謝洪昌，張喜波，高 勇，趙世宏，王海礁

(黑龍江省農(nóng)業(yè)機(jī)械工程科學(xué)研究院 綏化農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所，黑龍江 綏化152300)

0 引言

“倉廩實(shí)、天下安”，糧食生產(chǎn)是安天下、穩(wěn)民心的戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)。習(xí)總書記提出“藏糧于地，藏糧于技”，要向土地要糧，向科技要糧，土地才是最好的糧倉，要守住并管好天下糧倉，科學(xué)合理利用耕地資源，促進(jìn)種地養(yǎng)地結(jié)合，統(tǒng)籌考慮種養(yǎng)規(guī)模和環(huán)境消納能力，積極開展種養(yǎng)結(jié)合循環(huán)農(nóng)業(yè)試點(diǎn)示范。

當(dāng)前的燃料主要是天然氣、電和煤等能源，同樣有高熱量的秸稈泛濫成災(zāi)不被利用問題，加之耕地變的“薄、瘦、硬、劣、減”五大現(xiàn)狀，如果利用泛濫的秸稈來改良土壤就完美的解決了這兩大問題。

1 黑龍江省耕地現(xiàn)狀

1.1 水土流失嚴(yán)重

水土流失的類型主要以水力侵蝕、風(fēng)力侵蝕為主，水力侵蝕占約80%，主要以坡耕地為主，黑土層每年可減少4～5 mm；風(fēng)力侵蝕約占20%，主要發(fā)生在平川上，我省播種期為干旱大風(fēng)期，地表裸露，表層土壤被刮走的同時(shí)其中的有機(jī)質(zhì)也被帶走。

據(jù)第二次全國土壤普查，我省平均每年流失的土壤總量約為2億～3億m3。有的耕層只有5 cm的厚度，出現(xiàn)了“破皮黃”現(xiàn)象，黑土層迅速變薄。

1.2 土壤肥力下降，耕地質(zhì)量退化

為了促進(jìn)農(nóng)業(yè)高產(chǎn)和穩(wěn)產(chǎn)，大量化肥和農(nóng)藥被投入土壤中，加快了耕層土壤的礦化速率，改變了土壤微生物區(qū)系，土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)被破壞，土壤肥力嚴(yán)重下降，理化性質(zhì)日趨惡化，容重增加，孔隙度減少，微生物活性降低，保水肥能力弱化等。據(jù)測算，黑龍江省每年流失氮22萬～38萬t、磷16萬～29萬t，折合尿素48萬～84萬t、過磷酸鈣(磷肥)91萬～160萬t。與開墾初期相比，黑土開墾20年肥力下降1/3，土壤有機(jī)質(zhì)含量平均減少30%～40%；開墾40年肥力下降1/2，土壤有機(jī)質(zhì)平均減少50%～60%。

1.3 退化的原因分析

黑土耕地退化的因素主要包括自然因素和人為因素。自然因素是潛在的，侵蝕是緩慢的。人為因素是由于長期高強(qiáng)度開發(fā)利用，耕地長期透支，地下水超采嚴(yán)重，耕作制度不合理，對(duì)耕地退化影響顯著，所以黑土耕地的退化是人為因素主導(dǎo)發(fā)生的。

2 秸稈情況介紹

2.1 秸稈養(yǎng)分含量

秸稈是農(nóng)作物莖葉部分的總稱。秸稈中含有大量的粗纖維及豐富的氮、磷、鉀、鈣、鎂等營養(yǎng)元素，是一種具有多用途的生物資源，如表1、表2所示。

表1 主要作物秸稈氮、磷、鉀含量(%)

表2 農(nóng)作物秸稈的化學(xué)成分(%)

