秸稈還田機(jī)械化生產(chǎn)的優(yōu)勢(shì)及作業(yè)注意事項(xiàng)

陳玉鳳，王明林

(蛟河市農(nóng)業(yè)機(jī)械管理總站，吉林 蛟河 132500)

0 引言

近年來，我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)了持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)，秸稈作為農(nóng)作物收獲之后剩余在田間的副產(chǎn)物，屬于價(jià)值很高的可再生生物質(zhì)資源。2015—2021年我國(guó)秸稈的年產(chǎn)量在6.5～7.8億t，秸稈中含有大量的氮、磷、鉀等農(nóng)作物生長(zhǎng)必需元素，還含有有機(jī)質(zhì)、微量元素，將秸稈科學(xué)處理后還田，既能提升農(nóng)田土壤肥力，還有利于改善土壤板結(jié)問題，顯著恢復(fù)耕地地力。盡管近年來我國(guó)的秸稈利用能力實(shí)現(xiàn)了持續(xù)提升，但秸稈還田因勞動(dòng)強(qiáng)度大、經(jīng)濟(jì)效益不直觀，應(yīng)用與普及的速度仍相對(duì)較慢。在國(guó)家秸稈資源利用的一系列政策支持下，我國(guó)秸稈還田相關(guān)農(nóng)機(jī)設(shè)備實(shí)現(xiàn)了自主研發(fā)與技術(shù)推廣，有效降低了秸稈還田的難度。為進(jìn)一步提升秸稈還田機(jī)械化生產(chǎn)的合理性，農(nóng)民在實(shí)施秸稈還田的過程中應(yīng)重視秸稈還田機(jī)等設(shè)備的合理使用，并注意生產(chǎn)過程農(nóng)藝技術(shù)的配套應(yīng)用，確保秸稈還田產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。

1 秸稈還田的技術(shù)應(yīng)用情況

以秸稈作為肥料的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式在我國(guó)有悠久的歷史，但秸稈還田技術(shù)在20世紀(jì)90年代才逐漸被我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)所重視。1997年，我國(guó)實(shí)施“沃土計(jì)劃”，并將秸稈還田技術(shù)作為該計(jì)劃的重點(diǎn)工程，推廣與實(shí)施秸稈還田技術(shù)的二十余年間，秸稈還田工作實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)足發(fā)展。隨著農(nóng)民對(duì)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展意識(shí)的提高，在農(nóng)機(jī)推廣工作的支持下，我國(guó)農(nóng)業(yè)對(duì)于能源利用的相關(guān)工作得以有序開展，很多農(nóng)民持續(xù)應(yīng)用秸稈還田不僅每年能夠獲得一定的政府補(bǔ)貼，還有效培肥了地力，實(shí)現(xiàn)了增產(chǎn)增收。在秸稈還田的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)施中，部分農(nóng)民應(yīng)用該技術(shù)取得了明顯的成果，但也有部分農(nóng)民應(yīng)用機(jī)械化秸稈還田模式后效果不盡人意，說明這部分農(nóng)民沒能系統(tǒng)掌握秸稈機(jī)械化還田生產(chǎn)模式的技術(shù)要求，在生產(chǎn)過程中的技術(shù)應(yīng)用不規(guī)范，或農(nóng)機(jī)農(nóng)藝的技術(shù)不匹配，在一定程度上影響了機(jī)械化秸稈還田的效能發(fā)揮[1]。

2 技術(shù)模式與常用設(shè)備

2.1 技術(shù)模式

秸稈機(jī)械化還田應(yīng)根據(jù)不同地區(qū)的生產(chǎn)栽培習(xí)慣和種植的作物種類設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)淖鳂I(yè)模式，如圖1所示為旱田與水田實(shí)施秸稈機(jī)械化還田常見技術(shù)模式，各地可根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際情況進(jìn)行優(yōu)化改良，力爭(zhēng)探索出適合本地區(qū)生產(chǎn)栽培模式的秸稈還田技術(shù)體系。與水田作業(yè)相比，旱田作業(yè)需在秸稈翻耕進(jìn)入土壤后實(shí)施放水泡田濕潤(rùn)土壤，以促進(jìn)秸稈的腐化分解。

