秸秆还田是把不宜直接作饲料的麦秸秆、玉米秸秆和水稻秸秆等直接或堆积腐熟后施入土壤中的一种方法,是一项培肥地力的增产措施,也是农业生产中一个能量转换的过程。秸秆还田的形式有直接还田和间接还田,具体可分为5大类:秸秆粉碎翻压还田、秸秆覆盖还田以及堆沤还田与焚烧还田,另外还有过腹还田等。[1]

秸秆还田杜绝了秸秆焚烧所造成的大气污染 , 同时还增肥增产,改良土壤结构,使土壤疏松,孔隙度增加,容量减轻,促进微生物活力和作物根系的发育。秸秆中含有大量的新鲜有机物料,在归还于农田之后,经过一段时间的腐解作用,就可以转化成有机质和速效养分。既改善土壤理化性状,也可供应一定的钾等养分。[1]

通过秸秆还田,河南省濮阳市清丰县顺丰种植农民专业合作社为农民耕种节约了农资投入,从根本上实现了惠农、利农。[3]浙江省鄞州区总结推广了蔺草茬晚稻废草覆盖生态直播技术,既消除环境污染,又改善土壤理化性状,省工、节本、高产、高效、环保。[4]

基本原理

农作物秸秆作为一种宝贵的可以产生的生物资源,富含丰富的营养价值。其中木质素、淀粉以及蛋白质等有机质含量比较丰富,通过对其进行有效的处理,施入到农田能够实现秸秆的肥料化利用,实现农作物秸秆的还田利用,从而更好地改善土壤的肥力。另外也能够将农作物秸秆从土壤当中吸收的大部分营养元素,尤其是钙、镁、钾以及部分微量元素还给土壤,对维持土壤养分,改善土壤理化性质有着很重要的作用。[2]

分类

秸秆还田形式包括很多种,可分为5大类 : 秸秆粉碎翻压还田、秸秆覆盖还田以及堆沤还田与焚烧还田,另外还包括过腹还田。秸秆还田按途径分直接还田和间接还田。[1]除此之外,近几年发展出了炭化还田[5]、废渣还田[6]以及机械还田。就地焚烧秸秆是不可取的。被焚烧的秸秆中含有的大量氮素飘入大气中造成污染,只留下田间一些灰分。同时焚烧时还影响交通,易造成火灾烧坏树木。[1]

直接还田

秸秆直接还田利用技术是最为简单、操作最方便的一种,是农作物秸秆还田利用和肥料化利用的最常用的手段,通过专业的切割设备将秸秆粉碎之后抛洒到田间,随着时间的推移结果会逐渐腐化并转变成土壤所需要的各种营养物质,进一步提高土壤当中的蓄水保墒[shāng]能力。通过将秸秆施入到田间,能够有效控制土壤当中的水分过量流动,促进土壤锁水能力的提升,并且在长时间秸秆腐烂发酵过程中,还会转变形成大量的氮、铁、锌等多种营养物质,起到保护性耕作的作用,改善土壤内部的理化条件,促进农作物健康生长。[2]

粉碎翻压还田

秸秆粉碎翻压还田就是把作物收获后的秸秆通过机械化粉碎,通过深翻直接翻压到土壤深层,这样能把秸秆的营养物质充分的保留在土壤里。近年来,由于机械化程度在农业上的大幅提高,秸秆粉碎翻压还田技术得到了广泛的应用。[7]

覆盖还田

秸秆还田利用技术是最为简单、操作最方便的一种,是农作物秸秆还田利用和肥料化利用的最常用的手段,通过专业的切割设备将秸秆粉碎之后抛洒到田间,随着时间的推移结果会逐渐浮化并转变成土壤所需要的各种营养物质,进一步提高土壤当中的蓄水保墒能力。通过将秸秆施入到田间,能够有效控制土壤当中的水分过量流动,促进土壤锁水能力的提升,并且在长时间秸秆腐烂发酵过程中,还会转变形成大量的氮、铁、锌等多种营养物质,起到保护性耕作的作用,改善土壤内部的理化条件,促进农作物健康生长。[2]

