东北地区秸秆利用现状及有效还田方式

姜英华

（集安市成人职业教育中心，吉林 集安 134200）

1 秸秆能源化利用的经济价值与地位

实践表明，农作物秸秆燃烧效率是煤炭、木材等燃料的50%，并且秸秆成分中含有丰富的钙、磷等物质，其应用价值相对较高。对秸秆经济价值进行科学、有效开发，对缓解农村能源供应压力具有积极的作用。农作物秸秆的开发与利用也是农村经济转型发展的重要标志，相关技术的应用标志着我国农村经济的发展将更加注重可持续性发展和生态效益。

农作物秸秆的经济价值和应用途径受到农业生产人员的高度重视，在农村经济发展中占有重要的地位。现有的技术条件下，秸秆的应用途径主要集中在肥料、能源和饲料加工等领域，综合利用价值较高。然而，由于技术应用不足，农村秸秆的随意废弃也是目前影响能源化发展的主要障碍，相关领域研究人员应提高重视程度，善于利用先进的技术方法与管理措施提高秸秆的利用效率。

东北地区土地辽阔，农业种植规模大，秸秆产生量大，但当地的农作物秸秆处理仍以焚烧为主，综合利用率显著低于全国平均水平。秸秆是土壤有机质的重要来源，还田是秸秆综合利用的主要方式，促进秸秆高质量还田，有利于保护耕地，夯实粮食高产稳产的基础，推动农业绿色发展。近年来，东北地区秸秆还田面积持续扩大。2020年，东北大部分地区被积雪覆盖，大部分地区土壤墒情适宜。在春耕期间，为做好东北地区秸秆科学还田和还田地块的科学管理，总结一些有效的秸秆还田方式。

2 东北地区农作物种植结构及秸秆利用现状

2.1 种植结构

东北地区主要包括吉林、辽宁、黑龙江三省。东北地区以黑土和黑钙土为主要的土壤类型，该类型土壤富含有机质，土壤肥沃，农业生产力较强。其中，黑龙江省粮食总产量多年位列东北地区第一，而吉林省农作物单位面积产量位列全国第一。黑龙江省农作物耕种面积达1 100万hm2，粮食作物总产量达4 225万t，其中粮食作物产量最高的四大作物种类分别为水稻、玉米、小麦和大豆。在吉林省农作物耕种结构中，占比最多的是玉米，其次是绿豆、水稻、大豆、薯类、高粱和小麦；辽宁省粮食作物以玉米、水稻为主，其中玉米的耕种面积最大。东北地区的耕地主要集中在三江平原、辽河平原、松嫩平原等区域，由于耕地连片，地势较为平坦，因此机械化可操作性较高［1］。

2.2 秸秆资源现状

黑龙江省、吉林省和辽宁省作为东北地区粮食生产与加工的主阵地，为保证粮食作物的稳定供应，粮食产量逐年提高，每年产出的秸秆资源也随之增加。黑龙江省种植区玉米、水稻和大豆资源明显多于吉林省和辽宁省。数据表明，2019年东北地区农作物秸秆产量超过2亿t，黑龙江省秸秆产量占比接近50%，因此对秸秆资源综合利用具有重要的现实意义。

2.3 农作物秸秆焚烧利用现状

东北地区农作物秸秆焚烧处理成为常态，并且焚烧总量较大，焚烧数量居于全国首位。目前，东北地区秸秆综合利用率仅为66.6%，比全国低13.5%。秸秆焚烧或废弃既浪费了资源，又污染了环境。且不合理的秸秆焚烧导致农村空气质量不佳，对秸秆的不合理利用严重阻碍了农村经济健康、稳定发展。

3 农作物秸秆还田的意义

东北地区的耕地呈连片式分布，地势较为平坦，农作物产量较高，农作物秸秆总量大、利用难度大，是我国秸秆综合利用的重点和难点地区，推进东北地区秸秆处理十分紧迫和重要。基层常用的秸秆还田方式较为粗放，多为直接焚烧。尽管我国禁止直接对秸秆进行焚烧，但仍有部分农民选择此类粗放的秸秆还田方式［2］。焚烧会形成大量浓烟，造成空气污染，而且会产生大量二氧化碳，加重全球气候变暖。如果秸秆燃烧不充分，则会产生大量一氧化碳，造成空气污染。

合理的秸秆还田不仅可以将农作物秸秆归还土壤，而且能构建优质的土壤生态环境。首先，合理进行秸秆还田可以降低空气中的二氧化碳含量，使其以碳元素的形式储存于土壤中，有利于下一阶段农作物的健康生长，而且能改善土壤的储肥、保水能力，提高土壤的生态质量。其次，农作物生长需要各类微生物的协同作用，充分利用秸秆资源可以维持土壤中的微生物活性，从而提高农作物的生长质量［3］。近年来，东北地区各省市政府采取了有力的管理措施和监督手段，强化了秸秆焚烧的整治力度。目前，我国秸秆优质化能源开发利用水平得到显著提升。