圖1 秸稈機(jī)械化還田農(nóng)藝路線

2.2 常用設(shè)備

2.2.1 拖拉機(jī)

拖拉機(jī)是開展秸稈還田的基礎(chǔ)動(dòng)力設(shè)備，其在我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中普及率很高，拖拉機(jī)能夠配套秸稈還田機(jī)、秸稈粉碎機(jī)、耕整地機(jī)械開展作業(yè)，并為其提供動(dòng)力和行駛牽引力。

2.2.2 秸稈粉碎還田機(jī)

秸稈粉碎還田機(jī)(圖2)大體分為2類，一是秸稈粉碎拋撒機(jī)械，二是秸稈粉碎旋耕設(shè)備。秸稈粉碎拋撒機(jī)械能夠?qū)Ω刂械慕斩掃M(jìn)行粉碎處理，利用高速轉(zhuǎn)動(dòng)的切刀、錘爪或甩刀切斷秸稈，并將耕地中的根茬挑起，將秸稈、根茬輸送到粉碎裝置后，在剪切和搓擦作用下完成粉碎，通常秸稈粉碎的長(zhǎng)度應(yīng)小于10 cm，粉碎后將粉碎物均勻拋撒在耕地表面；秸稈粉碎旋耕設(shè)備是秸稈粉碎拋撒機(jī)械的技術(shù)升級(jí)，其在秸稈撿拾、滅茬、粉碎等功能的基礎(chǔ)上能將粉碎后的秸稈翻耕進(jìn)入土壤耕層內(nèi)，實(shí)現(xiàn)一次性還田。

圖2 秸稈粉碎機(jī)械

2.2.3 旋耕機(jī)及深耕機(jī)

旋耕機(jī)是農(nóng)業(yè)耕整地的重要機(jī)械設(shè)備，也在秸稈還田作業(yè)中發(fā)揮著重要作用，旋耕機(jī)能夠?qū)⒌乇砀采w的秸稈細(xì)碎與土壤實(shí)現(xiàn)混合，且在旋耕過程破碎耕地中的大土塊，使耕地土壤結(jié)構(gòu)得到優(yōu)化，有利于土壤中微生物的繁衍，同時(shí)去除地表的雜草，降低病蟲害威脅，作業(yè)后的耕地表面平整，有利于后期的機(jī)械化作業(yè)。

深耕機(jī)在我國(guó)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用相對(duì)較少，但其適合應(yīng)用于部分地區(qū)的秸稈還田作業(yè)，深耕機(jī)的特點(diǎn)是能將表層的秸稈下翻至深層土壤中，盡量降低秸稈腐敗不徹底對(duì)耕層的不良影響，通常深耕機(jī)可將表層土壤和秸稈大部分翻入30～35 cm的土壤層，而作物根系主要在5～25 cm范圍生長(zhǎng)，深耕使秸稈在深層土壤降解，可為作物長(zhǎng)期提供生產(chǎn)持續(xù)養(yǎng)分。

2.2.4 整平壓實(shí)機(jī)械

經(jīng)過秸稈還田的耕地普遍存在耕層密度降低，低密度耕層會(huì)對(duì)第二年的耕種造成十分不利影響，因此，完成秸稈翻耕與土壤混合后，應(yīng)進(jìn)行機(jī)械化整平壓實(shí)作業(yè)，對(duì)于旋耕后的土壤，因地表平整，可利用重鎮(zhèn)壓設(shè)備進(jìn)行鎮(zhèn)壓；對(duì)于深耕后的耕地，可應(yīng)用整平壓實(shí)一體化設(shè)備，對(duì)表層土壤進(jìn)行處理，利用前部旋耕機(jī)整平地面后利用壓輥壓實(shí)表層土壤。

2.2.5 復(fù)合型秸稈還田機(jī)