间接还田

间接秸秆还田利用技术就是利用秸秆用来养殖牲畜动物或者进行厌氧发酵处理,当秸秆完成饲喂或者进行厌氧发酵处理之后,能够产生大量的沼气,同时所产生的粪便和代谢产物当中携带有大量的有机质,通过将这些有机物质渗入到农田,能够起到改善土壤、绿化作用的效果,同时也能够对农作物秸秆进行进一步的利用和转化,具有较高的经济效益,切实提高秸秆的利用价值。另外在秸秆间接化环节利用过程中也可以利用各项技术将秸秆粉碎氨化处理。在秸秆还田利用过程中,还可以在田间施入一些土壤改良剂,通过秸秆与土壤改良剂有效混合,来改善土壤板结、土壤流失的现象。间接的秸秆还田技术,对提高秸秆在土壤内部的转化利用率有着至关重要的作用。[2]

堆沤还田

堆沤就是使作物秸秆充分高温腐熟以后,施入土壤,堆沤方式有夏天坑塘高温发酵堆沤、家畜圈堆沤和沼气池厌氧发酵等。[7]

高温发酵堆沤

是生产有机肥有效方式之一,但需要占有一定面积的场所,又由于雨水浸淋,氮、钾离子很容易从坏死的植物组织细胞中渗析出来,造成流失,污染水源,再就是秸秆的粗纤维不易腐烂。[7]

沼气池发酵

不但产生大量的沼气用来做饭、照明,还生产大量的优质有机肥用以培肥地力。但现在农村建沼气池的农户总体不到5%,依靠这种方法大量的秸秆很难消化。[7]

家畜圈堆沤

磷肥在施用前与厩肥混合再堆沤发酵,可使磷当季利用率达到60%以上,增产效果十分明显。但现在家畜越来越少,家畜圈在农户家中已基本不存在,大型的养殖基地已不再使用畜圈堆沤。[7]

焚烧还田

作物收获后,大量秸秆存在农田内,为节省劳力和快速的整地,农民把大量的秸秆进行焚烧,秸秆经焚烧,有效成分变成废气排入空气中,造成大气污染,经焚烧秸秆的地块地表板结,有机质下降,大量有机质能源被浪费。好处在于经焚烧杀死了秸秆携带的虫卵、病原体,以及草子。但是,焚烧造成环境污染、生态破坏,已成为一大公害。所以,需坚决禁止焚烧还田。[7]

过腹还田

过腹还田技术是目前秸秆还田技术的重要类型之一,这种技术主要是指借助农作物的秸秆来喂养牲畜,先将秸秆作为饲料,这些饲料在牲畜体内经过循环之后,然后变为牲畜的粪便,这些粪便又能够还给农田,促进农作物的生长。在过腹还田技术的支持下,一方面能够为牲畜的生长提供饲料,另外一方面,还能够为农作物生长提供有机肥,这样便能够有效降低农业生产的成本,进而实现良性的循环。例如,在牛舍当中将粪便进行集中堆积,高度进行一定控制,经过 3 个月左右的时间,便可以将其运用到农田当中。[5]

炭化还田

秸秆还田技术在应用过程中最为常见的一种技术代表就是炭化还田技术,主要是借助一定数量的炭化炉将秸秆烧制成生物炭,具体的做法就是将含水量逐渐降低,使其能够控制在20%以下,然后将秸秆放入到炭化炉当中进行焚烧,在严重缺氧的情况下进行燃烧,并不能够看到明显的火星,最后形成一些颗粒。在秸秆燃烧过程中,会产生大量的气体。并且对于燃烧形成的生物炭还可以使其成为相关的肥料,这些物质还给田地,能够有效减少氮肥的使用量,同时对于作物的产量还能够有效提升。[5]

废渣还田

这是很科学的一种还田技术模式,把秸秆放入沼气池里,沤制产生沼气,沼气用于煮饭和照明,等池子里的沼气用完后,连同沼液、沼渣施于田里。沼液不可直接泼浇于禾苗上,必须用水稀释10~20倍才能泼浇,这是一种充分利用秸秆的还田技术模式。通过秸秆气化,不仅可以解决秸秆无害化,资源化处理、社会效益、生态效益十分显著。这种模式在冷水滩区正加快扩大。[6]

