周腰華,王 瑾,張旭東

(1.遼寧省農(nóng)業(yè)科學(xué)院,遼寧 沈陽 110161; 2.遼寧省農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所,遼寧 沈陽 110161)

我國(guó)農(nóng)作物秸稈資源豐富。 自我國(guó)2016 年啟動(dòng)秸稈綜合利用項(xiàng)目以來,以秸稈肥料化、飼料化、燃料化、基料化、原料化“五化”利用的秸稈綜合利用方式,在減少秸稈田間焚燒和隨意廢棄導(dǎo)致的環(huán)境污染、改善人居環(huán)境、增加農(nóng)民收入、促進(jìn)農(nóng)業(yè)綠色高質(zhì)量發(fā)展方面發(fā)揮著重要作用[1,2],特別是秸稈還田在改善土壤理化性質(zhì)、增加土壤有機(jī)質(zhì)、促進(jìn)作物增產(chǎn)方面的生態(tài)效益逐步顯現(xiàn)[3],東北地區(qū)秸稈還田也是黑土地保護(hù)“藏糧于地、藏糧于技”的一項(xiàng)重要舉措。 但是,東北地區(qū)秸稈離田利用過程中的秸稈打捆離田導(dǎo)致黑土流失問題不容忽視,有專家測(cè)算1 hm2農(nóng)田每年流失1 t 黑土[4]。 2022 年秋季～2023年春季,筆者先后在沈陽、鐵嶺、盤錦、朝陽、錦州等地開展玉米和水稻秸稈打捆離田導(dǎo)致黑土流失問題調(diào)研,深入分析了秸稈離田打捆帶土量以及秸稈打捆離田存在的問題,并針對(duì)問題提出相關(guān)思路舉措。

1 “十四五”以來遼寧省秸稈打捆離田基本情況

1.1 總體情況

農(nóng)作物秸稈資源臺(tái)賬數(shù)據(jù)顯示,“十四五”以來,遼寧省秸稈綜合利用率穩(wěn)定在90%以上。 2021 年,遼寧省秸稈產(chǎn)生量2 667 萬t,可收集量2 387 萬t,秸稈利用量2 194 萬t,秸稈綜合利用率91.92%,其中秸稈“五料化”利用比例分別為:肥料化20.97%、飼料化48.01%、燃料化28.03%、基料化0.72%、原料化2.27%。 2022 年,遼寧省秸稈產(chǎn)生量2 532 萬t,可收集量2 255 萬t,秸稈利用量2 098 萬t,秸稈綜合利用率93.03%,其中秸稈“五料化”利用比例分別為:肥料化24.41%、飼料化46.57%、燃料化26.19%、基料化0.81%、原料化2.02%。

除秸稈直接還田、間接還田的肥料化利用以及秸稈飼料化利用中的秸稈整稈離田外,其他的秸稈飼料化、燃料化、基料化、原料化利用均需秸稈打捆離田,2022 年遼寧省秸稈肥料化利用占比由2021 年的20.97%提升至24.41%,再加上考慮農(nóng)戶自用部分無需打捆和山區(qū)耕地秸稈無法打捆作業(yè),因此可以估計(jì):遼寧省秸稈打捆離田利用量占秸稈可收集量的比例2021 年約為70%,2022 年約為65%。

1.2 秸稈打捆類型

秸稈打捆類型主要分4 種:(1)大圓捆(俗稱大圓包),直徑1.25 m×長(zhǎng)1.2 m,約250 kg/捆;(2)小圓捆(俗稱小圓捆),直徑0.7 m×長(zhǎng)1.0 m,約30 kg/捆;(3)小方捆(俗稱小方包),長(zhǎng)0.80 m×寬0.45 m×高0.35 m,約15 kg/捆;(4)大方捆(俗稱大方包),長(zhǎng)1.80～2.00 m,寬1.20 m,高0.90 m,約500 kg/捆。 目前,這4 種秸稈打捆類型中,大圓捆較普遍,秋收后打捆置于地塊中,待土地上凍后需要燃料化利用或其他用途再運(yùn)輸拉走;而小圓捆或小方捆因?yàn)榇蚶笠蛑亓肯鄬?duì)較小容易丟失,田間很少見,較多為秸稈飼料化利用直接田間除塵打捆,這種飼料化利用的秸稈多為小方捆;大方捆在遼寧鐵嶺等地區(qū)有作業(yè)但數(shù)量較少。

