玉米秸稈機(jī)械化還田技術(shù)優(yōu)勢(shì)和應(yīng)用及發(fā)展方向的研究

玉米作為世界上重要的糧食作物之一，隨著玉米種植面積的不斷擴(kuò)大，每年產(chǎn)生的大量玉米秸稈處置問題成為農(nóng)業(yè)發(fā)展面臨的重要挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)的玉米秸稈處理方式，如焚燒、隨意丟棄等，不僅造成了資源的浪費(fèi)，還對(duì)環(huán)境產(chǎn)生了諸多負(fù)面影響，如空氣污染、土壤結(jié)構(gòu)破壞等。玉米秸稈機(jī)械化還田技術(shù)的出現(xiàn)，為解決這一問題提供了有效的途徑，該技術(shù)通過機(jī)械設(shè)備將玉米秸稈直接還田，使其在土壤中自然分解，轉(zhuǎn)化為有機(jī)肥料，不僅提高了秸稈的利用率，還能改善土壤質(zhì)量，促進(jìn)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。深入研究玉米秸稈機(jī)械化還田技術(shù)，對(duì)于提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率、保護(hù)生態(tài)環(huán)境以及推動(dòng)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

一、玉米秸稈還田機(jī)械化技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

1、提高玉米秸稈還田工作效率

玉米秸稈機(jī)械化還田技術(shù)借助現(xiàn)代化機(jī)械設(shè)備，能夠在短時(shí)間內(nèi)完成大面積玉米秸稈的還田作業(yè)，相較于傳統(tǒng)的人工處理方式，機(jī)械化作業(yè)的速度大幅提升。例如，一臺(tái)高性能的玉米聯(lián)合收獲機(jī)，在配備秸稈粉碎裝置后，每小時(shí)可收獲并粉碎秸稈數(shù)畝地，而人工收割并處理秸稈，每人每天僅能完成幾分地的工作量。機(jī)械化作業(yè)還能有效減少人工處理過程中的時(shí)間消耗和勞動(dòng)力成本，在大規(guī)模玉米種植區(qū)域，采用機(jī)械化還田技術(shù)，可在收獲季節(jié)迅速完成秸稈還田，為后續(xù)的農(nóng)事活動(dòng)爭(zhēng)取寶貴時(shí)間，保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的高效銜接。這種高效的作業(yè)方式，不僅提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，還能使農(nóng)民從繁重的體力勞動(dòng)中解放出來，有更多精力投入其他農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的管理中。

2、增加土地肥力

玉米秸稈中含有豐富的有機(jī)物質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)元素，如氮、磷、鉀、鈣、鎂等，當(dāng)秸稈還田后，在土壤微生物的作用下，逐漸分解轉(zhuǎn)化為腐殖質(zhì)，腐殖質(zhì)是土壤肥力的重要組成部分，它能夠改善土壤結(jié)構(gòu)，增加土壤的孔隙度，提高土壤的保水保肥能力。研究表明，連續(xù)多年實(shí)施玉米秸稈還田的土壤，其有機(jī)質(zhì)含量可提高0.1%～0.3%，土壤容重降低0.05～0.1g/cm３，土壤通氣性和透水性明顯改善，秸稈分解過程中釋放出的氮、磷、鉀等養(yǎng)分，能夠?yàn)楹罄m(xù)作物生長(zhǎng)提供持續(xù)的養(yǎng)分供應(yīng)，減少化肥的施用量，降低生產(chǎn)成本的同時(shí)，提高土壤的自然肥力，實(shí)現(xiàn)土壤的可持續(xù)利用。

3、保護(hù)生態(tài)環(huán)境

傳統(tǒng)的玉米秸稈焚燒方式，會(huì)向大氣中排放大量的煙塵、二氧化硫、氮氧化物等污染物，嚴(yán)重影響空氣質(zhì)量，加劇霧霾天氣的形成。而玉米秸稈機(jī)械化還田技術(shù)從源頭上避免了秸稈焚燒帶來的大氣污染問題。此外，秸稈還田后，能夠覆蓋在土壤表面，減少土壤水分的蒸發(fā)，防止水土流失，在風(fēng)蝕嚴(yán)重的地區(qū)，秸稈覆蓋還能有效降低風(fēng)力對(duì)土壤的侵蝕，保護(hù)土壤資源。同時(shí)，秸稈還田有助于改善土壤生態(tài)環(huán)境，為土壤微生物提供豐富的食物來源，促進(jìn)土壤微生物的繁殖和活動(dòng)，增強(qiáng)土壤生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和功能，從而對(duì)整個(gè)生態(tài)環(huán)境起到積極的保護(hù)作用。