2.2 秸稈數(shù)量

2018年我省秸稈總量為1.34億t，其中玉米、水稻、大豆和小麥秸稈量分別為9270萬t、2879萬t、1228萬t和37萬t，全省秸稈可收集量1.07億t，我省秸稈的特點(diǎn)是數(shù)量多、分布廣、體積大、收儲(chǔ)運(yùn)成本高。2019年慶安縣耕地284.5萬畝，預(yù)計(jì)理論產(chǎn)生秸稈量166萬t，全縣秸稈可收集量127.5萬t左右，水稻和玉米種植面積14.47萬hm2，秸稈總量約為117萬t。

2.3 秸稈利用情況

國外一些國家秸稈利用率高，幾乎沒有廢棄和露天焚燒的現(xiàn)象。如美國年產(chǎn)秸稈約4.5億t，其中68%用于直接還田，1/5左右用作青(黃)貯飼料；加拿大年秸稈產(chǎn)量在5350萬t左右，60%以上用于還田利用；英國73%的秸稈用于直接還田。2017年我國秸稈利用量達(dá)到約7億t，秸稈綜合利用率超過83%，其中秸稈肥料化利用率為47.3%，飼料化利用率為19.4%，燃料化利用率為12.7%，基料化和原料化利用率為1.9%和2.3%，初步形成以肥料化、飼料化為主的綜合利用格局。2017年我省秸稈利用量約達(dá)到6825萬t，秸稈綜合利用率64.7%，肥料化、飼料化和燃料化利用率分別為34.47%、9.84%和19.4%。綜合利用率低，經(jīng)濟(jì)性差，產(chǎn)業(yè)化程度低，資源浪費(fèi)嚴(yán)重。

3 秸稈還田的優(yōu)缺點(diǎn)

3.1 對(duì)肥量的影響

據(jù)測定，每100 kg水稻秸稈含純氮0.63 kg、五氧化二磷0.11 kg、氧化鉀0.85 kg。水稻秸稈量和水稻產(chǎn)量之比約為1∶0.97，按水稻畝產(chǎn)600 kg計(jì)算，則畝產(chǎn)秸稈約580 kg，如100%全量還田，相當(dāng)于每畝施純氮3.7 kg、五氧化二磷0.6 kg、氧化鉀4.9 kg。再結(jié)合測土配方施肥，可酌情減少用肥量。每100 kg干玉米秸稈含氮素0.5 kg、五氧化二磷0.39 kg、氧化鉀1.67 kg。每畝玉米秸稈還田量以500 kg計(jì)算，理論可增加純氮2.5 kg、五氧化二磷1.95 kg、氧化鉀8.35 kg。經(jīng)對(duì)還田地塊三年取樣測土，明顯提高土壤有機(jī)質(zhì)和氮、磷、鉀含量，有機(jī)質(zhì)增加0.05%～0.09%，全氮、有效磷、速效鉀含量也有所增加。

另外根據(jù)建三江農(nóng)墾局近10年統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)得知，水田連續(xù)10年秸稈全量還田可使土壤耕層的堿解氮含量提高17.5%、有效磷提高3.2%、速效鉀提高7.1%、有機(jī)質(zhì)提高0.74%，可有效解決隨著水稻種植年限的增加土壤養(yǎng)分不斷下降甚至匱乏的難題。農(nóng)業(yè)農(nóng)村部在我省開展保護(hù)性耕作示范項(xiàng)目收集10年的數(shù)據(jù)顯示，1000 kg玉米秸稈還田腐爛后，可歸還土地氮磷鉀合計(jì)28.6 kg。