1.3 秸稈離田補(bǔ)貼政策

補(bǔ)貼方面,各地政策不同,一般秸稈綜合利用重點(diǎn)縣有相關(guān)離田補(bǔ)貼,補(bǔ)貼金額約20 元/667m2,也有部分地區(qū)以秸稈利用量進(jìn)行補(bǔ)貼,補(bǔ)貼金額約40 元/t;其他非秸稈綜合利用重點(diǎn)縣則很少有離田補(bǔ)貼。

2 秸稈打捆帶土量及所帶土處置

根據(jù)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部2019 年不同區(qū)域主要農(nóng)作物草谷比和可收集系數(shù)推薦值,遼寧省玉米草谷比0.91、收集系數(shù)0.893,遼寧省玉米單產(chǎn)按700 kg/667m2計(jì)算,則每667m2玉米秸稈產(chǎn)生量為637 kg,可收集量為568.84 kg/667m2。根據(jù)實(shí)際調(diào)研數(shù)據(jù),每捆秸稈含土量約10%～15%,則每667m2地每年打捆損失土壤表土約56.88～85.33 kg,土壤容重1.28 g/cm3,那么每年每667m2秸稈離田打捆帶走表土厚度約0.0067～0.0100 mm。 含土量10%～15%的秸稈包主要用于秸稈燃料化和秸稈飼料化,其中燃料利用一般是秸稈打捆直燃,用于電廠直燃發(fā)電或秸稈直燃鍋爐取暖,秸稈中的夾帶土在燃燒過程中灰燼部分有結(jié)焦現(xiàn)象,目前未見有還田利用處理,只是作為廢棄物堆放,影響環(huán)境;飼料化利用需要進(jìn)一步對(duì)秸稈除塵除雜,一般通過揉絲粉碎打捆機(jī)械除塵除雜后打捆成小方捆,秸稈打捆所帶土存于除塵后的雜物中,一般飼料加工單位將其作為肥料的原料或直接用于還田,即秸稈打捆飼料化利用中的打捆帶土最后還是回到農(nóng)田,但除塵增加了秸稈飼料化利用成本。

根據(jù)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部2019 年不同區(qū)域主要農(nóng)作物草谷比和可收集系數(shù)推薦值,遼寧省水稻草谷比1.10、收集系數(shù)0.80,遼寧省水稻單產(chǎn)按600 kg/667m2計(jì)算,則每667m2水稻秸稈產(chǎn)生量為660 kg,可收集量為528 kg/667m2,根據(jù)實(shí)際調(diào)研數(shù)據(jù),每捆秸稈含土量約5%,則每667m2損失土壤表土約26.40 kg,土壤容重1.28 g/cm3,那么每年每667m2秸稈打捆離田帶走表土厚度約0.0331 mm。 由于水稻收獲季節(jié)田間泥濘,作業(yè)后車轍很深,導(dǎo)致水稻秸稈收獲方式幾乎都是采用高留茬收獲作業(yè),機(jī)收作業(yè)后的秸稈拋灑田間,春季多通過泡田后打漿作業(yè)還田后再進(jìn)行插秧作業(yè)。

3 秸稈打捆離田對(duì)黑土的影響

3.1 秸稈離田打捆帶走表層土破壞土壤肥力

秸稈離田打捆帶著表層土破壞土壤肥力主要表現(xiàn)在以下4 方面:(1)現(xiàn)有的秸稈打捆機(jī)械裝置不符合農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)理念,土壤接地比壓嚴(yán)重超出農(nóng)業(yè)機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)要求;(2)秸稈打捆過程中,帶走大量的表層土壤,加速黑土地“變薄、變瘦”,導(dǎo)致肥力明顯下降;(3)盡管采用秸稈打捆作業(yè)滿足畜牧養(yǎng)殖業(yè)牲畜食用條件,但作業(yè)時(shí)造成粉塵飛揚(yáng),致使土壤表土大量流失,導(dǎo)致環(huán)境污染;(4)秸稈大量離田而不能有效還田,導(dǎo)致土壤有機(jī)質(zhì)持續(xù)下降、土壤結(jié)構(gòu)逐步惡化,表現(xiàn)為黑土變瘦變硬變薄,黑土區(qū)普遍主要依靠大量施用化肥來維持較高產(chǎn)量,地力下降已經(jīng)成為黑土區(qū)糧食進(jìn)一步增產(chǎn)的瓶頸。

