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关于对玉米秸秆还田利用 各种技术模式应用的调研报告

时间:2019-11-26 10:09 来源:长春市农业农村局
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   为深入贯彻落实中共中央、国务院和省委、省政府关于实施乡村振兴战略的意见,积极推进农业绿色发展,由孙晓晖局长牵头,农机处和市农机研究院有关专家组成调研组,对玉米秸秆还田利用各种技术模式在我市的应用进行了调研,现将有关情况和调研组的建议汇报如下: 

  一、调研背景 

  玉米秸秆还田利用保护性耕作是一项先进的农业耕作技术,目前,在全球70多个国家推广应用,美国、加拿大、澳大利亚、巴西等国应用面积已占本国耕地面积40-70%美国从20世纪40年代开始探索秸秆还田技术,80年代全面推广,到2015年,在全美3540万公顷的籽粒玉米种植面积中,秸秆还田保护性耕作已占到了70%,成为美国的主流耕作制度。日本、伊朗、菲律宾等周边国家也都以立法的形式推广秸秆还田利用保护性耕作。我国在九十年代开始试验示范秸秆还田机械化保护性耕作技术,各级政府相继出台相关政策。中央财政从2016年起,选择农作物秸秆总体产量大和焚烧问题比较突出的有关地区支持开展秸秆禁烧和综合利用试点,农业农村部2017年启动了“东北地区秸秆处理行动”。2018年,吉林省农业农村局、吉林省财政厅出台了《关于加快推广秸秆覆盖还田保护性耕作技术推进耕地质量耕作生态耕作效益“绿色增长”的实施意见》,要求到2025年,力争全省秸秆覆盖还田保护性耕作面积达玉米播种面积45%左右。 

  长春市地处世界上最肥沃的黑土地地带,是全国著名的产粮大市,玉米种植面积常年保持在1500万亩左右,年产生玉米秸秆约1200多万吨。长期以来,秸秆的主要处理方式就是农民用作薪柴和露天焚烧。但随着社会的发展,传统的秸秆利用方式发生了很大变化,作为薪柴使用越来越少,而工业化利用存在秸秆收运时间短、成本高,储存难,加工利用耗电高、用工多、收益低等问题,导致秸秆的工业化利用发展缓慢。由于近年来,环保监管力度不断加大,不允许露天焚烧秸秆,因此玉米秸秆如何处理成为一个老大难的问题。同时,由于我市长期以来沿用铧式犁翻整地模式,特别是近二十年来采用机械灭茬为主的耕整地方式,造成耕地越种越瘦,越种越硬,土壤有机质大幅度下降,风蚀、水蚀加剧,土壤耕层变薄,严重影响和制约着我市的粮食生产稳定发展。面对秸秆禁烧和土壤质量退化这两大难题,我们必须采取有利措施大力推广玉米秸秆还田利用,实现农业绿色、可持续发展。 

  二、秸秆还田的意义 

   (一)秸秆直接还田能够增加土壤有机质含量。玉米秸秆有机质含量达93.8%,秸秆连续还田有利于土壤有机质的稳定提高,一般连续秸秆还田10年之后,土壤有机质含量可提高11.5%。另外,在增加有效磷、活化微量元素的有效性方面,秸秆直接还田能回收90%的钾素,并能部分归还土壤缺乏的硫元素,明显提高耕层土壤养分。秸秆施入土壤中后,经各种微生物转化复合形成腐殖质,可大大提高土壤的代换量,使土壤的供肥、保肥性能增强。  

    (二)秸秆直接还田能够改善耕地土壤结构。秸秆直接还田,能产生较多的五碳糖、六碳糖和多糖,特别有利于水稳性团粒的形成,使大于0.25mm的水稳性团粒明显增加,改善了土壤的物理性状,增强了土壤的通透性,使土质变松、耕性变好,有利于作物根系生长发育。连续三年秸秆还田,土壤中水稳性性团粒总量和田间持水量分别增加40.4%15.1% 

  (三)秸秆直接还田能够调节土壤的氮素供应。秸秆的碳氮比大,在微生物分解过程中,要吸收土壤中的有效氮,以营养自身;当微生物死亡后,又重新释放出来,从而减少了氮的损失,促进了土壤的固氮作用。秸秆直接还田,能提供丰富的能量,促进了土壤中固有微生物的活动,每氧化1kg秸秆所释放的能量,可供固氮微生物固定10-40mg氮素。  

