張巖松，欒 峰，康麗梅

（1.盤錦市興隆臺(tái)區(qū)農(nóng)機(jī)局，遼寧 盤錦 124010；2.盤錦市農(nóng)機(jī)技術(shù)推廣站，遼寧 盤錦 124211；3.巴彥淖爾市農(nóng)牧機(jī)產(chǎn)品技術(shù)監(jiān)督控訴中心，內(nèi)蒙古 巴彥淖爾 015000）

秸稈全面禁燒后，水稻秸稈綜合利用問題成為當(dāng)前我國(guó)水稻主產(chǎn)區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中亟需研究的重要課題。從當(dāng)前各地水稻秸稈綜合利用推進(jìn)程度看，秸稈還田占比較大，主要有以下原因：一是秸稈還田在秸稈綜合利用各種方式中成本最低、可操作性最強(qiáng)、見效最快；二是秸稈還田可避免秸稈焚燒，減少霧霾，改善環(huán)境；三是秸稈還田能夠提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，減少化肥利用，符合我國(guó)化肥使用零增長(zhǎng)長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃。盤錦市是水稻生產(chǎn)大市，年產(chǎn)水稻超過100萬(wàn)t，水稻秸稈70萬(wàn)t以上。受品種、氣溫、產(chǎn)量、種植習(xí)慣等客觀因素影響，以盤錦市為代表的北方單季稻稻區(qū)水稻秸稈還田相較于南方稻區(qū)更為困難。2016年以來，盤錦市農(nóng)機(jī)技術(shù)推廣站聯(lián)合有關(guān)單位開展水稻機(jī)械化秸稈還田作業(yè)模式應(yīng)用研究，提出3種水稻機(jī)械化秸稈還田作業(yè)技術(shù)模式，用以滿足當(dāng)前水稻生產(chǎn)階段秸稈還田不同作業(yè)需求。

1 盤錦市水稻機(jī)械化秸稈還田作業(yè)技術(shù)模式

1.1 翻地作業(yè)技術(shù)模式

1.1.1 技術(shù)路線 機(jī)械化收割、秸稈切碎均勻拋灑—秋翻地秸稈深埋—春季埋茬整平—機(jī)插秧。

1.1.2 關(guān)鍵機(jī)具 帶有秸稈切碎裝置的水稻聯(lián)合收割機(jī)；95.55 kW以上輪式拖拉機(jī)，如常州東風(fēng)1354拖拉機(jī)；牽引鏵式犁如德州寶豐527鏵式犁，或驅(qū)動(dòng)圓盤犁如山東大地機(jī)械的9盤斜置雙驅(qū)圓盤犁；具有埋茬整平功能的淺旋耙漿平地機(jī)，如韓國(guó)雄進(jìn)WJCB-300埋茬平地機(jī)。

1.1.3 經(jīng)濟(jì)效益

1）與傳統(tǒng)旋耕作業(yè)成本對(duì)比

水田秋季翻地作業(yè)模式與傳統(tǒng)春季旋耕作業(yè)模式相比，經(jīng)濟(jì)成本見表1。

表1 水田翻地作業(yè)模式與傳統(tǒng)旋耕作業(yè)模式成本對(duì)比Table1 Cost comparison of plowing in paddy field mode and traditional rotary tillage mode 元/hm2

從表1可知，就作業(yè)成本而言，水田機(jī)械化秋翻比春旋節(jié)約成本120元/hm2，主要原因在于春旋作業(yè)和秸稈處理兩項(xiàng)費(fèi)用較高，拉高了春旋作業(yè)成本。

2）與傳統(tǒng)旋耕產(chǎn)量對(duì)比

水田翻耕后較傳統(tǒng)旋耕地每公頃增產(chǎn)5%以上，按盤錦地區(qū)水稻常規(guī)產(chǎn)量1.05萬(wàn)kg/hm2計(jì)算，可增產(chǎn) 525 kg/hm2。若按水稻價(jià)格 3.0 元 /kg 計(jì)算，實(shí)現(xiàn)增收達(dá) 1 575 元 /hm2。

以上2項(xiàng)對(duì)比可見，秋翻實(shí)現(xiàn)節(jié)本增效1 695元 /hm2左右。

1.1.4 關(guān)鍵技術(shù)

1）嚴(yán)格控制收割割茬。全喂入收割機(jī)割茬應(yīng)控制在20 cm以內(nèi)，半喂入收割機(jī)控制在15 cm以內(nèi)。收割機(jī)要安裝秸稈拋灑器，段長(zhǎng)小于8 cm并確保拋灑均勻、無(wú)秸稈打堆現(xiàn)象。