4、實(shí)現(xiàn)作物的提質(zhì)增產(chǎn)

通過玉米秸稈機(jī)械化還田，改善了土壤的物理、化學(xué)和生物性質(zhì)，為作物生長(zhǎng)創(chuàng)造了良好的土壤環(huán)境，肥沃的土壤能夠提供充足的養(yǎng)分和適宜的水分條件，使作物根系能夠更好地生長(zhǎng)發(fā)育，增強(qiáng)作物的抗逆性，如抗旱、抗倒伏能力等。研究數(shù)據(jù)顯示，在實(shí)施玉米秸稈還田的地塊，玉米的根系長(zhǎng)度和根量相比未還田地塊分別增加10%～20%和15%～30%。良好的根系發(fā)育有助于作物更好地吸收養(yǎng)分和水分，促進(jìn)作物的生長(zhǎng)和發(fā)育，提高作物的產(chǎn)量和品質(zhì)。實(shí)踐證明，長(zhǎng)期采用玉米秸稈還田技術(shù)，可使玉米產(chǎn)量提高5%～10%，同時(shí)，農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)也得到顯著提升，如蛋白質(zhì)含量、含糖量等指標(biāo)有所提高，滿足了市場(chǎng)對(duì)優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品的需求。

二、玉米秸稈機(jī)械化還田技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)

1、玉米機(jī)械化收獲秸稈還田技術(shù)

玉米機(jī)械化收獲秸稈還田是整個(gè)技術(shù)體系的首要環(huán)節(jié)，在選擇玉米收獲機(jī)械時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選用具有秸稈粉碎功能的聯(lián)合收獲機(jī)，目前市場(chǎng)上常見的玉米聯(lián)合收獲機(jī)，其秸稈粉碎裝置主要有甩刀式和錘爪式兩種。甩刀式粉碎裝置具有粉碎效率高、作業(yè)速度快的特點(diǎn)，適合在秸稈含水量較低的情況下使用；錘爪式粉碎裝置則對(duì)秸稈的適應(yīng)性更強(qiáng)，能夠在不同含水量條件下較好地完成粉碎作業(yè)，收獲機(jī)的割臺(tái)高度應(yīng)根據(jù)玉米植株的高度和土壤條件進(jìn)行調(diào)整，一般控制在10～15cm，以保證秸稈留茬高度適宜，便于后續(xù)的還田作業(yè)。秸稈粉碎長(zhǎng)度也是關(guān)鍵參數(shù)，一般要求粉碎后的秸稈長(zhǎng)度不超過10cm，且長(zhǎng)度均勻，以利于秸稈在土壤中的均勻分布和快速分解，在收獲過程中，還應(yīng)注意調(diào)整收獲機(jī)的行進(jìn)速度，一般控制在3～5km/h，確保收獲和秸稈粉碎作業(yè)的質(zhì)量。

2、土壤深翻深耕技術(shù)

土壤深翻深耕是確保玉米秸稈還田效果的重要技術(shù)措施，深翻深耕能夠打破犁底層，增加土壤的耕層深度，改善土壤的通氣性和透水性，為秸稈的分解和作物根系的生長(zhǎng)創(chuàng)造良好的土壤條件。深翻深耕作業(yè)一般在玉米收獲后進(jìn)行，深度應(yīng)根據(jù)土壤類型和作物生長(zhǎng)需求確定，一般為25～35cm，對(duì)于黏性土壤，可適當(dāng)增加深翻深度，以改善土壤結(jié)構(gòu)；對(duì)于沙性土壤，深翻深度可適當(dāng)降低，避免造成土壤養(yǎng)分流失。在深翻深耕過程中，應(yīng)使用大型拖拉機(jī)配套的深耕犁或深松機(jī)進(jìn)行作業(yè)，深耕犁的入土角度和深度應(yīng)根據(jù)土壤情況進(jìn)行調(diào)整，確保深翻深度均勻一致。深松機(jī)則主要用于打破犁底層，其深松間距一般為40～60cm，深松深度為30～40cm，深翻深耕作業(yè)后，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行耙地作業(yè)，將土壤耙碎、耙平，消除土壤中的大土塊，為后續(xù)的播種作業(yè)做好準(zhǔn)備。

3、旋耕施肥播種技術(shù)

