玉米秸稈還田機械化技術的推廣與應用

萬慧婷

(會寧縣農業機械化服務中心，甘肅 會寧 730700)

0 引言

我國農作物種類豐富，每年農業生產中各類秸稈產量高達7億t左右[1]，玉米是我國重要糧食作物之一，在我國種植面積廣泛，其秸稈年產量可達3.5億t。

秸稈還田是當今世界普遍重視的一種秸稈資源高效利用、培肥地力的措施，在杜絕秸稈焚燒帶來的大氣、生態及土壤環境污染的同時，還可以增加土壤有機質，改善土壤結構，增加土壤菌群及生物量，對作物生長起到提質增產的作用[2]。秸稈還田類型主要分為秸稈粉碎還田、秸稈覆蓋還田、秸稈堆漚還田、秸稈過腹還田等，目前主要以秸稈粉碎后進行翻耕，直接將粉碎的秸稈翻壓在土壤中，保證秸稈營養成分充分發揮功效。

隨著農業機械化的不斷推進及秸稈綜合利用技術水平的不斷提升，秸稈還田機械的研制極大地提高了秸稈綜合利用效率，減輕農戶田間勞動強度，促進了秸稈還田技術的推廣及普及。目前，秸稈還田機按刀片類型分有甩刀式、錘爪式和直刀式[3]，根據不同地區實際生產情況進行選擇。但是秸稈還田機械在實際應用工作時，存在農機具配套不合理、秸稈粉碎程度不達標、田間工作效率低等問題，限制了秸稈粉碎還田技術效率的提升，制約了秸稈綜合利用技術的推廣應用。

本研究對秸稈還田機械化技術的研究意義進行分析，系統論述目前國內外秸稈還田機械化技術及相關機械的應用發展現狀，提出目前關于玉米秸稈還田機械化技術存在的主要問題與限制條件，并給出相應的發展建議及研究方向，旨在為提高我國玉米秸稈還田機械化水平與工作效率提供技術參考，研究結果對于提升秸稈綜合利用水平及保護性耕作技術的推廣應用起到一定的推動作用。

1 玉米秸稈還田機械化的研究意義

1.1 提高土壤有機質及養分含量

相關研究均表明，對土壤進行連續多年的秸稈還田，可以提高土壤有機質及養分含量，吉林農業大學通過在田間進行5年定位試驗，每年進行玉米秸稈粉碎還田后得出，與對照組相比，土壤有機質含量提升25%，全氮、全磷、全鉀含量分別提升15%、21%、31%。這主要是由于秸稈在發酵腐解過程中，釋放自身養分，作為一種天然有機肥，連續多年可以達到培肥地力的效果。

1.2 改善土壤結構，提高土壤通氣性

研究表明，秸稈還田發酵腐解后，可以增加土壤孔隙度，土壤容重下降，提升土壤中水穩定性團聚體總數量，土壤空氣組成與大氣空氣組成近似(表1)。土壤通氣性是土壤中氣體和大氣之間不停地進行氣體互換的功能，由于目前農業機械的廣泛使用，機械碾壓會造成土壤板結、土壤緊實，造成土壤通氣性降低，目前提出大批先進技術來改善土壤通氣性，如加氣灌溉技術等[4]。秸稈在發酵腐解過程中會使土壤變得疏松，改善土壤結構，提高土壤與大氣之間的氣體交換，土壤可以獲得較為穩定的氧氣含量，促進土壤中微生物及植株根系的生長代謝活動[5]，可以為作物生長提供一個良好的生長環境。

表1 土壤空氣與大氣空氣組成成分比較

1.3 提高土壤酶活性

土壤酶是土壤微生物活性的重要指標之一。玉米秸稈中含有大量的化學能量及營養物質，是土壤中微生物及土壤動物進行各項生命代謝活動的重要能量來源，秸稈還田在提高土壤通氣性的基礎上，給土壤中植株根系、微生物有氧呼吸提供一個適宜的氧氣環境，釋放出的化學能量及營養物質可以為其生命代謝活動提供原料，加強了土壤中養分轉化與釋放。

1.4 實現作物的提質增產

基于上述秸稈還田的優勢條件，秸稈還田改善土壤環境的同時提高土壤肥力及蓄水保墑能力，為作物生長提供一個良好的生長條件達到作物提質增產、農戶增收的目的。該項研究在黑龍江地區、吉林、山東及河北等多地資料均表明，實施秸稈還田后，玉米、小麥、大豆等作物提高產量6.5%～12.1%左右。

2 玉米秸稈還田技術主要推廣應用模式

2.1 寒地玉米秸稈深翻技術

東北地區玉米秸稈資源豐富，約占全國總量的35%以上，但是由于東北地區積溫低，玉米秸稈粉碎后撒在地表難以進行發酵腐熟，因此在東北地區采用玉米秸稈粉碎后深翻還田。主要是在玉米聯合收獲后，對玉米秸稈進行粉碎后均勻拋撒在土壤表面，然后采用大馬力拖拉機帶動旋耕機進行土壤深翻，實現黑土地深層土壤增碳的作用，提高土壤耕作層有機質含量，降低土壤容重，改善土壤理化結構，提高蓄水保墑能力，主要工作流程如圖1所示。

圖1 寒區秸稈還田技術工作流程圖

2.2 黃淮海地區玉米秸稈旋耕還田技術模式

黃淮海地區主要采用小麥—玉米輪作的種植模式，在小麥收獲時期，利用秸稈粉碎機將麥茬直接在田間進行粉碎后拋撒在土壤表面，直接進行免耕玉米播種；在玉米收獲時期，利用秸稈粉碎機進行秸稈粉碎，并配合大馬力機械進行土壤旋耕，完成秸稈還田作業環節后進行小麥種植。該生產模式下，旋耕還田技術可以一次性完成碎土、松土、秸稈還田機整地等作業環節，提高作業效率的同時省時省力，方法簡單，易于在不同地區進行大面積推廣應用。主要工作流程如圖2所示。