  (四)秸秆直接还田能够提高土壤微生物和土壤酶的活性。秸秆还田为土壤微生物的生长繁殖提供了丰富的营养和能量,使微生物数量猛增。新鲜秸秆埋入010cm的土层中,经三个月的腐解后,土壤中微生物的总数比未还田的土壤微生物数量增加112.49倍,细菌数量增加15.44倍,放线菌、真菌和好氧性纤维分解菌数量也分别增加了2.69倍、1.73倍和8.00倍。秸秆还田还可以提高土壤的酶活性,碱性磷酸酶、转化酶、脲酶、过氧化酶都有不同程度的增加。  

    (五)秸秆直接还田能够增强农田保水抗旱能力并保护黑土地。我市所处的是大陆性季风气候,春季基本上“十年九旱”,严重影响农业生产,而秸秆覆盖还田春季可减少土壤水份蒸发,保持耕层蓄水量,提高土壤水分,是解决春旱很有效的办法;夏季可缓冲大雨对土壤的侵蚀,减少地面径流。秸秆覆盖地表减少风蚀、水蚀,保护土壤耕层,保护黑土地。 

    (六)秸秆直接还田能够减少化肥用量。化肥对于农作物获得高产的作用是明显的,但长期过量使用必将导致土壤板结、肥力失衡和环境污染。秸秆还田是弥补化肥长期使用缺陷的极好办法。通过秸秆直接还田,可减少化肥施用量,避免过量施用化肥造成的生态破坏和环境污染,形成良性的生态循环,促进农业可持续发展。数据表明,连续5年秸秆全量还田,化肥可减量10%,同时仍然能保证稳产。 

   三、秸秆还田主要技术模式及对比分析 

  (一)主要模式 

  东北地区秸秆还田模式大体有四类:秸秆翻埋还田、秸秆碎混还田、秸秆富集还田和秸秆覆盖还田。 

  1、秸秆翻埋还田模式 

  作业流程:玉米机械收获——秸秆二次粉碎还田——平翻——耙地2遍平播(或者重耙地1遍,后进行旋耕、起垄、镇压)。 

  配套机具:90马力以上拖拉机配套秸秆还田机, 130-210马力拖拉机配套3-5铧双向液压翻转犁,配套缺口重耙,配套大垄整形机,配套折叠镇压器等。 

  2、秸秆碎混技术 

  作业流程:玉米机械收获后——秸秆二次粉碎——深松联合整地——耙2遍平播(旋耕、起垄、镇压)。 

  配套机具:90马力以上拖拉机配套秸秆还田机,130-210马力拖拉机配套大型深松联合整地机、重耙、起垄机、镇压器等 

  3、富集深还模式 

   作业流程:玉米收获(秸秆可站,可卧、可碎)——聚行——富集还田。 

   配套机具:4盘或8盘楼草机及配套30-50马力拖拉机,富集还田机以及配套的160马力拖拉机。 

  4、秸秆覆盖还田模式 

  目前我省主推有三种模式:一是“秸秆覆盖均匀还田免耕播种作业技术模式”简称“均匀还田模式”。主要作业流程是:玉米机械收获留茬高度10厘米左右,秸秆粉碎长度3040厘米,均匀覆盖地表,利用免耕播种机直接播种,无需专业秸秆处理机具。二是“高留根茬秸秆还田覆盖地表免耕播种作业技术模式”简称“高留茬模式”,主要作业流程是:玉米收获时高留茬4050厘米,上部秸秆粉碎直接还田,宽窄行种植、平作,无需专业秸秆处理机具。三是“秸秆粉碎还田覆盖地表集行免耕播种作业技术模式”简称“归行模式”。主要作业流程是:收获时利用玉米收获机自带的秸秆粉碎环节,直接将秸秆粉碎覆盖地表,利用秸秆归行机械归集到休闲带,清理出播种苗带,免耕机播种,需要配套3060马力拖拉机和秸秆归行机。 

  (二)优缺点情况对比 

  1翻埋还田模式 

  优点:可将地表的秸秆全部深埋到地下,打破犁底层,疏松土壤,增加耕层厚度,有利于构建合理耕层,能有效减少来年杂草和病虫害的发生,后期作业可选择旋耕起垄或者平作免耕;正常年份,出苗好,产量高。缺点:作业环节多、成本高,需要配套动力大,农具多,受机械投入资金限制,受土地零散耕作的限制。 

  2碎混还田模式 

  优点:秸秆与土壤充分接触,秸秆腐解快;土壤容重降低,地温高、通透性好,利于作物根系生长。缺点:作业成本高,不保水,春季水分不充足很难保证全苗,不宜全量秸秆还田,碎混机模式作业次数多,作业成本高,大型联合整地机,重型耙等都价格不菲,受机械投入资金限制,受土地零散耕作的限制。 

