秸稈還田技術(shù)的演變及其發(fā)展趨勢

張俊閣

（沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)附屬實驗場，沈陽 110161）

秸稈是含有豐富氮磷鉀元素的營養(yǎng)源，具有可再生利用特點，相較于其他國家，我國秸稈資源量遙遙領(lǐng)先，為秸稈還田技術(shù)的應(yīng)用與推廣提供了有利條件。農(nóng)作物秸稈還田是我國實施農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展政策過程中主要使用的舉措之一，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著改善土壤環(huán)境條件、增強土壤肥力等重要作用?；诓煌A段的秸稈還田技術(shù)特點，如何進一步完善秸稈還田技術(shù)，是目前各相關(guān)人員需要考慮的問題。

1 秸稈還田技術(shù)演變歷程

1.1 秸稈還田技術(shù)演變第一階段

1.1.1 技術(shù)特點

20世紀(jì)七八十年代，“地多肥少”是該階段農(nóng)業(yè)生產(chǎn)存在的主要問題。農(nóng)作物秸稈作為改善農(nóng)田土壤營養(yǎng)成分的重要肥源，將其施入農(nóng)田中，可以達(dá)到增產(chǎn)目的。北方旱地的小麥與玉米種植區(qū)是該項技術(shù)研究與推廣主要地區(qū)，秸稈直接和間接是該階段使用的主要秸稈還田方式。由于當(dāng)時農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機械化水平較低，所以采用秸稈間接還田為主與直接還田為輔的方式；將泥土、動物糞等與作物秸稈進行混合，再將經(jīng)過漚肥與堆肥處理后的肥料在農(nóng)田中施撒。初期階段相關(guān)人員主要以秸稈還田為土壤提供養(yǎng)分供給效果是否可以促進作物增產(chǎn)作為此項技術(shù)研究的的核心內(nèi)容，通過收集與分析初期階段秸稈還田技術(shù)研究相關(guān)資料，秸稈還田技術(shù)應(yīng)用普遍集中在北方地區(qū)，雖然機械粉碎還田技術(shù)、秸稈覆蓋還田等直接還田技術(shù)應(yīng)用取得一定成就，但此項技術(shù)在南方地區(qū)的應(yīng)用研究仍不夠深入，某種程度上阻礙了我國秸稈還田技術(shù)系統(tǒng)性發(fā)展。

1.1.2 秸稈還田技術(shù)應(yīng)用要點

秸稈間接還田技術(shù)、秸稈直接還田技術(shù)是該階段農(nóng)業(yè)領(lǐng)域研究中關(guān)注的重點，技術(shù)應(yīng)用要點，主要涉及到以下2個方面。

第一，秸稈間接還田技術(shù)。①漚肥還田。在農(nóng)田邊位置處，開挖長度為6 m、寬度為4 m及深度為1.5 m的漚肥坑，依次分層堆放秸稈、動物糞便及泥土，分層堆放厚度比例5∶2∶3最佳，同時可將適量的氨水在漚肥坑內(nèi)添加，其目的起到加快肥料發(fā)酵的作用。②堆肥還田。將秸稈、動物糞便及泥土在平地處同樣以分層的方式對其進行堆放，厚度比例同漚肥還田方式一樣，在所堆放的肥料中添加水或氨水，以此來加快秸稈熟化速度，并利用黑泥在堆料四周進行密封，創(chuàng)建一個良好的發(fā)酵環(huán)境。③過圈還田。將玉米秸稈按照指定規(guī)格（3～6 cm）進行切割，以1∶4的厚度比例與泥土分層堆放在圈養(yǎng)動物的地方進行腐熟處理，季節(jié)不同，過圈還田的方式選用也各不相同，可根據(jù)實際情況合理選擇[1]。

