)器把玉米秸稈粉碎，再通過膨化機(jī)進(jìn)行膨化，膨化之后的熟料秸稈進(jìn)行微生物益生菌的添加，然后進(jìn)行壓實(shí)打包進(jìn)行發(fā)酵(能保存二年以上)。整個(gè)過程操作簡單，機(jī)械投入小，生產(chǎn)出來的玉米秸稈粗飼料已經(jīng)把玉米秸稈的木質(zhì)素全部破壞，非常有利于牛的消化吸收，大大提高了秸稈的利用率，且口感非常好[14]。2020年塔額墾區(qū)可收集利用秸稈64.22萬t，其中加工后飼喂量為0.15萬t，占可收集量的0.23%，見表5。

表5 秸稈利用現(xiàn)狀匯總 %

2.3.2 肥料化利用量評價(jià)

肥料化利用有秸稈直接還田、過腹還田、堆漚還田等多種方式[15]。2020年，塔額墾區(qū)肥料化利用秸稈30.99萬t，占可收集量的48.25%。所有類型的秸稈都可還田，凡是未經(jīng)過養(yǎng)殖轉(zhuǎn)化和肥料加工而以原物或粉碎后回歸土壤的秸稈都被稱為秸稈直接還田。秸稈還田具有次年增產(chǎn)、培肥地力及減輕病蟲危害等優(yōu)點(diǎn)在塔額墾區(qū)推行較廣，秸稈殘留還田是塔額墾區(qū)秸稈直接還田的主要形式[16]；塔額墾區(qū)有把牲畜糞便通過發(fā)酵和一套工藝制成有機(jī)肥的過腹肥料化還田方法，收集秸稈過腹后的糞便，通過微生物發(fā)酵、烘干冷卻、攪拌配料、制粒包裝一套流程制作成商品有機(jī)肥還田。據(jù)測算，有機(jī)肥還田約占可收集利用量的0.38%(表5)，每年可生產(chǎn)有機(jī)肥0.04萬t。

2.3.3 基料化利用評價(jià)

秸稈富含食用菌(供人們食用的大型真菌)所必須的碳源(單糖、纖維素、木質(zhì)素等)、氮源(蛋白質(zhì)、氨基酸、尿素等)、礦物質(zhì)(鉀、鈣、磷等)以及維生素等營養(yǎng)物質(zhì)，以其為原料，結(jié)合其他組成，可配制成食用菌培養(yǎng)基[17]。塔額墾區(qū)基料化利用使用較多的方式為麥秸、玉米芯、油菜殼等，2020年塔額墾區(qū)用于食用菌栽培的秸稈總量約為0.06萬t，占可收集量的0.09%，見表5。

塔額墾區(qū)秸稈資源有多種利用途徑，但秸稈收集利用率偏低，利用方式單一，廣泛用作直接飼喂和直接還田，約占可收集利用量的99.62%，部分用作加工飼料、過腹還田及食用菌基料等，約占可收集利用量的0.38%。

3 討 論

2015年《國家發(fā)展改革委辦公廳農(nóng)業(yè)部辦公廳關(guān)于開展農(nóng)作物秸稈綜合利用規(guī)劃終期評估的通知》中公布的新疆草谷比系數(shù)，小麥為1.23，玉米為1.52。牛若峰、劉天福主編的《農(nóng)業(yè)技術(shù)經(jīng)濟(jì)手冊》(修訂本)對中國小麥、玉米草谷比取值為1.1和1.2[18]。謝光輝、韓東倩2011年在《中國禾谷類大田作物收獲指數(shù)和秸稈系數(shù)》調(diào)查中公布新疆地區(qū)小麥、玉米草谷比為1.33和1.13[9]。大量小麥、玉米種植試驗(yàn)表明，在不同品種和不同生長條件下，草谷比存在較大差別，國內(nèi)平均在1～1.3左右變化[2]。本次測算值與《通知》相近，與其他調(diào)查所得均不相同，這與本地域氣候、品種及灌溉技術(shù)和收集方式的改變有關(guān)。

塔額墾區(qū)秸稈綜合利用的方式：一是大力發(fā)展畜牧業(yè)，圍繞“牛羊下山”、“牲畜圈養(yǎng)”，大力發(fā)展農(nóng)區(qū)畜牧業(yè)和規(guī)?；B(yǎng)殖，提高秸稈打捆收集利用率，開展飼料化加工，有效消化秸稈產(chǎn)能；二是推進(jìn)秸稈飼料化利用，積極推進(jìn)“糧改飼”，推廣種植青貯玉米品種，推廣秸稈青(黃)貯、壓塊、膨化、揉絲等秸稈飼料技術(shù)，鼓勵(lì)畜禽養(yǎng)殖場(戶)、飼料加工企業(yè)利用秸稈生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)飼料[19]；三是強(qiáng)化科技支撐，加強(qiáng)與高等院校和科研院所合作，依托第九師科研推廣單位和龍頭企業(yè)合作社，堅(jiān)持產(chǎn)學(xué)研用結(jié)合，在秸稈高效利用技術(shù)研究、配套應(yīng)用、集成示范和推廣上取得突破；四是在現(xiàn)有機(jī)械化秸稈直接還田模式基礎(chǔ)上，按照種植特點(diǎn)及作物種類開展粉碎旋耕、粉碎深翻等方式還田，并結(jié)合深松整地、病蟲害防治等措施，提高直接還田水平和質(zhì)量；五是推進(jìn)秸稈基料化利用，發(fā)展以小麥、玉米秸稈為基料的食用菌生產(chǎn),帶動秸稈基料化利用，加大科研開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化示范力度,加快全師食用菌產(chǎn)業(yè)的專業(yè)化和標(biāo)準(zhǔn)化升級。

九師墾區(qū)秸稈可收集利用量非常豐富，可適用于多種用途，發(fā)展?jié)摿薮螅壳敖斩捠占寐势?，利用方式單一，主要是牲畜直接飼喂和秸稈直接還田，有少量秸稈用于加工飼料、過腹加工還田、基料化使用，秸稈肥料化、飼料化、基料化、原料化、能源化“五化”利用格局亟待開發(fā)，今后應(yīng)進(jìn)一步探討作物秸稈測算利用的科學(xué)性和產(chǎn)業(yè)化方向。