学位论文秸秆还田问题研究.docx

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学位论文秸秆还田问题研究

第一节秸秆还田

我国秸秆资源丰富，在长期的农业生产中各地区总结出大量利用秸秆培肥土壤的途径。

一是直接还田，即将作物的秸秆直接施人土壤中或覆盖于农田表面，主要方式有墒沟埋草还田、留高茬机械化返转灭茬还田、留高茬套播还田、铺盖还田、玉米秸秆还田；二是间接还田，即将作物秸秆堆腐沤制后还田，包括秸秆堆腐、高温堆腐、秸秆腐熟剂堆腐等形式；另外还有秸秆作基料生产食用菌，再将废渣还田以及沼肥还田等。

一、秸秆还田的主要方式

秸秆还田可以分为两大类：

直接还田和间接还田。

通常所说的秸秆直接还田是指作物收获后剩余的秸秆等直接还田，不包括地下根茬。

主要有3种形式，即翻压还田、覆盖还田和留高茬还田。

秸秆间接还田是指秸秆作为其它用途后产生的废弃物继续还田，包括秸秆沼肥还田、秸秆过腹沼肥还田、秸秆菌糠还田、秸秆菌糠沼肥还田、秸秆堆沤还田、外置式秸秆生物反应堆气渣液综合利用技术以及草木灰还田等8种方式。

（一）秸秆直接还田

秸秆直接还田是指作物生产中，作物籽粒可作为农产品部分从田间运出，其余部分留在田间培肥土壤。

作物秸秆作为有机肥直接还田，是行之有效并普遍开展的一项工作。

北方许多试验结果表明，秸秆还田量每亩300〜400kg即可稳定土壤有机质，培肥土壤，保持水土。

目前秸秆还田技术日趋完善，除了传统的过腹还田、高温堆肥等形式，生产实践中总结归纳出许多秸秆直接还田技术，如秸秆粉碎还田、高留茬等形式。

1.秸秆直接还田的技术模式

秸秆直接还田的方式多种多样，成熟的技术模式有以下几种。

（1）机械粉碎还田在收获的同时将秸秆粉碎，均匀抛撒到田间，用机器翻入田间。

在玉米秸秆利用上采取该技术效果较好，在机械化程度较高地区，玉米秸秆多采用该方式利用。

（2）秸杆覆盖还田在作物收获后，将秸秆覆盖在田间，采取免耕措施，开沟或挖穴播种，经过一个生长季，秸秆在田间自然腐烂。

在机械化程度较高地区，多采用第一种秸秆还田方式；在机械化程度较低地区，多采用后一种方式。

2.秸秆直接还田目前存在的主要问题

农业机械和机具不配套秸秆还田多数采取粉碎翻压还田，一般需要大马力的牵引机具，例如实行规模化经营的北京郊区，一般应用55马力[1马力=73S.499W（国际标准单位）]或马力的牵引机具。

而我国农村落实土地承包责任制后，由于一家一户的经营，受地形、田块和资金等限制，大型农机具的推广受到限制。

小四轮等小农机发展很快，造成两个“不配套”，一个“不规范”。

一是秸秆还田技术要求与农村现有的牵引机具不配套；二是小型牵引机具与还田机具不配套；三是在城镇郊区，农业生产水平虽然较高，特别是近几年小麦机收面积扩大，但由于农机作业的不规范，造成留茬过高而无法旋耕或播种困难，灭茬机械和免耕播种技术推广又跟不上，农民为了不误农时，作物机械收获之后，仍然是一把火解决秸秆问题。

茬口紧张为了解决我国人口对于粮食及其它农产品的需求，目前主要是通过提高单产和复种指数来增加粮食产量，为了保证播种面积，造成上下两茬茬口十分紧张。

如在南方双季稻区，早稻收获和晚稻插秧由于农时紧张，农民形容为“双抢”。

在华北平原的小麦-玉米轮作区，夏收小麦种玉米、秋收玉米神小麦都要在一个星期内完成，民间有“夏争时、秋争日”的说法，足以看出茬口紧张。

如果在这些地区没有相应的还田技术和机械，要在很短时间内完成上茬作物收获、秸秆还田、整地和下茬作物的播种（插秧）是十分困难的。

农民习惯和认识问题我国农业有悠久的历史，农民种地有精耕细作的传统，播种前有将田间面貌重新整理干净的习惯，多将作物秸秆收走或烧掉。

特别是农民在认识不到秸秆还田的作用时，很难接受秸秆直接还田技术。

（二）秸秆过腹还田

秸秆作为畜禽的饲料，经畜禽消化吸收后形成粪便，然后以有机肥形式归还土壤。

用秸秆作饲料是一种综合效益很高的模式。

秸秆作为饲料利用需要通过氨化、青贮、制块和制粒、微生物处理等过程。

1.秸秆氨化处理

秸秆氨化处理的基本原理首先氨的水溶液（氢氧化铵呈碱性）对秸秆的碱化作用（即氨解反应）能破坏木质素与多糖之间的醋键结合，使纤维素、半纤维素与木质素分离，将不溶的木质素变成较易溶的羟基木质素，引起细胞壁膨胀，结构（细胞之间的镶嵌物质）变得疏松，结晶纤维素变成无定形纤维素，进而使得秸秆易于消化。

