湖北省主要农作物秸秆资源分布特征及还田现状

2016-09-21李继福付国星梅青青李文君王昌

长江大学学报(自科版) 2016年21期

关键词：油菜湖北省农作物

李继福，付国星，梅青青，李文君，王昌

(长江大学农学院，湖北荆州 434025)

湖北省主要农作物秸秆资源分布特征及还田现状

李继福，付国星，梅青青，李文君，王昌

(长江大学农学院，湖北荆州 434025)

采用数据统计和实地调查的方法，研究了湖北省主要作物秸秆的种类、分布及处理方式。结果表明，水稻、油菜、小麦、玉米和油菜秸秆是湖北省最主要的秸秆资源，累计占全省总量的94%。2014年湖北省作物秸秆主要分布在荆州市、宜昌市、襄阳市、荆门市、孝感市和黄冈市6个地区，累计占全省总量的72 %。实地调查结果表明，秸秆直接还田平均为32%，但不同作物之间差异显著，以水稻和小麦秸秆还田比例最高，分别达54%和43%；而焚烧和丢弃的比例仍然较高。同时，当前农业生产仍以小农经营和普遍施用化肥为主。因此，秸秆直接还田仍有较大的潜力，也是解决秸秆综合利用、提高土壤有机质最根本的途径。

湖北省；秸秆资源；评价；秸秆还田；现状

湖北省地处华中，西、北和东部多丘陵和岗地，中、南部则为江汉平原，是我国重要的粮棉油产区[1]。然而，随着作物产量的持续增加，与之相伴随的大量副产物——秸秆，其综合利用日益成为农业生产中亟待解决的重要问题[2,3]。目前我国秸秆综合利用主要面临的问题：一是缺少有效利用途径，以往作物秸秆可以用来作为牲畜粗饲料、生活燃料以及堆肥，但随着农业生产方式的发展、生活条件的改善以及肥料的施用，传统的、分散的秸秆处理途径减少[3]，而现代秸秆利用技术又因开发成本高、投资大、收益低，发展相对滞后[4]；二是农民对秸秆还田的认识不够，加上小农经营效益偏低以及农民群体生产观念还较为落后[5]，从而造成大量的秸秆被丢弃或无控焚烧，这不仅造成了资源的浪费，同时也污染了环境[6]。

自国家开展“有机质提升补贴”秸秆还田项目以来，湖北省秸秆还田工作取得了一定的成就[7～9]，但还有诸多问题尚未解决，如全省秸秆资源概况、农田秸秆承载能力与秸秆还田相配套的技术措施等，尤其对补贴项目开展后全省秸秆还田的现状还不太清楚。因此，本研究依据2001～2015年湖北省农业统计年鉴并结合实地调查研究当前湖北省秸秆资源分布特征和秸秆还田现状，以期为各地区秸秆还田技术体系的构建和开展提供参考依据。

1　材料与方法

1.1作物产量数据来源

本研究所用的作物产量数据来自2001～2015年《湖北统计年鉴》，鉴于农作物种类繁杂，根据历年来作物的播种面积和产量，粮食作物选择水稻(包括早稻、中稻和晚稻)、小麦、玉米、大豆和薯类，经济作物选择棉花、油菜、花生以及芝麻，其他作物如麻类、杂粮、糖料类等作物种植面积和产量占比重较小，故不作分析。

1.2秸秆资源量计算方式

农作物秸秆量主要是通过秸秆系数和经济产量的比例进行估算，油菜秸秆系数根据李银水[10]的研究计算得出，其他作物的秸秆系数均采自王晓玉等[11]的研究结果。湖北省主要农作物秸秆系数见表1。

农作物秸秆资源量按下式进行计算。

Ti=Ri×Ci

式中：Ti为农作物秸秆年总量，万t；i为某种作物；Ri为某种农作物的秸秆系数；Ci为农作物i的经济产量，万t。

表1　湖北省主要农作物的秸秆系数

1.4 调查数据来源

2015年，根据湖北省17个市(州)主要作物种类，随机选择各县(市)有代表性农户3～5家进行入户调查，发放问卷400份。调查内容包括农户年龄、学历、家庭收益、耕地面积、作物秸秆处理方式和施肥种类等信息。