第二，秸稈直接還田技術(shù)。①粉碎還田。將收集到的秸稈通過收割機進行粉碎處理，并將其拋灑在農(nóng)田中。②高茬還田。距離秸稈根部30 cm處對其進行收割，再以直接翻耕或者重型耙滅的方式完成對該處農(nóng)田的整地處理。③將通過機械設(shè)備收割完成的作物秸稈在田埂處堆置，堆置量為總收割量的二分之一，剩余部分在田中間均勻散開，對其翻壓處理，待播種結(jié)束后，再將堆置在田埂處的秸稈在農(nóng)田上覆蓋。④整稈還田。待田間玉米成熟后，不作秸稈收割處理，直接利用機械設(shè)備進行深翻還田處理，待整稈還田處理完成后，將適量的氨水或者碳酸氫銨在土壤中施撒，以此對土壤的碳酸比進行調(diào)節(jié)，達(dá)到為微生物繁殖提供所需養(yǎng)分目的，加快秸稈腐解速度。

1.2 秸稈還田技術(shù)演變第二階段

1.2.1 技術(shù)特點

20世紀(jì)90年代，化肥成為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中必不可少的肥料之一，是提高農(nóng)作物產(chǎn)量的重要肥料，使得秸稈產(chǎn)生量也逐漸增多。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，相較于英美國家的秸稈產(chǎn)生量，我國秸稈資源總量遙遙領(lǐng)先。隨著經(jīng)濟不斷發(fā)展，石化燃料、煤炭成為該階段農(nóng)村生活主要燃料供應(yīng)，再加上受到漚肥場地條件局限，秸稈不再作為薪柴來使用，無控制焚燒、隨意丟棄成為當(dāng)時農(nóng)村處理秸稈常用的方式[2]。秸稈焚燒對周邊環(huán)境有著較大的污染影響，并極易引發(fā)火災(zāi)事故。為解決秸稈資源浪費問題，以及消除秸稈還田技術(shù)盲目性應(yīng)用現(xiàn)象，相關(guān)人員就秸稈直接還田與間接還田技術(shù)進行深入研究，在研究過程中，主要對秸稈直接還田時間、使用量、粉碎程度和病蟲害防治等關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)加以明確，并建議在農(nóng)作物1年2熟、1年3熟的南方地區(qū)做好秸稈直接還田技術(shù)推廣，平衡南北方地區(qū)秸稈還田技術(shù)發(fā)展程度。另外，從秸稈還田技術(shù)應(yīng)用與研究效果來看，秸稈直接還田技術(shù)也從原有的人工還田與小型機械設(shè)備還田方式逐漸轉(zhuǎn)向為大型機械設(shè)備秸稈還田的技術(shù)應(yīng)用模式，在一定程度上有效提升了秸稈還田技術(shù)應(yīng)用的實效性。

漚肥還田、堆肥還田等初期階段主要應(yīng)用的秸稈還田技術(shù)方式也逐漸向過腹還田、生物催腐還田的技術(shù)方式轉(zhuǎn)變，將現(xiàn)有秸稈資源充分利用，以增強秸稈還田技術(shù)應(yīng)用環(huán)保性、簡便性為原則，實現(xiàn)有效促進農(nóng)作物產(chǎn)量提高的同時，也為后期秸稈還田技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展打下了堅實的基礎(chǔ)。此外，粉碎還田、高茬還田及覆蓋還田等仍是該階段主要應(yīng)用的秸稈直接還田技術(shù)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機械化水平不斷提高，諸多類型的機械設(shè)備被融入到秸稈還田技術(shù)研究中，其目的是進一步優(yōu)化秸稈直接還田技術(shù)應(yīng)用流程，促進作業(yè)效率提升，從根本上減少人力資源投入。

1.2.2 秸稈還田技術(shù)應(yīng)用要點

經(jīng)濟與科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展和進步，為該階段的秸稈還田技術(shù)完善及明確關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)等創(chuàng)建了十分有利的條件，不僅進一步提高了秸稈還田技術(shù)應(yīng)用水平，其中各類型機械設(shè)備的使用，有效提升作業(yè)效率的同時，也起到了降低人力成本投入的作用。演變第二階段的秸稈還田技術(shù)應(yīng)用要點，主要涉及到以下2個方面：

