秸秆还田技术的演变及其发展趋势

张俊阁

（沈阳农业大学附属实验场，沈阳 110161）

秸秆是含有丰富氮磷钾元素的营养源，具有可再生利用特点，相较于其他国家，我国秸秆资源量遥遥领先，为秸秆还田技术的应用与推广提供了有利条件。农作物秸秆还田是我国实施农业可持续发展政策过程中主要使用的举措之一，在农业生产中发挥着改善土壤环境条件、增强土壤肥力等重要作用。基于不同阶段的秸秆还田技术特点，如何进一步完善秸秆还田技术，是目前各相关人员需要考虑的问题。

1 秸秆还田技术演变历程

1.1 秸秆还田技术演变第一阶段

1.1.1 技术特点

20世纪七八十年代，“地多肥少”是该阶段农业生产存在的主要问题。农作物秸秆作为改善农田土壤营养成分的重要肥源，将其施入农田中，可以达到增产目的。北方旱地的小麦与玉米种植区是该项技术研究与推广主要地区，秸秆直接和间接是该阶段使用的主要秸秆还田方式。由于当时农业生产机械化水平较低，所以采用秸秆间接还田为主与直接还田为辅的方式；将泥土、动物粪等与作物秸秆进行混合，再将经过沤肥与堆肥处理后的肥料在农田中施撒。初期阶段相关人员主要以秸秆还田为土壤提供养分供给效果是否可以促进作物增产作为此项技术研究的的核心内容，通过收集与分析初期阶段秸秆还田技术研究相关资料，秸秆还田技术应用普遍集中在北方地区，虽然机械粉碎还田技术、秸秆覆盖还田等直接还田技术应用取得一定成就，但此项技术在南方地区的应用研究仍不够深入，某种程度上阻碍了我国秸秆还田技术系统性发展。

1.1.2 秸秆还田技术应用要点

秸秆间接还田技术、秸秆直接还田技术是该阶段农业领域研究中关注的重点，技术应用要点，主要涉及到以下2个方面。

第一，秸秆间接还田技术。①沤肥还田。在农田边位置处，开挖长度为6 m、宽度为4 m及深度为1.5 m的沤肥坑，依次分层堆放秸秆、动物粪便及泥土，分层堆放厚度比例5∶2∶3最佳，同时可将适量的氨水在沤肥坑内添加，其目的起到加快肥料发酵的作用。②堆肥还田。将秸秆、动物粪便及泥土在平地处同样以分层的方式对其进行堆放，厚度比例同沤肥还田方式一样，在所堆放的肥料中添加水或氨水，以此来加快秸秆熟化速度，并利用黑泥在堆料四周进行密封，创建一个良好的发酵环境。③过圈还田。将玉米秸秆按照指定规格（3～6 cm）进行切割，以1∶4的厚度比例与泥土分层堆放在圈养动物的地方进行腐熟处理，季节不同，过圈还田的方式选用也各不相同，可根据实际情况合理选择[1]。

第二，秸秆直接还田技术。①粉碎还田。将收集到的秸秆通过收割机进行粉碎处理，并将其抛洒在农田中。②高茬还田。距离秸秆根部30 cm处对其进行收割，再以直接翻耕或者重型耙灭的方式完成对该处农田的整地处理。③将通过机械设备收割完成的作物秸秆在田埂处堆置，堆置量为总收割量的二分之一，剩余部分在田中间均匀散开，对其翻压处理，待播种结束后，再将堆置在田埂处的秸秆在农田上覆盖。④整秆还田。待田间玉米成熟后，不作秸秆收割处理，直接利用机械设备进行深翻还田处理，待整秆还田处理完成后，将适量的氨水或者碳酸氢铵在土壤中施撒，以此对土壤的碳酸比进行调节，达到为微生物繁殖提供所需养分目的，加快秸秆腐解速度。

