典型地區玉米秸稈還田現狀與問題探究

王琦琪，陳印軍，李然嫣

（中國農業科學院農業資源與農業區劃研究所，北京 100081）

典型地區玉米秸稈還田現狀與問題探究

王琦琪，陳印軍*，李然嫣

（中國農業科學院農業資源與農業區劃研究所，北京 100081）

近年來，秸稈還田在玉米種植區大面積推廣，產生了良好的經濟和生態效益，對改善耕作土壤理化性狀、提高作物產量、防止因燃燒秸稈產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出現了粉碎不細、腐爛不快、病蟲較多等“副作用”，增加了秸稈還田的難度和農民的耕種成本。鑒于此，文章認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、設立專項秸稈還田補貼和提倡秸稈綜合利用等措施入手，保障農民權益、促進秸稈的資源化利用。

秸稈還田 土壤理化性狀 秸稈綜合利用

1 典型地區玉米秸稈還田現狀

玉米是我國主要糧食作物之一，2014年種植面積達到3 712.3萬hm2，產量為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，一家一戶傳統種養結合模式使玉米秸稈得到充分利用，主要用作燃料和飼料等；隨著經濟社會的發展，農民不再需要使用秸稈，多數秸稈在農作物收獲后被付之一炬，造成環境污染和資源的極大浪費。我國2008年發布的《國務院辦公廳關于加快推進農作物秸稈綜合利用的意見》（國辦發[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，此后各地陸續制定了玉米秸稈再利用政策措施。

秸稈還田是進行保護性耕作的重要措施之一，玉米秸稈含有鈣、磷、鉀等多種營養成分，是培肥地力、促進下茬作物生長發育的優質肥料。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，目前在全國玉米種植區大面積推廣。以黑龍江省為例，2014年全省玉米秸稈產生量為3 343.4萬t，其中玉米秸稈直接還田量占總量的比例為15%。黑龍江墾區為保障玉米秸稈還田、防止焚燒制定了秸稈還田補貼政策，規定農戶和合作社實施秸稈還田后，每667 m2可獲得10元的資金補貼，對購買秸稈腐熟劑的農戶和合作社，補貼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。

2 玉米秸稈還田成效與問題

2.1 玉米秸稈還田優勢盡顯

2.1.1 增加土地肥力，提高作物產量

玉米植株高大，秸稈及葉片中富含多種營養成分及微量元素，還田腐爛后能起到培肥地力、提高后茬作物產量的作用。實驗表明，玉米秸稈還田可顯著提高土壤養分，促進作物較深層根系發育及活力的保持，促進土壤微生物數量增倍和土壤酶活性的增強；山西省多年多點試驗結果指出，玉米秸稈還田3年、6年和9年后，土壤有機質含量分別提高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。

相應地，玉米秸稈還田導致的土壤理化性質的改善對作物增產有直接的作用。適宜的秸稈還田量可以增加下茬及長期作物產量已得到學術界的廣泛認同，相關試驗數據表明，秸稈還田與不還田比較平均增產率為10.8%[6]，并且和普通無機肥相比，秸稈有機肥在作物生長發育后期和長遠上發揮作用更加明顯。目前化肥的超量使用帶來了土壤板結、有機質減少、環境污染等一系列問題，在“2020年化肥使用量零增長”目標的號召下，采用秸稈有機肥部分代替化肥、有機無機配合同施的方法從長遠來看對保障農業生產、發揮秸稈資源作用具有重要意義。

2.1.2 優化土壤結構，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，優化了土壤結構，提升了土壤質量。

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、春季強烈的風力侵蝕和夏秋水力侵蝕有重要作用。我國黃土高原農作區由于氣候多風少雨、耕地地表缺少覆蓋等原因造成嚴重的土壤侵蝕和水土流失狀況，對當地農業生產造成極大破壞。實驗證明，在黃土高原農作區實施以秸稈還田覆蓋為代表的保護性耕作能使地表徑流形成的時間晚、入滲量大，強降雨時造成的土壤侵蝕量是傳統耕作的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，保護空氣環境

