宁海县农作物秸秆资源及其肥料化利用现状浅析

魏章焕，葛超楠，史努益，王卫平

(1.宁海县农技推广总站,浙江宁海 315600; 2.浙江省农业科学院环境资源与土壤肥料研究所,浙江杭州 310021)



宁海县农作物秸秆资源及其肥料化利用现状浅析

魏章焕1，葛超楠1，史努益1，王卫平2

(1.宁海县农技推广总站,浙江宁海 315600; 2.浙江省农业科学院环境资源与土壤肥料研究所,浙江杭州 310021)

摘 要：通过对浙江省宁海县2004—2014年主要农作物秸秆资源及其肥料化利用方式的调查统计与对比分析,总结秸秆肥料化利用中机械粉碎还田、秸秆快腐剂应用、发酵仓腐熟处理技术等方面的现状、存在问题,并提出相应的关键措施。

关键词：农作物;秸秆资源;肥料化利用

DOI 10.16178/j.issn.0528-9017.20160242

农作物秸秆是农业生产过程中产生量最大的废弃物,据不完全估算,我国每年秸秆产生量近8亿t。农作物秸秆量多面广,资源化利用途径广泛,可用作肥料、饲料、燃料、食用菌基料和作为有机肥、三合板、植被毯生产的原料等,是重要的可再生生物资源［1］。随着农村清洁便利能源的普及使用,秸秆禁烧地方性法规的实施,农作物秸秆剩余量增多,但有些利用途径与方式还受到社会传统、习惯因素及技术风险的影响,便捷的利用方式和途径亟待拓展。近年来,世界各国普遍关注农业生物质资源,研究相应的利用途径与技术,这已成为发展可持续农业的重要方向。

浙江省人多地少,土地资源有限。作为全国唯一的“生态循环农业示范省”建设试点省,旨在通过3年时间的建设和努力,达到“一减二控三基本”(减少农业用水量;控制化肥、农药使用量;农作物废弃物基本利用、畜禽废弃物无害化处理与基本利用、农业包装物基本回收利用)总目标。在建设的过程中,现有的体制机制、技术措施、实现路径等方面均有一些值得推广的经验积累和示范样板。宁海县位于浙东沿海,平原山区兼有,是国家级生态县,也是传统农业县,是典型的浙江省的缩小版。近年来,宁海县在发展生态循环农业上走在全省全国的前列,探索和积累了一些成功经验,具有代表性和前瞻性。2009年农业部循环农业座谈会就选择在宁海召开,其“区域三级循环”模式被归纳为全国五大循环农业模式之一。目前,全县杜绝了“秸秆焚烧”现象,农牧废弃物资源化利用的相关技术和成功做法已在全省推广,现将有关利用方式,成功经验归纳总结如下。

1　主要农作物秸秆资源数量及利用方式

1.12014年主要农作物秸秆资源数量

宁海县常年农作物播种面积约3.2万hm2(不包括柑橘、桃子、茶叶等多年生作物)左右,从表1中可看出,宁海县大多数作物秸秆量基本等比或超过其作物产量,加上一些其他农作物,全县全年秸秆数量约在32万t以上,可利用资源潜力巨大。

1.2主要农作物秸秆利用途径

在改革开放前的广大农村地区,由于煤气、天然气和化肥还未广泛利用,因此农作物秸秆是农民最主要的生活燃料和肥料来源,1984年与2014 年,宁海县秸秆利用的途径有很大不同。从图1中可看出,宁海县作物秸秆利用途径基本可分为5 类,作为肥料、能源、基料、饲料、原料利用。1984年5类用途占比分别为50.2%,17.4%,1.0%,9.3%和2.1%,其他(包括被野外焚烧掉,下同) 20.0%,用作肥料和能源所占比例约2/3; 2014年5用途占比分别为56.8%,8.2%,6.3%,6.6%和16.3%,其他5.8%。30年前,秸秆资源主要用作肥料、燃料和其他途径,其他途径中焚烧占相当大比例;现今秸秆用作肥料特别是直接还田的比例明显增加,用作食用菌栽培基料、纸张和建材原料的比例也在增加,而其他用途大幅减少,这主要是地方政府出台“禁烧”令,农户不再随意焚烧秸秆。