4 东北地区农作物秸秆还田的有效方式

由于东北各地区的气候和土壤条件存在差异，且不同地区秸秆还田的方式、数量等有所不同，错误的秸秆还田方式会造成秸秆腐烂不充分，严重影响农作物健康生长，因此，照搬其他地区的秸秆还田技术模式，效果不一定理想。目前，东北地区常用的3种秸秆还田模式包括秸秆翻埋还田、秸秆碎混还田、秸秆覆盖还田。研究表明，大部分秸秆当年可腐解，3种模式秸秆的腐解程度均在64%以上。此外，连续多年秸秆还田土壤的有机质含量每年可提高0.01%～0.03%［4］。

4.1 秸秆翻埋还田模式

由于东北地区耕地面积大，且耕地成片连接，因此，多使用机械化的秸秆还田方式。

4.1.1 技术路线。机械收获→秸秆粉碎均匀还田→机械深平翻埋秸秆还田→机械耙地。

4.1.2 还田标准。①适时收获。以玉米为例，玉米秸秆呈绿色、含水量为30%时，进行秸秆还田最易腐熟，养分含量最高，也最易粉碎。因此，应采用联合收获机收获，配备秸秆粉碎装置将大田作物秸秆直接粉碎还田。秸秆切碎长度应小于10 cm，留茬高度小于5 cm，严防漏切，且要求粉碎后的秸秆均匀抛撒于地表，不得有堆积，否则会影响下茬作物的播种质量，也不利于秸秆充分腐熟。②尽早翻耕，最好是边收边耕埋，深翻30 cm，保证秸秆能翻埋至地下20 cm，确保不重不漏，使秸秆充分腐解并加快分解速度。翻耕后地表残茬不得超过10%。③耙碎耢平，要求耙后地表高低差小于3 cm，表土疏松、土壤细碎，完成镇压后可达到待播状态。④应使用66 kW以上的拖拉机配套秸秆还田机，95～155 kW拖拉机配套3～5铧双向液压翻转犁、配套缺口重耙、配套大垄整形机、配套折叠镇压器等。

4.1.3 优缺点。秸秆翻埋还田模式的优点是可将地表秸秆全部深埋于地下，打破犁底层，疏松土壤，增加耕层厚度；能有效减少来年杂草和病虫害发生；后期作业可选择旋耕起垄或平作免耕；正常年份农作物出苗好、产量高。其缺点是作业环节多、成本高，需要配套的农具多，且易受机械投入及土地零散耕作的限制。

4.2 秸秆碎混还田模式

秸秆碎混还田是一种新型整地模式。“碎”是指将机收后的玉米秸秆用秸秆还田机打成丝状；“混”是指将打碎后的玉米秸秆用整地机械混拌至土壤中。秸秆碎混技术可以加速秸秆腐熟，提升耕地质量，提升土壤有机质含量，从而改善土壤理化性状。

4.2.1 作业流程。机械收获后→秸秆二次粉碎→深松联合整地→耙2遍平播（旋耕、起垄、镇压）。

4.2.2 作业标准。①选用秸秆根茬粉碎还田机，于秋季作物收获后，对机械收获粉碎还田的秸秆或机械收获后的立秆进行二次粉碎。要求秸秆粉碎、抛洒均匀，不漏堑、不拖堆，长度不超过10 cm，秸秆覆盖度不超过30%。大豆和其他作物收获后秸秆全量抛撒，玉米秸秆进行地面粉碎作业后耙地碎混。②联合整地机将秸秆混拌还田于25 cm深的土壤中，或先深松30 cm，重耙2次，深度需在15 cm以上。③66 kW以上拖拉机配套秸秆还田机，95～155 kW拖拉机配套大型深松联合整地机、重耙、起垄机、镇压器等，作业速度应小于8 km/h［5］。

4.2.3 优缺点。秸秆碎混还田模式的优点是秸秆能够与土壤充分接触，使秸秆还田均匀、快速腐烂；降低土壤容重，提升地温，提高土壤的通透性，促进作物根系生长；抑制病虫害传播和发生。其缺点是作业成本较高，不保水，春季水分不充足难以保证全苗；碎混机模式作业次数多，作业成本高，大型联合整地机、重型耙等均价格不菲，受机械投入资金及土地零散耕作的限制较大。

