寧海縣農(nóng)作物秸稈資源及其肥料化利用現(xiàn)狀淺析

魏章煥，葛超楠，史努益，王衛(wèi)平

(1.寧海縣農(nóng)技推廣總站,浙江寧海 315600; 2.浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院環(huán)境資源與土壤肥料研究所,浙江杭州 310021)

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寧海縣農(nóng)作物秸稈資源及其肥料化利用現(xiàn)狀淺析

魏章煥1，葛超楠1，史努益1，王衛(wèi)平2

(1.寧海縣農(nóng)技推廣總站,浙江寧海 315600; 2.浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院環(huán)境資源與土壤肥料研究所,浙江杭州 310021)

摘 要：通過對浙江省寧海縣2004—2014年主要農(nóng)作物秸稈資源及其肥料化利用方式的調(diào)查統(tǒng)計與對比分析,總結(jié)秸稈肥料化利用中機(jī)械粉碎還田、秸稈快腐劑應(yīng)用、發(fā)酵倉腐熟處理技術(shù)等方面的現(xiàn)狀、存在問題,并提出相應(yīng)的關(guān)鍵措施。

關(guān)鍵詞：農(nóng)作物;秸稈資源;肥料化利用

DOI 10.16178/j.issn.0528-9017.20160242

農(nóng)作物秸稈是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生量最大的廢棄物,據(jù)不完全估算,我國每年秸稈產(chǎn)生量近8億t。農(nóng)作物秸稈量多面廣,資源化利用途徑廣泛,可用作肥料、飼料、燃料、食用菌基料和作為有機(jī)肥、三合板、植被毯生產(chǎn)的原料等,是重要的可再生生物資源［1］。隨著農(nóng)村清潔便利能源的普及使用,秸稈禁燒地方性法規(guī)的實(shí)施,農(nóng)作物秸稈剩余量增多,但有些利用途徑與方式還受到社會傳統(tǒng)、習(xí)慣因素及技術(shù)風(fēng)險的影響,便捷的利用方式和途徑亟待拓展。近年來,世界各國普遍關(guān)注農(nóng)業(yè)生物質(zhì)資源,研究相應(yīng)的利用途徑與技術(shù),這已成為發(fā)展可持續(xù)農(nóng)業(yè)的重要方向。

浙江省人多地少,土地資源有限。作為全國唯一的“生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)示范省”建設(shè)試點(diǎn)省,旨在通過3年時間的建設(shè)和努力,達(dá)到“一減二控三基本”(減少農(nóng)業(yè)用水量;控制化肥、農(nóng)藥使用量;農(nóng)作物廢棄物基本利用、畜禽廢棄物無害化處理與基本利用、農(nóng)業(yè)包裝物基本回收利用)總目標(biāo)。在建設(shè)的過程中,現(xiàn)有的體制機(jī)制、技術(shù)措施、實(shí)現(xiàn)路徑等方面均有一些值得推廣的經(jīng)驗(yàn)積累和示范樣板。寧海縣位于浙東沿海,平原山區(qū)兼有,是國家級生態(tài)縣,也是傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)縣,是典型的浙江省的縮小版。近年來,寧海縣在發(fā)展生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)上走在全省全國的前列,探索和積累了一些成功經(jīng)驗(yàn),具有代表性和前瞻性。2009年農(nóng)業(yè)部循環(huán)農(nóng)業(yè)座談會就選擇在寧海召開,其“區(qū)域三級循環(huán)”模式被歸納為全國五大循環(huán)農(nóng)業(yè)模式之一。目前,全縣杜絕了“秸稈焚燒”現(xiàn)象,農(nóng)牧廢棄物資源化利用的相關(guān)技術(shù)和成功做法已在全省推廣,現(xiàn)將有關(guān)利用方式,成功經(jīng)驗(yàn)歸納總結(jié)如下。

1　主要農(nóng)作物秸稈資源數(shù)量及利用方式

1.12014年主要農(nóng)作物秸稈資源數(shù)量

寧海縣常年農(nóng)作物播種面積約3.2萬hm2(不包括柑橘、桃子、茶葉等多年生作物)左右,從表1中可看出,寧海縣大多數(shù)作物秸稈量基本等比或超過其作物產(chǎn)量,加上一些其他農(nóng)作物,全縣全年秸稈數(shù)量約在32萬t以上,可利用資源潛力巨大。

