江淮稻-麥周年秸稈機械化還田技術研究

許有尊　周永進　孫雪原　胡敬年　秦廣泉　劉超　吳德華　吳然然　趙俠　吳利蘋　吳文革

摘要 針對當前規(guī)模化生產(chǎn)水平和農(nóng)機動力配套水平不同，在前期長期定位試驗和技術示范的研究成果基礎上，集成了以大規(guī)模生產(chǎn)大型動力農(nóng)機配套的稻麥秸稈機械反旋滅茬旱耕旱整還田技術模式、針對中規(guī)模中等動力機械配套旱耕水整還田技術模式、針對小農(nóng)戶的秸稈中小馬力機械旋耕還田技術模式的3套秸稈機械化還田技術模式。根據(jù)不同的生產(chǎn)規(guī)模和生產(chǎn)條件可靈活的選用適宜的模式組合，有效地解決了江淮稻麥秸稈還田水平低的問題。

關鍵詞 稻麥周年；秸稈還田；技術模式

中圖分類號 S 23文獻標識碼 A文章編號 0517-6611（2023）15-0022-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2023.15.006

Research on Mechanized Technology of Rice-wheat Annual Straw Returning in JiangHuai Region

XU You-zun， ZHOU Yong-jin， SUN Xue-yuan et al

（Rice Research Institute， Anhui Academy of Agricultural Sciences， Hefei， Anhui 230031）

Abstract In view of the different levels of current large-scale production and agricultural machinery power supporting， based on the research results of the previous long-term positioning test and technical demonstration， we integrated three sets of straw mechanization returning technology models. They were the technology models of rice and wheat straw mechanical reverse rotation stubble dry tillage returning for large-scale production of large-scale power agricultural machinery supporting;the technology models of dry tillage water returning for medium-scale medium-power machinery supporting;and the technology models of straw small and medium-power mechanical rotary tillage returning for small farmers. The combinations of appropriate models could be flexibly selected according to the different scales and conditions of production， which effectively solved the difficulty of low level of the rice and wheat straw returning in JiangHuai region.

Key words Rice-wheat anniversary;Straw returning;Technical mode

安徽江淮地區(qū)地處我國南北氣候過渡帶，是我國糧食的主要生產(chǎn)基地之一，稻-麥周年兩熟種植是區(qū)域糧食生產(chǎn)的主要種植制度。隨著科技水平的不斷提高，稻麥產(chǎn)量和秸稈資源量穩(wěn)步提升，據(jù)統(tǒng)計，安徽省常年水稻種植面積為247萬～253萬hm2，水稻秸稈量為1 600萬～1 700萬t，小麥常年種植面積280萬～287萬hm2，小麥秸稈量1 700萬～1 800萬t；其中，稻-麥周年種植面積約100萬hm2，位居全國稻茬麥面積第2位，水稻和小麥產(chǎn)量分別約占全省水稻和小麥產(chǎn)量43%和32%，水稻和小麥的秸稈資源量分別約占全省水稻和小麥秸稈資源量的40%和36%。

在稻麥兩熟區(qū)，通過機械粉碎將水稻、小麥秸稈全部翻埋還田，可有效提高土壤內(nèi)的有機質(zhì)，增強土壤微生物活性，促進作物根系發(fā)育，提高土壤肥力［1-6］；但秸稈還田方法不當，也會出現(xiàn)各種問題，如土壤病菌增加、作物病害加重及缺苗（僵苗）等不良現(xiàn)象等［7-11］；我國以前的生產(chǎn)狀況是以一家一戶的散戶和小面積生產(chǎn)為主，不適合大面積的機械作業(yè)，小面積的秸稈機械還田成本高，農(nóng)民不易接受而且技術不成熟；近年來，隨著農(nóng)村勞動力轉(zhuǎn)移、土地流轉(zhuǎn)進程的加快以及秸稈禁燒等措施的出臺，規(guī)模化集約化生產(chǎn)和機械化輕簡化生產(chǎn)逐漸占據(jù)主導地位，如何在規(guī)模化生產(chǎn)的基礎上，找出適宜稻麥兩熟區(qū)大面積機械化生產(chǎn)應用的秸稈還田模式和技術措施，是有效解決江淮稻麥秸稈還田水平低，從而進一步秸稈利用效率和作物生產(chǎn)效率，提高作物綜合生產(chǎn)水平的重要措施。