表1　宁海县2014年主要农作物秸秆资源量

图1　宁海县1984年与2014年主要农作物秸秆利用途径所占比例

1.3作物秸秆还田利用

作物秸秆还田利用方式是农作物秸秆利用的主要途径,从表2中可看出,农作物秸秆还田利用方式呈多样化,其中直接还田占比最高,在1/3以上,且呈现上升趋势;堆沤腐烂用作肥料从1984年的31.3%降到2014年的6.0%,说明堆沤还田方式费工、费时,有逐渐被其他方式替代的趋势;机械粉碎还田、秸秆沼气化利用,比1984年有所增加;秸秆快腐剂、太阳能发酵仓技术等先进快捷便利处置利用方式,正逐步替代传统利用方式。

2　作物秸秆还田利用的几种主要方式

宁海县在农作物秸秆资源还田利用方式上,秸秆机械粉碎、秸秆快腐剂、太阳能发酵仓技术等方式应用面积逐年增多,其利用方式的优点与注意事项归纳如下。

表2　宁海县1984年与2014年主要农作物秸秆还田利用方式对比

2.1机械粉碎还田

目前,秸秆机械粉碎还田技术在小麦、水稻、油菜、蚕豆等粮油类作物中应用较多(表3)。即利用秸秆粉碎机将水稻、油菜等作物的秸秆切碎(秸秆长度≤10 cm)后抛撒到田间,碎秸秆在机械耕整地时被翻入田中。机械粉碎还田操作简单、应用广泛,机械粉碎省时高效、能加速腐解,从而达到改善土壤团粒结构和理化性状,增加土壤肥力和培育地力的目的。根据宁海县油菜秆粉碎还田试验,油菜秆含氮、磷、钾养分折合纯氮270 kg· hm-2,过磷酸钙76.5 kg·hm-2,氯化钾193.5 kg· hm-2,连续3年每年施秸秆6 t·hm-2,可增加土壤有机质0.29百分点。

秸秆机械粉碎还田存在部分边角地块秸秆还田不均匀等问题。还受到地力条件、地块位置等条件限制,在一定程度上增加劳力投入和生产成本;同时,如果秸秆粉碎过长,不利于翻耕,影响下茬作物播种。因此,在作业时应尽量选择平整的地块,并提高粉碎质量,秸秆粉碎长度一般应小于10 cm,且粉碎后要撒施均匀。宁海县机械化粉碎还田现大多采用47.8 kW以上的大型拖拉机,配套使用秸秆粉碎还田机,采用一次性复式作业,将小麦、水稻、棉花、蚕豆等作物秸秆粉碎翻入土壤中。从表3中可看出,由于不同作物秸秆数量与成分的差异,秸秆粉碎还田所需时间有所不同;秸秆腐烂快慢与当时的气温、秸秆质地、数量等均有很大关系。

2.2应用快腐剂后还田

秸秆快腐剂的作用机理就是利用腐熟剂中含有的能降解纤维类生物质的微生物菌群,快速有效地对秸秆进行代谢分解,转化成土壤中腐殖质类物质。宁海县多年对早稻、晚稻、小麦、蚕豆等作物秸秆还田施用快腐剂的试验结果(表4)表明,快腐剂能加速秸秆腐烂,但不同作物的秸秆腐烂进度不同,其中,在早稻、蚕豆上效果最为明显,比自然腐烂时间都缩短了4 d,即在时间上可提前28.6% 和40%;晚稻可提前8 d,但仅节省时间20%;小麦可提前6 d,时间节省27.3%。究其原因,主要由于还田时温度的影响［2］,早稻7月份收割正值夏季高温,微生物活性大,能快速分解有机物;晚稻11月收获,气温低秸秆腐解速度慢;再者,不同作物秸秆化学成分不同,水稻、小麦的秸秆中粗纤维含量高,水分含量低,因此较蚕豆秆腐烂速度慢。

表3　不同作物秸秆机械粉碎还田效果对比

表4　不同作物秸秆应用快腐剂还田效果

值得注意的是,应用秸秆快腐剂,在田间腐烂过程中微生物代谢需消耗一定的氮元素,微生物分解有机物适宜的碳氮比为25∶1,而多数秸秆碳氮比高达75∶1,这就会导致微生物必须从土壤中吸取氮元素以补不足,从而造成秸秆腐烂分解和作物幼苗争氮的现象。因此,秸秆腐烂分解时需补施氮肥。

2.3太阳能发酵仓处置技术

高温发酵仓是一种新型的秸秆厌氧发酵系统,将柑橘残渣、西兰花残体等废弃物置于太阳能发酵房中,对其进行高温厌氧发酵,特点是高效环保,制作工艺简单,发酵后的残渣可用作有机肥料还田,发酵渗滤液可作沼液施用。目前,宁海县国盛果蔬专业合作社等单位,利用该工艺对柑橘加工、菜叶类废弃物进行处理,其腐解速度快于堆沤腐解的速度(表5)。

