南方青贮、鲜食玉米机械化秸秆还田替代技术研究

张宁洁，龙秀雪，李 杰，罗 红

（1.贵州省山地农业机械研究所，贵州贵阳 550002；2.独山县科学技术协会，贵州独山 558200；3.独山县发展和改革局，贵州独山 558200）

0 引言

青贮、鲜食玉米的机械化秸秆还田作为一种有机质还田土壤的方式，通过优选的机具充分腐烂秸秆，使其作为绿色肥料减少了化学肥料的施用，把玉米秸秆及根茬中的有机质转化成土壤中的有机质，增强了土壤肥力，优化土壤的团粒结构，抑制土壤盐碱上升，有利土壤的绿色保护，根据南方地区复杂的地形地貌，决定了不同的青贮、鲜食玉米产区秸秆还田机具的选型配套在1.2～2.2 m宽幅范围内秸秆还田机十余种相关机具配套，通过筛选不同立地条件秸秆还田的适配农业机械及机具的粉碎、深埋、灭茬还田，改人工作业为机械作业，争抢农时季节，改良土壤结构，培肥地力，改善生态环境，优化南方山地青贮、鲜食玉米改土培肥技术体系，从而为农业生产带来更好的经济社会生态效益。

1 代表地形的确立和机型的选定

1.1 青贮饲料玉米区地形的确立和机型的选定

重庆合川区位于四川盆地东南部，重庆市西北部，为平缓丘陵地型，该区以企业为主体大力发展玉米青贮，传统做法是：当地青贮饲料玉米在7月下旬收获后，采用旋耕机直接旋耕翻埋茎秆基部和根茬还田，由于气温很高，雨水多，秸秆腐解也能达到一定效果。本项目试验示范中将旋耕机改成专用的灭茬还田机，该机对收获玉米后的耕地可进行碎土和埋茬作业，机型适宜1.8～2.5 m幅宽较大还田机作业，配套大中型马力拖拉机。针对青贮饲料玉米以茎秆基部和根茬混耙还田为主的特点，需采用一次性根茬灭茬还田整地方式进行机械还田作业，以解决季节紧，茎秆基部及根茬灭茬还田与整地同步作业的问题。

分别用2种机型进行秸秆还田试验示范，用当地雷沃作物收获机进行收获后根茬自行腐烂还田作对照。T1：反转埋茬秸秆还田机，配套拖拉机动力58.4～80.3 kW。T2：双轴灭茬多用旋耕机，配套58.4～80.3 kW拖拉机动力。

1.2 鲜食玉米区地形的确立和机型的选定

江苏和浙江省是我国东南沿海玉米种植区域，以鲜食玉米为主，扬州市位于江苏省中部，位于长江北岸、江淮平原南端，耕地平坦而连片面积大，是南方机械化作业的最佳区域，该省淮南区有10万hm2鲜食玉米，以糯玉米品种为主，其次是甜玉米，平作和净作栽培，种植模式主要有“鲜食玉米-鲜食玉米，小麦-鲜食玉米，鲜食玉米-蔬菜”。浙江省东阳市位于浙江省中部，地形以丘陵和盆地为主，可发展中小型农业机械作业，该省有10万hm2鲜食玉米，鲜食甜、糯玉米占2/3以上，以糯玉米为主，其次是甜玉米。垄作和净作栽培，周年种植模式主要是“鲜食玉米-鲜食玉米”。

由于两区域气温很高，雨水多，秸秆腐解速度快，但存在粉碎秸秆过长、根茬大块、还田质量不好、旋耕机效果差、耕整地不平的问题，下季玉米播种会出现出苗率下降和播行不整齐。试验示范以周年2季鲜食玉米种植为主要模式，针对两区域鲜食玉米前后茬口紧的情形，鲜食玉米在7月上旬摘穗收获后，江苏扬州选择还田机作业幅宽2 m以上，采用一次性秸秆及根茬粉碎旋耕还田整地方式行机械还田作业。浙江东阳秸秆还田需满足中小型拖拉机为配套动力，还田机作业幅宽1.2～1.8 m，采用秸秆还田机粉碎还田后，再用旋耕机旋耕翻埋秸秆和根茬，针对还田机作业时整株秸秆朝两边倒入垄沟的严重情况对现有秸秆粉碎旋耕还田机进行改进。

可分别用3种机型进行秸秆还田试验示范，当地传统秸秆还田处理方式为测试对照。T1：1.5 m宽幅秸秆粉碎还田机，配套51.1～73 kW拖拉机动力。T2：1.8宽幅秸秆粉碎还田机，配套拖拉机动力51.1～73 kW马力。T3：2.0宽幅双轴灭茬旋耕机，配套51.1～73 kW马力拖拉机动力。

2 参试品种及收获时间

青贮玉米参试品种为：渝青玉386（重庆市农科院自己选育的品种），5 000株/667m2，宽窄行90：60 cm，株距20 cm，在25%水分含量下收获。

江苏扬州鲜食玉米参试品种为江苏京科糯2000、晶甜3号。每穴2粒，行距80+40 cm，株距25～30 cm，4 000～4 500株/667m2。糯玉米一般吐丝后23～26天收获，含水量59%～65%，甜玉米一般吐丝后21～23天收获，含水量68%～75%下收获，春玉米4月上旬播种，7月上旬收获，秋玉米7月下旬播种，10月中旬收获。