鑒于此，筆者在稻麥周年生產(chǎn)條件下，設置不同的秸稈還田模式比較，研究周年秸稈還田條件下存在的問題和解決的對策，以期為規(guī)模化生產(chǎn)條件下提出優(yōu)化的秸稈周年還田技術模式提供理論依據(jù)和技術支撐。

1 稻麥周年秸稈全量還田存在的問題

長期定位試驗和技術模式示范結果顯示，長期秸稈還田可顯著提升土壤有機質(zhì)、全氮和速效鉀含量，土壤容重也有所降低，稻、麥單季和周年產(chǎn)量也有顯著提升，但是在大面積生產(chǎn)中，在農(nóng)機農(nóng)藝融合、機械選型、新機具研發(fā)和耕作方式、秸稈粉碎以及配套肥水管理等方面依然存在不少問題［12-14］。

1.1 農(nóng)民對秸稈還田的認識不足

（1）因為秸稈還田對下季作物的播種/插秧產(chǎn)生不利影響，特別是水稻秸稈還田后對小麥的播種和齊苗產(chǎn)生的影響更大；通過生產(chǎn)和示范跟蹤調(diào)查分析表明，小麥秸稈全量還田，影響水稻返青活棵（圖1）；而稻草全量還田，影響小麥播種出苗，甚至抑制了小麥分蘗（表1）。稻-麥周年兩季秸稈不同還田組合方式的長期定位試驗結果表明，稻、麥兩季秸稈全量機械粉碎還田，短期內(nèi)對后茬作物立苗、群體構建有不利影響；其中以稻麥兩季秸稈全量還田增產(chǎn)最為顯著。秸稈還田初期，由于秸稈腐解釋放出大量低分子量有機酸等有毒物質(zhì)，抑制了水稻根系的生長，延緩了水稻的（機插）活棵立苗，抑制前期分蘗的形成、延緩葉齡進程。同時水稻秸稈量大，如果作業(yè)質(zhì)量不能保證，全量還田會影響小麥的播種質(zhì)量。

（2）秸稈還田短期內(nèi)可能對作物生長產(chǎn)生一定的不利影響，同時因秸稈可能攜帶病菌從而加重作物病蟲害的發(fā)生概率，筆者調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，稻麥兩季還田的赤霉病、紋枯病和白粉病發(fā)病率分別是不還田的3.9、5.0和1.2倍；

（3）目前缺少高效率低成本的秸稈還田機械，秸稈還田增加了成本投入。

1.2 缺乏還田效果好的農(nóng)機具

目前生產(chǎn)中主要還是收割機收獲時粉碎拋灑后，通過旋耕機翻耕同時把秸稈翻埋入土壤中，翻埋的均勻度和埋茬效果有所欠缺，需要切實加強操作簡便、性能優(yōu)異且工作效率高、應用效果好、成本低的新機具的研發(fā)。

1.3 農(nóng)機農(nóng)藝融合技術存在欠缺

目前，生產(chǎn)中缺乏適應大面積生產(chǎn)的秸稈還田配套技術，比如機械選型和動力配備、秸稈翻壓時間和土壤墑情、秸稈切碎長度與翻埋深度、肥料的運籌和水分管理、秸稈腐解和養(yǎng)分釋放等均對秸稈還田的效果產(chǎn)生較大的影響，只有農(nóng)機技術和農(nóng)藝措施的高度融合才能規(guī)避不利風險，從而發(fā)揮出其優(yōu)勢。