1.2主要農(nóng)作物秸稈利用途徑

在改革開放前的廣大農(nóng)村地區(qū),由于煤氣、天然氣和化肥還未廣泛利用,因此農(nóng)作物秸稈是農(nóng)民最主要的生活燃料和肥料來源,1984年與2014 年,寧海縣秸稈利用的途徑有很大不同。從圖1中可看出,寧海縣作物秸稈利用途徑基本可分為5 類,作為肥料、能源、基料、飼料、原料利用。1984年5類用途占比分別為50.2%,17.4%,1.0%,9.3%和2.1%,其他(包括被野外焚燒掉,下同) 20.0%,用作肥料和能源所占比例約2/3; 2014年5用途占比分別為56.8%,8.2%,6.3%,6.6%和16.3%,其他5.8%。30年前,秸稈資源主要用作肥料、燃料和其他途徑,其他途徑中焚燒占相當(dāng)大比例;現(xiàn)今秸稈用作肥料特別是直接還田的比例明顯增加,用作食用菌栽培基料、紙張和建材原料的比例也在增加,而其他用途大幅減少,這主要是地方政府出臺“禁燒”令,農(nóng)戶不再隨意焚燒秸稈。

表1　寧海縣2014年主要農(nóng)作物秸稈資源量

圖1　寧海縣1984年與2014年主要農(nóng)作物秸稈利用途徑所占比例

1.3作物秸稈還田利用

作物秸稈還田利用方式是農(nóng)作物秸稈利用的主要途徑,從表2中可看出,農(nóng)作物秸稈還田利用方式呈多樣化,其中直接還田占比最高,在1/3以上,且呈現(xiàn)上升趨勢;堆漚腐爛用作肥料從1984年的31.3%降到2014年的6.0%,說明堆漚還田方式費(fèi)工、費(fèi)時,有逐漸被其他方式替代的趨勢;機(jī)械粉碎還田、秸稈沼氣化利用,比1984年有所增加;秸稈快腐劑、太陽能發(fā)酵倉技術(shù)等先進(jìn)快捷便利處置利用方式,正逐步替代傳統(tǒng)利用方式。

2　作物秸稈還田利用的幾種主要方式

寧海縣在農(nóng)作物秸稈資源還田利用方式上,秸稈機(jī)械粉碎、秸稈快腐劑、太陽能發(fā)酵倉技術(shù)等方式應(yīng)用面積逐年增多,其利用方式的優(yōu)點(diǎn)與注意事項(xiàng)歸納如下。

表2　寧海縣1984年與2014年主要農(nóng)作物秸稈還田利用方式對比

2.1機(jī)械粉碎還田

目前,秸稈機(jī)械粉碎還田技術(shù)在小麥、水稻、油菜、蠶豆等糧油類作物中應(yīng)用較多(表3)。即利用秸稈粉碎機(jī)將水稻、油菜等作物的秸稈切碎(秸稈長度≤10 cm)后拋撒到田間,碎秸稈在機(jī)械耕整地時被翻入田中。機(jī)械粉碎還田操作簡單、應(yīng)用廣泛,機(jī)械粉碎省時高效、能加速腐解,從而達(dá)到改善土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)和理化性狀,增加土壤肥力和培育地力的目的。根據(jù)寧海縣油菜稈粉碎還田試驗(yàn),油菜稈含氮、磷、鉀養(yǎng)分折合純氮270 kg· hm-2,過磷酸鈣76.5 kg·hm-2,氯化鉀193.5 kg· hm-2,連續(xù)3年每年施秸稈6 t·hm-2,可增加土壤有機(jī)質(zhì)0.29百分點(diǎn)。

秸稈機(jī)械粉碎還田存在部分邊角地塊秸稈還田不均勻等問題。還受到地力條件、地塊位置等條件限制,在一定程度上增加勞力投入和生產(chǎn)成本;同時,如果秸稈粉碎過長,不利于翻耕,影響下茬作物播種。因此,在作業(yè)時應(yīng)盡量選擇平整的地塊,并提高粉碎質(zhì)量,秸稈粉碎長度一般應(yīng)小于10 cm,且粉碎后要撒施均勻。寧海縣機(jī)械化粉碎還田現(xiàn)大多采用47.8 kW以上的大型拖拉機(jī),配套使用秸稈粉碎還田機(jī),采用一次性復(fù)式作業(yè),將小麥、水稻、棉花、蠶豆等作物秸稈粉碎翻入土壤中。從表3中可看出,由于不同作物秸稈數(shù)量與成分的差異,秸稈粉碎還田所需時間有所不同;秸稈腐爛快慢與當(dāng)時的氣溫、秸稈質(zhì)地、數(shù)量等均有很大關(guān)系。