旋耕施肥播種技術(shù)在玉米秸稈機(jī)械化還田體系中，是實(shí)現(xiàn)秸稈與土壤深度融合，并完成精準(zhǔn)施肥與播種的核心環(huán)節(jié)，在開展旋耕作業(yè)前，需借助專業(yè)的土壤檢測(cè)手段，如實(shí)驗(yàn)室土壤養(yǎng)分分析，精準(zhǔn)測(cè)定土壤的肥力狀況，同時(shí)結(jié)合目標(biāo)作物的生長(zhǎng)特性及養(yǎng)分需求規(guī)律，科學(xué)合理地確定施肥量。以常見的玉米種植為例，一般情況下，適宜施入有機(jī)肥1000～2000kg/667m2，這類肥料富含多種營(yíng)養(yǎng)元素，能有效改善土壤結(jié)構(gòu)，提升土壤肥力，搭配氮、磷、鉀復(fù)合肥30～50kg/667m2，為作物生長(zhǎng)提供均衡的養(yǎng)分支持。施肥完畢，選用適配的旋耕機(jī)進(jìn)行作業(yè)，旋耕深度通常設(shè)定在15～20cm范圍，這一深度既能保證肥料與秸稈充分混入土壤，又能避免對(duì)土壤原有結(jié)構(gòu)造成過度破壞，旋耕機(jī)刀片轉(zhuǎn)速與行進(jìn)速度需依據(jù)實(shí)際土壤條件（如質(zhì)地、濕度）以及秸稈量靈活調(diào)整。比如，在粘性較大的土壤或秸稈量較多時(shí)，適當(dāng)降低行進(jìn)速度、提高刀片轉(zhuǎn)速，以確保秸稈與肥料均勻分散于土壤之中，達(dá)到理想的旋耕質(zhì)量。待旋耕作業(yè)完成，應(yīng)即刻開展播種作業(yè)，以免土壤水分散失或結(jié)構(gòu)改變影響播種效果，播種時(shí)，嚴(yán)格參照作物品種特性及預(yù)定種植密度要求，精確調(diào)整播種機(jī)的播種量與行距，就玉米而言，常見播種行距控制在 50～60cm ，株距因品種差異保持在 20～30cm ，播種深度以 3～5cm 為宜，如此，種子方能在適宜的土壤環(huán)境中，充分獲取所需水分與養(yǎng)分，順利萌發(fā)生長(zhǎng)。

4、增氮施肥技術(shù)

由于玉米秸稈在分解過程中會(huì)消耗土壤中的氮素，為了保證秸稈的正常分解和作物的生長(zhǎng)需求，需要實(shí)施增氮施肥技術(shù)，在確定增氮施肥量時(shí)，應(yīng)根據(jù)秸稈的還田量和土壤的基礎(chǔ)肥力進(jìn)行計(jì)算，一般來說，每還田1000kg玉米秸稈，需額外增施純氮5～8kg。增施的氮肥可選用尿素、碳酸氫銨等常見氮肥。在施肥方式上，可采用基肥和追肥相結(jié)合的方式?；试谛笆┤耄瑢⒌逝c有機(jī)肥、復(fù)合肥等一起均勻撒施在土壤表面，然后通過旋耕作業(yè)將肥料混入土壤中，追肥則在作物生長(zhǎng)的關(guān)鍵時(shí)期進(jìn)行，如玉米的拔節(jié)期和大喇叭口期，可采用溝施或穴施的方式，將氮肥施入作物根系附近，便于作物吸收利用，增氮施肥技術(shù)的合理應(yīng)用，能夠有效調(diào)節(jié)土壤碳氮比，促進(jìn)秸稈的快速分解，同時(shí)滿足作物生長(zhǎng)對(duì)氮素的需求。

5、翻埋技術(shù)

