蔬菜秸稈還田技術的創新研究

文丨高淼 陳清 樊旭東 楊億

通過秸稈粉碎機和翻堆機覆土埋壓的方式進行蔬菜秸稈還田

據國家統計局數據，近10 年我國蔬菜產量由2013 年的63197.98 萬噸增加到2022 年的79997.22 萬噸，增長約26.58%。蔬菜秸稈中含有大量的微量元素、纖維素、木質素、蛋白質等，隨意傾倒和堆積不僅導致了資源的浪費，并且變質后的秸稈還會造成嚴重的環境污染，對居民的生活質量、身體健康以及蔬菜產業的持續發展產生不利的影響。因此，如何處理和利用蔬菜秸稈已經成為蔬菜產業發展中的重要議題。

蔬菜秸稈還田（straw returning to field）指將蔬菜秸稈就地粉碎（切碎），通過旋耕、深翻等農藝措施將秸稈歸還農田，是蔬菜秸稈處理利用的最直接、最簡單的方式。蔬菜秸稈還田作為一種可持續的農業生產方式，具有提高土壤質量、減少化肥使用、緩解秸稈處理難題、促進農業循環發展、減少環境污染以及推動農村產業結構調整等多方面的重要意義。因此，加強對“蔬菜秸稈還田”的研究和推廣，可以有效地促進后續農村產業結構調整和農業現代化的發展，對于實現農業的綠色可持續發展具有重要的現實意義。

一、蔬菜秸稈還田技術研發及其對土壤、作物和環境的影響

蔬菜秸稈還田的傳統方式是將蔬菜秸稈直接還田，這樣的方法操作簡單，卻有著諸多的弊端。例如，蔬菜秸稈一旦腐爛，其自身可能攜帶大量的病原菌，從而引發后續作物的病蟲害。此外，傳統的還田方式僅依賴于天然的腐解，秸稈處理過程中存在周期長、效率低等問題。因此，蔬菜秸稈還田的具體實施還在研究與優化中。

蔬菜秸稈的粉碎主要通過秸稈粉碎機和翻堆機覆土埋壓的方式進行，具有操作簡單、處理量大、適應性好、投入成本和運行成本較低等優點，便于基層人員操作掌握，已成為常見的還田處理模式。但是，有的秸稈在粉碎和直接翻堆后依舊存在降解效率低的問題，因此在還田過程中加入秸稈腐熟菌劑對于加快蔬菜秸稈的降解效率和防治病蟲害均具有重要意義。有實驗表明，通過在番茄秸稈還田過程中加入腐熟菌劑，可以有效改善土壤微生物數量比例，增加土壤速效養分和有機質含量，從而促進番茄植株的生長。同時，這一操作也可以增加坐果數，進一步提高番茄產量。除此之外，研究者們還嘗試了很多用以提高還田效果的其他方式，例如，在番茄連作土壤中加入大蒜或洋蔥蔬菜剩余物調節土壤微生物群落結構； 采用秸稈腐熟菌劑和有機肥結合還田的形式培肥土壤； 使用化學添加劑對蔬菜秸稈進行處理，促進有機質的釋放和轉化等。

蔬菜秸稈還田是一種有機質和養分的歸還過程，有助于減少土壤侵蝕，減緩化肥中氮磷等養分的釋放速度，降低農田養分流失，減少肥料的使用。另外，蔬菜秸稈的還田一定程度上保障了土壤結構，有效防止了雨水的沖刷，減少了土壤溫度的波動，促進了土壤微生物的活動。

蔬菜秸稈還田可以有效提高作物產量。研究表明，蔬菜秸稈還田對于甜瓜、番茄、菜豆等作物的產量都有比較明顯的積極作用。蔬菜秸稈還田減少了化肥和農藥的施用量，可以提高作物的抗病和抗逆能力，從而大大減少蔬菜的病蟲害。此外，蔬菜秸稈的還田不僅增加了土壤的生物活性，還可以改善農產品的質量和口感。

蔬菜秸稈還田可以幫助人們減少對化肥的依賴，降低農業生產成本，并減少化肥使用帶來的環境污染和資源消耗。通過蔬菜秸稈還田，農業廢棄物得到了回收利用，實現了資源的高效利用和能源的節約。焚燒秸稈會帶來大量有害氣體，如二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物等，用蔬菜秸稈還田代替焚燒可以有效降低焚燒對空氣質量的影響。此外，蔬菜秸稈還田還可以減少土壤養分的流失，防止農藥、化肥等農業投入品對地下水的滲入，減輕水環境污染。

二、蔬菜秸稈還田技術流程

基于蔬菜秸稈還田的研究成果，針對蔬菜秸稈還田技術流程，相關部門先后出臺了多個標準，例如農業農村部的《設施果菜秸稈原位還田技術規程NY/T 3850-2021》《山東省的設施蔬菜秸稈還田技術規程DB37T 4107-2020》《甘肅省的蔬菜廢棄物還田技術規程DB62/T2918-2018》等。