2.2應(yīng)用快腐劑后還田

秸稈快腐劑的作用機(jī)理就是利用腐熟劑中含有的能降解纖維類生物質(zhì)的微生物菌群,快速有效地對秸稈進(jìn)行代謝分解,轉(zhuǎn)化成土壤中腐殖質(zhì)類物質(zhì)。寧海縣多年對早稻、晚稻、小麥、蠶豆等作物秸稈還田施用快腐劑的試驗(yàn)結(jié)果(表4)表明,快腐劑能加速秸稈腐爛,但不同作物的秸稈腐爛進(jìn)度不同,其中,在早稻、蠶豆上效果最為明顯,比自然腐爛時間都縮短了4 d,即在時間上可提前28.6% 和40%;晚稻可提前8 d,但僅節(jié)省時間20%;小麥可提前6 d,時間節(jié)省27.3%。究其原因,主要由于還田時溫度的影響［2］,早稻7月份收割正值夏季高溫,微生物活性大,能快速分解有機(jī)物;晚稻11月收獲,氣溫低秸稈腐解速度慢;再者,不同作物秸稈化學(xué)成分不同,水稻、小麥的秸稈中粗纖維含量高,水分含量低,因此較蠶豆稈腐爛速度慢。

表3　不同作物秸稈機(jī)械粉碎還田效果對比

表4　不同作物秸稈應(yīng)用快腐劑還田效果

值得注意的是,應(yīng)用秸稈快腐劑,在田間腐爛過程中微生物代謝需消耗一定的氮元素,微生物分解有機(jī)物適宜的碳氮比為25∶1,而多數(shù)秸稈碳氮比高達(dá)75∶1,這就會導(dǎo)致微生物必須從土壤中吸取氮元素以補(bǔ)不足,從而造成秸稈腐爛分解和作物幼苗爭氮的現(xiàn)象。因此,秸稈腐爛分解時需補(bǔ)施氮肥。

2.3太陽能發(fā)酵倉處置技術(shù)

高溫發(fā)酵倉是一種新型的秸稈厭氧發(fā)酵系統(tǒng),將柑橘殘?jiān)⑽魈m花殘體等廢棄物置于太陽能發(fā)酵房中,對其進(jìn)行高溫厭氧發(fā)酵,特點(diǎn)是高效環(huán)保,制作工藝簡單,發(fā)酵后的殘?jiān)捎米饔袡C(jī)肥料還田,發(fā)酵滲濾液可作沼液施用。目前,寧海縣國盛果蔬專業(yè)合作社等單位,利用該工藝對柑橘加工、菜葉類廢棄物進(jìn)行處理,其腐解速度快于堆漚腐解的速度(表5)。

高溫發(fā)酵倉技術(shù)的應(yīng)用,目前也存在缺陷:一是受地域影響,一般適合于規(guī)模生產(chǎn)基地就近區(qū)域應(yīng)用;二是受天氣季節(jié)影響,晴天效果佳,陰雨天效果差,夏季效果明顯好于冬季;三是受作物影響,只局限在少數(shù)作物應(yīng)用。目前,如寧海國盛果蔬生產(chǎn)合作社主要對蔬菜莖葉、柑橘殘?jiān)冗M(jìn)行處理,但這類廢棄物在發(fā)酵過程中會產(chǎn)生大量酸性物質(zhì),不利于發(fā)酵進(jìn)行,為調(diào)節(jié)發(fā)酵倉酸堿度,增加了成本。調(diào)酸試驗(yàn)結(jié)果表明,一般1 t果蔬廢棄物需配施生石灰0.5 kg,1 t橘子殘?jiān)枧?.8～1 kg生石灰。