1.2 秸秆还田技术演变第二阶段

1.2.1 技术特点

20世纪90年代，化肥成为农业生产中必不可少的肥料之一，是提高农作物产量的重要肥料，使得秸秆产生量也逐渐增多。据相关数据统计，相较于英美国家的秸秆产生量，我国秸秆资源总量遥遥领先。随着经济不断发展，石化燃料、煤炭成为该阶段农村生活主要燃料供应，再加上受到沤肥场地条件局限，秸秆不再作为薪柴来使用，无控制焚烧、随意丢弃成为当时农村处理秸秆常用的方式[2]。秸秆焚烧对周边环境有着较大的污染影响，并极易引发火灾事故。为解决秸秆资源浪费问题，以及消除秸秆还田技术盲目性应用现象，相关人员就秸秆直接还田与间接还田技术进行深入研究，在研究过程中，主要对秸秆直接还田时间、使用量、粉碎程度和病虫害防治等关键技术指标加以明确，并建议在农作物1年2熟、1年3熟的南方地区做好秸秆直接还田技术推广，平衡南北方地区秸秆还田技术发展程度。另外，从秸秆还田技术应用与研究效果来看，秸秆直接还田技术也从原有的人工还田与小型机械设备还田方式逐渐转向为大型机械设备秸秆还田的技术应用模式，在一定程度上有效提升了秸秆还田技术应用的实效性。

沤肥还田、堆肥还田等初期阶段主要应用的秸秆还田技术方式也逐渐向过腹还田、生物催腐还田的技术方式转变，将现有秸秆资源充分利用，以增强秸秆还田技术应用环保性、简便性为原则，实现有效促进农作物产量提高的同时，也为后期秸秆还田技术创新发展打下了坚实的基础。此外，粉碎还田、高茬还田及覆盖还田等仍是该阶段主要应用的秸秆直接还田技术，农业生产机械化水平不断提高，诸多类型的机械设备被融入到秸秆还田技术研究中，其目的是进一步优化秸秆直接还田技术应用流程，促进作业效率提升，从根本上减少人力资源投入。

1.2.2 秸秆还田技术应用要点

经济与科学技术不断发展和进步，为该阶段的秸秆还田技术完善及明确关键技术指标等创建了十分有利的条件，不仅进一步提高了秸秆还田技术应用水平，其中各类型机械设备的使用，有效提升作业效率的同时，也起到了降低人力成本投入的作用。演变第二阶段的秸秆还田技术应用要点，主要涉及到以下2个方面：

第一，秸秆直接还田技术。①粉碎还田。将农作物的秸秆直接通过相应机械设备进行粉碎，借助旋耕机在土壤中翻入被粉碎处理后的秸秆。其中部分专用机械设备可以满足秸秆粉碎、翻压、灭茬及旋耕等操作工艺一次性完成这一要求。该类型机械设备在玉米、水稻这一类种植规模较大的农作物秸秆还田技术应用过程中有着良好表现。粉碎还田技术能够将土壤中所存在的微生物充分利用，改善土壤肥力条件，实现农作物种植增长增效目标。真正做到“以田养田”的秸秆直接还田技术高质量应用，在一定程度上也有利于加强对周边生态环境的保护，从而构建稳定且高产的新型农业生产体系。②高茬还田。在水稻成熟阶段，采用全量还田方式，将距离地面30 cm高度的秸秆进行粉碎，并要做到机械粉碎一次性全量还田[3]。③覆盖还田。待农作物收获完成后，在土壤表面覆盖秸秆，若种植面积较小，可选择以人工整株的方式来完成作物秸秆倒茬覆盖处理。相较于其他类型的秸秆还田技术，覆盖还田能够有效增强土壤对外界因素的抵抗能力，创建良好的土壤环境，同时满足保水保墒需求。

第二，秸秆间接还田技术。①堆肥还田。相较于初期阶段的沤肥还田、堆肥还田技术，该阶段的堆肥还田技术在实际应用过程中，利用作物秸秆，并对其进行堆置处理，所产生的纤维素酶能够加快作物秸秆转化成有机肥的速度，提升作业效率。②过腹还田。对收割完成的秸秆进行青贮、氨化等工艺处理，并与喂养家畜的饲料进行混合，将获得的家畜粪便作为肥料并在土壤中施入。饲用价值较低的小麦、棉花秸秆不适宜该项技术的应用。③烧灰还田。将收割完成后的作物秸秆在田间放置，以直接点燃或者辅助燃料点燃的方式完成烧灰还田处理，此项技术可以满足将秸秆在土壤中全部翻入要求，但秸秆燃烧的过程中所产生的气体，将对大气环境造成污染影响，且威胁人体健康，以及存在火灾隐患；所以相关部门严令禁止焚烧秸秆。

