秸稈還田的作用與途徑

農業生產的過程是一個能量轉換的過程。作物在生長過程中要不斷消耗能量，也需要不斷補充能量，需要不斷調節土壤中水、肥、氣、熱等的含量。但是，就我國目前的土地耕作情況看，近乎掠奪式的過度耕作經營，以及片地單一大量使用化肥，追求短期效益，造成了土壤有機質含量和肥力下降、土層板結、農業后勁嚴重不足。以我區為例，經測試，大部分地區土壤有機質含量只有0.5%~0.7%，土壤有機質含量和肥力低，已成為制約農業可持續發展的一個重要因素。
秸稈還田是保護性耕作技術的關鍵技術措施之一，它促進了農業節水、節本、增產、增效、環保和可持續發展。農四師秸稈還田面積年年增加，效果顯著。2003年秸稈還田73010hm2，平均提高糧食產量10％~15％，降低生產成本100~150元／hm2，有效地防止了農作物秸稈焚燒，改善了生態環境，增加了農民收益。
1．實施秸稈還田作用
(1)秸稈還田補充了土壤養分。作物秸稈含有一定養分和纖維素、半纖維素、木質素、蛋白質和灰分元素，既含有較多有機質，還有氮、磷、鉀等營養元素。如果全部籽粒和秸稈被從田間運走，那么殘留在土壤中的有機物一般說來僅有10％左右，造成土壤肥力下降，因此，只有通過施肥或秸稈還田等多種途徑才能得以補充。
(2)秸稈還田促進了微生物活動。土壤微生物在整個農業生態系統中具有分解土壤有機質和凈化土壤的重要作用。有機物的合成由植物葉綠素完成，有機物的分解則由微生物來完成。如果只有有機物的合成而沒有有機物的分解，綠色植物就得不到足夠數量的無機養分，農業生產就難以進行。秸稈還田給土壤微生物增添了大量能源物質，隨之各類微生物數量和酶活性也相應增加；實行秸稈還田一般可增加微生物總數的18.9％，接觸酶活性可增加33%，轉化酶活性可增加47%，尿酶活性可增加17%，。這就加速了對有機物質的分解和礦物質養分的轉化，使土壤中的氮、磷、鉀等元素增加，土壤養分的有效性也有所提高。經微生物分解轉化后產生的纖維素、木質素、多糖和腐殖酸等黑色膠體物，具有粘結土粒的能力，同粘土礦物形成有機與無機的復合體，促進土壤形成團粒結構，使土壤容量減輕，一般下降0.10~0.15g/cm3，孔隙度增加3%~6%，含水量提高1.5%。這樣就增加了土壤中水、肥、氣、熱的協調能力，提高了土壤保水、保肥、供肥的能力，改善了土壤理化性狀。
(3)秸稈還田可減少化肥使用量：化肥對于農業獲得高產的作用是明顯的，但長期過量使用．導致土壤板結、肥力破壞、環境污染。我國化肥使用量大大超過世界化肥使用量的平均水平。在國際上，農業發達國家都很注重施肥結構，如美國化肥的施用量一直控制在總施肥量的1／3以內，加拿大、美國大部分玉米。小麥秸稈都還田。作物所吸收的氮主要來自土壤中的原有氮素。來自化肥的僅占23％~24％。這說明即使施用化貯，土壤有機物對作物生長仍然是最重要的。所以秸稈還田是彌補化肥長期使用缺陷的極好辦法。
(4)秸稈還田可改善農業生態環境。前幾年，農四師80％的秸稈主要采取燃燒處理，污染空氣、影響交通、土壤表土焦化，有時還引起火災：即使沒有焚燒，又不采取秸稈綜合利用，秸稈隨意處置仍會影響農業生態環境。因此，農四師提出在“十五”期間基本實現農業廢棄物的綜合利用。
2.秸稈還田的途徑
秸稈還田的途徑有直接還田和間接還田。就地焚燒秸稈是不可取的。被焚燒的秸稈中含有的大量氮素飄入大氣中造成污染，只留下田間一些灰分。同時焚燒時還影響交通，易造成火災燒壞樹木。
(1)間接還田。①過腹還田。秸稈先作飼料，經禽畜消化吸收后變成糞、尿還田。我國民間素有秸稈作粗飼料養畜的傳統：目前約。有20％經過處理用作飼料，大部分僅經切碎至3~5cm后直接飼喂家畜。隨著秸稈處理技術的提高和推廣，青貯、氨化等技術已明顯加快，1990~2000年間全國累計青貯飼料850Mt，年遞增14.24%；氨化秸稈飼料0.28億，年遞增36.96%。秸稈過腹還田，不僅可以增加禽畜產品，還可為農業增加大量的有機肥，降低農業成本，促進農業生態良性環。②堆漚發酵還田。其形式有厭氧發酵和好氧發酵2種。厭氧發酵是把秸稈堆后、封閉不通風；好氧發酵是把秸稈堆后，在堆底或堆內設有通風溝。經發酵的秸稈可加速腐殖質分解制成質量較好的有機肥，作為基肥還田：近幾年各地研制試用了一批高效快速不受農時限制的堆漚肥新技術成果，受到農民的歡迎。③秸稈氣化，廢渣還田：“秸稈氣化、廢渣還團”是一種生物質熱能氣化技術：秸稈氣化后，其生成的可燃性氣體(沼氣)可作為農村生活能源集中供氣，氣化后形成的廢渣經處理作為肥料還田：秸稈炭化、草灰還田，秸稈經不完全燃燒后，變成保留養分的草木灰作肥料還田。
