水稻秸秆机械化全量还田试验与应用——试验篇

徐久升 吕宏靖

（1、辽宁省盐碱地利用研究所，辽宁 盘锦 124000，2、辽宁省农业机械化技术推广总站，辽宁 沈阳 110034）

农 机

水稻秸秆机械化全量还田试验与应用
——试验篇

徐久升1吕宏靖2

（1、辽宁省盐碱地利用研究所，辽宁 盘锦 124000，2、辽宁省农业机械化技术推广总站，辽宁 沈阳 110034）

水稻秸秆机械化全量还田项目针对水稻秸秆综合利用模式（五化：肥料化、饲料化、原料化、基料化和燃料化）是优势最明显的，秸秆就地利用省去搂草、打包、运输、加工、再运输等环节。秸秆全量还田后，到底对水稻机械化作业产生什么影响，对水稻生长产生什么变化，通过秸秆100%还田，200%还田（极限试验）和秸秆焚烧处理的三种条件对比，分析秸秆全量还田后作业影响及土壤理化性变化及最终测产结果。

1 秸秆还田后作业效果分析

1.1 秸秆还田后对水耙地的影响

试验结果表明，使用灭茬机进行水灭茬作业后，经过灭茬机旋刀的切割与搅拌等，能够将全部秸秆充分埋藏在泥浆中，田面表层基本上看不到秸秆，在减少秸秆对水耙地影响方面的作用非常显著。与焚烧处理相比，水耙地效果优于焚烧处理方式，焚烧处理的表面有一定数量的根茬在地表，平均每平方米残留根茬1～3个，而采用机械水灭茬整地则基本没有根茬存在。从插秧前整地效果看，焚烧处理方式不如水灭茬处理，水灭茬田面更干净，整地泥浆更软，泥浆中硬块更少，整地深度更大，这些都是有利插秧和水稻生长的。

这说明，焚烧处理如果不重视整地，同样不能为水稻插秧、生长创造良好的生长条件。秸秆还田，虽然增加了整地难度，但只要选择合适机械和作业方式，同样能够达到“平、净、软”等标准要求。

从实际过程来看，稻田全量秸秆干重一般350～500 kg，压实体积只有0.4～0.5 m3，占耕层重量比或体积比都很小，理论上平均厚度不超过5 mm。特别是经过灭茬机搅浆作业后，被立体分布在耕层中，在耕层土壤中更显稀少。所以，要提高整地效果减轻秸秆影响，就要保证有效的整地深度不要少于12 cm，同时重视灭茬搅浆作业，消灭秸秆在地表集中、成片的问题，危害水稻插秧作业和插后生长。

整地后秸秆全量还田、200%全量还田取土样调查表明，秸秆经机械搅拌等作用后破碎严重、分布分散，对插秧和水稻生长的物理危害妨碍插秧、阻碍发根都基本消除。

1.2 秸秆还田后对机插秧的影响

试验结果表明，100%全量和200%全量秸秆还田试验地重视整地作业，特别是采用水灭茬搅浆作业，将还田秸秆与耕层泥浆充分拌合，消除了还田秸秆集中、成片和在水面漂浮的现象，从插前整地效果看比焚烧秸秆试验地块好。在“平”“净”“软”三项均比焚烧处理好，漏查率和漂浮率都低于焚烧处理。造成焚烧处理水耙地效果差的主要原因是，没有经过机械灭茬搅浆处理，根茬在水耙地时漂浮地表，调查表明每平米残留1～3个根茬，客观上增加了漏插和漂浮百分比。

不同机械作业方式整地效果也有明显差别，其中平拿地高刀水旋埋茬机作业后水耙地和插秧作业效果最好，插后漂浮率小于2%，漏插率小于2%；沃扬双轴旱旋机旱旋灭茬水耙地和插秧作业效果最不好，平地后田面稻茬较多，插后漂浮率约3%～4%，漏插率4%左右；普通水旋埋茬机作业后水耙地和插秧作业效果好于沃扬双轴旱旋机旱旋灭茬作业效果，平地后田面稻茬较少，插后漂浮率小于3%，漏插率小于3%。

2 秸秆还田后土壤理化性改变分析

2.1 秸秆还田后在耕层腐烂变化对土壤的影响

从泡田整地开始，还田秸秆处于埋在泥水的环境中，在微生物作用下开始腐烂，调查证明表层泥中秸秆腐烂比深层的快，这是因为表层温度高有利于微生物活动。在耕层土壤环境中存在分解秸秆的微生物群落，在不施腐熟剂情况下耕层秸秆也会腐烂分解。整地泡田后30天秸秆可被分解15%～20%，60天被分解至55%～65%，90天可被分解至85%～90%。在通常条件下，分布浅层的秸秆当季被分解可达95%以上，残留到下一季很少，只有在10～15 cm深度以下的秸秆分解慢一些，能够保留至下一年，但埋在深层的秸秆所占的比例少，约为总量5%～10%。