4.3 秸秆覆盖还田模式

秸秆覆盖还田是指使用农作物联合收割机在完成收割工作后对农作物秸秆进行机械化粉碎，之后直接将粉碎的秸秆撒铺于土壤表面，实现对耕地的覆盖。

4.3.1 技术模式。①秸秆覆盖均匀还田免耕播种作业技术模式：玉米机械收获留茬高度在10 cm左右，秸秆粉碎长度在35 cm左右，均匀覆盖于地表，利用免耕播种机直接播种，无须使用专业秸秆处理机具。②高留根茬秸秆还田覆盖地表免耕播种作业技术模式：玉米收获时留茬高度需在45 cm左右，上部秸秆粉碎后直接还田，宽窄行种植、平作，无须使用专业的秸秆处理机具。③秸秆粉碎还田覆盖地表集行免耕播种作业技术模式：收获时将玉米秸秆粉碎后直接覆盖于地表，利用秸秆归行机械归集至休闲带，同时清理出播种苗带，使用免耕机播种，并配套45 kW拖拉机和秸秆归行机［6］。

4.3.2 优缺点。秸秆覆盖还田模式的优点是将粉碎后的秸秆铺至土壤表面，可减少土壤风蚀及土壤水分蒸发，进而提升土壤的保水能力。粉碎的秸秆腐烂后，土壤内的团粒结构会有所改善，有机质和营养元素会直接下沉至土层深部，腐殖质每年可增加0.15%左右，从而提升土壤肥力，减少化肥投入量。其缺点是地温略低，出苗平均晚两三天。

5 不同作物秸秆还田的有效方式

5.1 玉米秸秆深翻养地

5.1.1 适用范围。在东北、中原及东部等主要玉米种植区（降水量超过450 mm、积温超过2 600℃，适宜大型机械化作业的地区）可应用玉米秸秆深翻养地还田模式。

5.1.2 作业环节。作业环节为：玉米秸秆粉碎抛洒→秸秆二次粉碎（＜10 cm）→深翻（翻耕深度＞30cm）→耙压和旋耕平地（起垄）→播种。

5.1.3 作业优势。该模式与常规的耕种模式相比，肥料利用率提高10.6%，产量平均增加10.1%，每667 m2增收13.5%。另外，经过4 a秸秆深翻还田，土壤耕层（0～20 cm）与亚耕层（20～40 cm）土壤的有机质含量分别增加了14.7%和22.2%。

5.2 水稻秸秆还田

东北地区水稻秸秆还田可分为翻埋还田与旋耕还田两种。秋季稻田适合机械下田作业的地块，收获前稻田应及时排干水，在封冻前完成整地作业，同时可以结合秋季整地一并进行，每667 m2施尿素3～4 kg。

5.2.1 秸秆粉碎作业质量要求。水稻联合收割机需加装秸秆粉碎抛撒还田装置，收获的同时粉碎秸秆。秸秆留茬高度≤10 cm，切碎长度≤10 cm，秸秆粉碎长度及留茬高度不合格率≤10%，均匀地抛撒在地表。

5.2.2水稻秸秆还田方式。对于水稻秸秆翻埋还田，秋季秸秆粉碎后及时翻地，立垡越冬；翻耕深度应为18～25 cm，实现秸秆全部深埋还田，漏耕率≤2.5%，重耕率≤5%，水田池边翻地整齐。水稻秸秆旋耕还田，秋季秸秆粉碎后及时旋耕整地，旋耕深度应为14～16 cm，实现秸秆全部深埋还田，漏耕率≤2.5%，重耕率≤5%，水田池边旋耕整齐。

5.3 大豆秸秆利用方式

东北三省年产大豆秸秆近375万t，占全国大豆秸秆总量的60%。其中，仅有少量的大豆秸秆被牛羊不合理啃食，大量的大豆秸秆均被当作燃料焚烧，大豆秸秆利用率小于3%，导致宝贵资源浪费严重。国外大约有40%的大豆秸秆被用作牛、羊的配合饲料。因此，研究效果好、成本低、适合国情的大豆秸秆处理方法，致力于改善大豆秸秆适口性，提高消化率，增加营养价值，提高酶解能力，发展节粮型畜牧业是农业产业化的重要内容与发展方向。

大豆秸秆用作饲料有以下优势：一是大豆秸秆蛋白质含量高，一般含量为10%～12%，50 kg秸秆相当于3 kg粮食，并且含有纤维素、半纤维素及戊聚糖，可被牛羊消化利用；二是大豆秸秆饲料可减少生物能损失和蛋白质资源损失；三是可提高圈养存栏率；四是真正达到了大豆“吃干榨净”的目的。

6 结语

通过对东北地区秸秆能源利用价值的分析，可以明确秸秆能源化技术处理对发展农村循环经济具有明显的促进作用，相关部门和工作人员应加强对秸秆的综合利用和技术研究，分析、总结出适用于东北地区的秸秆还田方式，加强农作物秸秆的资源化管理，并对其产业化发展和无害化处理技术的应用前景提高关注度，促进农村经济创新发展。