1.3 秸秆还田技术演变第三阶段

1.3.1 技术特点

21世纪初期，由于各类型肥料施用量未得到严格把控，导致土壤板结酸化、土壤结构被破坏及土壤肥力下降等问题愈加突出，致使这一阶段我国面临着严峻的粮食安全形势。秸秆还田技术的合理应用，不仅能够有效解决上述问题，同时使得秸秆资源得到充分利用。随着培肥措施在农业生产中深入推广，并在先进科技手段支持下，研究出炭化还田技术，能够起到对土壤中含有的碳素进行封存的作用。

1.3.2 秸秆还田技术应用要点

秸秆还田技术演变第三阶段，由于受到外部多方因素影响，使得土地资源出现较为严重的污染问题，与农业种植技术应用不合理、肥料随意滥用等有着一定关系，因此，该阶段的秸秆还田技术发展注重与其他先进技术相互融合，其目的是改善当前土壤结构、增强土壤肥力，尽可能避免大量焚烧秸秆，将其最大化利用，将秸秆还田技术应用价值最大程度显现。该阶段秸秆还田技术应用要点，主要涉及到以下几个方面。

第一，秸秆直接还田技术。①粉碎还田。利用机械设备完成作物收获与秸秆粉碎处理，并以机械化方式将粉碎处理后的秸秆在田中均匀施撒，再进行旋耕或深翻还田[4]。②高茬还田。基于机械化方式收割作物，作物留茬高度不应低于35 cm，其中水稻作物留茬高度不应超过20 cm。对下一季作物进行播种时，玉米季小麦秸秆可选用旋耕或深翻等方式进行还田处理。③覆盖还田则是在农田表面直接覆盖被粉碎后的秸秆即可。④埋沟还田。待作物收获完成后，通过开沟机在农田指定位置开挖用于填埋秸秆的坑沟，并将粉碎处理后的秸秆在开挖好的沟中进行填埋，同时做好与上一季作物秸秆填埋的间隔处理措施，该项技术可重复利用，既能满足作物秸秆全量还田需求，又能做到田块一次性深耕。

第二，秸秆间接还田技术。①过腹还田。基于“种养相互结合”理念，将转化成家畜粪便的秸秆与重金属、抗生素一同在田间施入，但容易造成土地资源污染，威胁食品安全。②堆肥还田。秸秆腐熟剂的质量好坏直接影响着堆肥还田技术的应用效果，通过使用秸秆腐熟剂，能够有效加快作物秸秆降解，并为微生物繁殖提供所需养分，同时能达到增强土壤肥力的作用效果，是现今阶段在农业生产中主要推广的秸秆间接还田技术[5]。

2 秸秆还田技术未来发展趋势

通过对秸秆还田技术的培肥效果研究情况进行分析，研究方向仍是以土壤的生物性、化学性及物理性等方面为主，并未深入研究此项技术应用过程中所产生的有毒物质对土壤产生的负面影响，以及不同类型农作物秸秆还田技术应用与土壤养分供应、作物养分吸收程度之间密切联系等，正是因我国农作物种类丰富，使得秸秆理化性质各不相同，再加上地域环境因素，继而对秸秆还田技术及配套设备的要求有一定差异。

基于此，秸秆还田技术未来发展，除了需要重点解决上述存在的问题以外，也要兼顾秸秆还田技术适用范围的扩展，并完善现有机械设备功能，其目的为提高设备作业效率，减少能源消耗，将秸秆还田技术应用价值、推广价值最大程度上发挥。此外，注重符合秸秆还田技术特点的栽培技术研究与发展，发挥二者协同作用，有效改善土壤结构、增强土壤肥力的同时，也能提高农业生产质量，实现提质增效目标，积极促进我国农业生态化发展，增加农民收入，构建我国农业发展新格局。

3 结束语

在农业生产中合理应用秸秆还田技术，不仅有利于积极推动我国农业可持续发展，也有利于实现农作物大幅度增产目标。初期阶段的秸秆还田技术由于受到国家政策、农业生产条件等因素影响，虽然应用成效相对明显，但仍存在诸多技术应用局限，随着科学技术水平提高，使得秸秆还田技术得到一定优化，工艺处理流程更加便捷化、高效化，有效解决了实际应用中各种局限问题，全面推进我国农业现代化、机械化发展。