表5　不同果蔬廢棄物發(fā)酵倉腐解與堆漚腐解速率比較

寧海縣胡陳、長街、力洋等沿海鄉(xiāng)鎮(zhèn),耕地土壤多為淡涂泥田,pH值多在7.4～7.9,而發(fā)酵倉腐熟料和滲濾液呈酸性(有的pH值達(dá)5.0以下)。將發(fā)酵倉腐熟料用作改良土壤之用,效果相當(dāng)明顯。試驗(yàn)結(jié)果表明(表6),連續(xù)2年施用4.0～4.5 t·hm-2腐熟料,土壤pH值可下降0.13～0.17;施用果蔬腐解物改土培肥時,應(yīng)多作基肥少作追肥,宜選晴天翻耕前撒施或作物出苗后條施溝施。滲濾液亦可作土壤改良劑用,配合噴滴灌設(shè)施效果更佳。

表6　發(fā)酵倉腐熟料施用后對土壤pH值的影響

2.4其他應(yīng)用技術(shù)

除上述利用方式外,常見的還有秸稈直接還田、作漚肥、沼氣化利用、作有機(jī)肥加工配料等。

直接還田是目前農(nóng)戶應(yīng)用最多的方式,省工省本、方便靈活。根據(jù)寧海縣采用此方式還田的經(jīng)驗(yàn),其還田的秸稈數(shù)量應(yīng)適當(dāng)控制,施用過多反而會造成不利的后果,一般建議以施鮮秸稈3 t· hm-2左右為宜,同時還要因作物因天時進(jìn)行調(diào)整,硬稈作物宜少,軟稈作物宜多;冬季宜少,夏季宜多;施后立即播種的宜少,腐爛后再種作物的可多施。

秸稈沼氣化利用也是傳統(tǒng)利用方式。但目前沼液肥數(shù)量多、肥效淡、含量不穩(wěn)定、施用成本大,農(nóng)民雖歡迎但吸納有限,因此需要政府引導(dǎo)推動,費(fèi)用適當(dāng)補(bǔ)助,由牧場、農(nóng)場、政府三方共同出資來統(tǒng)籌解決。

隨著有機(jī)肥加工企業(yè)的發(fā)展,以秸稈作為堆肥輔料搭配添料用于有機(jī)肥加工的數(shù)量在逐年增多。

3　小結(jié)與討論

寧海縣地處長三角南翼,屬亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū),日照充足,雨水充沛,作物種類多,復(fù)種指數(shù)高,秸稈量多面廣,秸稈利用技術(shù)成熟。政府采取引導(dǎo)與處罰相結(jié)合的措施,管理嚴(yán)格,適度補(bǔ)助,秸稈利用渠道和范圍不斷拓展,為秸稈完全利用、徹底禁燒創(chuàng)造了條件,積累了經(jīng)驗(yàn),值得借鑒。

在秸稈利用途徑上,各地可因地制宜采取不同渠道和方式,如采取機(jī)械粉碎、太陽能發(fā)酵倉技術(shù)、秸稈快腐劑,也可作為有機(jī)肥加工配料等多樣化應(yīng)用。可通過試驗(yàn)示范,總結(jié)經(jīng)驗(yàn),以點(diǎn)帶面,逐步推廣,變廢物為資源,使之生態(tài)化循環(huán)利用。一些傳統(tǒng)實(shí)用技術(shù),如堆漚腐爛、沼氣化利用、秸稈過腹還田等,需進(jìn)行探索,賦予新的應(yīng)用內(nèi)涵。

參考文獻(xiàn):

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［2］易鎮(zhèn)邪,符呈祥,褚百鳳,等.快腐劑處理還田早稻秸稈對晚季土壤化學(xué)與生物學(xué)特性的影響［J］.中國農(nóng)學(xué)通報,2012,27 (27):94-98.

(責(zé)任編輯：張才德)

作者簡介:魏章煥(1963—),男,高級農(nóng)藝師,從事農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣工作。

基金項(xiàng)目:寧波市農(nóng)科教結(jié)合項(xiàng)目

收稿日期:2016-01-12

中圖分類號：S141

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：0528-9017(2016)02-0273-03

文獻(xiàn)著錄格式:魏章煥,葛超楠,史努益,等.寧海縣農(nóng)作物秸稈資源及其肥料化利用現(xiàn)狀淺析［J］.浙江農(nóng)業(yè)科學(xué),2016,57 (2):273-276.