其次，氨与有机物形成有机酸的铵盐，是一种非蛋白质氮化合物，是反刍家畜瘤胃微生物的营养源。

氨还可中和秸秆中潜在的酸度，为瘤胃微生物活动创造良好的环境。

瘤胃微生物能将碳、氮、氧、硫等元素合成更多的菌体蛋白质动物吸收和利用，秸秆氨化是一种比较成功的处理方法，利于牲畜消化吸收，更重要的是氨化可使秸秆的粗蛋白质含量显著提高。

一般来说，氨化秸秆的消化率可提高20%左右，粗蛋白含暈也可提高1〜1.5倍。

秸秆经氨化处理后质地变得松软，具有糊香味，牛爱吃，采食速度可提高20%•〜30%，采食量提髙16%〜43%。

秸秆氨化方法

①液氨氨化将秸秆打捆（或不打捆）堆成垛，注入相当于秸秆干物质重量3%的液氨/再用塑料膜盖密封进行氨化。

氨化时间长短取决于环境温度，通常夏季需1周，春秋季2〜4周，冬季4〜8周。

②用尿素氨化建长、宽、高比为4:

3=2的长方形的氨化池，将秸秆切碎，置于氨化池中，将相当于秸秆干物质重量5%的尿素溶于水中，均匀喷洒到秸秆上，氨化池装满、踩实后用塑料覆盖即可。

处理时间同液氨氨化时间一样。

，

液氨和尿素氨化效果一样，但液氨氨化需用盛装液氨的容器（氨瓶、氨槽车等），增加了生产成本和操作的危险性。

用尿素氨化，也可以采取将秸秆堆垛密封氨化，尿素来源方便，操作安全简单，适用修范围广。

2.秸秆青贮

秸秆青贮是将新鲜的秸秆粉碎后，在嫌气条件下，经过微生物发酵，成为一种青鲜多汁、含有乳酸香味的饲料。

具体操作方法如下。

建青贮池应选择土质坚硬、地势较高、地下水位较低、距饲养房近、远离粪坑和污水池的地方建青贮池，池可是长方形或圆形，池的大小可根据饲养量的多少和秸秆量来定，可以是地下式、半地下式或全地上式，池用砖砌完好，用水泥将壁抹光。

青贮作物秸秆趁青收获后，立即运到青贮池边，用机械粉碎后装人池中，边装料边喷洒一定量的水（以手握不流水为宜）和尿素（每吨作物秸秆加人5kg尿素），装料时层层压实，装完后用塑料布盖严。

青贮30d即可使用，随取随用，取后立即盖上青贮池。

（三）秸秆堆腐还田

作物收获后，将秸秆收集运出田间，在地头或村头，采取堆腐或沤制过程，加工成有机肥，通过施肥措施，使秸秆还田。

我国用作肥料和饲料的秸秆总量不足3亿吨，约占秸秆总量的50%。

用作燃料和工业原料的秸秆不足30%，还有大约20%秸秆没有利用。

一部分堆放在村边、地头，是农村火灾的重大隐患。

加上部分秸秆由于农作物茬0紧张，不能及时还田。

为不影响下茬播种，农民采取就地将秸秆烧掉，既浪费了资源，又污染了环境。

例如京石、济青高速公路沿线夏烧小麦秸秆、秋烧玉米秸秆，成都双流机场附近烧稻草、油菜秸秆，造成关闭高速公路和机场的事故时有发生，使国家经济受到很大损失。

因此，严禁焚烧秸秆，推广秸秆还田意义重大。

利用秸秆堆腐有机肥是我国农民的优良传统，为保持地力经久不衰做出了贡献，但传统堆制费工、费时，很多地区农民已放弃加工有机肥。

采用现代技术，运用生物、工程、机械等措施利用秸秆加工有机肥省工、省时，可变废为宝，已开始被人们所采用，在经济作物种植较多的地区，有机肥量需要量较大，秸秆堆腐是加工有机肥的主要方式之~'o

二、秸秆还田考虑的主要因素

1.秸秆还田的数量

还田秸秆数量基于两方面考虑：

一方面能够维持和逐步提高土壤肥力，另一方面不影响下季作物耕作。

因此，从生产实际来说，以結秆原位还田为宜。

研究表明，在免耕直播单季晚稻上，油菜秆还田量在1800〜5400kg/hm2时，水稻产量随着秸秆量的增加而增加，但当油菜秆量达到7200kg/hm2时没有增产的效果。