  3富集还田模式 

  优点:可将地面的秸秆全部埋到地下,地面剩余秸秆量少,干净。缺点:机具动力需求大,能耗高,机具不完善;地表没有秸秆覆盖,保水、保墒效果差,不是保护性工作范围,得不到保护性耕作资金补贴。 

  4覆盖还田模式 

  优点:作业简单、成本低、易实施;垄向、垄数不变,较适合一家一户的经营模式,农民容易接受;抗旱保墒、保苗效果好,利于稳产;秸秆归行模式作业费用低,只多了个归行环节,每公顷大约150元,配套3060马力拖拉机,这个范围的拖拉机保有量较大,农民投资少易接受。另外还具备良好的生态效益:一是冬季到播种前秸秆覆盖,减少土壤风蚀和土壤水分蒸发;二是腐烂秸秆每年增加腐殖质0.15%左右, 培肥地力后减少化肥投入量;三是秸秆还田,可增加土壤团粒结构,提高土壤含水率10-25%, 为农作物生长提供充足的水源。缺点:地温略低,出苗晚23天,但秸秆覆盖还田“归行模式”解决了这一问题。 

  四、我市玉米秸秆覆盖还田推广现状和存在的突出问题 

  (一)我市玉米秸秆覆盖还田保护性耕作推广现状 

  长春市的玉米秸秆还田利用工作,自2010年开始,大体经历了试验摸索、技术定型、快速发展三个阶段,通过近十年来推广人员的探索实践,由最初的多措并举,最终确定了以玉米秸秆覆盖还田中的“归行模式”为主,以“高留茬模式”、“均匀还田模式”、“翻埋模式”为辅的推广思路。推广面积也在逐年扩大,由2010年的不足1万亩,发展到2019年的401.8万亩,约占我市玉米播种面积的25% 

  (二)推广玉米秸秆覆盖还田存在的突出问题 

  1、认识不足和传统习惯影响很深。广大农民群众受几千年传统耕作模式影响很深,主要是秸秆离田垄作,地表干净整洁。而秸秆还田保护性耕作,地表有秸秆,看上去不是很好看,有点不像真正的农民,认为比较懒,让大家笑话。基层领导干部对推行秸秆覆盖还田保护性耕作认识也不到位,没有认识到这是一场耕作技术和耕作模式的革命,是建立起保护土壤、保护黑土地的健康耕作体系。  

    2、土地分散经营制约严重。一家一户土地分散经营,地块零散,面积小,以户为单位无法实施秸秆还田保护性耕作,因为机具成本很高,一台拖拉机带一台两行免耕播种机(扣除国补和省补)大约10多万元,小农户是承担不起的。必须由农机合作社、种粮大户等来实施,这样就需要土地相对集中,而且农机合作组织也需要一定的普及。因为玉米适时播种期很短,就十几天的时间,一台免耕播种机一个春耕季只能播6080公顷,所以说土地分散经营制约了秸秆还田保护性耕作的发展。 

  3、政策扶持力度不够。一是用于玉米秸秆还田保护性耕作的机具补贴相对较低,只有国补和省补,大约在30%左右,这两年市里对免耕播种机和深松机给了一点补贴,但额度很小,而且不是所有都能得到;二是对农机合作组织扶持不够,发展较慢,普及程度不高,做不到每个村都有;三是推广工作经费严重不足,现在的推广工作主要依靠乡镇农机站,没有交通工具和下乡经费,而宣传培训、检查验收是需要到田间地头,很苦很累,没人愿意干,工作积极性不高;四是科研经费几乎没有,实施秸秆还田保护性耕作这项技术的好坏,需要各项检测数据来证明,这样就需要长期的、定期定点调查,需要一定的人力、设备和经费。 

    4、各级政府没有形成合力。这些年来推广玉米秸秆还田保护性耕作技术,都是依靠农业、农机部门推广的,没有上升到政府层面,特别是县乡村这三级,只有政府强力推动才有力度,农民也好接受。另外,这两年由于环保督察,秸秆禁烧的力度加大,各级政府对秸秆打包离田采取补贴政策,使秸秆留田面积大大减少,直接影响玉米秸秆还田保护性耕作的实施。 

