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秸稈還田的作用與途徑

來(lái)源: 杭州托普儀器有限公司  類別:技術(shù)文章  更新時(shí)間:2006-08-10  閱讀次
農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的過(guò)程是一個(gè)能量轉(zhuǎn)換的過(guò)程。作物在生長(zhǎng)過(guò)程中要不斷消耗能量,也需要不斷補(bǔ)充能量,需要不斷調(diào)節(jié)土壤中水、肥、氣、熱等的含量。但是,就我國(guó)目前的土地耕作情況看,近乎掠奪式的過(guò)度耕作經(jīng)營(yíng),以及片地單一大量使用化肥,追求短期效益,造成了土壤有機(jī)質(zhì)含量和肥力下降、土層板結(jié)、農(nóng)業(yè)后勁嚴(yán)重不足。以我區(qū)為例,經(jīng)測(cè)試,大部分地區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)含量只有0.5%~0.7%,土壤有機(jī)質(zhì)含量和肥力低,已成為制約農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的一個(gè)重要因素。
秸稈還田是保護(hù)性耕作技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)措施之一,它促進(jìn)了農(nóng)業(yè)節(jié)水、節(jié)本、增產(chǎn)、增效、環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展。農(nóng)四師秸稈還田面積年年增加,效果顯著。2003年秸稈還田73010hm2,平均提高糧食產(chǎn)量10%~15%,降低生產(chǎn)成本100~150元/hm2,有效地防止了農(nóng)作物秸稈焚燒,改善了生態(tài)環(huán)境,增加了農(nóng)民收益。
1.實(shí)施秸稈還田作用
(1)秸稈還田補(bǔ)充了土壤養(yǎng)分。作物秸稈含有一定養(yǎng)分和纖維素、半纖維素、木質(zhì)素、蛋白質(zhì)和灰分元素,既含有較多有機(jī)質(zhì),還有氮、磷、鉀等營(yíng)養(yǎng)元素。如果全部籽粒和秸稈被從田間運(yùn)走,那么殘留在土壤中的有機(jī)物一般說(shuō)來(lái)僅有10%左右,造成土壤肥力下降,因此,只有通過(guò)施肥或秸稈還田等多種途徑才能得以補(bǔ)充。
(2)秸稈還田促進(jìn)了微生物活動(dòng)。土壤微生物在整個(gè)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中具有分解土壤有機(jī)質(zhì)和凈化土壤的重要作用。有機(jī)物的合成由植物葉綠素完成,有機(jī)物的分解則由微生物來(lái)完成。如果只有有機(jī)物的合成而沒(méi)有有機(jī)物的分解,綠色植物就得不到足夠數(shù)量的無(wú)機(jī)養(yǎng)分,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)就難以進(jìn)行。秸稈還田給土壤微生物增添了大量能源物質(zhì),隨之各類微生物數(shù)量和酶活性也相應(yīng)增加;實(shí)行秸稈還田一般可增加微生物總數(shù)的18.9%,接觸酶活性可增加33%,轉(zhuǎn)化酶活性可增加47%,尿酶活性可增加17%,。