2）使用大功率拖拉機(jī)秋翻。鏵式犁作業(yè)應(yīng)在土壤含水率25%以內(nèi)方可進(jìn)行，單向斜置雙驅(qū)圓盤犁應(yīng)在土壤含水率30%以內(nèi)進(jìn)行，以確?？鄯ず徒斩捀采w達(dá)到理想的效果

3）大力推廣耙漿平地機(jī)。配合秋翻地塊春季整平作業(yè)，確保有效掩埋殘茬和平整土地。

1.2 旱地深旋模式

1.2.1 技術(shù)路線 機(jī)械化收割、秸稈切碎拋灑—春季正反轉(zhuǎn)雙軸旋耕機(jī)旱地深旋—水埋茬整平—機(jī)插秧。

1.2.2 關(guān)鍵機(jī)具 帶有秸稈切碎且均勻拋灑裝置的水稻聯(lián)合收割機(jī)，如蘇州久保田888半喂入聯(lián)合收割機(jī)；正反轉(zhuǎn)雙軸旋耕機(jī)，如江蘇沃揚(yáng)1GKNM-250型旋雙軸耕機(jī)；具有埋茬整平功能的淺旋耙漿平地機(jī)，如長(zhǎng)春中大1BPSQ-300型雙驅(qū)耙漿平地機(jī)。

1.2.3 經(jīng)濟(jì)效益

旱地深旋模式與傳統(tǒng)作業(yè)模式作業(yè)成本對(duì)比見表2。

表2 旱地深旋模式與傳統(tǒng)旋耕作業(yè)模式作業(yè)成本對(duì)比Table 1 Cost comparison of deep rotation on dry ground mode with traditional rotary tillage operation mode 元/hm2

由表2可知，旱地深旋模式與傳統(tǒng)旋耕作業(yè)模式節(jié)省作業(yè)成本750元/hm2，主因在于常規(guī)旋耕作業(yè)后，農(nóng)民要求秸稈必須運(yùn)走，這樣就增加了碎稈、摟稈、打包、運(yùn)輸?shù)榷嗟拦ば颍黾恿俗鳂I(yè)成本。

1.2.4 旱地深旋模式優(yōu)點(diǎn)

在春季干旱少雨的情況下，使用雙軸深旋機(jī)作業(yè)效果明顯：一是秸稈掩埋理想，耙地后水面漂浮少，稻茬打撈時(shí)間短，較常規(guī)做法節(jié)省2/3的打撈時(shí)間；二是增加了作業(yè)深度，大多數(shù)地塊達(dá)到18 cm，比常規(guī)旋耕整地平均深度增加5 cm左右，有利于改善土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，為水稻增產(chǎn)打下基礎(chǔ)；三是大大降低了傳統(tǒng)旋耕作業(yè)模式所需的秸稈處理成本。

1.3 水旋埋茬模式

1.3.1 技術(shù)路線 機(jī)械化收割、秸稈切碎拋灑—春季高刀埋茬起漿機(jī)水旋埋茬—機(jī)械耙平—機(jī)插秧。

1.3.2 關(guān)鍵機(jī)具 帶有秸稈切碎且均勻拋灑裝置的水稻聯(lián)合收割機(jī)；高刀埋草類深旋機(jī)，如寧波拿地Z6/D235單軸變速旋耕機(jī)，作業(yè)深度15～20 cm；具有高效耙平軋草功能的水田軋耙，如盤錦本地生產(chǎn)的軋耙。

1.3.3 作業(yè)效果

水旋埋茬作業(yè)后，稻茬幾乎全部被埋入泥漿，深度0～18 cm范圍內(nèi)均有分布，集中打團(tuán)現(xiàn)象基本沒有；稻茬漂浮率非常低，只有1%～3%的稻茬外露在田面；稻茬埋深最大值22 cm，不同深度稻茬分布比例為：50%～60%分布于表層0～8 cm內(nèi)，30%分布在深度8～12 cm范圍內(nèi)，其余10%～20%分布在12 cm深度以下。

2 秸稈還田后水稻長(zhǎng)勢(shì)及土壤成分變化

2.1 秸稈還田與不還田水稻長(zhǎng)勢(shì)對(duì)比

拿地機(jī)、沃揚(yáng)雙軸機(jī)秸稈還田作業(yè)及普通旋耕機(jī)秸稈不還田作業(yè)水稻長(zhǎng)勢(shì)情況見表3。

表3 秸稈還田作業(yè)及普通秸稈不還田作業(yè)水稻長(zhǎng)勢(shì)情況Table 3 Growing situation of straw returning to field and ordinary straw not return to the field

