徐久升 呂宏靖
(1、遼寧省鹽堿地利用研究所,遼寧 盤(pán)錦 124000,2、遼寧省農(nóng)業(yè)機(jī)械化技術(shù)推廣總站,遼寧 沈陽(yáng) 110034)
農(nóng) 機(jī)
水稻秸稈機(jī)械化全量還田試驗(yàn)與應(yīng)用
——試驗(yàn)篇
徐久升1呂宏靖2
(1、遼寧省鹽堿地利用研究所,遼寧 盤(pán)錦 124000,2、遼寧省農(nóng)業(yè)機(jī)械化技術(shù)推廣總站,遼寧 沈陽(yáng) 110034)
水稻秸稈機(jī)械化全量還田項(xiàng)目針對(duì)水稻秸稈綜合利用模式(五化:肥料化、飼料化、原料化、基料化和燃料化)是優(yōu)勢(shì)最明顯的,秸稈就地利用省去摟草、打包、運(yùn)輸、加工、再運(yùn)輸?shù)拳h(huán)節(jié)。秸稈全量還田后,到底對(duì)水稻機(jī)械化作業(yè)產(chǎn)生什么影響,對(duì)水稻生長(zhǎng)產(chǎn)生什么變化,通過(guò)秸稈100%還田,200%還田(極限試驗(yàn))和秸稈焚燒處理的三種條件對(duì)比,分析秸稈全量還田后作業(yè)影響及土壤理化性變化及最終測(cè)產(chǎn)結(jié)果。
試驗(yàn)結(jié)果表明,使用滅茬機(jī)進(jìn)行水滅茬作業(yè)后,經(jīng)過(guò)滅茬機(jī)旋刀的切割與攪拌等,能夠?qū)⑷拷斩挸浞致癫卦谀酀{中,田面表層基本上看不到秸稈,在減少秸稈對(duì)水耙地影響方面的作用非常顯著。與焚燒處理相比,水耙地效果優(yōu)于焚燒處理方式,焚燒處理的表面有一定數(shù)量的根茬在地表,平均每平方米殘留根茬1~3個(gè),而采用機(jī)械水滅茬整地則基本沒(méi)有根茬存在。從插秧前整地效果看,焚燒處理方式不如水滅茬處理,水滅茬田面更干凈,整地泥漿更軟,泥漿中硬塊更少,整地深度更大,這些都是有利插秧和水稻生長(zhǎng)的。
這說(shuō)明,焚燒處理如果不重視整地,同樣不能為水稻插秧、生長(zhǎng)創(chuàng)造良好的生長(zhǎng)條件。秸稈還田,雖然增加了整地難度,但只要選擇合適機(jī)械和作業(yè)方式,同樣能夠達(dá)到“平、凈、軟”等標(biāo)準(zhǔn)要求。
從實(shí)際過(guò)程來(lái)看,稻田全量秸稈干重一般350~500 kg,壓實(shí)體積只有0.4~0.5 m3,占耕層重量比或體積比都很小,理論上平均厚度不超過(guò)5 mm。特別是經(jīng)過(guò)滅茬機(jī)攪漿作業(yè)后,被立體分布在耕層中,在耕層土壤中更顯稀少。所以,要提高整地效果減輕秸稈影響,就要保證有效的整地深度不要少于12 cm,同時(shí)重視滅茬攪漿作業(yè),消滅秸稈在地表集中、成片的問(wèn)題,危害水稻插秧作業(yè)和插后生長(zhǎng)。
整地后秸稈全量還田、200%全量還田取土樣調(diào)查表明,秸稈經(jīng)機(jī)械攪拌等作用后破碎嚴(yán)重、分布分散,對(duì)插秧和水稻生長(zhǎng)的物理危害妨礙插秧、阻礙發(fā)根都基本消除。
試驗(yàn)結(jié)果表明,100%全量和200%全量秸稈還田試驗(yàn)地重視整地作業(yè),特別是采用水滅茬攪漿作業(yè),將還田秸稈與耕層泥漿充分拌合,消除了還田秸稈集中、成片和在水面漂浮的現(xiàn)象,從插前整地效果看比焚燒秸稈試驗(yàn)地塊好。在“平”“凈”“軟”三項(xiàng)均比焚燒處理好,漏查率和漂浮率都低于焚燒處理。造成焚燒處理水耙地效果差的主要原因是,沒(méi)有經(jīng)過(guò)機(jī)械滅茬攪漿處理,根茬在水耙地時(shí)漂浮地表,調(diào)查表明每平米殘留1~3個(gè)根茬,客觀上增加了漏插和漂浮百分比。