3.2 土壤機(jī)械壓實(shí)威脅農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展

秸稈打捆離田過程中,一次田間打捆作業(yè)需要秸稈摟行、秸稈打捆、秸稈運(yùn)輸?shù)炔煌瑱C(jī)械機(jī)具進(jìn)地作業(yè),致使機(jī)具多次進(jìn)地,特別是秸稈打捆離田農(nóng)機(jī)裝備重型化和密集使用更是加劇了壓實(shí)土壤面積的擴(kuò)大和土壤壓實(shí)程度的增加,而且東北黑土土壤容重較小面臨的壓實(shí)風(fēng)險(xiǎn)更高[5]。 因此,秸稈離田打捆多次作業(yè)造成的土壤機(jī)械壓實(shí)嚴(yán)重影響土壤生態(tài),加速黑土地“變硬”,從而影響農(nóng)作物產(chǎn)量,不僅增加秸稈綜合利用成本,而且對(duì)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展造成一定程度的威脅。

4 解決秸稈打捆離田導(dǎo)致黑土破壞問題的思路舉措

為了更好開展秸稈綜合利用,在科學(xué)合理進(jìn)行秸稈還田與秸稈離田的同時(shí),切實(shí)保護(hù)好黑土地這個(gè)“大熊貓”,推進(jìn)“藏糧于地、藏糧于技”,提出以下思路舉措:

4.1 加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì),科學(xué)規(guī)劃區(qū)域農(nóng)作物秸稈利用方式

秸稈綜合利用必須遵循因地制宜的指導(dǎo)原則,秸稈還田與秸稈離田應(yīng)統(tǒng)籌規(guī)劃,既要做到科學(xué)還田,也要做到科學(xué)離田,盡可能減少對(duì)黑土耕層的影響。 適宜秸稈還田的地塊應(yīng)將秸稈留在地里,而對(duì)于離田利用的地塊,則提前做好規(guī)劃,可通過收割采取高留茬方式減少秸稈離田黑土夾帶量,同時(shí)高留茬秸稈可推廣應(yīng)用保護(hù)性耕作還田,兼顧秸稈離田利用與秸稈還田需要,更重要的是減少黑土流失。

4.2 制定離田作業(yè)標(biāo)準(zhǔn),保障秸稈科學(xué)合理離田

4.2.1 制定秸稈撿拾打捆離田作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

一是制定相應(yīng)的秸稈離田作業(yè)規(guī)則,確保進(jìn)地作業(yè)必須保護(hù)土壤;二是對(duì)秸稈打捆機(jī)械制定必要的“接地比壓”約束值,做到進(jìn)地不傷地,有效減緩?fù)寥罊C(jī)械壓實(shí)影響,保護(hù)好土壤;三是探索研究大幅度減少機(jī)具進(jìn)地次數(shù)的秸稈撿拾作業(yè)機(jī),在提高效率的同時(shí)減緩?fù)寥罊C(jī)械壓實(shí)造成的土壤生態(tài)影響,也減少不必要的秸稈儲(chǔ)運(yùn)場(chǎng)所;四是要根據(jù)秸稈青黃貯等方面的需要,采取莖穗兼收等方式可以實(shí)現(xiàn)玉米收獲機(jī)收獲時(shí)確保秸稈不落地,作為秸稈飼料、不接觸土壤,保持秸稈清潔。

4.2.2 安裝平臺(tái)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)加強(qiáng)秸稈離田作業(yè)監(jiān)管

在秸稈打捆機(jī)上安裝秸稈覆蓋率監(jiān)測(cè)系統(tǒng),并將數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)上傳、存儲(chǔ),以秸稈覆蓋率進(jìn)行判定,確保30%以上的秸稈覆蓋率為作業(yè)達(dá)標(biāo),配合農(nóng)機(jī)購(gòu)置補(bǔ)貼進(jìn)行約束。

4.2.3 加強(qiáng)農(nóng)機(jī)手的技術(shù)培訓(xùn)和作業(yè)監(jiān)管

農(nóng)機(jī)具的運(yùn)行好壞、秸稈離田打捆帶走黑土的量與農(nóng)機(jī)手的操作密切相關(guān)。 因此,應(yīng)采取切實(shí)可行的方式,通過陽光培訓(xùn)、高素質(zhì)農(nóng)民培訓(xùn)等方式,提升秸稈綜合利用中的農(nóng)機(jī)手對(duì)保護(hù)土壤重要意義的認(rèn)識(shí)和熟練操作技術(shù),在秸稈離田打捆作業(yè)中逐步實(shí)現(xiàn)少帶土甚至不帶土。

4.3 加大保護(hù)性耕作技術(shù)推廣示范力度,促進(jìn)黑土地保護(hù)

