稻麦秸秆机械化全量还田长效发展机制研究

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  摘要 通过对张家港市农作物秸秆综合利用情况的分析,针对小麦秸秆机械化还田与机插秧技术以及水稻秸秆机械化还田与小麦机播集成技术,提出了适合当地的稻麦秸秆机械化还田工艺路线,探索适合当地农作物秸秆机械化还田的长效发展机制,改善现有机械化还田生产工艺路线,优化当地农业循环经济体系,以为秸秆机械化还田提供参考。
  关键词 机械化还田;稻麦秸秆;还田技术工艺;江苏张家港
  中图分类号 S216.2 文献标识码 A 文章编号 1007-5739(2014)06-0264-02
  Study on Long-term Development Mechanism About Mechanized and Total Straw Returning of Rice and Wheat
  SUN Peng-peng CAI Dong-lin ZHU Zheng-yang LU Jing
  (Zhangjiagang Agricultural Machinery Technology Extension Station of Jiangsu Province,Zhangjiagang Jiangsu 215600)
  Abstract Based on analysis of the situation of straw resource comprehensive utilization in Zhanjiagang City,localized,mechanized and total straw returning technology were studied to explore the long-term development mechanism of crop straw returning.It could improve the operating performance of the existing straw returning,and optimize local agricultural economy. The study provided a reference for mechanized straw returning.
  Key words mechanized straw returning;straw of rice and wheat;operating performance;Zhangjiagang Jiangsu
  农业循环经济既是一种新的经济发展概念,更是发展现代农业的一个新的增长点。在发展农业循环经济的过程中,农作物秸秆全量还田技术已成为现代农业生产的重要环节[1-2]。通过农作物秸秆的全量还田,不仅使秸秆中丰富的有机质、氮磷钾和微量元素得以循环利用,还可以改善土壤的团粒结构,培肥地力,有效地降低病虫害发生率,提高农作物产量,亦可消除秸秆焚烧所造成的环境污染,改善生态环境,对实现农业可持续发展具有十分重要的意义[3-5]。
  但是,目前农作物秸秆还田的许多配套技术问题还未得到彻底解决[6-7]。在土壤耕作、田间管理、作物收获等方面还未形成与秸秆还田相适应的农业生产体系,缺少适合不同区域、不同种植制度下的专用秸秆机械化还田生产工艺,这将对秸秆还田后农作物的播种、发芽、幼苗的早期生长以及作物的产量都会产生严重影响[8-10]。为了探索适合张家港市稻麦秸秆机械化全量还田的长效发展机制,改善现有农作物机械化还田生产工艺,优化当地农业循环经济体系,通过对该市2013年度农作物秸秆综合利用工作的分析,分别提出了小麦和水稻秸秆机械化全量还田工艺路线,为当地农业生产提供参考。
  1 张家港市农作物秸秆综合利用基本情况