近年來，農作物秸稈已經成為農業面源污染的新源頭[9]，每年秋后玉米秸稈的焚燒加上不良氣象條件的傳播和輸送，加重了季節性霧霾的影響范圍、時間和強度。有研究表明，每燃燒1 kg作物秸稈會產生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]，使空氣質量嚴重下降。大規模秸稈焚燒還會造成飛機場、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，季節性霧霾發生頻率降低、影響變小，空氣質量有明顯的改善。

2.2 玉米秸稈還田問題突出

2.2.1 機械效果差，還田效率低

使用合適的還田機具可以減輕農民作業時間和強度，有利于提高秸稈的粉碎、翻埋效果，保障秸稈還田發揮相應作用。目前，玉米秸稈還田典型地區主要采取在玉米收獲后，由大型或中型拖拉機牽引直接對秸稈進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械質量參差不齊，不同機械的使用效果有很大差別。玉米秸稈還田技術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。但實際還田過程中，由于農民擔心租用機械的成本問題，往往只采取粉碎一遍后旋耕或翻耕一遍的方式，導致玉米秸稈粉碎長度不達標，破碎率較低。同時，秋忙時節玉米秸稈還田時間安排緊湊，還田機械在此期間作業量巨大，在其他時間使用率卻極低，不利于機械的保養。機械的使用效果對秸稈還田發揮其作用具有直接的影響，不配套的機械或不合理的耕作方式會導致粉碎翻埋的效果差，直接影響下茬作物的播種和生長，導致病蟲害、出苗根淺不齊等問題的發生。

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（風干重）的1.5%～2.0%配施氮肥，調節土壤的碳氮比。然而，目前全國多數地區玉米秸稈還田后沒有后續的補充措施如增施氮肥，導致耕作層存在大量的未經腐爛的玉米秸稈，影響下茬作物的播種和灌溉，嚴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模推廣，且由于區域自然條件的不同，一定種類的生物腐爛劑只能用于特定地區。調查發現，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械粉碎、氣候寒冷秸稈無法快速腐爛、春季播種耕層漏風跑墑、幼苗根淺不齊等問題，目前玉米秸稈還田在當地仍然難以推行。在農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，秸稈還田產生的弊大于利。

2.2.3 還田補貼少，農民成本增加

推廣秸稈還田的另一問題是增加農民的種地成本，成本增加主要來自機械費用、種子化肥農藥等農資費用等。根據經濟發展水平的不同，各地的還田補貼數額不同，主要的補貼方式是農民直補或補貼給農機部門。調查發現，種植玉米較為集中的黃淮海區秸稈還田沒有農民直補，機械費用也大部分來源于農民自付。河北省在推廣秸稈還田之前，農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，農民需要將玉米秸稈粉碎一遍，旋耕次數需增加至少一次，機械費用總共增加約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節農民需要比以前多播種5～15元的麥種，并在冬小麥灌溉環節耗時耗力，每667 m2土地增加約15元的灌溉耗電費用；此外，如果玉米秸稈在有病蟲害的情況下還田，農民需要在播種后使用更多的農藥，否則將對來年小麥的生長產生不利影響。綜合下來，玉米秸稈還田對農民來說需要多付出每667 m2約120元的費用。另外，灌溉、打藥等工作需要付出數天的家庭勞動，農民外出打工或從事其他職業喪失的機會成本也是一筆不小的數字。同時，農民對政府推行的秸稈還田、保護性耕作等措施認識不到位，對其中提高地力、促進農業可持續發展的認識不足，農民被動地接受政策、承擔政策帶來的成本，打擊了農民保護土地的積極性。

3 推進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，不同區域應根據自身不同的氣候條件、土壤性狀和經濟條件選擇合適的秸稈還田方式。調查表明多數地區秸稈過量還田對后茬作物的出苗和播種產生不利影響，因此應合理控制秸稈留茬高度和還田量。實驗證明，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。與此同時，不同的地區、不同的耕作方式應實行不同的秸稈還田量，在一定區域條件下，耕翻可實行全量秸稈還田，而免耕條件下只能實行2/3秸稈還田[13]。各地在推行玉米秸稈還田政策時應根據當地自然、經濟條件，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和低效。

