关于黑龙江省秸秆和耕地利用问题的探讨

谢洪昌，张喜波，高 勇，赵世宏，王海礁

(黑龙江省农业机械工程科学研究院 绥化农业机械化研究所，黑龙江 绥化152300)

0 引言

“仓廪实、天下安”，粮食生产是安天下、稳民心的战略产业。习总书记提出“藏粮于地，藏粮于技”，要向土地要粮，向科技要粮，土地才是最好的粮仓，要守住并管好天下粮仓，科学合理利用耕地资源，促进种地养地结合，统筹考虑种养规模和环境消纳能力，积极开展种养结合循环农业试点示范。

当前的燃料主要是天然气、电和煤等能源，同样有高热量的秸秆泛滥成灾不被利用问题，加之耕地变的“薄、瘦、硬、劣、减”五大现状，如果利用泛滥的秸秆来改良土壤就完美的解决了这两大问题。

1 黑龙江省耕地现状

1.1 水土流失严重

水土流失的类型主要以水力侵蚀、风力侵蚀为主，水力侵蚀占约80%，主要以坡耕地为主，黑土层每年可减少4～5 mm；风力侵蚀约占20%，主要发生在平川上，我省播种期为干旱大风期，地表裸露，表层土壤被刮走的同时其中的有机质也被带走。

据第二次全国土壤普查，我省平均每年流失的土壤总量约为2亿～3亿m3。有的耕层只有5 cm的厚度，出现了“破皮黄”现象，黑土层迅速变薄。

1.2 土壤肥力下降，耕地质量退化

为了促进农业高产和稳产，大量化肥和农药被投入土壤中，加快了耕层土壤的矿化速率，改变了土壤微生物区系，土壤团粒结构被破坏，土壤肥力严重下降，理化性质日趋恶化，容重增加，孔隙度减少，微生物活性降低，保水肥能力弱化等。据测算，黑龙江省每年流失氮22万～38万t、磷16万～29万t，折合尿素48万～84万t、过磷酸钙(磷肥)91万～160万t。与开垦初期相比，黑土开垦20年肥力下降1/3，土壤有机质含量平均减少30%～40%；开垦40年肥力下降1/2，土壤有机质平均减少50%～60%。

1.3 退化的原因分析

黑土耕地退化的因素主要包括自然因素和人为因素。自然因素是潜在的，侵蚀是缓慢的。人为因素是由于长期高强度开发利用，耕地长期透支，地下水超采严重，耕作制度不合理，对耕地退化影响显著，所以黑土耕地的退化是人为因素主导发生的。

2 秸秆情况介绍

2.1 秸秆养分含量

秸秆是农作物茎叶部分的总称。秸秆中含有大量的粗纤维及丰富的氮、磷、钾、钙、镁等营养元素，是一种具有多用途的生物资源，如表1、表2所示。

表1 主要作物秸秆氮、磷、钾含量(%)

表2 农作物秸秆的化学成分(%)

2.2 秸秆数量

2018年我省秸秆总量为1.34亿t，其中玉米、水稻、大豆和小麦秸秆量分别为9270万t、2879万t、1228万t和37万t，全省秸秆可收集量1.07亿t，我省秸秆的特点是数量多、分布广、体积大、收储运成本高。2019年庆安县耕地284.5万亩，预计理论产生秸秆量166万t，全县秸秆可收集量127.5万t左右，水稻和玉米种植面积14.47万hm2，秸秆总量约为117万t。

2.3 秸秆利用情况

国外一些国家秸秆利用率高，几乎没有废弃和露天焚烧的现象。如美国年产秸秆约4.5亿t，其中68%用于直接还田，1/5左右用作青(黄)贮饲料；加拿大年秸秆产量在5350万t左右，60%以上用于还田利用；英国73%的秸秆用于直接还田。2017年我国秸秆利用量达到约7亿t，秸秆综合利用率超过83%，其中秸秆肥料化利用率为47.3%，饲料化利用率为19.4%，燃料化利用率为12.7%，基料化和原料化利用率为1.9%和2.3%，初步形成以肥料化、饲料化为主的综合利用格局。2017年我省秸秆利用量约达到6825万t，秸秆综合利用率64.7%，肥料化、饲料化和燃料化利用率分别为34.47%、9.84%和19.4%。综合利用率低，经济性差，产业化程度低，资源浪费严重。