隨著農(nóng)業(yè)機(jī)械技術(shù)的快速發(fā)展，專用的秸稈還田機(jī)逐漸占據(jù)部分國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，復(fù)合型秸稈還田機(jī)整合了秸稈撿拾、粉碎、翻耕、整平、鎮(zhèn)壓等多重功能，能夠有效提高工作效率，但現(xiàn)階段，復(fù)合型秸稈還田機(jī)的功能仍不統(tǒng)一，技術(shù)規(guī)范和行業(yè)約束不足，產(chǎn)品的實(shí)際品質(zhì)存在較大差異，其應(yīng)用和推廣仍需生產(chǎn)企業(yè)和農(nóng)機(jī)推廣部門的共同努力。

3 機(jī)械化秸稈還田技術(shù)效益分析

3.1 生態(tài)效益

秸稈還田將秸稈粉碎后翻入土中，在適當(dāng)?shù)霓r(nóng)藝措施下促進(jìn)秸稈腐爛分解，能夠有效培肥地力。首先，秸稈機(jī)械化還田后能有效增加土壤肥力。農(nóng)作物秸稈中含有大量的氮、磷、鉀、鎂、鈣等微量元素，且不同種類秸稈有機(jī)質(zhì)含量達(dá)13%～18%，將秸稈粉碎后還田，有機(jī)質(zhì)不僅能為農(nóng)作物生長(zhǎng)創(chuàng)造良好的土壤環(huán)境，還有利于微生物的生長(zhǎng)，使土壤形成良性循環(huán)，連年實(shí)施秸稈機(jī)械化還田能有效降低鹽、堿等不良地質(zhì)的低產(chǎn)問題，逐漸將低產(chǎn)田轉(zhuǎn)化為高產(chǎn)田；其次，在秸稈深耕還田過程中，深耕機(jī)能有效攪動(dòng)土壤表層，使表層的有害蟲卵、幼蟲及微生物翻入耕地深層，有效破壞害蟲的生長(zhǎng)環(huán)境，在一定程度降低病蟲害的發(fā)生幾率；再次，秸稈機(jī)械化還田有效避免了每年收獲后對(duì)秸稈進(jìn)行焚燒，降低了秸稈焚燒造成的大氣污染，也避免了焚燒過程高溫導(dǎo)致耕地內(nèi)部微生物大量減少，使耕作模式趨于合理化；此外，秸稈還田還可采取秸稈粉碎覆蓋的形式進(jìn)行栽培，將秸稈覆蓋于耕地表面，可有效積聚自然降水并減少耕地內(nèi)部水分蒸發(fā)，有利于蓄水保墑，提高耕地的抗旱能力[2]。

3.2 經(jīng)濟(jì)效益

隨著機(jī)械化秸稈還田作業(yè)模式的普及，秸稈還田有效促進(jìn)了耕地的產(chǎn)出能力，據(jù)統(tǒng)計(jì)，連續(xù)實(shí)施3年以上秸稈還田的耕地，水稻產(chǎn)量可提升約13%～15%，小麥產(chǎn)量可提升9%～11%，農(nóng)民的增產(chǎn)增收效果明顯。同時(shí)，很多地區(qū)對(duì)于秸稈還田作業(yè)還會(huì)給與一定的作業(yè)補(bǔ)貼，在一定程度支持秸稈利用工作開展，也為農(nóng)民增加了相應(yīng)收益。與此同時(shí)，秸稈還田還有效降低了農(nóng)民對(duì)農(nóng)藥的購(gòu)置和使用量，據(jù)統(tǒng)計(jì)，將1 t秸稈進(jìn)行還田，相當(dāng)于向土壤中施加礦物質(zhì)肥料氮5.0 kg，磷2.5 kg，鉀8.5 kg，并增加有機(jī)質(zhì)400 kg，尤其對(duì)于連續(xù)3年以上應(yīng)用秸稈還田的耕地，耕地陪肥效果明顯。據(jù)統(tǒng)計(jì)，實(shí)施秸稈還田3年后，耕地中的有機(jī)質(zhì)含量平均提升4.6%，全氮養(yǎng)分平均提升4.7%，堿解氮養(yǎng)分平均提升4.6%，有效磷成分平均提升11.2%，速效鉀養(yǎng)分平均提升13.5%，顯著降低農(nóng)民購(gòu)置化肥和機(jī)械化施肥的成本。與此同時(shí)，利用農(nóng)業(yè)機(jī)械開展秸稈還田作業(yè)使單位面積的作業(yè)成本和用工成本明顯降低，秸稈還田的效率和質(zhì)量得到提升。