研究发现，玉米产量与秸秆还田量呈现典型的一元二次肥料效应方程关系。

研究表明当秸秆还田量达到11250kg/hm2时水稻产量下降。

因此，从培肥地力和人力资源角度出发，稻草还田量在5250〜9750kg/hm2较为适宜，在适宜的范围内全部直接还田省工省时。

秸秆用量过大，在微生物作用下消耗较多的土壤氮素，使土壤氮素供应不足，使秧苗的返青和生长受到明显的抑制。

国外有学者研究认为，秸秆还田对土壤环境的影响是由土壤类型、气候、耕作管理等因素共同作用的结果。

因此，秸秆还田量主要由当地的作物产量、气候条件、耕作方式以及利用方式决定，而没有给出一个固定的还田量。

2.秸秆还田的时间

秸秆还田时机的选择在实际生产中至关重要。

秸秆还田后在微生物作用下分解，与作物争夺氮源。

同时产生大量的还原性物质，这些物质明显影响下季作物的生长。

当前农业生产上主要在秋季还田。

秋季秸秆还田后经过一个冬季的冻融，使碳氮比降低，可以减轻插秧后稻草与秧苗竞争氮素的现象。

因此，实际生产中要注意还田时间，结合作物需水规律协调好水分管理，适当搁、烤、硒田，消除还原物质对水稻的不利影响，充分发挥秸秆的优越性和环境效应。

3.秸秆还田的配套措施

我国人均耕地较少，复种指数较高，每季作物之间间隔较短，同时秸秆碳氮比较高，不易腐烂，出现妨碍下季作物耕作、影响出苗、烧苗、病虫害加重的现象，有时甚至造成减产。

为了克服秸秆还田的盲目性，提高效益，在秸秆还田时需要大量的配套技术措施。

试验表明，秸秆翻压深度能够影响作物苗期的生长情况。

麦秸翻压深度大于20cm时，或耙均匀于20cm耕层中，对玉米苗期生长影响不大。

翻压深度小于20cm，对苗期生长不利。

从粉碎程度上看，秸秆小于10cm较好。

秸秆翻压后，使土壤变得疏松，大空隙增多，导致土壤与种子不能紧密接触，影响种子发芽生长。

因此，秸秆还田后应适时灌水、镇压，减少秸秆还田对作物的影响。

秸秆还田时，秸秆应均匀平铺在田间，否则秸秆过于集中，容易导致作物局部出苗不齐。

碳氮比是影响作物秸秆分解的重要因素。

_作物秸秆碳氮比较大，微生物分解作物秸秆时，与作物争氮，影响苗期生长，秸秆还田时补充氮磷肥是必要的。

土壤含水量是影响桔秆分解的重要因素。

研究认为，旱地秸秆还田土壤含水量在15%〜20%时分解速率最快，低于15%几乎不发生分解。

秸秆淹水后，在厌氧还原的条件下产生甲烷、一氧化氮、硫化氢以及还原性离子，对作物产生毒f作用。

因此，水田秸秆还田后适当排水晾田，增加土壤的通透性。

•

秸秆还田，特别是秸秆覆盖还田为病虫提供了栖息和越冬的场所。

因此，尽量减少还田秸秆病株的残存量是减少病虫害的有效措施。

杂草能够严重危害农作物，与作物竞争水分、肥料、空间，影响作物生长。

有研究表明，秸秆还田能够减少田间杂草种类和数量。

三、玉米秸秆还田技术

玉米是我国主要粮食作物之一，各地在玉米生产中总绪出大量的秸秆还田技术，为我国培肥地力做出了贡献。

（一）玉米藉秆覆盖技术

1.技术操作方法

覆盖秸秆玉米收穗后，将玉米秸秆顺行铺在其垄背上，后一铺的基部压住前一铺的梢部，依次盖一个垄背（0.4m），空一个垄背（0.8m）。

第二年在前一年空开垄背上用同样方法覆盖整秆，以后每年依次交替。

翻耕根据土壤肥力，亩施用80〜100kg氮肥做底肥，在空开垄背内第一年进行秋耕，从第二年开始改秋耕为来年春耕，翻耕深度要求在20cm左右。

⑴.播种

①品种类型及种子质量采用当地优良品种，要求发芽率子正85%以上，纯度90%以上，净度95%以上。

②种子处理为防止病虫害及保证种子发芽，采用“卫福”拌种进行种子包衣。

③播种日期旱地春玉米应在地温不低于10C的条件下播种，播种期一般在4月10日到4月底。

在播种期内应尽量提前播种，充分利用墒情和有效积温。

④保证播种量播种量在土壤耕层含水量为15%以上时每亩为3.5kg，土壤含水量在12%〜14%时，每亩增加种子0.5kg。

⑤严格掌握播种质量在空开垄背内结合施肥进行播种。

播深4〜5cm。

耕层含水量低于15%时，播后应镇压，促苗出土。

⑵田间配套管理措施

①定苗在玉米植株3展