不同機(jī)械作業(yè)方式整地效果也有明顯差別,其中平拿地高刀水旋埋茬機(jī)作業(yè)后水耙地和插秧作業(yè)效果最好,插后漂浮率小于2%,漏插率小于2%;沃揚(yáng)雙軸旱旋機(jī)旱旋滅茬水耙地和插秧作業(yè)效果最不好,平地后田面稻茬較多,插后漂浮率約3%~4%,漏插率4%左右;普通水旋埋茬機(jī)作業(yè)后水耙地和插秧作業(yè)效果好于沃揚(yáng)雙軸旱旋機(jī)旱旋滅茬作業(yè)效果,平地后田面稻茬較少,插后漂浮率小于3%,漏插率小于3%。
從泡田整地開(kāi)始,還田秸稈處于埋在泥水的環(huán)境中,在微生物作用下開(kāi)始腐爛,調(diào)查證明表層泥中秸稈腐爛比深層的快,這是因?yàn)楸韺訙囟雀哂欣谖⑸锘顒?dòng)。在耕層土壤環(huán)境中存在分解秸稈的微生物群落,在不施腐熟劑情況下耕層秸稈也會(huì)腐爛分解。整地泡田后30天秸稈可被分解15%~20%,60天被分解至55%~65%,90天可被分解至85%~90%。在通常條件下,分布淺層的秸稈當(dāng)季被分解可達(dá)95%以上,殘留到下一季很少,只有在10~15 cm深度以下的秸稈分解慢一些,能夠保留至下一年,但埋在深層的秸稈所占的比例少,約為總量5%~10%。
表1 秸稈還田試驗(yàn)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
秸稈分解伴有微量硫化氫產(chǎn)生,在腐爛高峰期有氣體生成溢出,在100%和200%全量秸稈還田的試驗(yàn)地這種現(xiàn)象非常明顯,焚燒處理的對(duì)照田則基本沒(méi)有觀察到。秸稈腐爛分解過(guò)程中對(duì)耕層泥土環(huán)境也有顯著影響,外觀表現(xiàn)為耕層泥土由換黑色變?yōu)榛液谏休p微的硫化氫臭味。田間秸稈越多產(chǎn)生反應(yīng)越大,田面表層會(huì)越顯灰黑,產(chǎn)生的氣泡越多。
對(duì)試驗(yàn)地塊耕層土壤定期進(jìn)行取樣檢測(cè),主要定量檢測(cè)項(xiàng)目有速效氮、磷、鉀和土壤有機(jī)質(zhì)含量,2016年當(dāng)季檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表1。
在6月21日和9月20日速效氮磷鉀含量出現(xiàn)兩個(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)才導(dǎo)致試驗(yàn)地200%與100%全量秸稈還田后期表現(xiàn)出貪青,結(jié)實(shí)率、千粒重偏低。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)結(jié)果來(lái)看,秸稈還田能夠補(bǔ)充土壤有機(jī)質(zhì)的代謝消耗,200%與100%全量秸稈還田地塊有機(jī)質(zhì)含量保持春季整地前的水平;100%全量秸稈還田土壤有機(jī)質(zhì)比年初提高5.12%,對(duì)照焚燒處理的有機(jī)質(zhì)比春季征地前下降8.81%。
插秧后200%與100%全量秸稈還田與對(duì)照焚燒處理返青階段沒(méi)有明顯差別,在發(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)調(diào)查結(jié)果見(jiàn)表2、表3。
表2 分蘗至齊穗田間水稻總莖數(shù)調(diào)查結(jié)果 單位:株/穴
表3 分蘗至齊穗田間水稻株高調(diào)查結(jié)果 單位:cm/穴
從分蘗速度比較,對(duì)照從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%全量秸稈還田為1.43株/(日·穴),100%全量秸稈還田為1.86株/(日·穴);結(jié)果證明插后分蘗長(zhǎng)勢(shì)表現(xiàn)為:
100%全量還田>對(duì)照焚燒>200%全量還田
