秸秆还田机械化生产的优势及作业注意事项

陈玉凤，王明林

(蛟河市农业机械管理总站，吉林 蛟河 132500)

0 引言

近年来，我国农业生产实现了持续稳产高产，秸秆作为农作物收获之后剩余在田间的副产物，属于价值很高的可再生生物质资源。2015—2021年我国秸秆的年产量在6.5～7.8亿t，秸秆中含有大量的氮、磷、钾等农作物生长必需元素，还含有有机质、微量元素，将秸秆科学处理后还田，既能提升农田土壤肥力，还有利于改善土壤板结问题，显著恢复耕地地力。尽管近年来我国的秸秆利用能力实现了持续提升，但秸秆还田因劳动强度大、经济效益不直观，应用与普及的速度仍相对较慢。在国家秸秆资源利用的一系列政策支持下，我国秸秆还田相关农机设备实现了自主研发与技术推广，有效降低了秸秆还田的难度。为进一步提升秸秆还田机械化生产的合理性，农民在实施秸秆还田的过程中应重视秸秆还田机等设备的合理使用，并注意生产过程农艺技术的配套应用，确保秸秆还田产生良好的经济效益与社会效益。

1 秸秆还田的技术应用情况

以秸秆作为肥料的农业生产方式在我国有悠久的历史，但秸秆还田技术在20世纪90年代才逐渐被我国农业生产所重视。1997年，我国实施“沃土计划”，并将秸秆还田技术作为该计划的重点工程，推广与实施秸秆还田技术的二十余年间，秸秆还田工作实现了长足发展。随着农民对农业可持续发展意识的提高，在农机推广工作的支持下，我国农业对于能源利用的相关工作得以有序开展，很多农民持续应用秸秆还田不仅每年能够获得一定的政府补贴，还有效培肥了地力，实现了增产增收。在秸秆还田的农业生产实施中，部分农民应用该技术取得了明显的成果，但也有部分农民应用机械化秸秆还田模式后效果不尽人意，说明这部分农民没能系统掌握秸秆机械化还田生产模式的技术要求，在生产过程中的技术应用不规范，或农机农艺的技术不匹配，在一定程度上影响了机械化秸秆还田的效能发挥[1]。

2 技术模式与常用设备

2.1 技术模式

秸秆机械化还田应根据不同地区的生产栽培习惯和种植的作物种类设计适当的作业模式，如图1所示为旱田与水田实施秸秆机械化还田常见技术模式，各地可根据生产实际情况进行优化改良，力争探索出适合本地区生产栽培模式的秸秆还田技术体系。与水田作业相比，旱田作业需在秸秆翻耕进入土壤后实施放水泡田湿润土壤，以促进秸秆的腐化分解。

图1 秸秆机械化还田农艺路线

2.2 常用设备

2.2.1 拖拉机

拖拉机是开展秸秆还田的基础动力设备，其在我国农业生产中普及率很高，拖拉机能够配套秸秆还田机、秸秆粉碎机、耕整地机械开展作业，并为其提供动力和行驶牵引力。

2.2.2 秸秆粉碎还田机

秸秆粉碎还田机(图2)大体分为2类，一是秸秆粉碎抛撒机械，二是秸秆粉碎旋耕设备。秸秆粉碎抛撒机械能够对耕地中的秸秆进行粉碎处理，利用高速转动的切刀、锤爪或甩刀切断秸秆，并将耕地中的根茬挑起，将秸秆、根茬输送到粉碎装置后，在剪切和搓擦作用下完成粉碎，通常秸秆粉碎的长度应小于10 cm，粉碎后将粉碎物均匀抛撒在耕地表面；秸秆粉碎旋耕设备是秸秆粉碎抛撒机械的技术升级，其在秸秆捡拾、灭茬、粉碎等功能的基础上能将粉碎后的秸秆翻耕进入土壤耕层内，实现一次性还田。

图2 秸秆粉碎机械

2.2.3 旋耕机及深耕机

旋耕机是农业耕整地的重要机械设备，也在秸秆还田作业中发挥着重要作用，旋耕机能够将地表覆盖的秸秆细碎与土壤实现混合，且在旋耕过程破碎耕地中的大土块，使耕地土壤结构得到优化，有利于土壤中微生物的繁衍，同时去除地表的杂草，降低病虫害威胁，作业后的耕地表面平整，有利于后期的机械化作业。

深耕机在我国传统农业生产中应用相对较少，但其适合应用于部分地区的秸秆还田作业，深耕机的特点是能将表层的秸秆下翻至深层土壤中，尽量降低秸秆腐败不彻底对耕层的不良影响，通常深耕机可将表层土壤和秸秆大部分翻入30～35 cm的土壤层，而作物根系主要在5～25 cm范围生长，深耕使秸秆在深层土壤降解，可为作物长期提供生产持续养分。

2.2.4 整平压实机械

经过秸秆还田的耕地普遍存在耕层密度降低，低密度耕层会对第二年的耕种造成十分不利影响，因此，完成秸秆翻耕与土壤混合后，应进行机械化整平压实作业，对于旋耕后的土壤，因地表平整，可利用重镇压设备进行镇压；对于深耕后的耕地，可应用整平压实一体化设备，对表层土壤进行处理，利用前部旋耕机整平地面后利用压辊压实表层土壤。