（一）設施蔬菜秸稈還田技術流程

設施蔬菜秸稈還田技術操作主要包括：

1.前置處理：蔬菜產品收獲后，清除死棵植株、不可分解的塑料繩、滴灌帶和廢舊地膜等；

2.棚室消毒：于晴天密閉棚室，使用國家登記的殺菌劑和殺蟲劑消毒，1～2 天后放風排氣；

3.蔬菜秸稈粉碎：用蔬菜秸稈還田機將蔬菜秸稈切碎、滅茬；

4. 撒施秸稈腐熟菌劑： 針對難降解的蔬菜秸稈，將秸稈腐熟菌劑按照使用劑量均勻撒施在粉碎的秸稈上；

5.撒施肥料：根據地力和下茬蔬菜需肥情況，配施有機肥、化肥等；

6.旋耕：撒施秸稈腐熟菌劑和肥料后，立即用旋耕機翻耕土壤，使蔬菜秸稈、秸稈腐熟菌劑、肥料和土壤混勻；

7.覆膜悶棚：澆透水，覆蓋地膜，密閉設施，使室內氣溫達到60 度以上，10 厘米土層溫度達到55度以上，高溫時間達15 天以上；

8.二次旋耕：悶棚結束后，棚室放風2 天～3天，揭除塑料地膜，進行二次旋耕。

（二）露地蔬菜秸稈還田技術流程

一年種植多茬蔬菜的地區，選擇第一茬和中間茬蔬菜秸稈收獲后，不整地、不去地膜的進行行間還田；最后一茬蔬菜或者是整地的蔬菜收獲后將秸稈直接還田。具體還田技術操作主要包括：

1. 行間還田： 蔬菜產品采收后清除塑料等雜物，將壟上蔬菜秸稈均勻放置于壟兩側的溝渠中，施加生物炭、噴灑殺蟲劑和殺菌劑，進行晾曬，種植前將蔬菜秸稈翻埋在溝渠內。

2.直接還田：蔬菜產品采收后清除塑料地膜、布帶、塑料等雜物，用旋耕機將蔬菜秸稈粉碎，噴灑殺菌劑，深翻至20～30 厘米土層，有灌溉條件的灌溉一次，加速蔬菜秸稈的腐熟。

三、存在問題與對策建議

蔬菜秸稈還田的操作過程中仍存在許多待解決的問題。蔬菜秸稈的種類很多，不同蔬菜秸稈的含水量，以及有機碳、木質素、纖維素、蛋白質等含量不同，還田的操作規程需要根據當地具體情況進一步細化。有的蔬菜秸稈還田后會導致土壤中的碳氮比例失衡，降低土壤的肥力和保水保肥能力；有的蔬菜秸稈養分含量低，分解過程中會消耗土壤中的氮、磷等養分，容易導致土壤養分流失，進而影響作物的生長，特別是某些害蟲的卵可以通過秸稈得以保存并在下一季度大量繁殖，增加了農作物的病蟲害發生率。蔬菜秸稈還田的過程中也會不可避免地產生甲醛、氨氣等有害物質，揮發到空氣中容易對環境造成污染。蔬菜秸稈還田技術還需要農民具備一定的技術知識和操作技巧，但在實際操作中，由于部分農民缺乏相關知識和技術，可能會出現因操作不當導致的問題。

針對上述問題，相關研究人員在實際應用中應大量收集蔬菜秸稈還田的土壤數據，定期進行土壤檢測，了解土壤中養分含量變化，根據結果調整秸稈還田的量，最終獲得最優還田秸稈量。蔬菜秸稈還田還需要對蔬菜秸稈進行有效處理，如破碎、腐熟處理，例如通過合適的微生物菌劑和有機肥的施加、土壤消毒等措施，以減少病菌和蟲害的滋生。針對農民操作不當等問題，可以通過設立鎮村收集點、合作社轉運點和秸稈還田示范點等方式，讓秸稈廢棄物得到妥善安置以便于利用，并進行廣泛的宣傳與實踐讓蔬菜秸稈還田技術在社會上普及。

設施蔬菜秸稈夏季還田流程圖

四、未來的研究發展方向

蔬菜秸稈還田是一種處理蔬菜廢棄物、實現資源再利用的技術，英國、美國等發達國家約70%的蔬菜秸稈以還田的方式進行處理。在我國，蔬菜作物秸稈還田技術的應用還處在初期階段，且應用效果還有待于多方試驗的驗證，尤其是在蔬菜秸稈還田各步驟完善優化、 處理菌劑的研發及用量的選擇，還田后對土壤質量及微生物活性和下茬作物生長的影響等方面。

首先，未來的研究應該著重于探索如何提高秸稈還田的效率和效益，包括優化還田技術和措施，篩選高效秸稈還田微生物菌劑（包括微生物腐熟菌劑、生防菌劑和重塑菌劑等）。其次，還需深入研究秸稈還田對土壤養分、微生物群落和土壤結構的影響，從而更好地發揮秸稈還田的潛力，提高農業生產效率。此外，還可以探索秸稈還田在修復污染土壤、恢復生態功能方面的應用，如通過秸稈還田來減緩重金屬的遷移和積累。

隨著智能化技術的快速發展，未來可以將智能化技術應用到秸稈還田中。例如，利用無人機和衛星遙感技術實現秸稈還田的監測和管理以便及時調整還田策略，結合互聯網技術和大數據分析，實現對秸稈還田過程中關鍵參數的實時監測和優化，提高還田效率和效益等。最后，秸稈還田處理除了要考慮秸稈種類繁雜、性質各異等特點，還需要明確處理對象所在區域、 秸稈收集的季節性變化及其所具有的土壤、經濟、技術等客觀條件，綜合選定秸稈的處理方法。要針對處理蔬菜秸稈的來源和污染狀況進行分級挑選，同時聯合其他處理技術進行優勢互補，最大化發揮協同效應。