圖2 黃淮海地區玉米秸稈還田工作流程示意圖

2.3 西北旱田玉米秸稈覆蓋還田技術模式

西北旱區進行玉米收獲后，將農作物秸稈粉碎后直接覆蓋在地表，不進行土壤深翻或者旋耕，在第二年采用免耕播種機進行播種作業，定期進行深松，主要是為了防止水土流失，減少對土壤的擾動，但是需要配合一定的土壤深松、淺耕整地及病蟲害防治技術，主要作業流程如圖3所示。

圖3 西北旱區玉米秸稈還田工作流程示意圖

2.4 南方熱區玉米秸稈快速腐熟還田模式

在我國南方地區一年三熟的作物種植模式及高溫條件下，玉米秸稈收獲后就地粉碎，并通過添加相應的化學或生物腐熟劑實現秸稈短期內快速發酵腐熟，不影響下一茬作物的種植時間。該技術快速便捷，可以保證秸稈在短時間內完全腐熟，成本相對較低，增產效果顯著，具有良好的社會效益、經濟效益及生態效益。

2.5 玉米秸稈過腹還田技術模式

玉米秸稈過腹還田又稱為“秸稈—畜禽飼料—有機肥”技術模式，是指將秸稈粉碎還田后，利用秸稈收儲運技術，通過在秸稈表面添加營養元素或其他物質，形成適口性、營養豐富的畜禽飼料，畜禽食用后排出糞便作為有機肥進行還田，增加土壤有機質含量，減少化肥使用，在實現秸稈綜合利用的同時實現畜禽糞便的高效利用，促進農業資源的高效利用，主要工作流程如圖4所示。

圖4 玉米秸稈過腹還田技術模式工作流程示意圖

3 玉米秸稈還田機械化技術推廣應用發展方向

加快實現玉米秸稈還田機械化技術的大面積推廣與應用，首先應該提高玉米秸稈還田機械的自動化程度與工作效率，其次是要在不同生產地區選擇適合的玉米秸稈還田機械化技術生產模式，機械與技術模式相輔相成，缺一不可，在此基礎上，加大對該技術的宣傳與相應的補貼政策，提高農戶的積極性，提高技術推廣工作效率。

3.1 加強玉米秸稈還田機械的創新

由于我國農業機械相關研究起步較晚，技術水平與發達國家相差較遠，目前秸稈還田機械制造存在研發創新能力不足、研究過程較為粗放及配套產品不完善，關鍵零部件、鑄造噴漆、電子元件及高精度技術等細微地方研發能力不足，結構配合性能較差，所以導致整體品質難以提升，其核心零部件依賴進口，研發成本較高，難以在農戶中進行推廣使用。目前，市面上自主研發的秸稈還田機械多為國外相關技術的仿制，工作效率不能滿足田間農藝要求，尤其是秸稈粉碎過程中，秸稈粉碎程度低，導致秸稈還田后無法進行腐熟發酵，不能消滅秸稈中存在的病蟲卵等，會影響后期作物生長，加重病蟲害發生的概率。在今后機械自主研發中，應該加強農機與農藝相互結合，以我國實際農業生產背景為出發點，以秸稈粉碎特性為理論基礎，在保證秸稈粉碎程度滿足農藝要求的前提下，研制出適宜于我國農藝種植要求及不同秸稈種類下的秸稈還田機械。

3.2 因地制宜選擇秸稈還田機械化技術模式

我國地域遼闊，不同地區特色作物品種、生產模式、氣候條件都不相同。例如，在南方地區水稻秸稈資源豐富、新疆棉稈資源豐富、中原小麥秸稈資源豐富，可以參考目前已經成熟秸稈還田機械化技術模式進行借鑒與創新，因地制宜，形成適合當地發展的秸稈還田技術模式。

3.3 加大秸稈還田機械化技術的宣傳力度與政策補貼

在相對信息較為閉塞的農業生產區域，由于農戶文化水平較低，對傳統農業生產模式依賴性較強，因此，為了順利開展秸稈還田機械化技術的推廣與應用，應該對農戶進行相應的政策補貼，提高農戶的積極性，推動當地秸稈還田機械化技術的應用。

4 結論

隨著保護性耕作技術在世界范圍的逐漸推進，我國提出了要貫徹落實農業綠色可持續發展的要求，促進農作物秸稈的綜合利用，提出要根據不同地區農業生產模式選取適宜的作物秸稈綜合利用方式。目前，我國應用最為廣泛、作業環節最為簡單、工作效率最高的方式就是將秸稈直接還田，作為一種生物有機肥達到培肥地力、促進作物生長的目的。本研究選取我國數量最多的玉米秸稈為研究對象，首先，系統闡述玉米秸稈還田對資源高效利用、農業可持續發展的重要意義與發展前景；其次，提出秸稈還田機械化推廣及應用中的主要限制條件，目前秸稈還田機械化存在工作效率低、機械可靠性較差、配套農機具較少等問題；最后，針對以上問題，應該提高秸稈還田機械自主研發能力，以農藝與農機結合為基礎，以不同種類秸稈物理特性為前提條件，對我國目前秸稈還田機械關鍵零部件進行創新性研究，并提高配套機械的自主研發能力，通過提高政策鼓勵及模式創新，提高秸稈還田機械化技術在全國范圍內的應用與普及，研究結果對于我國農業機械能力的綜合提升及秸稈資源的高效利用提供技術參考。