第一，秸稈直接還田技術(shù)。①粉碎還田。將農(nóng)作物的秸稈直接通過相應(yīng)機械設(shè)備進行粉碎，借助旋耕機在土壤中翻入被粉碎處理后的秸稈。其中部分專用機械設(shè)備可以滿足秸稈粉碎、翻壓、滅茬及旋耕等操作工藝一次性完成這一要求。該類型機械設(shè)備在玉米、水稻這一類種植規(guī)模較大的農(nóng)作物秸稈還田技術(shù)應(yīng)用過程中有著良好表現(xiàn)。粉碎還田技術(shù)能夠?qū)⑼寥乐兴嬖诘奈⑸锍浞掷?，改善土壤肥力條件，實現(xiàn)農(nóng)作物種植增長增效目標(biāo)。真正做到“以田養(yǎng)田”的秸稈直接還田技術(shù)高質(zhì)量應(yīng)用，在一定程度上也有利于加強對周邊生態(tài)環(huán)境的保護，從而構(gòu)建穩(wěn)定且高產(chǎn)的新型農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系。②高茬還田。在水稻成熟階段，采用全量還田方式，將距離地面30 cm高度的秸稈進行粉碎，并要做到機械粉碎一次性全量還田[3]。③覆蓋還田。待農(nóng)作物收獲完成后，在土壤表面覆蓋秸稈，若種植面積較小，可選擇以人工整株的方式來完成作物秸稈倒茬覆蓋處理。相較于其他類型的秸稈還田技術(shù)，覆蓋還田能夠有效增強土壤對外界因素的抵抗能力，創(chuàng)建良好的土壤環(huán)境，同時滿足保水保墑需求。

第二，秸稈間接還田技術(shù)。①堆肥還田。相較于初期階段的漚肥還田、堆肥還田技術(shù)，該階段的堆肥還田技術(shù)在實際應(yīng)用過程中，利用作物秸稈，并對其進行堆置處理，所產(chǎn)生的纖維素酶能夠加快作物秸稈轉(zhuǎn)化成有機肥的速度，提升作業(yè)效率。②過腹還田。對收割完成的秸稈進行青貯、氨化等工藝處理，并與喂養(yǎng)家畜的飼料進行混合，將獲得的家畜糞便作為肥料并在土壤中施入。飼用價值較低的小麥、棉花秸稈不適宜該項技術(shù)的應(yīng)用。③燒灰還田。將收割完成后的作物秸稈在田間放置，以直接點燃或者輔助燃料點燃的方式完成燒灰還田處理，此項技術(shù)可以滿足將秸稈在土壤中全部翻入要求，但秸稈燃燒的過程中所產(chǎn)生的氣體，將對大氣環(huán)境造成污染影響，且威脅人體健康，以及存在火災(zāi)隱患；所以相關(guān)部門嚴(yán)令禁止焚燒秸稈。

1.3 秸稈還田技術(shù)演變第三階段

1.3.1 技術(shù)特點

21世紀(jì)初期，由于各類型肥料施用量未得到嚴(yán)格把控，導(dǎo)致土壤板結(jié)酸化、土壤結(jié)構(gòu)被破壞及土壤肥力下降等問題愈加突出，致使這一階段我國面臨著嚴(yán)峻的糧食安全形勢。秸稈還田技術(shù)的合理應(yīng)用，不僅能夠有效解決上述問題，同時使得秸稈資源得到充分利用。隨著培肥措施在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中深入推廣，并在先進科技手段支持下，研究出炭化還田技術(shù)，能夠起到對土壤中含有的碳素進行封存的作用。

1.3.2 秸稈還田技術(shù)應(yīng)用要點

秸稈還田技術(shù)演變第三階段，由于受到外部多方因素影響，使得土地資源出現(xiàn)較為嚴(yán)重的污染問題，與農(nóng)業(yè)種植技術(shù)應(yīng)用不合理、肥料隨意濫用等有著一定關(guān)系，因此，該階段的秸稈還田技術(shù)發(fā)展注重與其他先進技術(shù)相互融合，其目的是改善當(dāng)前土壤結(jié)構(gòu)、增強土壤肥力，盡可能避免大量焚燒秸稈，將其最大化利用，將秸稈還田技術(shù)應(yīng)用價值最大程度顯現(xiàn)。該階段秸稈還田技術(shù)應(yīng)用要點，主要涉及到以下幾個方面。