翻埋技術(shù)作為玉米秸稈機(jī)械化還田的重要一環(huán)，旨在將粉碎后的玉米秸稈有效深埋于土壤之中，以此實(shí)現(xiàn)多重農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益。該作業(yè)通常緊跟深翻深耕或旋耕作業(yè)之后開展，此時(shí)，土壤已具備一定的疏松度，為秸稈的翻埋創(chuàng)造了有利條件，在實(shí)際操作中，鏵式犁與圓盤犁是常用的作業(yè)工具，鏵式犁憑借其獨(dú)特的犁鏵結(jié)構(gòu)，能夠有力地將秸稈翻扣入土；圓盤犁則依靠旋轉(zhuǎn)的圓盤，靈活地切碎并掩埋秸稈。關(guān)于翻埋深度一般嚴(yán)格控制在 20～30cm，這一深度范圍經(jīng)過實(shí)踐驗(yàn)證，既能保證秸稈完全被土壤覆蓋，避免其暴露于地表影響后續(xù)農(nóng)事操作，又能使秸稈處于適宜微生物活動(dòng)的土壤環(huán)境，加速分解進(jìn)程。在翻埋過程中，操作人員需密切留意并精細(xì)調(diào)整犁的入土角度和深度，通過調(diào)整入土角度，可確保秸稈在翻埋時(shí)能均勻地分布于土壤不同層次；合理控制深度，則能避免秸稈堆積或分布不均的情況，為秸稈在土壤中均勻分解奠定基礎(chǔ)。完成翻埋后，及時(shí)進(jìn)行鎮(zhèn)壓作業(yè)至關(guān)重要，鎮(zhèn)壓能夠使土壤顆粒緊密包裹秸稈，增加兩者之間的接觸面積，為秸稈與土壤的融合創(chuàng)造優(yōu)良條件，同時(shí)，鎮(zhèn)壓能有效減少土壤中的空隙，形成一層相對(duì)緊密的土壤結(jié)構(gòu)。這不僅可以防止土壤水分因過多空隙而快速蒸發(fā)，還能提高土壤的保墑能力，為后續(xù)作物生長(zhǎng)儲(chǔ)備充足的水分，保障作物在生長(zhǎng)過程中對(duì)水分的需求。

三、玉米秸稈還田機(jī)械化技術(shù)推廣應(yīng)用發(fā)展方向

1、加強(qiáng)玉米秸稈還田機(jī)械的創(chuàng)新

隨著農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的不斷推進(jìn)，對(duì)玉米秸稈還田機(jī)械的性能和適應(yīng)性提出了更高的要求，加強(qiáng)玉米秸稈還田機(jī)械的創(chuàng)新研發(fā)，是推動(dòng)該技術(shù)廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵，一方面，應(yīng)加大對(duì)新型秸稈粉碎裝置的研發(fā)力度，提高粉碎效率和質(zhì)量，使粉碎后的秸稈長(zhǎng)度更均勻、細(xì)碎度更高，便于在土壤中快速分解。例如，研發(fā)具有自適應(yīng)調(diào)節(jié)功能的粉碎裝置，能夠根據(jù)秸稈的含水量、密度等因素自動(dòng)調(diào)整刀片的轉(zhuǎn)速和角度，確保粉碎效果。另一方面，要注重研發(fā)與秸稈還田配套的多功能機(jī)械設(shè)備，如集秸稈粉碎、深翻、施肥、播種于一體的聯(lián)合作業(yè)機(jī)械，減少農(nóng)機(jī)具的進(jìn)地次數(shù)，降低對(duì)土壤的壓實(shí)程度，提高作業(yè)效率和質(zhì)量，此外，還應(yīng)加強(qiáng)對(duì)智能化、自動(dòng)化秸稈還田機(jī)械的研究，利用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械作業(yè)參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和遠(yuǎn)程控制，提高機(jī)械的智能化水平和操作便捷性。

2、因地制宜選擇秸稈還田機(jī)械化技術(shù)模式

在推廣玉米秸稈還田機(jī)械化技術(shù)時(shí)，充分考量不同地區(qū)自然條件、土壤類型、種植制度與經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的差異，因地制宜選擇適配的技術(shù)模式，是實(shí)現(xiàn)秸稈高效還田與農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。北方干旱半干旱地區(qū)，水資源稀缺是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，在此類地區(qū)，提升土壤保水保肥能力成為秸稈還田技術(shù)模式選擇的核心，秸稈覆蓋還田結(jié)合深松技術(shù)是理想之選。秸稈覆蓋于土壤表面，如同給大地披上一層 “防護(hù)衣”，可有效減少陽光直射，降低土壤水分蒸發(fā)量，配合深松技術(shù)，打破長(zhǎng)期耕作形成的犁底層，改善土壤通氣性與透水性，使得土壤蓄水能力大幅提升，為作物生長(zhǎng)提供更穩(wěn)定的水分與養(yǎng)分供給。南方多雨地區(qū)，降水充沛但易引發(fā)土壤積水與漬害問題，高茬還田結(jié)合旋耕排水技術(shù)模式能較好應(yīng)對(duì)這一狀況。將玉米秸稈高茬留田，保留一定高度的秸稈茬，可減緩雨水對(duì)土壤的直接沖擊。隨后通過旋耕，將部分秸稈埋入土壤，增加土壤有機(jī)質(zhì)，與此同時(shí)，起壟排水，在田間構(gòu)建合理的排水系統(tǒng)，及時(shí)排出多余積水，改善土壤排水條件，避免作物根系因長(zhǎng)時(shí)間浸泡在水中而受損。平原地區(qū)地勢(shì)平坦開闊，土地集中連片，為大規(guī)模機(jī)械化作業(yè)提供了得天獨(dú)厚的條件，推廣高效的聯(lián)合收獲秸稈還田一體化技術(shù)模式，可實(shí)現(xiàn)玉米收獲、秸稈粉碎還田等多個(gè)環(huán)節(jié)一次性完成，極大提高作業(yè)效率，降低生產(chǎn)成本。而山區(qū)和丘陵地區(qū)，地形復(fù)雜，地勢(shì)起伏較大，大型機(jī)械設(shè)備難以施展，因此，需選用小型、輕便且適應(yīng)性強(qiáng)的秸稈還田機(jī)械與技術(shù)模式。例如，小型背負(fù)式秸稈粉碎還田機(jī)，其體積小巧，便于在狹窄田塊和坡地操作，再結(jié)合人工輔助作業(yè)，靈活應(yīng)對(duì)復(fù)雜地形，確保秸稈還田工作順利進(jìn)行。