机械还田

针对大面积的农业种植生产区域,采用机械化秸秆还田技术十分适宜,其中包括秸秆粉碎、根茬粉碎、整秆编压等多种还田措施。采用机械化方式非常高效、便捷,尤其对于大面积的农田,能有效降低经济成本,其相关技术当前也较为成熟。机械化秸秆还田的主要优势和特点在于直接利用流程化的机械设备来进行操作,可以一次性完成多道工序,节省了时间、人力。相比于传统的人工作业,效率提升了上百倍,不仅可以争抢农时,还可以增强土壤肥力,带来良好的经济效益和社会效益。完善的机械化秸秆还田技术体系在机械化收割小麦的同时直接将秸秆粉碎还田,省去了其中的时间和工序。还可以免耕播种,比如机械化播种玉米,播种的同时补充氮磷肥,并用高柱犁来深耕翻埋。此技术在整地之后就可以继续播种其他作物,适合在北方小麦或南方麦稻的主产区大范围推广。对玉米根茬进行机械化还田,待到玉米收获之后,玉米的秸秆可以用于加工禽畜饲料或是生活燃料等。采用根茬粉碎机直接将垄上的玉米根茬粉碎之后,混拌到10cm的土层当中。这类技术适合实行轮番耕种制的东北垄作区域。[8]

技术要点

秸秆还田数量要适中

一般秸秆还田量每667平方米折干草150~250公斤为宜,在数量较多时应当与有关措施相配合,同时还应适当增加氮肥施用量。[1]

秸秆施用要均匀

若缺乏均匀性,在秸秆比较厚的地方,很难通过耕翻而进入土壤中,导致田地缺乏平整性,很容易导致作物生长不平衡,并且出苗缺乏均匀性。[1]

适量深施速效氮肥以调节适宜的碳氮比

通常情况下,对于禾本科作物秸秆而言,其纤维素含量比较高,所占比例可达到30%~40%,在还田后也能够快速增加土壤中碳素物质含量,通常其增加量能够达到大约1倍。对于微生物增长而言,其将碳素作为能源,将氮素作为营养物质,而在有机物分解微生物方面,其碳氮适宜比例为25∶1,大部分秸秆中碳氮比例能够达到75∶1,在这种情况下,秸秆腐解过程中就会出现碳多氮少而导致失衡,此时微生物必须由土壤中吸收氮素以补充其不足,从而会导致出现与作物共同争氮情况,所以在秸秆还田时适当增加氮肥施用量有着十分重要的作用,其能够使秸秆腐蚀分解速度加快,同时还能够保证作物在苗期生长旺盛。[1]

主要特点

优点

秸秆还田具有促进土壤有机质及氮、磷、钾等含量的增加,协调比例失调的矛盾;提高土壤水分的保蓄能力;秸秆还田技术是保护环境、促进农业可持续发展的战略抉择。通过秸秆还田,能有效增加土壤有机质含量,改良土壤、加速生土熟化、提高土壤肥力。改善植株性状,提高作物产量;改善土壤性状,增加团粒结构等优点。秸秆还田的增肥增产作用显著,一般可增产5%~10%,是促进农业稳产、高产、高速,走可持续发展道路的重要途径。但是要达到这样的效果,并非易事。若方法不当,也会导致土壤病菌增加,作物病害加重及缺苗(僵苗)等不良现象。因此采取合理的秸秆还田措施,才能起到良好的还田效果。[1]

秸秆****还田补充了土壤养分。

作物秸秆含有一定养分和纤维素、半纤维素、木质素、蛋白质和灰分元素,既有较多有机质,又有氮、磷、钾等营养元素。如果把秸秆从田间运走,那么残留在土壤中的有机物仅有10%左右,造成土壤肥力下降。那么,只有通过施肥或秸秆还田等途径才能得以补充。[1]