由表3可知，拿地高刀水旋埋茬機(jī)水滅茬整地作業(yè)效果和沃揚(yáng)雙軸機(jī)旋耕整地秸稈100%還田作業(yè)模式與普通旋耕秸稈焚燒還田作業(yè)模式相比，水稻分蘗和長(zhǎng)勢(shì)較好。沃揚(yáng)雙軸機(jī)旋耕整地秸稈100%還田作業(yè)模式效果較為突出，利于水稻生長(zhǎng)。

2.2 生育調(diào)查分析

拿地高刀水旋埋茬機(jī)水滅茬整地作業(yè)后，可達(dá)到“平”、“凈”、“軟”的水稻機(jī)插秧要求，插后秸稈漂浮率低于1%。水滅茬試驗(yàn)地是扣蟹養(yǎng)殖田，插后一直保持深水層管理，深度一般在6～10 cm，造成分蘗速度相對(duì)較低。但成穗率較高，達(dá)到85%，田間總穗數(shù)達(dá)到33萬(wàn)穗以上。沃揚(yáng)雙軸機(jī)旋耕整地秸稈100%還田基本達(dá)到水滅茬整地效果，田面無(wú)秸稈和根茬，插后采用淺水層管理，返青和分蘗速度較快，6月末就達(dá)到了田間群體莖數(shù)要求，田間總穗數(shù)35.6萬(wàn)穗，成率79.4%。傳統(tǒng)旋耕整地?zé)o秸稈還田的稻田有效穗數(shù)為31.14萬(wàn)穗，成穗率為 68.8%，與秸稈還田相比較低，這說明無(wú)效分蘗較多，原因在于水稻拔節(jié)期養(yǎng)分供應(yīng)不足導(dǎo)致分蘗所需養(yǎng)分無(wú)法滿足生長(zhǎng)發(fā)育的需要，同時(shí)也證明秸稈能夠釋放養(yǎng)分，促進(jìn)水稻分蘗生長(zhǎng)，提高有效穗數(shù)。

2.3 水稻秸稈還田對(duì)土壤的影響

從泡田整地開始，還田的秸稈處于泥水埋沒的厭氧環(huán)境中，經(jīng)過1周左右時(shí)間，厭氧細(xì)菌就會(huì)對(duì)秸稈產(chǎn)生作用，表現(xiàn)為接觸界面變黑、有異味。隨著時(shí)間的延長(zhǎng)和溫度的升高，厭氧細(xì)菌分解活動(dòng)加劇。地插試驗(yàn)表明：整地泡田后30d左右秸稈可被分解15%～20%，60 d被分解 55%～65%，90 d可被分解 85%～90%。通常條件下，淺層分布的秸稈當(dāng)年被分解程度可達(dá)95%，10 cm深度以下的秸稈分解較慢，甚至保留至下一年。這部分秸稈所占比例較少，占秸稈總量的5%左右。

秸稈分解的產(chǎn)物主要為硫化氫，也包括氮磷鉀和微量元素等養(yǎng)分。試驗(yàn)表明：田間秸稈越多，秸稈分解反應(yīng)就越大，田面表層越顯灰黑，產(chǎn)生的氣泡也越多。全量秸稈還田不會(huì)影響水稻插后緩苗和分蘗，后期也沒有表現(xiàn)出不利影響。秸稈還田與無(wú)秸稈還田的插后水稻根系發(fā)育沒有明顯差別，均正常生長(zhǎng)。

2.4 土壤成分的變化

遼寧省鹽堿地利用研究所中心化驗(yàn)室對(duì)秸稈還田試驗(yàn)地的速效氮、速效磷、速效鉀、有機(jī)質(zhì)含量4個(gè)指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，以確定秸稈還田后土壤成分的影響結(jié)果。成分測(cè)試以盤錦瑞田農(nóng)機(jī)專業(yè)合作社試驗(yàn)基地為主，秸稈還田量為常規(guī)對(duì)照（焚燒處理秸稈）、100%還田和200%還田3種形式，檢測(cè)結(jié)果見圖1。所謂200%秸稈還田就是在原有的秸稈還田地塊中人工加入一倍量的秸稈，主要用以驗(yàn)證秸稈還田量對(duì)水稻生長(zhǎng)的影響。

圖1 不同秸稈還田條件不同時(shí)期耕層土壤速效氮磷鉀有機(jī)質(zhì)檢測(cè)結(jié)果Figure 1 Investigation results of the organic matter detection of soil available nitrogen and phosphorus in different straw mulching condition at different stages

