新疆塔额垦区小麦、玉米秸秆资源量估算及利用状况调查

高 攀，刘 鹏，苏 政，蒋烈戈

(新疆生产建设兵团第九师农业科学研究所(畜牧科学研究所)，新疆 额敏 834600)

塔额垦区新疆生产建设兵团第九师辖区，位于新疆西北边缘82°15'～85°10'E，45°25'～47°03'N，辖区总面积49.29万hm2，山地占总面积的54.7%，海拔高度一般为1 000～2 500 m，属北温带大陆性气候，冬季漫长而寒冷，夏季短暂而燥热。全师耕地面积8.6万hm2，草场面积25.4万hm2，年平均降水量为267～458 mm，且大部分降水分布在冬春季节，7～8月干旱，有效积温在2 884～3 632℃之间，无霜期119～137 d，全年日照时数在2 500～3 029 h之间，年蒸发量1 626～1 995 mm。适宜喜凉作物小麦、油菜、苜蓿及喜温作物玉米、向日葵的种植，2020年垦区种植农作物8.02万hm2，其中玉米小麦占总种植量的58.85%，其他以向日葵、甜菜、油菜为主，农作物秸秆资源非常丰富。如何正确估算作物秸秆资源量，对了解本区资源状况，对实现秸秆资源化利用具有重要意义[4]，准确估算其秸秆资源量是综合利用的重要基础[5]。本文对塔额垦区草谷比取值、可收集利用系数、秸秆资源量进行测算，并对当前秸秆资源利用方式存在问题进行探讨，为塔额垦区秸秆资源合理利用开发提供参考。

1 材料与方法

1.1 主要参数计算方法

1.1.1草谷比（λi）

草谷比是农作物单位面积秸秆产量与籽粒产量的比值。在不同地域、气候、农作物品种、耕作制度、收集方式和测量方法下，差异明显[6]。草谷比的差异对农作物秸秆理论资源量的估算会产生较大影响[7]。塔额垦区各团场土壤、气候、耕作习惯、种植品种及种植类型有所差异，为精确估算塔额垦区秸秆产量，实验组选择种植面积最大的小麦、秸秆两种作物，同时选择具有代表性的地形、耕作制度和栽培水平的团场，且无小气候影响的地块，按照NY/T1701-2009农作物秸秆资源调查与评价技术规范要求测定[8]，按GB5262标准进行样品采集，分别称取秸秆和籽粒的重量，测含水量。

1.1.2 收集系数IG

是指某一区域某种农作物秸秆可收集资源量占农作物茎秆总生物重量即秸秆理论资源量的比重，影响收集系数的主要因素是留茬高度，在收集运输过程中的枝叶脱落也有影响[9]，本研究通过实地调查测量塔额垦区机械收割情况下小麦、玉米收割留茬高度和秸秆枝叶脱落量，来计算秸秆可收集资源量[10]，计算公式为：

式中，P为理论秸秆量；C为作物留茬量、穗枝梗等损失量。

1.1.3田间打捆利用系数计算方法

调查某种农作物秸秆田间打捆利用量与可收集资源量的比值，秸秆作为农作物的副产品，在塔额垦区田间打捆主要用作直接饲喂、制作饲料、食用菌培养基等[11]。

1.2 秸秆资源量计算方法

1.2.1 理论秸秆量（P）的估算

理论秸秆量是指某一区域秸秆的年总产量，表明理论上该区域每年最大可生产的农业生物质资源量(包括农作物秸秆和农产品加工剩余物)，计算公式为：

式中，P为秸秆总产量，i为农作物编号，i=1,2；Gi为塔额垦区第i种农作物的籽粒产量；λi为塔额垦区第i种农作物的草谷比。

1.2.2 可收集利用量（WGS）的测算

是指现实耕作管理条件下，可从田间收集并可为利用的秸秆资源的数量，对可收集利用量的估算，一般不考虑经济技术可行性、技术革新影响等,对可收集而未收集的秸秆都要估算其中，如田间焚烧、地头堆弃、保护性耕作还田、留高茬还田等[12]。计算公式为：

式中，WGS为秸秆可收集利用量，IG为秸秆资源可收集系数。

1.2.3 实际打捆收集秸秆量

研究区域小麦收割常采用机械收割田间打捆，留茬高度在15～20 cm左右，玉米收割常采用机械收割，可收集利用的秸秆一部分保护性还田、一部分机械打捆待利用，留茬高度在30～50 cm左右，经实际测算，得到实际打捆收集秸秆量。

1.3 数据来源和统计方法

通过新疆生产建设兵团第九师统计年鉴，获得垦区2020年小麦、玉米及主要作物播种面积数据，数据统计采用Microsoft Office Excel 2013进行。

2 结果与分析

2.1 主要参数确定

2.1.1草谷比

经测算，塔额垦区小麦秸秆草谷比的平均值为1.23，标准偏差0.088；玉米秸秆草谷比的平均值为1.45，标准偏差0.076，详见表1、2。

表1 小麦草谷比测定结果

表2 玉米草谷比测定结果

2.1.2收集系数

目前，垦区小麦玉米收割方式为机械收割，不存在手工收割。机械收割情况下小麦的平均留茬高度为18～20 cm左右，机械收割情况下玉米的平均留茬高度为35～43 cm左右，各团留茬高度差异不大。经调查和测算，塔额垦区小麦、玉米秸秆的收集系数分别为0.69、0.75，见表3。