秸秆对微生物活动具有促进作用

在整个农业生态系统中,土壤中微生物均有着十分重要的作用,其能够使土壤中有机质得到分解,并且能够净化土壤。对于有机物合成而言,其由植物叶绿素完成,对于有机物分解而言,其由微生物完成。通过秸秆还田还能够使土壤微生物中能源物质大量增加,同时还能够增加各种微生物数量以及酶活性;实行秸秆还田可增加微生物18.9%,接触酶活性可增加33%,转化酶活性可增加47%,尿酶活性可增加17%。这样一来,可以使有机物质分解以及矿物质养分转化加快,增加土壤中氮、磷及钾等元素含量,同时也能够在一定程度上提高土壤养分有效性。秸秆在经微生物分解转化会有纤维素、木质素以及多糖和腐殖酸等黑色胶体物产生,这些物质粘结土粒能力比较强,能够与黏土矿物形成有机及无机复合体,对土壤中团粒结构的形成具有促进作用,可减轻土壤容量,使土壤中水、肥以及气与热的协调能力增加,还能够使土壤提高保水、保肥以及供肥能力,使土壤理化性状得到有效改善。[1]

秸秆****可使化肥使用量减少

作物所吸收的氮的主要来源就是土壤中的原有氮素。来自化肥的仅占23%—24%。这说明即使施用化肥,土壤有机物对作物生长仍是最重要的。所以,秸秆还田是弥补化肥长期使用缺陷的极好办法。[1]

秸秆还田可改善农业生态环境

农村80%的秸秆主要采取燃烧处理,造成污染空气、影响交通、土壤表层焦化等,有时还引起火灾。另外,秸秆随意处置还会影响农业生态环境。所以秸秆还田有利于实现农业废弃物的综合利用。土壤墒情好、水分充足是保证微生物分解秸秆的重要条件。秸秆还田的地块,因为土壤更加疏松,需水量更大,要早浇水、浇足水,为微生物活动创造一个合适的环境条件,以利于秸秆充分腐熟分解。[1]

缺点

1、缺少相关的综合评价体系,秸秆作为在再生资源,对其的利用在一定程度上能够影响到整个生态系统,如对土壤可持续、环境生态的保护等方面,因此在技术研究和应用上都需要一个综合性的评价体系,针对实际情况来进行改善和调整,但现如今却缺少对于土壤、作物生长以及大气情况等具体化的分析。[9]

2、秸秆还田的操作规范化程度不够。据统计,我国土地资源中将近3亿都需要秸秆还田,可见如此大的需求就容易导致部分地区在秸秆还田过程中过于追求省时省力而操作不规范,使得秸秆的粉碎程度、力度等不规范,导致秸秆还田量过高。由此,针对秸秆还田技术应用方面还需要一定的细化和监督。[9]

秸秆还田

注意事项

耕翻要早

农作物收获后,要早粉碎早深翻,这样一方面可以让秸秆尽快翻入土壤,秸秆潮湿能加快分解的速度。另一方面尽早翻耕还可以避免跑墒。耕翻晚,秸秆过于干燥,消耗大量的土壤水分造成下茬作物出苗困难。[7]

要注意秸秆翻压深度和量度

首先耕翻的深度应在25cm以上,将粉碎的秸秆全部翻入深土层。其次,秸秆粉碎翻压还田要减少秸秆还田量或隔年还田,一般每667㎡每年秸秆粉碎翻压还田应在2000kg左右,也就是全年作物秸秆的一半还田最为适宜。[7]

注意秸秆粉碎大小

秸秆粉碎要用大型秸秆粉碎机,加大秸秆粉碎细度,最好长度在3 cm以下,以免秸秆过长土压不实。再就是秸秆还田的土地播种后必须镇压,使土壤与种子密切接触,达到一播全苗。[7]

足墒还田

秸秆分解依靠的是土壤中的微生物,而微生物生存繁殖要有合适的土壤墒情,也就是恰当的温度和水分,若土壤过干,会严重影响土壤微生物的繁殖,减缓秸秆分解的速度。[7]

补充****氮肥

秸秆还田后,土壤微生物在分解作物秸秆时,需要从土壤中吸收大量的氮,才能完成腐化分解过程,如不增施氮肥,微生物必然会出现与下茬作物幼苗争夺土壤中氮素的现象,从而影响幼苗正常生长。因此在秸秆被粉碎后,趁湿每667㎡均匀撒施10~15kg氢氨或尿素于粉碎的秸秆上,使秸秆初步氨化,进入土层后能快速的被微生物分解为有机质。[7]

防病虫害传播

秸秆还田时要选用生长良好的秸秆,将带病菌秸秆运出处理,彻底切断污染源以免病虫害蔓延和传播。[7]

来源: 百度百科