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比為:200%全量還田0.175<100%全量還田0.3<對(duì)照焚燒0.457;成穗率200%全量還田84.5%>100%全量還田79.4%>對(duì)照焚燒68.8。
造成200%全量秸稈還田分蘗長(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)境不良肥料養(yǎng)分吸收利用不充分的結(jié)果。2016年試驗(yàn)在6月15日至21日進(jìn)行了排水噴藥除稗草,也是不利因素之一;與100%全量秸稈還田試驗(yàn)結(jié)果相比,該處理分蘗長(zhǎng)勢(shì)非常正常,好于對(duì)照和前者,表明100%全量秸稈還田不會(huì)對(duì)水稻正常生長(zhǎng)發(fā)育有不利影響。從群體結(jié)構(gòu)和生物產(chǎn)量,100%全量秸稈還田表現(xiàn)都優(yōu)于對(duì)照焚燒處理和200%全量秸稈還田的地塊。
2016年對(duì)試驗(yàn)地塊進(jìn)行了測(cè)產(chǎn),并對(duì)產(chǎn)量構(gòu)成因素進(jìn)行了取樣調(diào)查,結(jié)果見(jiàn)表4。
表4 產(chǎn)量構(gòu)成因素調(diào)查結(jié)果
100%全量秸稈還田重視整地滅茬抓好關(guān)鍵環(huán)節(jié),完全能夠消除秸稈還田帶來(lái)的不利影響,能夠保證整地、平地質(zhì)量和標(biāo)準(zhǔn),保證插秧質(zhì)量和水稻正常返青、分蘗,并獲得良好高產(chǎn)結(jié)果。
還田秸稈在微生物作用下腐爛分解,會(huì)伴有有害物質(zhì)生成,危害不明顯,需要下一年進(jìn)行更深入細(xì)致調(diào)查檢測(cè)。
秋季深翻地的冬季機(jī)械配備建議采用130馬力以上大底盤(pán)輪式拖拉機(jī)開(kāi)展秋翻作業(yè)。鏵式犁作業(yè)應(yīng)在土壤含水率30%以內(nèi)進(jìn)行,單向斜置圓盤(pán)犁應(yīng)在土壤含水率40%以內(nèi)進(jìn)行,否則扣筏效果不理想,秸稈覆蓋差。雙向?qū)χ檬綀A盤(pán)犁作業(yè)不納入作業(yè)補(bǔ)貼范圍。
建議大力推廣埋茬起漿機(jī),配合秋翻地地塊春季整平作業(yè),可有效掩埋殘茬、平整土地。
建議補(bǔ)貼地塊作業(yè)機(jī)車安裝GPS作業(yè)補(bǔ)貼監(jiān)管系統(tǒng),與人工抽查配合,可實(shí)現(xiàn)高效核查工作,大大降低勞動(dòng)強(qiáng)度。
嚴(yán)格控制收割割茬,建議全喂入收割機(jī)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)在8 cm以內(nèi),確保拋灑均勻,無(wú)秸稈打堆現(xiàn)象。使用大馬力收割機(jī)作業(yè),一般在80馬力以上,確保割茬低、拋灑均勻、夾帶損失少。
大力推廣兩旋一翻或三旋一翻輪耕制度,滿足實(shí)際生產(chǎn)需求。
加大宣傳力度,配合秸稈禁燒工作,形成長(zhǎng)效管理機(jī)制,促進(jìn)科學(xué)開(kāi)展。
首先2016年受試驗(yàn)條件限制,對(duì)水稻還田秸稈腐爛分解產(chǎn)生有害物定性、定量調(diào)查檢測(cè)進(jìn)行的不深入,特別是有害物對(duì)耕層污染指標(biāo)缺乏數(shù)據(jù)證明,在2017年應(yīng)當(dāng)增加土壤氧化還原單位、含氧量等一些環(huán)保指標(biāo)的調(diào)查檢測(cè)。
其次是應(yīng)當(dāng)增加施用秸稈腐熟劑處理,作為試驗(yàn)內(nèi)容,弄清腐熟劑對(duì)秸稈腐爛分解的作用和利弊。
最后是定點(diǎn)觀測(cè)還田秸稈殘留調(diào)查觀測(cè)。