這就加速了對(duì)有機(jī)物質(zhì)的分解和礦物質(zhì)養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化,使土壤中的氮、磷、鉀等元素增加,土壤養(yǎng)分的有效性也有所提高。經(jīng)微生物分解轉(zhuǎn)化后產(chǎn)生的纖維素、木質(zhì)素、多糖和腐殖酸等黑色膠體物,具有粘結(jié)土粒的能力,同粘土礦物形成有機(jī)與無(wú)機(jī)的復(fù)合體,促進(jìn)土壤形成團(tuán)粒結(jié)構(gòu),使土壤容量減輕,一般下降0.10~0.15g/cm3,孔隙度增加3%~6%,含水量提高1.5%。這樣就增加了土壤中水、肥、氣、熱的協(xié)調(diào)能力,提高了土壤保水、保肥、供肥的能力,改善了土壤理化性狀。
(3)秸稈還田可減少化肥使用量:化肥對(duì)于農(nóng)業(yè)獲得高產(chǎn)的作用是明顯的,但長(zhǎng)期過(guò)量使用.導(dǎo)致土壤板結(jié)、肥力破壞、環(huán)境污染。我國(guó)化肥使用量大大超過(guò)世界化肥使用量的平均水平。在國(guó)際上,農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家都很注重施肥結(jié)構(gòu),如美國(guó)化肥的施用量一直控制在總施肥量的1/3以內(nèi),加拿大、美國(guó)大部分玉米。小麥秸稈都還田。作物所吸收的氮主要來(lái)自土壤中的原有氮素。來(lái)自化肥的僅占23%~24%。這說(shuō)明即使施用化貯,土壤有機(jī)物對(duì)作物生長(zhǎng)仍然是最重要的。所以秸稈還田是彌補(bǔ)化肥長(zhǎng)期使用缺陷的極好辦法。
(4)秸稈還田可改善農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境。前幾年,農(nóng)四師80%的秸稈主要采取燃燒處理,污染空氣、影響交通、土壤表土焦化,有時(shí)還引起火災(zāi):即使沒(méi)有焚燒,又不采取秸稈綜合利用,秸稈隨意處置仍會(huì)影響農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境。因此,農(nóng)四師提出在“十五”期間基本實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)廢棄物的綜合利用。
2.秸稈還田的途徑
秸稈還田的途徑有直接還田和間接還田。就地焚燒秸稈是不可取的。被焚燒的秸稈中含有的大量氮素飄入大氣中造成污染,只留下田間一些灰分。同時(shí)焚燒時(shí)還影響交通,易造成火災(zāi)燒壞樹(shù)木。
(1)間接還田。①過(guò)腹還田。秸稈先作飼料,經(jīng)禽畜消化吸收后變成糞、尿還田。我國(guó)民間素有秸稈作粗飼料養(yǎng)畜的傳統(tǒng):目前約。有20%經(jīng)過(guò)處理用作飼料,大部分僅經(jīng)切碎至3~5cm后直接飼喂家畜。隨著秸稈處理技術(shù)的提高和推廣,青貯、氨化等技術(shù)已明顯加快,1990~2000年間全國(guó)累計(jì)青貯飼料850Mt,年遞增14.24%;氨化秸稈飼料0.28億,年遞增36.96%。秸稈過(guò)腹還田,不僅可以增加禽畜產(chǎn)品,還可為農(nóng)業(yè)增加大量的有機(jī)肥,降低農(nóng)業(yè)成本,促進(jìn)農(nóng)業(yè)生態(tài)良性環(huán)。②堆漚發(fā)酵還田。其形式有厭氧發(fā)酵和好氧發(fā)酵2種。厭氧發(fā)酵是把秸稈堆后、封閉不通風(fēng);好氧發(fā)酵是把秸稈堆后,在堆底或堆內(nèi)設(shè)有通風(fēng)溝。