高温发酵仓技术的应用,目前也存在缺陷:一是受地域影响,一般适合于规模生产基地就近区域应用;二是受天气季节影响,晴天效果佳,阴雨天效果差,夏季效果明显好于冬季;三是受作物影响,只局限在少数作物应用。目前,如宁海国盛果蔬生产合作社主要对蔬菜茎叶、柑橘残渣等进行处理,但这类废弃物在发酵过程中会产生大量酸性物质,不利于发酵进行,为调节发酵仓酸碱度,增加了成本。调酸试验结果表明,一般1 t果蔬废弃物需配施生石灰0.5 kg,1 t橘子残渣需配0.8～1 kg生石灰。

表5　不同果蔬废弃物发酵仓腐解与堆沤腐解速率比较

宁海县胡陈、长街、力洋等沿海乡镇,耕地土壤多为淡涂泥田,pH值多在7.4～7.9,而发酵仓腐熟料和渗滤液呈酸性(有的pH值达5.0以下)。将发酵仓腐熟料用作改良土壤之用,效果相当明显。试验结果表明(表6),连续2年施用4.0～4.5 t·hm-2腐熟料,土壤pH值可下降0.13～0.17;施用果蔬腐解物改土培肥时,应多作基肥少作追肥,宜选晴天翻耕前撒施或作物出苗后条施沟施。渗滤液亦可作土壤改良剂用,配合喷滴灌设施效果更佳。

表6　发酵仓腐熟料施用后对土壤pH值的影响

2.4其他应用技术

除上述利用方式外,常见的还有秸秆直接还田、作沤肥、沼气化利用、作有机肥加工配料等。

直接还田是目前农户应用最多的方式,省工省本、方便灵活。根据宁海县采用此方式还田的经验,其还田的秸秆数量应适当控制,施用过多反而会造成不利的后果,一般建议以施鲜秸秆3 t· hm-2左右为宜,同时还要因作物因天时进行调整,硬秆作物宜少,软秆作物宜多;冬季宜少,夏季宜多;施后立即播种的宜少,腐烂后再种作物的可多施。

秸秆沼气化利用也是传统利用方式。但目前沼液肥数量多、肥效淡、含量不稳定、施用成本大,农民虽欢迎但吸纳有限,因此需要政府引导推动,费用适当补助,由牧场、农场、政府三方共同出资来统筹解决。

随着有机肥加工企业的发展,以秸秆作为堆肥辅料搭配添料用于有机肥加工的数量在逐年增多。

3　小结与讨论

宁海县地处长三角南翼,属亚热带季风气候区,日照充足,雨水充沛,作物种类多,复种指数高,秸秆量多面广,秸秆利用技术成熟。政府采取引导与处罚相结合的措施,管理严格,适度补助,秸秆利用渠道和范围不断拓展,为秸秆完全利用、彻底禁烧创造了条件,积累了经验,值得借鉴。

在秸秆利用途径上,各地可因地制宜采取不同渠道和方式,如采取机械粉碎、太阳能发酵仓技术、秸秆快腐剂,也可作为有机肥加工配料等多样化应用。可通过试验示范,总结经验,以点带面,逐步推广,变废物为资源,使之生态化循环利用。一些传统实用技术,如堆沤腐烂、沼气化利用、秸秆过腹还田等,需进行探索,赋予新的应用内涵。

参考文献:

［1］韩鲁佳,闫巧娟,刘向阳,等.我国农作物秸秆资源及其利用现状［J］.农业工程学报,2002,18 (3):89-91.

［2］易镇邪,符呈祥,褚百凤,等.快腐剂处理还田早稻秸秆对晚季土壤化学与生物学特性的影响［J］.中国农学通报,2012,27 (27):94-98.

(责任编辑：张才德)

作者简介:魏章焕(1963—),男,高级农艺师,从事农业技术推广工作。

基金项目:宁波市农科教结合项目

收稿日期:2016-01-12

中图分类号：S141

文献标志码：A

文章编号：0528-9017(2016)02-0273-03

文献著录格式:魏章焕,葛超楠,史努益,等.宁海县农作物秸秆资源及其肥料化利用现状浅析［J］.浙江农业科学,2016,57 (2):273-276.