2.2.5 复合型秸秆还田机

随着农业机械技术的快速发展，专用的秸秆还田机逐渐占据部分国内市场，复合型秸秆还田机整合了秸秆捡拾、粉碎、翻耕、整平、镇压等多重功能，能够有效提高工作效率，但现阶段，复合型秸秆还田机的功能仍不统一，技术规范和行业约束不足，产品的实际品质存在较大差异，其应用和推广仍需生产企业和农机推广部门的共同努力。

3 机械化秸秆还田技术效益分析

3.1 生态效益

秸秆还田将秸秆粉碎后翻入土中，在适当的农艺措施下促进秸秆腐烂分解，能够有效培肥地力。首先，秸秆机械化还田后能有效增加土壤肥力。农作物秸秆中含有大量的氮、磷、钾、镁、钙等微量元素，且不同种类秸秆有机质含量达13%～18%，将秸秆粉碎后还田，有机质不仅能为农作物生长创造良好的土壤环境，还有利于微生物的生长，使土壤形成良性循环，连年实施秸秆机械化还田能有效降低盐、碱等不良地质的低产问题，逐渐将低产田转化为高产田；其次，在秸秆深耕还田过程中，深耕机能有效搅动土壤表层，使表层的有害虫卵、幼虫及微生物翻入耕地深层，有效破坏害虫的生长环境，在一定程度降低病虫害的发生几率；再次，秸秆机械化还田有效避免了每年收获后对秸秆进行焚烧，降低了秸秆焚烧造成的大气污染，也避免了焚烧过程高温导致耕地内部微生物大量减少，使耕作模式趋于合理化；此外，秸秆还田还可采取秸秆粉碎覆盖的形式进行栽培，将秸秆覆盖于耕地表面，可有效积聚自然降水并减少耕地内部水分蒸发，有利于蓄水保墒，提高耕地的抗旱能力[2]。

3.2 经济效益

随着机械化秸秆还田作业模式的普及，秸秆还田有效促进了耕地的产出能力，据统计，连续实施3年以上秸秆还田的耕地，水稻产量可提升约13%～15%，小麦产量可提升9%～11%，农民的增产增收效果明显。同时，很多地区对于秸秆还田作业还会给与一定的作业补贴，在一定程度支持秸秆利用工作开展，也为农民增加了相应收益。与此同时，秸秆还田还有效降低了农民对农药的购置和使用量，据统计，将1 t秸秆进行还田，相当于向土壤中施加矿物质肥料氮5.0 kg，磷2.5 kg，钾8.5 kg，并增加有机质400 kg，尤其对于连续3年以上应用秸秆还田的耕地，耕地陪肥效果明显。据统计，实施秸秆还田3年后，耕地中的有机质含量平均提升4.6%，全氮养分平均提升4.7%，碱解氮养分平均提升4.6%，有效磷成分平均提升11.2%，速效钾养分平均提升13.5%，显著降低农民购置化肥和机械化施肥的成本。与此同时，利用农业机械开展秸秆还田作业使单位面积的作业成本和用工成本明显降低，秸秆还田的效率和质量得到提升。

3.3 社会效益

机械化秸秆还田的广泛实施转变了传统农业生产单纯看重效益的不合理状况，越来越多的农民认识到农业生产高效率开展的同时，也必须重视资源利用和环境保护，认识到了农业可持续发展的重要性，使绿色农业的理念在我国实现推广。同时，机械化的作业模式显著降低了秸秆粉碎还田的难度，农民更愿意采取这一新的耕作方式，尤其在大面积耕地实施全面的机械化秸秆还田作业，其技术的展示与辐射带动作用明显。

4 机械化秸秆还田的注意事项

4.1 秸秆还田时机与条件需求

秸秆还田适宜在收获后实施，此时秸秆中含有的糖分和水分比较高，易于提高粉碎质量，翻埋后易于腐解，秸秆中的有机质、氮、 磷、钾及铁、锌等微量元素易于被充分利用，但耕地过于干旱、气候寒冷地区不适宜秸秆还田。同时秸秆还田后因腐解作用导致微生物消耗土壤中的氮肥，易出现播种后农作物幼苗发育不良问题，因此，实施机械化秸秆还田作业后应适时施加氮素化肥，维持耕地中的碳氮比，促进还田秸秆的快速腐解。此外，秸秆还田后，为促进秸秆的腐解，应当适当灌水，使耕层持水量达到55%～65%，帮助秸秆腐解，释放养分并转化为耕层[3]。

4.2 机械化作业的相关要求

首先，开始机械化秸秆还田作业前，应做好田间的检查与清理，及时清除田间的障碍物，标记危险区域，同时做好秸秆粉碎机等设备的检查、调整和保养工作，确保机具与拖拉机连接可靠，安装合理，运转部件灵活，并做好运转部件的润滑。其次，在秸秆粉碎的过程中要注意检查粉碎质量，通常对于小麦、水稻等直径较细的秸秆，粉碎长度应小于10 cm，对于玉米等直径较粗的秸秆，粉碎长度应小于6 cm。最后，在粉碎完成后应及时进行翻埋和镇压，将秸秆翻埋混入25 cm左右的耕层内，耕地表层以土壤覆盖，并压实，以免秸秆被风吹离、聚堆，影响还田质量和第二年的耕种[4]。

5 结语

综上所述，秸秆还田有利于农业生产资源的合理利用，对于改善农业生产模式，优化农业耕地条件，实现农业长久稳定发展具有积极促进作用。对于气候和耕地条件适宜秸秆还田的地区，农业推广部门应加强秸秆还田技术的示范、宣传和推广，帮助农民了解、掌握秸秆还田的技术规范和适用机型，做到机械化秸秆还田的合理实施。