浙江东阳鲜食玉米采用垄作，覆膜，种植品种浙甜11、浙凤糯2号等。垄高20～25 cm，垄距140 cm，垄宽70～80 cm，每穴1粒，行距65 cm，株距30 cm，3 500株/667m2，播种深度4～5 cm，吐丝后25天收获，含水量73%～75%下收获，春玉米2月上旬播种，5月中旬收获，夏玉米5月中旬播种，8月上旬收获，秋玉米8月中旬播种，11月上旬成熟。

3 试验数据分析、模式及示范

3.1 青贮玉米试验数据分析、模式及示范

数据分析：对于青贮玉米的秸秆还田，主要是7月下旬收获机收获后，留在地上＜10 cm的残茬及土里的根茬部分，借助机具可实现秸秆的全量还田，传统对照方法仅是收获后等秸秆残茬自行腐烂，T2处理相对于T1处理，其碎茬深度、根茬粉碎率、根茬覆盖率、碎土率都较高，碎茬比较充分，再加上当地7、8月份气温很高，雨水多，能加速根茬腐化程度，推助秸秆还田效果，可采用双轴旋耕机直接旋耕翻埋来灭茬残留的茎秆基部和根茬还田（表1）。

表1 青贮玉米机械化秸秆还田数据

采用模式及示范面积：玉米收获后用类似云山1GKNM-220ZG双轴灭茬多用旋耕机对收获青贮玉米的耕地进行碎土、灭茬、整地作业。机具特性为：前刀轴灭茬，后刀轴旋耕地多功能作业，由拖拉机动力输出轴驱动，其结构紧凑，整机刚性好，碎茬覆盖性好，油耗较低，对土壤湿度适应范围广。2019年试验面积达0.67 hm2，示范面积达6.67 hm2以上，2020年示范面积达53.33 hm2以上。

3.2 鲜食玉米区试验数据分析、模式及示范

数据分析：较留茬20～70 cm的粒用玉米而言，鲜食玉米是用人工收获玉米后整株秸秆留在田间，故机械化秸秆还田较不充分，其还田指标中抛撒不均匀度、漏切率较高，切碎长度合格率、秸秆覆盖率较低；灭茬指标中碎茬深度、根茬粉碎率、根茬覆盖率、碎土率较低。对鲜食玉米而言选型的机具能够满足机械化秸秆粉碎还田的需要，解决了鲜食玉米秸秆在粉碎过程中被推至垄沟后致使机器捡拾难度大，从而造成漏切率过高影响粉碎质量的难题，同时实现平作、垄作不同作业方式鲜食玉米秸秆收割、粉碎、还田一体化，一机多用，提高作业效率（表2）。

表2 鲜食玉米机械化秸秆还田数据

采用模式及示范面积：江苏扬州大学、浙江省东阳玉米研究所鲜食玉米平作可采用双轴灭茬旋耕机进行还田整地联合作业，机具特性：改传统甩刀的模式，采用组合式还田刀具，镇压翻滚设计，一次性完成玉米高秆秸秆切碎、根部灭茬、碎土整地还田多种联合作业功能，工作效率较高，能够解决了鲜食玉米区茬口紧，抢时间的问题；垄作可采用专门针对垄作生产的高低刀1JQ-150型秸秆粉碎机进行秸秆还田，机具特性为：针对垄作宽度生产的一款高低刀秸秆粉碎机，采用后盖开合机构，加大变速箱齿轮的模数，提高变速箱的速比，能较好的解决垄作秸秆粉碎中出现的问题，两者都能解决季节紧，秸秆粉碎和根茬还田与整地同步作业的关键问题。2018～2020年三年累计试验面积0.67hm2，核心示范面积26.67 hm2。

4 实验中不同宽幅反转埋茬还田机及双轴灭茬旋耕机参数对比（表3）

表3 不同宽幅反转埋茬还田机及双轴灭茬旋耕机参数对比

5 结语

农业农村部提出通过化肥减施保护耕作层土壤，防治土壤酸化板结，同时提高农作物品质。南方地区生态脆弱、水土流失情况较为严重，肥料滥用现状严重导致土壤质量下降，对作物品质、土壤耕地、生态环境造成严重影响，玉米的机械化秸秆还田作为一种有机质还田土壤的方式，通过优选的机具充分腐烂秸秆，使其作为绿色肥料减少了化学肥料的施用，把玉米秸秆中的有机质转化成土壤中的有机质，增强了土壤肥力，优化土壤的团粒结构，抑制土壤盐碱上升，有利土壤的绿色保护，有效减少环境污染从而改善生态环境，同时争抢农时季节，省工省力，故机械化秸秆还田是提高作物品质、保护耕地和农业生态环境的重要技术途径。

秸秆机械化还田针对机具的特性，在南方不同地形地貌，不同坡度的青贮、鲜食玉米类型种植区按照“结合生产实际，因地制宜发展，高效节本利用”的基本原则，针对青贮、鲜食玉米选用适宜秸秆还田机械，结合各机具的匹配动力、作业幅宽和作业效果等进行替代技术及农业机械选型配套的研究，每个试验示范基地选型配套1～2件（套）适宜机具，为该区域玉米秸秆粉碎提供机械化技术支持。选配的机型能高效完成玉米秸秆切碎、根部灭茬、碎土整地还田多种联合作业功能，工作效率较高，节省了作业成本和时间，解决了玉米种植区茬口紧，抢时间的问题，研究需与实际生产紧密结合，真正做到用机械化秸秆还田方式来替代部分化肥，提高玉米品质，保护土壤及生态环境。