3、加大秸稈還田機(jī)械化技術(shù)的宣傳力度與政策補(bǔ)貼

目前，部分農(nóng)民對(duì)玉米秸稈還田機(jī)械化技術(shù)的認(rèn)識(shí)不足，存在疑慮和抵觸情緒，這在一定程度上阻礙了該技術(shù)的推廣應(yīng)用，因此，需要加大秸稈還田機(jī)械化技術(shù)的宣傳力度。通過舉辦技術(shù)培訓(xùn)班、現(xiàn)場(chǎng)演示會(huì)、發(fā)放宣傳資料等多種形式，向農(nóng)民普及玉米秸稈還田的好處、技術(shù)要點(diǎn)和操作方法，提高農(nóng)民對(duì)該技術(shù)的認(rèn)知度和接受度。同時(shí)，政府應(yīng)加大對(duì)秸稈還田機(jī)械化技術(shù)的政策補(bǔ)貼力度，對(duì)購買秸稈還田機(jī)械設(shè)備的農(nóng)民給予適當(dāng)?shù)馁彊C(jī)補(bǔ)貼，降低農(nóng)民的購機(jī)成本；對(duì)實(shí)施秸稈還田作業(yè)的農(nóng)戶給予作業(yè)補(bǔ)貼，提高農(nóng)民實(shí)施秸稈還田的積極性，此外，還可以建立示范推廣基地，通過示范帶動(dòng)作用，讓農(nóng)民親眼看到秸稈還田機(jī)械化技術(shù)的實(shí)際效果，引導(dǎo)農(nóng)民主動(dòng)采用該技術(shù)。

玉米秸稈機(jī)械化還田技術(shù)作為一種綠色、環(huán)保、高效的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)，在提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率、增加土地肥力、保護(hù)生態(tài)環(huán)境以及實(shí)現(xiàn)作物提質(zhì)增產(chǎn)等方面具有顯著優(yōu)勢(shì)，通過對(duì)玉米機(jī)械化收獲秸稈還田、土壤深翻深耕、旋耕施肥播種、增氮施肥及翻埋等關(guān)鍵技術(shù)要點(diǎn)的準(zhǔn)確把握和應(yīng)用，能夠有效實(shí)現(xiàn)玉米秸稈的資源化利用，促進(jìn)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。在未來的推廣應(yīng)用過程中，應(yīng)加強(qiáng)玉米秸稈還田機(jī)械的創(chuàng)新，不斷提高機(jī)械的性能和適應(yīng)性；因地制宜選擇合適的秸稈還田機(jī)械化技術(shù)模式，以滿足不同地區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需求；加大宣傳力度與政策補(bǔ)貼，提高農(nóng)民對(duì)該技術(shù)的認(rèn)知度和積極性。通過各方的共同努力，推動(dòng)玉米秸稈機(jī)械化還田技術(shù)在更大范圍內(nèi)得到應(yīng)用，為我國(guó)農(nóng)業(yè)的現(xiàn)代化、綠色化發(fā)展做出積極貢獻(xiàn)。在實(shí)際應(yīng)用中，還需不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)出現(xiàn)的問題及時(shí)進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)和優(yōu)化，進(jìn)一步提升玉米秸稈機(jī)械化還田技術(shù)的應(yīng)用效果和經(jīng)濟(jì)效益。

（作者單位：719100 陜西省榆林市橫山區(qū)農(nóng)業(yè)綜合執(zhí)法大隊(duì)；719100 陜西省榆林市橫山區(qū)農(nóng)業(yè)機(jī)械推廣服務(wù)中心）