2.1.3 田间打捆利用系数

通过测算，2020年塔额垦区小麦、玉米秸秆田间打捆利用系数分别为77.07%、26.35%。

2.2 秸秆资源量评价

塔额垦区小麦、玉米两种作物种植面积大，秸秆资源非常丰富，2020年垦区种植农作物8.02万hm2，其中小麦玉米4.72万hm2，占总种植量的58.85%。通过确定不同作物草谷比、可收集系数，以2020年九师小麦、玉米种植面积测算，九师小麦、玉米秸秆可收集利用总量为64.22万t，秸秆还田量30.99万t，占比48.25%，田间打捆收集再利用总量24.18万t，占比37.64%；其中小麦秸秆田间打捆11.02万t，占小麦可收集利用量的77.07%，玉米秸秆田间打捆13.15万t，占玉米可收集利用量的26.35%。九师秸秆可收集利用量非常丰富，可适用于多种用途，开发利用潜力巨大，见表4。

表4 小麦、玉米秸秆资源利用情况统计表 万hm2、万t、%

2.3 秸秆资源适宜性评价

2.3.1 加工饲料后饲喂评价

可直接饲喂的秸秆往往也需要加工处理才能更好地发挥其资源效率[13]，塔额垦区利用机器把玉米秸秆粉碎，再通过膨化机进行膨化，膨化之后的熟料秸秆进行微生物益生菌的添加，然后进行压实打包进行发酵(能保存二年以上)。整个过程操作简单，机械投入小，生产出来的玉米秸秆粗饲料已经把玉米秸秆的木质素全部破坏，非常有利于牛的消化吸收，大大提高了秸秆的利用率，且口感非常好[14]。2020年塔额垦区可收集利用秸秆64.22万t，其中加工后饲喂量为0.15万t，占可收集量的0.23%，见表5。

表5 秸秆利用现状汇总 %

2.3.2 肥料化利用量评价

肥料化利用有秸秆直接还田、过腹还田、堆沤还田等多种方式[15]。2020年，塔额垦区肥料化利用秸秆30.99万t，占可收集量的48.25%。所有类型的秸秆都可还田，凡是未经过养殖转化和肥料加工而以原物或粉碎后回归土壤的秸秆都被称为秸秆直接还田。秸秆还田具有次年增产、培肥地力及减轻病虫危害等优点在塔额垦区推行较广，秸秆残留还田是塔额垦区秸秆直接还田的主要形式[16]；塔额垦区有把牲畜粪便通过发酵和一套工艺制成有机肥的过腹肥料化还田方法，收集秸秆过腹后的粪便，通过微生物发酵、烘干冷却、搅拌配料、制粒包装一套流程制作成商品有机肥还田。据测算，有机肥还田约占可收集利用量的0.38%(表5)，每年可生产有机肥0.04万t。

2.3.3 基料化利用评价

秸秆富含食用菌(供人们食用的大型真菌)所必须的碳源(单糖、纤维素、木质素等)、氮源(蛋白质、氨基酸、尿素等)、矿物质(钾、钙、磷等)以及维生素等营养物质，以其为原料，结合其他组成，可配制成食用菌培养基[17]。塔额垦区基料化利用使用较多的方式为麦秸、玉米芯、油菜壳等，2020年塔额垦区用于食用菌栽培的秸秆总量约为0.06万t，占可收集量的0.09%，见表5。

塔额垦区秸秆资源有多种利用途径，但秸秆收集利用率偏低，利用方式单一，广泛用作直接饲喂和直接还田，约占可收集利用量的99.62%，部分用作加工饲料、过腹还田及食用菌基料等，约占可收集利用量的0.38%。

3 讨 论

2015年《国家发展改革委办公厅农业部办公厅关于开展农作物秸秆综合利用规划终期评估的通知》中公布的新疆草谷比系数，小麦为1.23，玉米为1.52。牛若峰、刘天福主编的《农业技术经济手册》(修订本)对中国小麦、玉米草谷比取值为1.1和1.2[18]。谢光辉、韩东倩2011年在《中国禾谷类大田作物收获指数和秸秆系数》调查中公布新疆地区小麦、玉米草谷比为1.33和1.13[9]。大量小麦、玉米种植试验表明，在不同品种和不同生长条件下，草谷比存在较大差别，国内平均在1～1.3左右变化[2]。本次测算值与《通知》相近，与其他调查所得均不相同，这与本地域气候、品种及灌溉技术和收集方式的改变有关。

塔额垦区秸秆综合利用的方式：一是大力发展畜牧业，围绕“牛羊下山”、“牲畜圈养”，大力发展农区畜牧业和规模化养殖，提高秸秆打捆收集利用率，开展饲料化加工，有效消化秸秆产能；二是推进秸秆饲料化利用，积极推进“粮改饲”，推广种植青贮玉米品种，推广秸秆青(黄)贮、压块、膨化、揉丝等秸秆饲料技术，鼓励畜禽养殖场(户)、饲料加工企业利用秸秆生产优质饲料[19]；三是强化科技支撑，加强与高等院校和科研院所合作，依托第九师科研推广单位和龙头企业合作社，坚持产学研用结合，在秸秆高效利用技术研究、配套应用、集成示范和推广上取得突破；四是在现有机械化秸秆直接还田模式基础上，按照种植特点及作物种类开展粉碎旋耕、粉碎深翻等方式还田，并结合深松整地、病虫害防治等措施，提高直接还田水平和质量；五是推进秸秆基料化利用，发展以小麦、玉米秸秆为基料的食用菌生产,带动秸秆基料化利用，加大科研开发和产业化示范力度,加快全师食用菌产业的专业化和标准化升级。

九师垦区秸秆可收集利用量非常丰富，可适用于多种用途，发展潜力巨大，目前秸秆收集利用率偏低，利用方式单一，主要是牲畜直接饲喂和秸秆直接还田，有少量秸秆用于加工饲料、过腹加工还田、基料化使用，秸秆肥料化、饲料化、基料化、原料化、能源化“五化”利用格局亟待开发，今后应进一步探讨作物秸秆测算利用的科学性和产业化方向。