以秸稈覆蓋少免耕技術(shù)為核心的保護(hù)性耕作技術(shù)模式,能有效促進(jìn)耕地蓄水保墑、培肥土壤、減少風(fēng)蝕和水蝕、改善土壤生物性狀、穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)、節(jié)本增效[6]。 因此,特別是東北黑土區(qū)應(yīng)加大保護(hù)性耕作技術(shù)推廣示范力度,確保播種前農(nóng)作物秸稈覆蓋率達(dá)到30%以上。 現(xiàn)有研究表明,只要秸稈覆蓋到地表的1/3 以上,就可以防止土壤的侵蝕,降低80%的土壤侵蝕量;2/3 以上秸稈覆蓋或全覆蓋,會(huì)防止90%～99%的土壤侵蝕量[7];同時(shí),保護(hù)性耕作技術(shù)能有效減少秸稈離田打捆帶土量,從而減少風(fēng)蝕水蝕以外因素造成的土壤流失土地退化問題,而且秸稈還田可以增加土壤有機(jī)質(zhì)含量,真正做到防蝕、固沙、蓄水、保墑、穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn),保護(hù)黑土地。

4.4 因地適宜開展技術(shù)創(chuàng)新,在保護(hù)黑土地的同時(shí)促進(jìn)秸稈綜合利用

秸稈綜合利用技術(shù)的實(shí)施使秸稈資源得到了很好利用。 現(xiàn)有秸稈離田打捆機(jī)械存在機(jī)型落后、打捆帶土量大等不足,現(xiàn)有秸稈離田技術(shù)還未全面考慮秸稈打捆離田帶走土壤問題等。 面對(duì)現(xiàn)狀,應(yīng)因地適宜開展技術(shù)創(chuàng)新,在保護(hù)黑土地的前提下促進(jìn)秸稈資源化利用。 加大力度研發(fā)適宜少帶土或不帶土的農(nóng)機(jī)具,探索新的作業(yè)方式提高作業(yè)效率減少農(nóng)業(yè)機(jī)械進(jìn)地次數(shù),圍繞收儲(chǔ)運(yùn)以及秸稈“五化”利用等環(huán)節(jié)開展深入研究,如秸稈離田后土壤分離還田實(shí)現(xiàn)黑土資源循環(huán)利用技術(shù)研究等,通過創(chuàng)新設(shè)備與智能化、創(chuàng)新秸稈綜合利用技術(shù)進(jìn)一步充分有效利用秸稈資源,同時(shí)還有效預(yù)防土壤機(jī)械壓實(shí)和秸稈離田打捆帶走表層土等問題,切實(shí)保護(hù)好黑土地這個(gè)“耕地中的大熊貓”。

4.5 加大土壤保護(hù)宣傳力度

4.5.1 營(yíng)造黑土保護(hù)良好社會(huì)氛圍

黑土地保護(hù)與地力恢復(fù)有著重要的現(xiàn)實(shí)需求,我們必須切實(shí)保護(hù)好和利用好黑土地。 自然狀態(tài)下形成1 cm左右的黑土地土層需要200～400 年,但現(xiàn)實(shí)情況是,珍貴的東北黑土地在長(zhǎng)期以來土地利用結(jié)構(gòu)不合理、常年連作以及黑土地重利用輕養(yǎng)護(hù)等因素影響下,黑土地面臨面積減少、質(zhì)量下降的挑戰(zhàn)[8],秸稈打捆離田帶走表層土壤,導(dǎo)致黑土流失和土壤理化性狀惡化,加速黑土地耕層“變薄、變瘦”[9];秸稈離田打捆帶走黑土的同時(shí),農(nóng)機(jī)具對(duì)土壤壓實(shí)情況嚴(yán)重,造成土壤板結(jié),影響土壤生物性狀,對(duì)糧食生產(chǎn)也會(huì)造成不利影響。 因此,應(yīng)采取多種途徑,通過報(bào)紙、電視、網(wǎng)絡(luò)等媒體加大土壤保護(hù)的宣傳力度,在全社會(huì)營(yíng)造土壤特別是黑土保護(hù)的良好氛圍,從國(guó)家糧食安全、生態(tài)安全和可持續(xù)發(fā)展角度來保護(hù)好利用好黑土地。

4.5.2 切實(shí)貫徹落實(shí)《中華人民共和國(guó)黑土地保護(hù)法》

我國(guó)首個(gè)、也是全球目前唯一一個(gè)針對(duì)黑土地保護(hù)工作的立法《中華人民共和國(guó)黑土地保護(hù)法》已于2022年8 月1 日正式實(shí)施。 保護(hù)好好黑土地資源,穩(wěn)步提升黑土地基礎(chǔ)地力,促進(jìn)資源可持續(xù)利用,維護(hù)生態(tài)平衡,須切實(shí)貫徹執(zhí)行《中華人民共和國(guó)黑土地保護(hù)法》,保障國(guó)家糧食安全和生態(tài)安全。