1.5数据处理

试验数据采用Excel 2010、SPSS和ArcGIS 10软件进行统计和制图。

2　结果与分析

2.1湖北省农作物秸秆资源量变化

图1所示为15a湖北省主要作物产量和秸秆量的动态变化，可知2000～2003年主要农作物秸秆量呈下降趋势。这段时期的秸秆减少与我国1998年全面进行农业结构战略调整的总趋势有很大关系[12]。随后主要作物产量和秸秆量均逐渐回升。至2014年，湖北省主要作物产量和秸秆量分别达2900万t和3400万t。2004～2014年各作物秸秆平均比值表明，水稻、油菜、小麦、玉米、和棉花5种作物秸秆是湖北省的优势秸秆资源，分别占秸秆总量的49%、17%、15%、8%和5%，其他作物为小比例秸秆资源。

图1　湖北省2000～2014年主要农作物产量和秸秆量变化

2.2湖北省农作物秸秆资源地域分布

自2004年以来，湖北省粮棉油产量稳步增加，秸秆资源量也随之呈上升趋势，其下辖的17个市(州)，各地区自然条件差异明显，其种植制度、种植规模和秸秆资源量也各有不同。图2结果表明湖北省农作物主要生产区荆州、宜昌、襄阳、荆门、孝感和黄冈6市的秸秆量占全省总量的72.6%，即鄂东和江汉平原是秸秆资源最为丰富的区域。2014年湖北省耕地面积为342.0万hm2，耕地秸秆平均生产量为10.2 t/hm2。耕地秸秆生产量高于全省平均的有10个市，分别为荆门、襄阳、仙桃、黄冈、潜江、随州、鄂州、荆州、孝感和天门。耕地年秸秆生产量最低的是神农架林区和恩施自治州，分别为3.7t/hm2和6.1t/hm2。

图2　2014年湖北省各市(州)农作物秸秆资源总量

进一步对各市(州)农作物秸秆的分布进行分析发现，水稻秸秆主要分布在荆州、襄阳、荆门、孝感和黄冈5个地区，占全省总量的67.1%，其次是武汉、宜昌、咸宁和随州。小麦秸秆主要分布在襄阳，占全省总量的51.0%，其次是十堰、荆州、荆门、孝感和随州。玉米秸秆主要分布在十堰、宜昌、襄阳和恩施，合计占总量的80.7%。油菜秸秆主要分布在荆州、宜昌、荆门和黄冈，占到全省总量的57.9%。其他作物秸秆各地均有分布，但没有形成较大的规模和比例(表2)。通过分析可知，湖北省农作物秸秆分布具有明显的地带特征：水稻、油菜、棉花秸秆主要集中于江汉平原和鄂东地区，小麦集中分布于鄂北、鄂西北以及江汉平原北部地区，玉米秸秆则相对集中，主要分布于鄂西北和鄂西地区，薯类、大豆、花生和芝麻秸秆相对来说在鄂北地区分布最多。

表2　2014年湖北省各市(州)农作物秸秆资源分布　104 t

2.3湖北省主要作物秸秆还田现状

图3结果显示湖北省主要农作物采取田间焚烧、直接还田、移出农田和其他利用4种处理方式的农户比例平均为22.3%、32.3%、32.4%和13.0%。但是，不同作物处理方式间存在显著性差异。田间焚烧处理主要是玉米秸秆，农户比例占到43.4%，其次是油菜秸秆，而水稻、小麦和棉花秸秆的焚烧率平均为14.9%。直接还田处理以水稻和小麦比例最高，分别占53.6%和43.5%，棉花秸秆还田处理农户比例最低，为11.5%。移出处理主要是棉花、油菜和玉米秸秆，而水稻和小麦相对较低。其他利用方式除棉花秸秆占25.5%外，水稻、小麦、玉米和油菜作物秸秆占比均较低。

图3　2014年湖北省主要农作物秸秆处理现状

2.4农户耕地面积和施肥现状

我国农户是土地的基本经营单位，户均耕地面积不足0.6km2[5]。图4结果显示，湖北省农户种植面积集中分布在<0.3km2和0.3～0.6km2区间，比例分别为40.8%和27.6%。大户种植和农场经营方式所占比例较低，尤其是>2.4km2的农户仅占3.9%。同时，施肥种类结果表明，目前，只施化肥而不施用任何有机肥的农户就占到68.9%；化肥为主配施部分有机肥的农户也只占到总量的17.7%，均显著高于施用畜禽粪便和农家堆肥为主的农户比例。可见，在普遍施用化肥的生产模式下，秸秆还田已然成为农田有机质补充的最主要来源。