2 稻麥周年秸稈還田技術規(guī)程

目前，隨著國家鼓勵新型農(nóng)業(yè)經(jīng)營主體和規(guī)模化生產(chǎn)發(fā)展、土地流轉(zhuǎn)進程的加快、高標準農(nóng)田建設、小田變大田等土地治理模式的推廣，迫切需要根據(jù)不同生產(chǎn)特點制定因地適宜的秸稈還田技術規(guī)程，從而為提高土地生產(chǎn)效率和全程機械化提供技術支撐。

為此，在前期長期定位試驗研究和技術模式大面積示范驗證的基礎上，針對當前秸稈還田技術差和規(guī)模化、機械化生產(chǎn)實際，筆者所在研究團隊在機械化收割與秸稈粉碎、均勻拋灑一體化作業(yè)、機耕滅茬與秸稈旋埋方式方法、還田秸稈腐解機理與養(yǎng)分釋放規(guī)律、秸稈還田有毒物質(zhì)減排技術與大田水氣調(diào)控技術，以及秸稈還田條件下的肥料減量化技術等基礎上，優(yōu)化集成了3套適宜于不同機械化水平和生產(chǎn)條件的秸稈還田技術規(guī)程。

2.1 大馬力機械反旋滅茬旱耕旱整還田技術規(guī)程

本技術以大面積集約化生產(chǎn)且具備大型農(nóng)機動力（≥62.5 kW）配置條件的大型農(nóng)場、大型農(nóng)業(yè)新型經(jīng)營主體等為主要對象，主要技術流程為前茬機收秸稈切碎、均勻覆蓋→機械滅茬→大馬力旋耕機旋耕→旱耕旱整平田。

2.1.1 關鍵技術。

2.1.1.1 秸稈機收拋灑。

在聯(lián)合收割機粉碎機后加裝均勻拋灑裝置，控制秸稈拋灑力度、方向和范圍，提高拋灑均勻度；

留茬高度≤18 cm，秸稈粉碎長度≤10 cm，粉碎長度合格率≥85%，拋撒均勻度大于80%；

2.1.1.2 旋耕埋茬。

旱耕土壤含水量應在15%～30%；通常前茬秸稈還田與大田耕整地作業(yè)同時進行，主要使用大馬力拖拉機帶動反旋滅茬旋耕機具進行旋耕滅茬，避免或減少重耕、漏耕及小角度轉(zhuǎn)彎次數(shù)，兩次作業(yè)（縱橫向交叉）提高埋茬效果；旋耕埋茬深度≥15 cm，耕深穩(wěn)定系數(shù)≥85％，碎土系數(shù)≥90％。

2.1.1.3 旱整平田。

小麥秸稈還田后，水稻季使用大馬力拖拉機牽引圓盤耙、旋耕機、釘齒耙進行整地作業(yè)，耙透、耙實、耙平，達到播種作業(yè)要求；耙地應先重耙破碎垡片，后輕耙平地，重耙耙深15～20 cm，輕耙耙深10～15 cm，耙地時相鄰兩行間應有10～20 cm的重疊量，耙地整平后（高低差不超過3 cm）上水泡田，淀漿沉實后種植水稻；

2.1.1.4 播種。

水稻秸稈還田后，小麥季宜選擇旋耕施肥播種開溝鎮(zhèn)壓一體機進行復合式作業(yè)。

2.1.2 配套技術。

2.1.2.1 有毒物質(zhì)減排技術。水稻季活棵后連續(xù)多次排水露田（一次 2～3 d），透氣增氧，促進土壤氣體交換和秸稈腐解產(chǎn)生的有害物質(zhì)的揮發(fā)釋放，降低秸稈還田對秧苗的不利影響；之后淺水勤灌，干濕交替，透氣增氧，開挖豐產(chǎn)溝，中心溝與圍溝相通、內(nèi)外溝配套，確保灌排及時，提前烤田，促進根系發(fā)育和分蘗成穗。

2.1.2.2 肥料減量優(yōu)化。連續(xù)還田2～3年后單季總用肥量可逐漸減低，其中氮肥可減少10%～20%，鉀肥降低20%～30%；優(yōu)化氮肥運籌，底肥中增施速效氮，減少中期氮肥用量，中氮后移，增施穗粒肥。