(2)秸稈直接還田。秸稈直接還田是最經濟、最有效、最現實的一條途徑，它不需收集、運輸、加工、拋撤等，同時還可以防止秸稈腐爛過程N、K等養分的損失，促進維生素B和作物生長激素的積累。英國洛桑實驗，從1934~1951年連續18年對比試驗結果表明，直接還田比堆漚還田產量高。秸稈直接還田采用機械作業，農四師2001、2002年機械化秸稈還田面積分別為68170hm2和65920hm2，2003年達到73010hm：，平均提高糧食產量10％~15％，降低生產成本100~150元／hm2，有效地防止了農作物秸稈焚燒，改善了生態環境，減輕了農民負擔，增加了農民收益。
3.秸稈還田與保護性耕作技術路線
農4師農作物秸稈主要是水稻、小麥、油菜、玉米、棉花等秸稈，還田的主要程序是切碎、拋撒、翻壓。
(1)小麥秸稈還田。小麥秸稈還田因有2種收獲機具，故有2種技術路線。一是用全喂入聯合收割機收獲，其技術路線：收獲→秸稈切碎→拋撒→施肥→反轉滅茬旋耕機耕作埋壓→灌水→人工攤平→播種。用帶秸稈切碎裝置的聯合收割機收獲，其技術路線：收獲→施肥→反轉滅茬旋耕機耕作埋壓→灌水→攤平→播種。
(2)水稻秸稈還田。水稻用帶秸稈切碎裝置的半喂入聯合收割機收獲，其技術路線：收獲→施肥→反轉滅茬旋社機耕作埋壓→播種→開溝機開溝覆土。
(3)油萊秸稈還田。用油萊收割機收獲，其技術路線：收獲→秸稈切碎、拋撒→施肥→驅動圓盤犁耕翻埋壓或反轉滅茬旋耕機耕作埋壓。
4．秸稈覆蓋還田的作用與作業要求
(1)秸稈覆蓋還田的作用。①能夠有效地遮擋陽光直射地表，減少土壤水分蒸發和地表風蝕(較地表裸露減少水分損失30％~40％)，提高水分利用率，增強農作物抗旱的能力。②防止大雨對地表直接沖擊造成的土壤滲水毛細管封閉、滲水能力下降、水土流失和環境惡化，減少地表雨水徑流(較傳統土地耕翻地表大雨徑流減少80％以上，雨水利用率提高15％~18％)，最大限度地蓄存雨水。③秸稈內寄生有大量蟲卵和病菌，覆蓋地表通過長時間陽光紫外線輻射和伏天高溫、冬天嚴寒滅殺，可有效地抑制病蟲害的發生。④秸稈分解腐爛，可增加土壤有機肥力，改善土壤結構；減少化肥用量，提高糧食產量和品質。連年秸稈覆蓋還田，土壤有機質含量年遞增0.04％~0.06％，糧食增產10％~15％，干旱年份增產效果更為顯著。⑤可抑制雜草生長和冬天提高地溫，促進小麥分蘗和安全越冬。⑥可防止秸稈焚燒造成的資源浪費和環境污染。
(2)作業要求。秸稈覆蓋率大于30％，覆蓋均勻，播種機能夠順利地完成播種，保證種子正常發芽和出苗。
5.秸稈覆蓋種類與效果
(1)直茬覆蓋。主要應用于小麥聯合收割機收獲后，小麥高茬覆蓋地表面。秸稈直茬覆蓋和免耕播種相結合，蓄水、保墑、增產效果明顯，生產工序少，生產成本低，便于搶農時播種，但作業技術要求高，直茬容易失火。該技術大多用于水澆地小麥直茬復播玉米和干旱山區小麥生產。與傳統生產相比：旱地小麥生產減少工序2~3道，降低生產成本300~375元／hm2，提高糧食產量20％~25％；水澆地2茬減少生產工序3~4道，降低生產成本300~525元／hm2，提高糧食產量10％~15％，節約用水25％~30％。
(2)粉碎覆蓋。主要用秸稈還田機對農作物秸稈直接粉碎后覆蓋。秸稈粉碎覆蓋地表效果好，農民易接受。秸稈碎，易播種，適應性強。與深松、免耕播種技術相結合，形成高質量的保護性耕作技術，大多用于土壤肥沃、地塊平整、交通便利的干旱地區小麥生產；與淺耕播種技術相結合，應用面積大，適應范圍廣，大多用于玉米秸稈粉碎淺旋耕播種小麥和一年一作小麥高產區生產。與傳統生產相比，早地小麥生產減少工序1~2道，降低生產成本225~300元／hm2，提高糧食產量15％~20％；水澆地2茬作物減少工序2~3道，降低生產成本300~375元／hm2，提高糧食產量10％~15％，節約用水15％~20％。
(3)帶狀免耕覆蓋。用帶狀免耕播種機在秸稈直立狀態下直接播種。這是新型示范推廣的保護性耕作技術。作業內容是帶狀免耕、秸稈集壟覆蓋、壟際耕作播種，該技術適應性強，生產工序少，生產成本低，應用效果好。大多用于玉米收獲后直立秸稈狀態下直接播種小麥。與傳統生產相比：旱地小麥生產減少工序2~3道，降低生產成本375~450元／hm2，提高糧食產量10％~15％；水澆地2茬作物減少生產工序3~4道，降低生產成本525~600元／hm2，提高糧食產量8％~12％，節約用水10％~15％。
(4)淺耕覆蓋。用旋耕機或旋播機對秸稈覆蓋地進行淺耕地表處理，以達到其他處理方式的效果。屬于保護性耕作發展中的過渡技術，將逐步被免耕覆蓋取代。