3.2 對(duì)土壤指標(biāo)的影響

建三江管局對(duì)水稻秸稈連續(xù)10年還田進(jìn)行跟蹤，得出秸稈還田可使土壤耕層和犁底層增厚，土壤容重和硬度降低，土壤通氣性和透水性增強(qiáng)，土壤總孔隙度提高，有效孔隙多，土壤蓄水能力強(qiáng)，可使土壤耕層>0.05 mm的孔隙量提高3.47%、土壤犁底層厚度增加約5 cm；秸稈連續(xù)5年還田，有機(jī)質(zhì)能提高0.29%，容重下降0.017 g·cm-3。玉米秸稈還田，能夠在確保田間土壤有機(jī)質(zhì)含量得到顯著提升的同時(shí)，生成大量的五碳糖以及六碳糖，其有益效果比直接施用肥料的效果更佳。另外在機(jī)械輔助下，能夠?qū)⒔斩捀玫芈裨谕寥郎顚樱陴B(yǎng)分活躍下加深了耕層的厚度，為作物生長提供富裕的養(yǎng)分需求，且土壤容重降低0.01～0.1 g·cm-3，同時(shí)使作物根系下扎深度加深25～35 cm。在還田3年后，耕層土壤總孔隙度增加4 %～11%，通氣孔隙增加7.5%，還田可使土壤中0.25～1.0 mm 微團(tuán)聚體由18.60 %提高到32.28 %。

3.3 蓄水保墑

旱田秸稈還田同時(shí)進(jìn)行深耕，能含蓄自然降水，保持耕層水。深耕使自然降水向深層滲透，地表徑流少；還田的秸稈能均勻地吸納自然降水，并能降低水分的蒸發(fā)，播種期，秸稈還田的土壤含水量能提高1.5%～2.1%。

3.4 秸稈還田缺點(diǎn)及措施

應(yīng)適當(dāng)增施一些氮肥避免出現(xiàn)黃苗、死苗和減產(chǎn)等問題；播種后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行鎮(zhèn)壓；對(duì)水田可能增加二化螟和卷葉螟的發(fā)生，要針對(duì)性的施藥防治；秸稈腐爛時(shí)微生物活動(dòng)會(huì)消耗過多的氮素，并釋放有害氣體，對(duì)水稻生長造成一定的影響，要配套科學(xué)的施肥措施和水層管理技術(shù)措施。

4 焚燒對(duì)耕地土壤的影響

秸稈焚燒破壞土壤結(jié)構(gòu)，造成耕地質(zhì)量下降。秸稈焚燒過程中會(huì)使地面溫度急劇升高至600～800 ℃，能直接燒死、燙死土壤中的有益微生物，數(shù)量減少80%左右，破壞土肥相容，導(dǎo)致水穩(wěn)性團(tuán)粒結(jié)構(gòu)解體，把活土變成死土，影響作物對(duì)養(yǎng)分的充分吸收，直接影響作物的產(chǎn)量和質(zhì)量；同時(shí)秸稈焚燒不僅會(huì)使秸稈中的碳、氮等有機(jī)物質(zhì)燃燒殆盡，也會(huì)造成土壤原有有機(jī)質(zhì)降低15%～18%、堿解氮降低4%～9%、含水量降低4%～5%。

5 建議

(1)合理利用黑土耕地資源，嚴(yán)禁對(duì)耕地非法侵占和破壞，如占用則盡可能利用空閑地和劣等地。

(2)要求對(duì)占用黑土耕地的耕層土壤進(jìn)行分離，分離的土壤用于改良中低產(chǎn)田和污染耕地的恢復(fù)。

(3)引導(dǎo)并鼓勵(lì)農(nóng)戶增加對(duì)耕地治理的投入力度，獎(jiǎng)勵(lì)秸稈還田或使用農(nóng)家肥的農(nóng)戶。

(4)提高農(nóng)戶對(duì)黑土耕地的重視，使農(nóng)民對(duì)耕種土地有培肥地力并持續(xù)使用思想意識(shí)。

(5)積極探索以預(yù)防為主和事后嚴(yán)處的宣傳執(zhí)法新思路，保證黑土耕地的持續(xù)利用。

(6)嚴(yán)格執(zhí)行并迅速推廣我省出臺(tái)的《農(nóng)業(yè)“三減”行動(dòng)方案》，確保實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，推進(jìn)農(nóng)業(yè)發(fā)展方式轉(zhuǎn)變，全力發(fā)展綠色有機(jī)農(nóng)業(yè)。

(7)嚴(yán)格執(zhí)行并宣貫《黑龍江省耕地保護(hù)條例》，提高農(nóng)民對(duì)我省黑土耕地珍視的意識(shí)。