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)機械化研究所,遼寧 沈陽 110161)

我國農(nóng)作物秸稈資源豐富。 自我國2016 年啟動秸稈綜合利用項目以來,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)、增加土壤有機質(zhì)、促進作物增產(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“藏糧于地、藏糧于技”的一項重要舉措。 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: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1.2 m,約250 kg/捆;(2)小圓捆(俗稱小圓捆),直徑0.7 m×長1.0 m,約30 kg/捆;(3)小方捆(俗稱小方包),長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輸拉走;而小圓捆或小方捆因為打捆后因重量相對較小容易丟失,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 秸稈離田補貼政策

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

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;飼料化利用需要進一步對秸稈除塵除雜,一般通過揉絲粉碎打捆機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)還田后再進行插秧作業(yè)。

3 秸稈打捆離田對黑土的影響

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)有的秸稈打捆機械裝置不符合農(nóng)業(yè)機械設(shè)計理念,土壤接地比壓嚴(yán)重超出農(nóng)業(yè)機械標(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)時造成粉塵飛揚,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)糧食進一步增產(chǎn)的瓶頸。

3.2 土壤機械壓實威脅農(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、秸稈運輸?shù)炔煌瑱C械機具進地作業(yè),致使機具多次進地,特別是秸稈打捆離田農(nóng)機裝備重型化和密集使用更是加劇了壓實土壤面積的擴大和土壤壓實程度的增加,而且東北黑土土壤容重較小面臨的壓實風(fēng)險更高[5]。 因此,秸稈離田打捆多次作業(yè)造成的土壤機械壓實嚴(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)合理進行秸稈還田與秸稈離田的同時,切實保護好黑土地這個“大熊貓”,推進“藏糧于地、藏糧于技”,提出以下思路舉措:

4.1 加強頂層設(shè)計,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,同時高留茬秸稈可推廣應(yīng)用保護性耕作還田,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,確保進地作業(yè)必須保護土壤;二是對秸稈打捆機械制定必要的“接地比壓”約束值,做到進地不傷地,有效減緩?fù)寥罊C械壓實影響,保護好土壤;三是探索研究大幅度減少機具進地次數(shù)的秸稈撿拾作業(yè)機,在提高效率的同時減緩?fù)寥罊C械壓實造成的土壤生態(tài)影響,也減少不必要的秸稈儲運場所;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現(xiàn)玉米收獲機收獲時確保秸稈不落地,作為秸稈飼料、不接觸土壤,保持秸稈清潔。

4.2.2 安裝平臺監(jiān)測系統(tǒng)加強秸稈離田作業(yè)監(jiān)管

在秸稈打捆機上安裝秸稈覆蓋率監(jiān)測系統(tǒng),并將數(shù)據(jù)進行實時上傳、存儲,以秸稈覆蓋率進行判定,確保30%以上的秸稈覆蓋率為作業(yè)達標(biāo),配合農(nóng)機購置補貼進行約束。

4.2.3 加強農(nóng)機手的技術(shù)培訓(xùn)和作業(yè)監(jiān)管

農(nóng)機具的運行好壞、秸稈離田打捆帶走黑土的量與農(nóng)機手的操作密切相關(guān)。 因此,應(yīng)采取切實可行的方式,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)機手對保護土壤重要意義的認(rèn)識和熟練操作技術(shù),在秸稈離田打捆作業(yè)中逐步實現(xiàn)少帶土甚至不帶土。

4.3 加大保護性耕作技術(shù)推廣示范力度,促進黑土地保護

以秸稈覆蓋少免耕技術(shù)為核心的保護性耕作技術(shù)模式,能有效促進耕地蓄水保墑、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,會防止90%～99%的土壤侵蝕量[7];同時,保護性耕作技術(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),保護黑土地。

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

秸稈綜合利用技術(shù)的實施使秸稈資源得到了很好利用。 現(xiàn)有秸稈離田打捆機械存在機型落后、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。 面對現(xiàn)狀,應(yīng)因地適宜開展技術(shù)創(chuàng)新,在保護黑土地的前提下促進秸稈資源化利用。 加大力度研發(fā)適宜少帶土或不帶土的農(nóng)機具,探索新的作業(yè)方式提高作業(yè)效率減少農(nóng)業(yè)機械進地次數(shù),圍繞收儲運以及秸稈“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)進一步充分有效利用秸稈資源,同時還有效預(yù)防土壤機械壓實和秸稈離田打捆帶走表層土等問題,切實保護好黑土地這個“耕地中的大熊貓”。

4.5 加大土壤保護宣傳力度

4.5.1 營造黑土保護良好社會氛圍

黑土地保護與地力恢復(fù)有著重要的現(xiàn)實需求,我們必須切實保護好和利用好黑土地。 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)實情況是,珍貴的東北黑土地在長期以來土地利用結(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,農(nóng)機具對土壤壓實情況嚴(yán)重,造成土壤板結(jié),影響土壤生物性狀,對糧食生產(chǎn)也會造成不利影響。 因此,應(yīng)采取多種途徑,通過報紙、電視、網(wǎng)絡(luò)等媒體加大土壤保護的宣傳力度,在全社會營造土壤特別是黑土保護的良好氛圍,從國家糧食安全、生態(tài)安全和可持續(xù)發(fā)展角度來保護好利用好黑土地。

4.5.2 切實貫徹落實《中華人民共和國黑土地保護法》

我國首個、也是全球目前唯一一個針對黑土地保護工作的立法《中華人民共和國黑土地保護法》已于2022年8 月1 日正式實施。 保護好好黑土地資源,穩(wěn)步提升黑土地基礎(chǔ)地力,促進資源可持續(xù)利用,維護生態(tài)平衡,須切實貫徹執(zhí)行《中華人民共和國黑土地保護法》,保障國家糧食安全和生態(tài)安全。