從速效氮磷鉀折線圖可以看到，在6月21日和9月20日速效氮磷鉀含量出現(xiàn)2個(gè)峰值，表明是施肥的效果，與實(shí)際很相符。由于出穗后施肥不當(dāng)，導(dǎo)致試驗(yàn)地200%秸稈還田與100%全量秸稈還田的水稻生長(zhǎng)后期出現(xiàn)貪青和結(jié)實(shí)率、千粒重偏低的現(xiàn)象。試驗(yàn)表明，耕層土壤速效氮磷鉀與秸稈還田關(guān)系不明顯，主要受施肥影響。

從土壤有機(jī)質(zhì)調(diào)查結(jié)果表明，秸稈還田能夠補(bǔ)充土壤有機(jī)質(zhì)的代謝消耗，200%秸稈還田與100%全量秸稈還田地塊的有機(jī)質(zhì)含量保持春季整地前水平；100%全量秸稈還田土壤有機(jī)質(zhì)含量比年初提高5.12%，而對(duì)照焚燒處理的土壤有機(jī)質(zhì)含量比春季整地前下降 8.81%。

2.5 秸稈還田對(duì)水稻秧苗返青和生長(zhǎng)發(fā)育的影響

插秧后調(diào)查顯示，200%秸稈還田與100%全量秸稈還田的秧苗返青情況與對(duì)照焚燒處理的返青情況沒有明顯差別，發(fā)根、葉片顏色、株高基本一致，返青到分蘗出穗期發(fā)育指標(biāo)見圖2和圖3。

圖2 不同秸稈還田處理田間莖數(shù)調(diào)查折線圖Figure 2 Broken line of stem count in field in different straw mulching treatment

圖3 不同秸稈還田處理水稻株高調(diào)查折線圖Figure 3 Broken line of rice plant height in different straw mulching treatment investigation

從分蘗速度比較，對(duì)照焚燒處理的秧苗從6月14日至6月28日平均每日莖數(shù)增加速率為：（31.6-5.7）÷14＝1.85 株/（日·穴），同理，200%秸稈還田為1.43 株/（日·穴），100%全量秸稈還田為 1.86 株/（日·穴），這表明水稻秧苗插后分蘗長(zhǎng)勢(shì)表現(xiàn)為：

100%全量還田＞對(duì)照焚燒處理＞200%秸稈還田

從分蘗末期7月7日至拔節(jié)抽穗8月5日，分蘗死亡消減的速率分別為：200%秸稈還田0.175＜100%全量還田0.300＜對(duì)照焚燒處理0.457；成穗率 200%秸稈還田84.5%＞100%全量還田79.4%＞對(duì)照焚燒處理 68.8。

造成200%秸稈還田分蘗長(zhǎng)勢(shì)不強(qiáng)的原因之一可能是受耕層秸稈還田量大的影響，根部土壤環(huán)境不良，導(dǎo)致肥料養(yǎng)分吸收利用不充分，此外，2016年6月15日至21日進(jìn)行排水打藥殺稗草，可能也是不利因素。

100%全量秸稈還田處理的秧苗分蘗長(zhǎng)勢(shì)好于對(duì)照焚燒處理和200%秸稈還田，這表明100%全量秸稈還田不會(huì)對(duì)水稻的正常生長(zhǎng)發(fā)育造成不利影響。從群體結(jié)構(gòu)和生物產(chǎn)量上看，100%全量秸稈還田的表現(xiàn)優(yōu)于對(duì)照焚燒處理和200%秸稈還田。

2.7 秸稈還田對(duì)當(dāng)季水稻產(chǎn)量的影響

2016年對(duì)試驗(yàn)地塊進(jìn)行測(cè)產(chǎn)并對(duì)產(chǎn)量構(gòu)成因素進(jìn)行取樣調(diào)查，結(jié)果見表4。

產(chǎn)量取樣調(diào)查和測(cè)產(chǎn)表明，100%全量秸稈還田較為重視整地滅茬這一關(guān)鍵環(huán)節(jié)，能夠消除秸稈還田帶來的不利影響，保證整地質(zhì)量、插秧質(zhì)量，有利于水稻正常返青、分蘗并獲得高產(chǎn)效果。

田間調(diào)查結(jié)果表明，還田秸稈在微生物作用下腐爛分解的同時(shí)會(huì)生成有害物質(zhì)，但危害并不明顯，有待更加深入地調(diào)查和檢測(cè)。

表4 不同秸稈還田處理的產(chǎn)量構(gòu)成因素調(diào)查Table 4 Yield component factors investigation in different straw mulching treatment

［1］孫華，錢國(guó)明，徐冬太，等.水稻秸稈還田對(duì)水稻經(jīng)濟(jì)性狀及產(chǎn)量的影響［J］.中國(guó)稻米，2010（1）：47-48.

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