  五 、加速推广秸秆还田的对策建议 

  (一)提高认识,加强领导。实施玉米秸秆覆盖还田保护性耕作,是当前各级政府在全面禁烧秸秆的形势下,解决秸秆问题的最好方法;是提高耕地质量、改善耕作生态、增加耕作效益的绿色种植方式,是农业耕作方式的变革,功在当代、利在千秋。各级政府主要领导要亲自抓,成立领导小组,明确任务、落实责任,加大行政推动力度,并将玉米秸秆覆盖还田保护性耕任务完成情况列入各级政府绩效考核。 

  (二)加大宣传培训,提高农民的认知程度。玉米秸秆覆盖还田保护性耕作是一种新的耕作方式,与传统耕作方式有很大区别,农民不易接受,因此,必须加大宣传引导力度,充分利用广播、电视、报纸、互联网等新闻媒介开展宣传,同时,采取现场观摩、技术培训、讲解授课等方式,大力推广玉米秸秆覆盖还田保护性耕作技术。 

  (三)搞好技术服务,做好跟踪监测。以农业机械研究院为主体,吸收市农科院、农机推广站、农业站、土肥站等相关农业技术人员,组建技术服务组;各县(市)区也要组织相关单位和技术人员,组建技术推广组织,深入生产一线做好各项技术服务,同时要科学合理建立监测点,对实施玉米秸秆覆盖还田保护性耕作技术地块进行长期的,不间断的、多因素的跟踪监测,最后得出一个完整的科学的技术结论。 

  (四)实施示范引领工程。玉米秸秆还田保护性耕作技术,不论是在国外还是在国内,都是一项比较成熟的技术,也是保护土壤提高产量的一种耕作方式,如何把它全面推开,我们准备用3年时间,实施玉米秸秆全量还田保护性耕作“示范引领工程”。主要是鼓励农机合作组织发展,促进规模化经营;加快推进示范点、示范村、示范乡镇建设。 

  1、鼓励农机合作组织发展,促进规模经营。在有条件的行政村,鼓励建设全程机械化新型经营主体,重点配备先进大、中型拖拉机、深松整地机械、免耕播种机、植保机械、玉米收获机械、秸秆处理机械等纳入我省农机购置补贴范围内的产品,在国补省补的基础上追加市级1:1补贴,最高不超过70%。每年新建全程机械化新型经营主体300个,每个村只鼓励建1个,不重复建设。每个全程机械化新型经营主体机具投入大约50万元,按1:1配比大约在30 %左右,每个经营主体大约补贴15万元,需要补贴资金4500万元。三年共建经营主体900个,共需要补贴资金13500万元。 

  2、加快实施示范点、示范村、示范乡建设。 

  第一年,在各县(市)区、开发区建设玉米秸秆全量还田保护性耕作示范点300个,每个示范点面积100公顷,在省补的基础上每公顷增加补贴150元,大约需要补贴资金450万元。 

  第二年,鼓励上年建设的示范点整村推进,同时在上年建设的不同的村再新建300个示范点,标准与上年相同。若整村推进率达到50%,那就有150个村全面推开玉米秸秆覆盖还田保护性耕作,若每个村面积按1000公顷计算,推广面积150000公顷,每公顷补贴150元,需要补贴资金2250万元,再加上新建300个示范点的补贴450万元,共计2700万元。 

  第三年,在前两年建设的基础上鼓励整乡推进,同时仍在前两年所建示范点不同的村再建300个新的示范点。整乡推进大约在30个乡镇左右,每个乡镇推广玉米秸秆覆盖还田保护性耕作面积在10000公顷左右,这样推广面积就达到了300000公顷,每公顷补贴150元,需补贴资金4500万元,再加上新建300个示范点的补贴450万元,共计4950万元。 

  玉米秸秆全量还田保护性耕作“示范引领工程”两项合计,第一年需要资金4950万元,第二年需要7200万元,第三年需要9450万元,三年共计需要资金21600万元。通过三年的“玉米秸秆全量还田保护性耕作示范引领工程”建设,我市建设的全程机械化新型经营主体达到900个,再加上省里建设的,基本上做到了每个行政村都有一个全程机械化新型经营主体。整乡建设的玉米秸秆全量还田保护性耕作示范乡达到30个;整村建设的玉米秸秆全量还田保护性耕作示范村达到300个;玉米秸秆全量还田保护性耕作示范点达到了900个,80%旱田种植行政村都有了示范点,基本上做到了示范引领的全覆盖。 

    

    

  完成处室:农业机械化管理处 

  课题组成员:孙晓晖、于海滨、赵毅、王立斌、逯继强 

      人:逯继强