3.2 設立專項秸稈還田補貼，減輕農民負擔

目前，多數地區玉米秸稈還田的機械費用、農資費用等幾乎全由農民負擔，每667 m2玉米一季的秸稈還田花費約120元，嚴重影響了農民還田的積極性。秸稈還田是減少農業污染、促進資源循環利用的重要方式，對當地經濟發展、生態文明建設產生一系列積極影響，因此秸稈還田所帶來的成本應該由享受到秸稈還田益處的社會公眾平等負擔，而并非只由農民為此掏腰包。鑒于此，政府相關部門有必要設立專項秸稈還田補貼，采用農民直補、農機或農資補貼等方式，增加深松整地補貼、秸稈腐解補貼等補貼項目；已有專項補貼的地區應根據秸稈還田實際帶來的成本相應地提高補貼標準。同時，應擴大秸稈還田項目地區，推廣秸稈還田成功經驗，制訂秸稈利用綜合長遠發展規劃；準確把握還田時間、掌握還田技術、落實農民補貼，做好相關監督反饋工作。切實減輕農民負擔、促進和諧社會建設是在秸稈還田中體現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，但部分地區秸稈量較多且難以被利用是現實存在的問題。由于玉米秸稈的直接還田，農民喪失了使用玉米秸稈的其他價值，對促進農業增產、農民增收是不小的損失。在當前玉米種植“鐮刀彎”結構性調整的指導下，玉米種植地區調整、玉米秸稈飼料化、種養結合的要求被提上日程。玉米秸稈富含氮、磷、鉀、碳、碳水化合物及有機質等營養成分，蛋白質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，開展有關項目和試點，積極促進秸稈資源化利用，讓秸稈有新的去處，同時農民也可以通過出售秸稈獲得相應的收益，才能從根本上扭轉目前農民偷燒秸稈、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、資源一般區和資源貧乏區[14]，需要針對不同區域的資源特點選擇不同的秸稈開發方式：資源豐富區的東北地區、黃淮海區等應加大開發力度，實施玉米秸稈“五料化”—肥料化、飼料化、基料化、原料化和燃料化綜合利用，充分發揮玉米秸稈的資源價值；而資源一般區和貧乏區應以肥料化還田、保護當地生態環境為主，適度開發其他功能。

[1] 國家統計局．中國統計年鑒．北京：國家統計局，2015

[2] 左旭，王紅彥，王亞靜，等．中國玉米秸稈資源量估算及其自然適宜性評價．中國農業資源與區劃，2015，（6）：5～10

[3] 國務院辦公廳．國務院辦公廳關于加快推進農作物秸稈綜合利用的意見．內蒙古政報，2008，（9）：42～44

[4] 郭玄，佟啟玉．黑龍江墾區農作物秸稈綜合利用評估報告．現代化農業，2015，（2）：42～44

[5] 王應，袁建國．秸稈還田對農田土壤有機質提升的探索研究．山西農業大學學報（自然科學版），2007，（S2）：120～121

[6] 李啟海．秸稈還田技術的方式及影響．現代農業科技，2010，（15）：322～323

[7] 武志杰，張海軍，許廣山，等．玉米秸稈還田培肥土壤的效果．應用生態學報，2002，（5）：539～542

[8] 趙君范，黃高寶，辛平，等．保護性耕作對地表徑流及土壤侵蝕的影響．水土保持通報，2007，（6）：16～19

[9] 韓新忠，朱利群，楊敏芳，等．不同小麥秸稈還田量對水稻生長、土壤微生物生物量及酶活性的影響．農業環境科學學報，2012，（11）：2192～2199

[10] 王書肖，張楚瑩．中國秸稈露天焚燒大氣污染物排放時空分布．中國科技論文在線，2008，（5）：329～333

[11] 王丙文，遲淑筠，田慎重，等．不同玉米秸稈還田方式對冬小麥田土壤呼吸的影響．應用生態學報，2013，（5）：1374～1380

[12] 趙紅香，寧堂原，聶良鵬，等．不同收割高度玉米秸稈產量和營養成分的比較．中國農業科學，2013，（20）：4354～4361

[13] 陳冬林，易鎮邪，周文新，等．不同土壤耕作方式下秸稈還田量對晚稻土壤養分與微生物的影響．環境科學學報，2010，（8）：1722～1728

[14] 崔明，趙立欣，田宜水，等．中國主要農作物秸稈資源能源化利用分析評價．農業工程學報，2008，（12）：291～296

*陳印軍為通訊作者