3 秸秆还田的优缺点

3.1 对肥量的影响

据测定，每100 kg水稻秸秆含纯氮0.63 kg、五氧化二磷0.11 kg、氧化钾0.85 kg。水稻秸秆量和水稻产量之比约为1∶0.97，按水稻亩产600 kg计算，则亩产秸秆约580 kg，如100%全量还田，相当于每亩施纯氮3.7 kg、五氧化二磷0.6 kg、氧化钾4.9 kg。再结合测土配方施肥，可酌情减少用肥量。每100 kg干玉米秸秆含氮素0.5 kg、五氧化二磷0.39 kg、氧化钾1.67 kg。每亩玉米秸秆还田量以500 kg计算，理论可增加纯氮2.5 kg、五氧化二磷1.95 kg、氧化钾8.35 kg。经对还田地块三年取样测土，明显提高土壤有机质和氮、磷、钾含量，有机质增加0.05%～0.09%，全氮、有效磷、速效钾含量也有所增加。

另外根据建三江农垦局近10年统计的数据得知，水田连续10年秸秆全量还田可使土壤耕层的碱解氮含量提高17.5%、有效磷提高3.2%、速效钾提高7.1%、有机质提高0.74%，可有效解决随着水稻种植年限的增加土壤养分不断下降甚至匮乏的难题。农业农村部在我省开展保护性耕作示范项目收集10年的数据显示，1000 kg玉米秸秆还田腐烂后，可归还土地氮磷钾合计28.6 kg。

3.2 对土壤指标的影响

建三江管局对水稻秸秆连续10年还田进行跟踪，得出秸秆还田可使土壤耕层和犁底层增厚，土壤容重和硬度降低，土壤通气性和透水性增强，土壤总孔隙度提高，有效孔隙多，土壤蓄水能力强，可使土壤耕层>0.05 mm的孔隙量提高3.47%、土壤犁底层厚度增加约5 cm；秸秆连续5年还田，有机质能提高0.29%，容重下降0.017 g·cm-3。玉米秸秆还田，能够在确保田间土壤有机质含量得到显著提升的同时，生成大量的五碳糖以及六碳糖，其有益效果比直接施用肥料的效果更佳。另外在机械辅助下，能够将秸秆更好地埋在土壤深层，在养分活跃下加深了耕层的厚度，为作物生长提供富裕的养分需求，且土壤容重降低0.01～0.1 g·cm-3，同时使作物根系下扎深度加深25～35 cm。在还田3年后，耕层土壤总孔隙度增加4 %～11%，通气孔隙增加7.5%，还田可使土壤中0.25～1.0 mm 微团聚体由18.60 %提高到32.28 %。

3.3 蓄水保墒

旱田秸秆还田同时进行深耕，能含蓄自然降水，保持耕层水。深耕使自然降水向深层渗透，地表径流少；还田的秸秆能均匀地吸纳自然降水，并能降低水分的蒸发，播种期，秸秆还田的土壤含水量能提高1.5%～2.1%。

3.4 秸秆还田缺点及措施

应适当增施一些氮肥避免出现黄苗、死苗和减产等问题；播种后应及时进行镇压；对水田可能增加二化螟和卷叶螟的发生，要针对性的施药防治；秸秆腐烂时微生物活动会消耗过多的氮素，并释放有害气体，对水稻生长造成一定的影响，要配套科学的施肥措施和水层管理技术措施。

4 焚烧对耕地土壤的影响

秸秆焚烧破坏土壤结构，造成耕地质量下降。秸秆焚烧过程中会使地面温度急剧升高至600～800 ℃，能直接烧死、烫死土壤中的有益微生物，数量减少80%左右，破坏土肥相容，导致水稳性团粒结构解体，把活土变成死土，影响作物对养分的充分吸收，直接影响作物的产量和质量；同时秸秆焚烧不仅会使秸秆中的碳、氮等有机物质燃烧殆尽，也会造成土壤原有有机质降低15%～18%、碱解氮降低4%～9%、含水量降低4%～5%。

5 建议

(1)合理利用黑土耕地资源，严禁对耕地非法侵占和破坏，如占用则尽可能利用空闲地和劣等地。

(2)要求对占用黑土耕地的耕层土壤进行分离，分离的土壤用于改良中低产田和污染耕地的恢复。

(3)引导并鼓励农户增加对耕地治理的投入力度，奖励秸秆还田或使用农家肥的农户。

(4)提高农户对黑土耕地的重视，使农民对耕种土地有培肥地力并持续使用思想意识。

(5)积极探索以预防为主和事后严处的宣传执法新思路，保证黑土耕地的持续利用。

(6)严格执行并迅速推广我省出台的《农业“三减”行动方案》，确保实现农业可持续发展，推进农业发展方式转变，全力发展绿色有机农业。

(7)严格执行并宣贯《黑龙江省耕地保护条例》，提高农民对我省黑土耕地珍视的意识。