表1 秸秆还田试验不同时期耕层土壤速效氮磷钾有机质检测结果

秸秆分解伴有微量硫化氢产生，在腐烂高峰期有气体生成溢出，在100%和200%全量秸秆还田的试验地这种现象非常明显，焚烧处理的对照田则基本没有观察到。秸秆腐烂分解过程中对耕层泥土环境也有显著影响，外观表现为耕层泥土由换黑色变为灰黑色，有轻微的硫化氢臭味。田间秸秆越多产生反应越大，田面表层会越显灰黑，产生的气泡越多。

2.2 秸秆还田后对耕层速效氮磷钾和有机质含量的影响

对试验地块耕层土壤定期进行取样检测，主要定量检测项目有速效氮、磷、钾和土壤有机质含量，2016年当季检测结果见表1。

在6月21日和9月20日速效氮磷钾含量出现两个峰值，表明是施肥的效果，与实际很相符，由于出穗后施肥不当才导致试验地200%与100%全量秸秆还田后期表现出贪青，结实率、千粒重偏低。耕层土壤速效氮磷钾与秸秆还田关系不明显，主要受施肥影响。

从土壤有机质结果来看，秸秆还田能够补充土壤有机质的代谢消耗，200%与100%全量秸秆还田地块有机质含量保持春季整地前的水平；100%全量秸秆还田土壤有机质比年初提高5.12%，对照焚烧处理的有机质比春季征地前下降8.81%。

2.3 秸秆还田后对水稻秧苗返青和生长发育的影响

插秧后200%与100%全量秸秆还田与对照焚烧处理返青阶段没有明显差别，在发根、叶片颜色、株高基本一致。返青到分蘖出穗期发育指标调查结果见表2、表3。

表2 分蘖至齐穗田间水稻总茎数调查结果 单位：株/穴

表3 分蘖至齐穗田间水稻株高调查结果 单位：cm/穴

从分蘖速度比较，对照从6月14日至6月28日平均每日茎数增加速率为：（31.6－5.7）÷14＝1.85株/（日·穴），同理200%全量秸秆还田为1.43株/（日·穴），100%全量秸秆还田为1.86株/（日·穴）；结果证明插后分蘖长势表现为：

100%全量还田＞对照焚烧＞200%全量还田

从分蘖末期7月7日至拔节抽穗8月5日，分蘖死亡消减的速率分比为：200%全量还田0.175＜100%全量还田0.3＜对照焚烧0.457；成穗率200%全量还田84.5%＞100%全量还田79.4%＞对照焚烧68.8。

造成200%全量秸秆还田分蘖长势不强的原因之一可能是受耕层秸秆还田量大的影响，根部土壤环境不良肥料养分吸收利用不充分的结果。2016年试验在6月15日至21日进行了排水喷药除稗草，也是不利因素之一；与100%全量秸秆还田试验结果相比，该处理分蘖长势非常正常，好于对照和前者，表明100%全量秸秆还田不会对水稻正常生长发育有不利影响。从群体结构和生物产量，100%全量秸秆还田表现都优于对照焚烧处理和200%全量秸秆还田的地块。

3 秸秆还田后对当季水稻产量的影响

2016年对试验地块进行了测产，并对产量构成因素进行了取样调查，结果见表4。

表4 产量构成因素调查结果

100%全量秸秆还田重视整地灭茬抓好关键环节，完全能够消除秸秆还田带来的不利影响，能够保证整地、平地质量和标准，保证插秧质量和水稻正常返青、分蘖，并获得良好高产结果。

还田秸秆在微生物作用下腐烂分解，会伴有有害物质生成，危害不明显，需要下一年进行更深入细致调查检测。

4 技术应用建议

秋季深翻地的冬季机械配备建议采用130马力以上大底盘轮式拖拉机开展秋翻作业。铧式犁作业应在土壤含水率30%以内进行，单向斜置圆盘犁应在土壤含水率40%以内进行，否则扣筏效果不理想，秸秆覆盖差。双向对置式圆盘犁作业不纳入作业补贴范围。

建议大力推广埋茬起浆机，配合秋翻地地块春季整平作业，可有效掩埋残茬、平整土地。

建议补贴地块作业机车安装GPS作业补贴监管系统，与人工抽查配合，可实现高效核查工作，大大降低劳动强度。

严格控制收割割茬，建议全喂入收割机在20 cm以内，半喂入收割机控制在15 cm以内。收割机要安装秸秆抛洒器，段长在8 cm以内，确保抛洒均匀，无秸秆打堆现象。使用大马力收割机作业，一般在80马力以上，确保割茬低、抛洒均匀、夹带损失少。

大力推广两旋一翻或三旋一翻轮耕制度，满足实际生产需求。

加大宣传力度，配合秸秆禁烧工作，形成长效管理机制，促进科学开展。

5 需进一步试验调查研究的问题

首先2016年受试验条件限制，对水稻还田秸秆腐烂分解产生有害物定性、定量调查检测进行的不深入，特别是有害物对耕层污染指标缺乏数据证明，在2017年应当增加土壤氧化还原单位、含氧量等一些环保指标的调查检测。

其次是应当增加施用秸秆腐熟剂处理，作为试验内容，弄清腐熟剂对秸秆腐烂分解的作用和利弊。

最后是定点观测还田秸秆残留调查观测。