3.3 社會(huì)效益

機(jī)械化秸稈還田的廣泛實(shí)施轉(zhuǎn)變了傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)單純看重效益的不合理狀況，越來越多的農(nóng)民認(rèn)識(shí)到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)高效率開展的同時(shí)，也必須重視資源利用和環(huán)境保護(hù)，認(rèn)識(shí)到了農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要性，使綠色農(nóng)業(yè)的理念在我國(guó)實(shí)現(xiàn)推廣。同時(shí)，機(jī)械化的作業(yè)模式顯著降低了秸稈粉碎還田的難度，農(nóng)民更愿意采取這一新的耕作方式，尤其在大面積耕地實(shí)施全面的機(jī)械化秸稈還田作業(yè)，其技術(shù)的展示與輻射帶動(dòng)作用明顯。

4 機(jī)械化秸稈還田的注意事項(xiàng)

4.1 秸稈還田時(shí)機(jī)與條件需求

秸稈還田適宜在收獲后實(shí)施，此時(shí)秸稈中含有的糖分和水分比較高，易于提高粉碎質(zhì)量，翻埋后易于腐解，秸稈中的有機(jī)質(zhì)、氮、 磷、鉀及鐵、鋅等微量元素易于被充分利用，但耕地過于干旱、氣候寒冷地區(qū)不適宜秸稈還田。同時(shí)秸稈還田后因腐解作用導(dǎo)致微生物消耗土壤中的氮肥，易出現(xiàn)播種后農(nóng)作物幼苗發(fā)育不良問題，因此，實(shí)施機(jī)械化秸稈還田作業(yè)后應(yīng)適時(shí)施加氮素化肥，維持耕地中的碳氮比，促進(jìn)還田秸稈的快速腐解。此外，秸稈還田后，為促進(jìn)秸稈的腐解，應(yīng)當(dāng)適當(dāng)灌水，使耕層持水量達(dá)到55%～65%，幫助秸稈腐解，釋放養(yǎng)分并轉(zhuǎn)化為耕層[3]。

4.2 機(jī)械化作業(yè)的相關(guān)要求

首先，開始機(jī)械化秸稈還田作業(yè)前，應(yīng)做好田間的檢查與清理，及時(shí)清除田間的障礙物，標(biāo)記危險(xiǎn)區(qū)域，同時(shí)做好秸稈粉碎機(jī)等設(shè)備的檢查、調(diào)整和保養(yǎng)工作，確保機(jī)具與拖拉機(jī)連接可靠，安裝合理，運(yùn)轉(zhuǎn)部件靈活，并做好運(yùn)轉(zhuǎn)部件的潤(rùn)滑。其次，在秸稈粉碎的過程中要注意檢查粉碎質(zhì)量，通常對(duì)于小麥、水稻等直徑較細(xì)的秸稈，粉碎長(zhǎng)度應(yīng)小于10 cm，對(duì)于玉米等直徑較粗的秸稈，粉碎長(zhǎng)度應(yīng)小于6 cm。最后，在粉碎完成后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行翻埋和鎮(zhèn)壓，將秸稈翻埋混入25 cm左右的耕層內(nèi)，耕地表層以土壤覆蓋，并壓實(shí)，以免秸稈被風(fēng)吹離、聚堆，影響還田質(zhì)量和第二年的耕種[4]。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，秸稈還田有利于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資源的合理利用，對(duì)于改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式，優(yōu)化農(nóng)業(yè)耕地條件，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)長(zhǎng)久穩(wěn)定發(fā)展具有積極促進(jìn)作用。對(duì)于氣候和耕地條件適宜秸稈還田的地區(qū)，農(nóng)業(yè)推廣部門應(yīng)加強(qiáng)秸稈還田技術(shù)的示范、宣傳和推廣，幫助農(nóng)民了解、掌握秸稈還田的技術(shù)規(guī)范和適用機(jī)型，做到機(jī)械化秸稈還田的合理實(shí)施。