2.1.2.3

秸稈快速腐解技術。調(diào)整基肥中速效氮肥比例（增施尿素或者二銨等速效氮肥，按每100 kg秸稈施用0.5～1.0 kg純氮），調(diào)節(jié)碳氮比促進秸稈快速腐解，避免秸稈腐爛形成生物奪氮；有條件的可以在翻耕前增施生物腐熟劑15～30 kg/hm2。

2.2 中馬力機械旱耕水整還田技術規(guī)程

該技術以中等規(guī)模生產(chǎn)面積、中等農(nóng)機動力（18.4～62.5 kW）配置條件的適度規(guī)模經(jīng)營的農(nóng)業(yè)新型經(jīng)營主體等為主要對象，主要技術流程為前茬機收秸稈切碎、均勻覆蓋→中型動力機械旋耕→旱耕水整平田。

2.2.1 關鍵技術。

2.2.1.1 秸稈機收拋灑。

在聯(lián)合收割機粉碎機后加裝均勻拋灑裝置，控制秸稈拋灑力度、方向和范圍，提高拋灑均勻度；留茬高度≤15 cm，秸稈粉碎長度8～10 cm，粉碎長度合格率≥85%，拋撒均勻度大于80%；

2.2.1.2 旋耕埋茬。

小麥秸稈還田種植水稻：使用中等馬力拖拉機帶動旋耕機旋耕，避免或減少重耕、漏耕及小角度轉(zhuǎn)彎次數(shù)，兩次作業(yè)（縱橫向交叉）提高埋茬效果；旋耕埋茬深度≥12 cm；

水稻秸稈還田種植小麥：使用中等馬力拖拉機帶動旋耕機旋耕，深旋耕埋茬 1 次，淺旋耕 1 次，旋耕埋茬深度≥12 cm。

2.2.1.3 平田。

小麥秸稈還田后，水稻季田面上水2～3 cm，使用拖拉機帶動水田埋茬起漿機等進行整平作業(yè)；水整后的機插大田應適度沉實，砂質(zhì)土沉實0.5～1.0 d，砂壤土沉實1.0～1.5 d，壤土一般需沉淀2～3 d，較黏土需沉實2 d以上，利于有害氣體排放；泥漿沉實達到泥水分清，泥漿深度5～8 cm，水深1～3 cm。避免深水爛泥造成機插時壅水壅泥等現(xiàn)象；水整后大田地表平整，田塊高低差不超過3 cm；沉實后應進行封閉除草。

2.2.1.4 播種。

水稻秸稈還田后，小麥季宜選擇旋耕施肥播種開溝鎮(zhèn)壓一體機進行復合式作業(yè)。沒有復合式一體機推薦使用帶圓盤開溝機的播種機，開溝深度一般為20～30 cm，溝寬15～20 cm，墑寬2.5～3.0 m，要求做到溝溝相通、三溝配套，橫溝與田外溝渠相通，開溝土均勻拋撒在墑面，溝直墑平；播種后及時用專門的鎮(zhèn)壓器鎮(zhèn)壓2遍，提高鎮(zhèn)壓效果利于種子發(fā)芽出苗，提高抗旱抗寒、抗凍能力。

2.2.2 配套技術。配套技術同“2.1.2”。

2.3 中小馬力機械水耕水整還田技術規(guī)程

該技術以小規(guī)模生產(chǎn)面積、中小型農(nóng)機動力（≤18.4 kW）配置條件的普通農(nóng)戶等為主要對象，主要技術流程為前茬機收秸稈切碎、均勻覆蓋→小型動力機械旋耕→水耕水整平田。