  2013年张家港市累计种植小麦、油菜、水稻、玉米3.912万hm2,产生秸秆总量30.56万t。作为江苏省秸秆综合利用示范县,张家港市在夏、秋2季秸秆机械化还田工作中共投入50 hp以上大中拖2 037台次,大中型秸秆还田机2 195台次,小型秸秆还田机49台次,实现秸秆综合利用量30.23万t,综合利用率98.9%。其中,秸秆机械化全量还田作业面积3.714万hm2,占种植面积的94.9%;机械化还田利用秸秆量28.32万t,占秸秆总量的92.6%。秸秆多种形式利用量1.92万t,占6.28%。
  该市夏熟作物实种小麦1.96万hm2、油菜993.33 hm2,产生秸秆总量12.50万t,其中小麦秸秆12.27万t、油菜秸秆0.23万t。夏熟秸秆综合利用量12.24万t,综合利用率97.9%。其中,夏熟秸秆机械化全量还田作业面积1.912万hm2,占种植面积的93.7%;秸秆机械化还田量11.63万t,机械化还田率93.0%。
  该市秋熟作物实种水稻1.85万hm2、玉米106.67 hm2,产生秸秆总量18.06万t,其中水稻秸秆17.86万t、玉米秸秆0.20万t。秋熟实现秸秆综合利用量17.99万t,综合利用率99.7%。其中,秋熟秸秆机械化全量还田作业面积1.802万hm2,占种植面积的97.0%;秸秆机械化还田量16.69万t,机械化还田率92.4%。
  由此可以看出,该市以种植小麦和水稻为主,合占农作物种植面积的97.2%。作物秸秆机械化还田也在秸秆综合利用中占据主导,占秸秆总量的92.6%。
  2 小麦秸秆还田技术
  小麦秸秆还田的作业流程为:机收小麦、机留茬→秸秆切碎→撒施肥料→旋耕埋草→晒垡泡田→二次还田作业→平整田地→水稻机插秧。
  2.1 秸秆切碎
  小麦收获时应尽可能使秸秆纤维化、细碎化,并使切碎的秸秆沿割幅满幅均匀铺放,无秸秆“聚堆”现象。因此,小麦收获时采用安装有秸秆粉碎装置的高性能全喂入联合收割机进行收获,留茬10 cm左右,并用秸秆粉碎装置将秸秆切成5~8 cm,分撒于田间。   2.2 撒施肥料
  为了预防秸秆腐解对水稻前期生长产生的不良影响,加快还田秸秆的腐解速度,提高秸秆还田效果,在还田作业前需合理施加复混肥肥料,以保证土壤养分均衡,且应每还田100 kg秸秆增施纯氮0.8~1.0 kg。
  2.3 旋耕埋草
  撒施肥料之后,采用中型拖拉机配套的反转灭茬旋耕机进行旋耕埋草作业。实践证明,旱地旋耕灭茬埋草作业不仅可使秸秆和肥料混合更加均匀,更可加快秸秆的腐烂分解速度,提高土壤透气性和蓄水保墒能力。因水稻大部分根系分布在表土以下10~15 cm处,为达到秸秆深埋效果,旋耕深度应不低于12 cm。
  2.4 晒垡泡田
  晒垡可以促进土壤微生物活动,改善土壤结构,加速土壤分解,提高土壤温度,利于种子发芽与根系生长,并能减少病虫草害的发生。晒垡3~5 d后便可放水泡田,直至把小麦秸秆泡软、土壤耕作层泡透为优。张家港市土质主要以黏土为主,兼少量壤土,放水浸泡时间需36~48 h。这样浸泡软化的麦秸秆更易与泥土混合均匀,一般不会直立于田间或漂浮于水面,有利于提高秸秆还田的效果及后续水稻的机插秧工作。此外,放水泡田时需严格控制水层高度,水深以高于田面1~3 cm为宜。
  2.5 二次还田作业
  放水泡田后,在保持田间水层厚度≤5 cm的条件下应用埋茬起浆整地机械一次2遍完成麦秸秆的还田及平整地作业,以提高埋草效果和地表平整度。其中,埋茬深度25~30 cm、起浆深度12~15 cm,使土草体积比10∶1以上,以保证有足够的土壤吸收秸秆腐蚀过程中释放的有害物质。在平整地作业后,确保秸秆与耕层土壤拌合均匀,地面秸秆率低,基本无漂浮秸秆现象,并适时沉实土壤,消除 “流动性”土壤。
  2.6 水稻机插秧
  在还田作业后水稻机插秧作业前应将田块沉淀2~3 d,以防止插秧时漂秧、倒秧或栽插过深,影响水稻的分蘖与产量。水稻机插秧时需保证田间水层高0~3 cm,基本苗27万穴/hm2、栽插深度1~3 cm、漂秧率≤3%、伤秧率≤4%、漏插率≤5%,确保机插秧效果。
  3 水稻机插秧后田间管理技术
  3.1 水层管理