經(jīng)發(fā)酵的秸稈可加速腐殖質(zhì)分解制成質(zhì)量較好的有機(jī)肥,作為基肥還田:近幾年各地研制試用了一批高效快速不受農(nóng)時(shí)限制的堆漚肥新技術(shù)成果,受到農(nóng)民的歡迎。③秸稈氣化,廢渣還田:“秸稈氣化、廢渣還團(tuán)”是一種生物質(zhì)熱能氣化技術(shù):秸稈氣化后,其生成的可燃性氣體(沼氣)可作為農(nóng)村生活能源集中供氣,氣化后形成的廢渣經(jīng)處理作為肥料還田:秸稈炭化、草灰還田,秸稈經(jīng)不完全燃燒后,變成保留養(yǎng)分的草木灰作肥料還田。
(2)秸稈直接還田。秸稈直接還田是最經(jīng)濟(jì)、最有效、最現(xiàn)實(shí)的一條途徑,它不需收集、運(yùn)輸、加工、拋撤等,同時(shí)還可以防止秸稈腐爛過(guò)程N(yùn)、K等養(yǎng)分的損失,促進(jìn)維生素B和作物生長(zhǎng)激素的積累。英國(guó)洛桑實(shí)驗(yàn),從1934~1951年連續(xù)18年對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果表明,直接還田比堆漚還田產(chǎn)量高。秸稈直接還田采用機(jī)械作業(yè),農(nóng)四師2001、2002年機(jī)械化秸稈還田面積分別為68170hm2和65920hm2,2003年達(dá)到73010hm:,平均提高糧食產(chǎn)量10%~15%,降低生產(chǎn)成本100~150元/hm2,有效地防止了農(nóng)作物秸稈焚燒,改善了生態(tài)環(huán)境,減輕了農(nóng)民負(fù)擔(dān),增加了農(nóng)民收益。
3.秸稈還田與保護(hù)性耕作技術(shù)路線
農(nóng)4師農(nóng)作物秸稈主要是水稻、小麥、油菜、玉米、棉花等秸稈,還田的主要程序是切碎、拋撒、翻壓。
(1)小麥秸稈還田。小麥秸稈還田因有2種收獲機(jī)具,故有2種技術(shù)路線。一是用全喂入聯(lián)合收割機(jī)收獲,其技術(shù)路線:收獲→秸稈切碎→拋撒→施肥→反轉(zhuǎn)滅茬旋耕機(jī)耕作埋壓→灌水→人工攤平→播種。用帶秸稈切碎裝置的聯(lián)合收割機(jī)收獲,其技術(shù)路線:收獲→施肥→反轉(zhuǎn)滅茬旋耕機(jī)耕作埋壓→灌水→攤平→播種。
(2)水稻秸稈還田。水稻用帶秸稈切碎裝置的半喂入聯(lián)合收割機(jī)收獲,其技術(shù)路線:收獲→施肥→反轉(zhuǎn)滅茬旋社機(jī)耕作埋壓→播種→開(kāi)溝機(jī)開(kāi)溝覆土。
(3)油萊秸稈還田。用油萊收割機(jī)收獲,其技術(shù)路線:收獲→秸稈切碎、拋撒→施肥→驅(qū)動(dòng)圓盤(pán)犁耕翻埋壓或反轉(zhuǎn)滅茬旋耕機(jī)耕作埋壓。
4.秸稈覆蓋還田的作用與作業(yè)要求
(1)秸稈覆蓋還田的作用。①能夠有效地遮擋陽(yáng)光直射地表,減少土壤水分蒸發(fā)和地表風(fēng)蝕(較地表裸露減少水分損失30%~40%),提高水分利用率,增強(qiáng)農(nóng)作物抗旱的能力。②防止大雨對(duì)地表直接沖擊造成的土壤滲水毛細(xì)管封閉、滲水能力下降、水土流失和環(huán)境惡化,減少地表雨水徑流(較傳統(tǒng)土地耕翻地表大雨徑流減少80%以上,雨水利用率提高15%~18%),最大限度地蓄存雨水。③秸稈內(nèi)寄生有大量蟲(chóng)卵和病菌,覆蓋地表通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間陽(yáng)光紫外線輻射和伏天高溫、冬天嚴(yán)寒滅殺,可有效地抑制病蟲(chóng)害的發(fā)生。④秸稈分解腐爛,可增加土壤有機(jī)肥力,改善土壤結(jié)構(gòu);減少化肥用量,提高糧食產(chǎn)量和品質(zhì)。連年秸稈覆蓋還田,土壤有機(jī)質(zhì)含量年遞增0.04%~0.06%,糧食增產(chǎn)10%~15%,干旱年份增產(chǎn)效果更為顯著。⑤可抑制雜草生長(zhǎng)和冬天提高地溫,促進(jìn)小麥分蘗和安全越冬。⑥可防止秸稈焚燒造成的資源浪費(fèi)和環(huán)境污染。