2.3.1 關鍵技術。

2.3.1.1 秸稈機收拋灑。

在聯(lián)合收割機粉碎機后加裝均勻拋灑裝置，控制秸稈拋灑力度、方向和范圍，提高拋灑均勻度；

留茬高度≤12 cm，秸稈粉碎長度6～8 cm，粉碎長度合格率≥85%，拋撒均勻度大于80%。

2.3.1.2 旋耕埋茬。

水耕水整的田塊泥腳深度小于30 cm，且具有較好的通過性，不致造成下陷。水耕水整時，田塊地表應平整，并提前1～2 d放水泡田，水量應浸沒泥土，并保持3～5 cm水層；

小麥秸稈還田種植水稻：使用小馬力拖拉機帶動旋耕機2次旋耕，使秸稈與泥土混勻，旋耕埋茬深度≥10 cm，秸稈翻埋率≥85％；

水稻秸稈還田種植小麥：使用中小馬力拖拉機帶動旋耕機旋耕，深旋耕埋茬 1 次，淺旋耕 1 次，旋耕埋茬深度≥12 cm。

2.3.1.3 平田。

小麥秸稈還田后，水稻季田面上水2～3 cm，使用小型拖拉機或者手扶拖拉機耕耙地2～3次，再用埋茬起漿機等進行整平作業(yè)；水稻秸稈還田后，小麥季使用施肥、播種、開溝、鎮(zhèn)壓一體機進行復合式作業(yè)。

2.3.1.4 播種。

水稻秸稈還田后，小麥季宜選擇旋耕施肥播種開溝鎮(zhèn)壓一體機進行復合式作業(yè)。沒有復合式一體機推薦使用帶圓盤開溝機的播種機，開溝深度一般為20～30 cm，溝寬15～20 cm，墑寬2.5～3.0 m，要求做到溝溝相通、三溝配套，橫溝與田外溝渠相通，開溝土均勻拋撒在墑面，溝直墑平；播種后及時用專門的鎮(zhèn)壓器鎮(zhèn)壓2遍，提高鎮(zhèn)壓效果利于種子發(fā)芽出苗，提高抗旱抗寒、抗凍能力。

2.3.2 配套技術。配套技術同“2.1.2”。

3 秸稈還田技術模式應用效果分析

針對上述秸稈還田技術模式，筆者在白湖農(nóng)場等地開展技術模式比較研究，以驗證技術模式效果，為進一步優(yōu)化完善技術模式提供依據(jù)。

由表2可知，大馬力機械反旋滅茬旱耕旱整還田技術模式，小麥秸稈還田時粉碎長度9.4 cm，拋撒均勻度84.5%，機械耕作深度18.4 cm，碎土系數(shù)91.2%，秸稈翻埋率88.3%；同一田塊水稻秸稈還田時粉碎長度9.7 cm，拋撒均勻度85.6%，機械耕作深度19.1 cm，碎土系數(shù)92.9%，秸稈翻埋率89.6%；中馬力機械旱耕水整還田技術，小麥秸稈還田時粉碎長度8.7 cm，拋撒均勻度83.9%，機械耕作深度16.4 cm，碎土系數(shù)88.4%，秸稈翻埋率85.4%；同一田塊水稻秸稈還田時粉碎長度8.6 cm，拋撒均勻度84.7%，機械耕作深度16.7 cm，碎土系數(shù)89.7%，秸稈翻埋率86.1%；

由上述結果來看，技術模式成熟度較高，生產(chǎn)應用性較強，可以根據(jù)不同生產(chǎn)水平和機械動力的要求，靈活選擇相應的技術模式，適應于大面積的多樣化生產(chǎn)應用，可以有效改善土壤環(huán)境，提升地力，滿足當前生產(chǎn)需求，具有較好的推廣價值。

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基金項目 國家重點研發(fā)計劃（2022YFD2301400）；安徽省農(nóng)業(yè)科學院青年英才計劃項目（QNYC-201904）。

作者簡介 許有尊（ 1982—） ，男，山東淄博人，副研究員，博士，從事水稻栽培生理及水稻農(nóng)機農(nóng)藝研究。*通信作者，研究員，博士，從事作物栽培及生理生態(tài)技術研究。

收稿日期 2022-12-07；修回日期 2023-02-13