  秸秆分解产生的有害物质会影响水稻分蘖期根系的发育,进而影响分蘖的发生,因此水稻插秧之后应及时露天晒垡增氧;而在水稻生于中期,由于大量麦草还田,土壤内部间隙多,极易造成水稻倒伏,为此应及早分次搁田使土壤沉实;水稻生育后期时,田间土壤孔隙度增加,含水量加大,此时水分管理宜间歇灌溉,使土壤既保持足够的水分又有足够的含氧量。
  3.2 肥料运筹
  针对麦草全量还田前期耗用大量土壤中速效氮,后期再分解释放的特点,需调配肥料运筹。秸秆还田前施加氮肥,水稻移栽前施复混肥,水稻生产期提倡有机肥、无机肥结合使用。
  3.3 病虫草害预防
  麦秸秆全量还田有利于清除田面杂草,改善土壤结构,减少病虫草害的发生,但在后期肥料施用不当情况下仍需防除杂草与病虫害的发生。
  4 水稻秸秆机械化还田与小麦机播集成技术
  水稻秸秆机械化全量还田与小麦机播集成技术是实施大面积、大数量秸秆还田的有效途径。该项技术以大中型拖拉机与秸秆还田机相结合来实现农机与农艺技术综合应用的一项技术,可一次性完成旋耕、灭茬、施肥、播种、镇压、平地等多项作业。
  4.1 水稻秸秆还田操作技术
  张家港市水稻秸秆全量还田技术主要以切碎后深旋耕的工艺路线为主,秸秆切碎是为了防止水稻秸秆缠绕旋耕机的刀轴,影响旋耕效果;而深旋耕则可促使足够的土壤与秸秆进行混合搅拌,提高秸秆全量化还田效率,同时也是加厚土壤耕作层、培育土壤肥力的重要措施。
  水稻秸秆旋耕还田法作业流程为:机收水稻、机碎草→碎草匀铺→反转灭茬还田→机播小麦→机开沟→适时镇压。操作方法为:机收水稻时把稻草切碎成5~8 cm长的短茎秆,并抛撒均匀,然后应用反转灭茬旋耕施肥播种机进行反转灭茬、旋耕还田与同步全耕层施肥作业,其中旋耕深度15 cm,施加高复肥300~375 kg/hm2、碳酸氢铵300~375 kg/hm2,继而利用小麦均匀摆播机(或带状匀播机)进行播种作业,最后看准墒情及时机开沟覆土。
  4.2 水稻秸秆还田关键技术
  (1)在水稻收获过程中,水稻留茬高度不能大于15 cm,秸秆粉碎之后抛洒出的秸秆长度应不大于8 cm,且必须在联合收获机切碎器下方安装秸秆抛洒装置,使切碎后的秸秆能够在收割机全割幅范围内撒匀,减少秸秆起堆起垄现象,以为后续高效高质旋耕灭茬作业奠定基础。
  (2)牵引动力配备应采用51.5~66.2 kW大中型拖拉机为宜,应用反转灭茬旋耕施肥播种机进行作业时需保证耕深稳定在15 cm左右,并确保耕作之后地表平整度≤5 cm。为保证旋耕深度以及灭茬、碎土质量,拖拉机应保持适宜的行走速度,控制碎土大小在3 cm 以下,稻草覆盖率在90%以上。
  (3)小麦播种时应适当加大播量。一般情况下,用麦种180~225 kg/hm2,迟播的田块每推迟5 d增加用种量15.0~22.5 kg/hm2。并根据土壤墒情适时调节旋耕盖籽深度,墒情适宜时控制在2~3 cm,土壤偏旱时调节为3~5 cm。
  (4)机开沟一般采用双圆盘开沟机完成。做到内外“三沟”配套,均匀抛洒沟泥,增加覆盖,减少露籽和防冻保苗。沟宽20 cm以上,沟深25 cm以上,确保涝能排,旱能灌,灌排畅通。
  (5)水稻秸秆还田后短期内会在表土层下存有一定厚度的草层,这会对土壤的水分运动产生一定影响。因此,稻茬麦播种后,应根据墒情和土壤类型,适时进行放水或镇压措施,保证齐苗。
  5 结语
  稻麦秸秆机械化全量还田技术要根据不同区域、不同的种植模式从技术路线上加以完善[11]。该文通过对麦秸秆机械化还田与水稻机插秧技术以及水稻秸秆机械化全量还田与小麦机播集成技术的研究,建立健全秸秆综合利用标准化生产体系,规范秸秆机械化还田生产工艺,探索适合张家港市当地化秸秆机械化还田长效发展机制。这不仅能从根本上解决稻麦秸秆的出路问题,也可以引导政策补贴逐步从农机装备向农业生产方式及相关配套技术上转移,使农业生产的区域化布局、标准化耕作、机械化生产及产业化经营的理念逐步被广大农民接受,逐步探索出环境友好型、资源节约型的农业循环经济生产之路。
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