(2)作業(yè)要求。秸稈覆蓋率大于30%,覆蓋均勻,播種機(jī)能夠順利地完成播種,保證種子正常發(fā)芽和出苗。
5.秸稈覆蓋種類與效果
(1)直茬覆蓋。主要應(yīng)用于小麥聯(lián)合收割機(jī)收獲后,小麥高茬覆蓋地表面。秸稈直茬覆蓋和免耕播種相結(jié)合,蓄水、保墑、增產(chǎn)效果明顯,生產(chǎn)工序少,生產(chǎn)成本低,便于搶農(nóng)時(shí)播種,但作業(yè)技術(shù)要求高,直茬容易失火。該技術(shù)大多用于水澆地小麥直茬復(fù)播玉米和干旱山區(qū)小麥生產(chǎn)。與傳統(tǒng)生產(chǎn)相比:旱地小麥生產(chǎn)減少工序2~3道,降低生產(chǎn)成本300~375元/hm2,提高糧食產(chǎn)量20%~25%;水澆地2茬減少生產(chǎn)工序3~4道,降低生產(chǎn)成本300~525元/hm2,提高糧食產(chǎn)量10%~15%,節(jié)約用水25%~30%。
(2)粉碎覆蓋。主要用秸稈還田機(jī)對(duì)農(nóng)作物秸稈直接粉碎后覆蓋。秸稈粉碎覆蓋地表效果好,農(nóng)民易接受。秸稈碎,易播種,適應(yīng)性強(qiáng)。與深松、免耕播種技術(shù)相結(jié)合,形成高質(zhì)量的保護(hù)性耕作技術(shù),大多用于土壤肥沃、地塊平整、交通便利的干旱地區(qū)小麥生產(chǎn);與淺耕播種技術(shù)相結(jié)合,應(yīng)用面積大,適應(yīng)范圍廣,大多用于玉米秸稈粉碎淺旋耕播種小麥和一年一作小麥高產(chǎn)區(qū)生產(chǎn)。與傳統(tǒng)生產(chǎn)相比,早地小麥生產(chǎn)減少工序1~2道,降低生產(chǎn)成本225~300元/hm2,提高糧食產(chǎn)量15%~20%;水澆地2茬作物減少工序2~3道,降低生產(chǎn)成本300~375元/hm2,提高糧食產(chǎn)量10%~15%,節(jié)約用水15%~20%。
(3)帶狀免耕覆蓋。用帶狀免耕播種機(jī)在秸稈直立狀態(tài)下直接播種。這是新型示范推廣的保護(hù)性耕作技術(shù)。作業(yè)內(nèi)容是帶狀免耕、秸稈集壟覆蓋、壟際耕作播種,該技術(shù)適應(yīng)性強(qiáng),生產(chǎn)工序少,生產(chǎn)成本低,應(yīng)用效果好。大多用于玉米收獲后直立秸稈狀態(tài)下直接播種小麥。與傳統(tǒng)生產(chǎn)相比:旱地小麥生產(chǎn)減少工序2~3道,降低生產(chǎn)成本375~450元/hm2,提高糧食產(chǎn)量10%~15%;水澆地2茬作物減少生產(chǎn)工序3~4道,降低生產(chǎn)成本525~600元/hm2,提高糧食產(chǎn)量8%~12%,節(jié)約用水10%~15%。
(4)淺耕覆蓋。用旋耕機(jī)或旋播機(jī)對(duì)秸稈覆蓋地進(jìn)行淺耕地表處理,以達(dá)到其他處理方式的效果。屬于保護(hù)性耕作發(fā)展中的過(guò)渡技術(shù),將逐步被免耕覆蓋取代。
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