第一，秸稈直接還田技術(shù)。①粉碎還田。利用機械設(shè)備完成作物收獲與秸稈粉碎處理，并以機械化方式將粉碎處理后的秸稈在田中均勻施撒，再進行旋耕或深翻還田[4]。②高茬還田?；跈C械化方式收割作物，作物留茬高度不應(yīng)低于35 cm，其中水稻作物留茬高度不應(yīng)超過20 cm。對下一季作物進行播種時，玉米季小麥秸稈可選用旋耕或深翻等方式進行還田處理。③覆蓋還田則是在農(nóng)田表面直接覆蓋被粉碎后的秸稈即可。④埋溝還田。待作物收獲完成后，通過開溝機在農(nóng)田指定位置開挖用于填埋秸稈的坑溝，并將粉碎處理后的秸稈在開挖好的溝中進行填埋，同時做好與上一季作物秸稈填埋的間隔處理措施，該項技術(shù)可重復(fù)利用，既能滿足作物秸稈全量還田需求，又能做到田塊一次性深耕。

第二，秸稈間接還田技術(shù)。①過腹還田?；凇胺N養(yǎng)相互結(jié)合”理念，將轉(zhuǎn)化成家畜糞便的秸稈與重金屬、抗生素一同在田間施入，但容易造成土地資源污染，威脅食品安全。②堆肥還田。秸稈腐熟劑的質(zhì)量好壞直接影響著堆肥還田技術(shù)的應(yīng)用效果，通過使用秸稈腐熟劑，能夠有效加快作物秸稈降解，并為微生物繁殖提供所需養(yǎng)分，同時能達(dá)到增強土壤肥力的作用效果，是現(xiàn)今階段在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中主要推廣的秸稈間接還田技術(shù)[5]。

2 秸稈還田技術(shù)未來發(fā)展趨勢

通過對秸稈還田技術(shù)的培肥效果研究情況進行分析，研究方向仍是以土壤的生物性、化學(xué)性及物理性等方面為主，并未深入研究此項技術(shù)應(yīng)用過程中所產(chǎn)生的有毒物質(zhì)對土壤產(chǎn)生的負(fù)面影響，以及不同類型農(nóng)作物秸稈還田技術(shù)應(yīng)用與土壤養(yǎng)分供應(yīng)、作物養(yǎng)分吸收程度之間密切聯(lián)系等，正是因我國農(nóng)作物種類豐富，使得秸稈理化性質(zhì)各不相同，再加上地域環(huán)境因素，繼而對秸稈還田技術(shù)及配套設(shè)備的要求有一定差異。

基于此，秸稈還田技術(shù)未來發(fā)展，除了需要重點解決上述存在的問題以外，也要兼顧秸稈還田技術(shù)適用范圍的擴展，并完善現(xiàn)有機械設(shè)備功能，其目的為提高設(shè)備作業(yè)效率，減少能源消耗，將秸稈還田技術(shù)應(yīng)用價值、推廣價值最大程度上發(fā)揮。此外，注重符合秸稈還田技術(shù)特點的栽培技術(shù)研究與發(fā)展，發(fā)揮二者協(xié)同作用，有效改善土壤結(jié)構(gòu)、增強土壤肥力的同時，也能提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)質(zhì)量，實現(xiàn)提質(zhì)增效目標(biāo)，積極促進我國農(nóng)業(yè)生態(tài)化發(fā)展，增加農(nóng)民收入，構(gòu)建我國農(nóng)業(yè)發(fā)展新格局。

3 結(jié)束語

在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中合理應(yīng)用秸稈還田技術(shù)，不僅有利于積極推動我國農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，也有利于實現(xiàn)農(nóng)作物大幅度增產(chǎn)目標(biāo)。初期階段的秸稈還田技術(shù)由于受到國家政策、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件等因素影響，雖然應(yīng)用成效相對明顯，但仍存在諸多技術(shù)應(yīng)用局限，隨著科學(xué)技術(shù)水平提高，使得秸稈還田技術(shù)得到一定優(yōu)化，工藝處理流程更加便捷化、高效化，有效解決了實際應(yīng)用中各種局限問題，全面推進我國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化、機械化發(fā)展。