蔬菜秸秆还田技术的创新研究

文丨高淼 陈清 樊旭东 杨亿

通过秸秆粉碎机和翻堆机覆土埋压的方式进行蔬菜秸秆还田

据国家统计局数据，近10 年我国蔬菜产量由2013 年的63197.98 万吨增加到2022 年的79997.22 万吨，增长约26.58%。蔬菜秸秆中含有大量的微量元素、纤维素、木质素、蛋白质等，随意倾倒和堆积不仅导致了资源的浪费，并且变质后的秸秆还会造成严重的环境污染，对居民的生活质量、身体健康以及蔬菜产业的持续发展产生不利的影响。因此，如何处理和利用蔬菜秸秆已经成为蔬菜产业发展中的重要议题。

蔬菜秸秆还田（straw returning to field）指将蔬菜秸秆就地粉碎（切碎），通过旋耕、深翻等农艺措施将秸秆归还农田，是蔬菜秸秆处理利用的最直接、最简单的方式。蔬菜秸秆还田作为一种可持续的农业生产方式，具有提高土壤质量、减少化肥使用、缓解秸秆处理难题、促进农业循环发展、减少环境污染以及推动农村产业结构调整等多方面的重要意义。因此，加强对“蔬菜秸秆还田”的研究和推广，可以有效地促进后续农村产业结构调整和农业现代化的发展，对于实现农业的绿色可持续发展具有重要的现实意义。

一、蔬菜秸秆还田技术研发及其对土壤、作物和环境的影响

蔬菜秸秆还田的传统方式是将蔬菜秸秆直接还田，这样的方法操作简单，却有着诸多的弊端。例如，蔬菜秸秆一旦腐烂，其自身可能携带大量的病原菌，从而引发后续作物的病虫害。此外，传统的还田方式仅依赖于天然的腐解，秸秆处理过程中存在周期长、效率低等问题。因此，蔬菜秸秆还田的具体实施还在研究与优化中。

蔬菜秸秆的粉碎主要通过秸秆粉碎机和翻堆机覆土埋压的方式进行，具有操作简单、处理量大、适应性好、投入成本和运行成本较低等优点，便于基层人员操作掌握，已成为常见的还田处理模式。但是，有的秸秆在粉碎和直接翻堆后依旧存在降解效率低的问题，因此在还田过程中加入秸秆腐熟菌剂对于加快蔬菜秸秆的降解效率和防治病虫害均具有重要意义。有实验表明，通过在番茄秸秆还田过程中加入腐熟菌剂，可以有效改善土壤微生物数量比例，增加土壤速效养分和有机质含量，从而促进番茄植株的生长。同时，这一操作也可以增加坐果数，进一步提高番茄产量。除此之外，研究者们还尝试了很多用以提高还田效果的其他方式，例如，在番茄连作土壤中加入大蒜或洋葱蔬菜剩余物调节土壤微生物群落结构； 采用秸秆腐熟菌剂和有机肥结合还田的形式培肥土壤； 使用化学添加剂对蔬菜秸秆进行处理，促进有机质的释放和转化等。

蔬菜秸秆还田是一种有机质和养分的归还过程，有助于减少土壤侵蚀，减缓化肥中氮磷等养分的释放速度，降低农田养分流失，减少肥料的使用。另外，蔬菜秸秆的还田一定程度上保障了土壤结构，有效防止了雨水的冲刷，减少了土壤温度的波动，促进了土壤微生物的活动。

蔬菜秸秆还田可以有效提高作物产量。研究表明，蔬菜秸秆还田对于甜瓜、番茄、菜豆等作物的产量都有比较明显的积极作用。蔬菜秸秆还田减少了化肥和农药的施用量，可以提高作物的抗病和抗逆能力，从而大大减少蔬菜的病虫害。此外，蔬菜秸秆的还田不仅增加了土壤的生物活性，还可以改善农产品的质量和口感。

蔬菜秸秆还田可以帮助人们减少对化肥的依赖，降低农业生产成本，并减少化肥使用带来的环境污染和资源消耗。通过蔬菜秸秆还田，农业废弃物得到了回收利用，实现了资源的高效利用和能源的节约。焚烧秸秆会带来大量有害气体，如二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物等，用蔬菜秸秆还田代替焚烧可以有效降低焚烧对空气质量的影响。此外，蔬菜秸秆还田还可以减少土壤养分的流失，防止农药、化肥等农业投入品对地下水的渗入，减轻水环境污染。

二、蔬菜秸秆还田技术流程

基于蔬菜秸秆还田的研究成果，针对蔬菜秸秆还田技术流程，相关部门先后出台了多个标准，例如农业农村部的《设施果菜秸秆原位还田技术规程NY/T 3850-2021》《山东省的设施蔬菜秸秆还田技术规程DB37T 4107-2020》《甘肃省的蔬菜废弃物还田技术规程DB62/T2918-2018》等。

（一）设施蔬菜秸秆还田技术流程

设施蔬菜秸秆还田技术操作主要包括：

1.前置处理：蔬菜产品收获后，清除死棵植株、不可分解的塑料绳、滴灌带和废旧地膜等；

2.棚室消毒：于晴天密闭棚室，使用国家登记的杀菌剂和杀虫剂消毒，1～2 天后放风排气；

3.蔬菜秸秆粉碎：用蔬菜秸秆还田机将蔬菜秸秆切碎、灭茬；

4. 撒施秸秆腐熟菌剂： 针对难降解的蔬菜秸秆，将秸秆腐熟菌剂按照使用剂量均匀撒施在粉碎的秸秆上；

5.撒施肥料：根据地力和下茬蔬菜需肥情况，配施有机肥、化肥等；

6.旋耕：撒施秸秆腐熟菌剂和肥料后，立即用旋耕机翻耕土壤，使蔬菜秸秆、秸秆腐熟菌剂、肥料和土壤混匀；

7.覆膜闷棚：浇透水，覆盖地膜，密闭设施，使室内气温达到60 度以上，10 厘米土层温度达到55度以上，高温时间达15 天以上；

8.二次旋耕：闷棚结束后，棚室放风2 天～3天，揭除塑料地膜，进行二次旋耕。

（二）露地蔬菜秸秆还田技术流程

一年种植多茬蔬菜的地区，选择第一茬和中间茬蔬菜秸秆收获后，不整地、不去地膜的进行行间还田；最后一茬蔬菜或者是整地的蔬菜收获后将秸秆直接还田。具体还田技术操作主要包括：

1. 行间还田： 蔬菜产品采收后清除塑料等杂物，将垄上蔬菜秸秆均匀放置于垄两侧的沟渠中，施加生物炭、喷洒杀虫剂和杀菌剂，进行晾晒，种植前将蔬菜秸秆翻埋在沟渠内。

2.直接还田：蔬菜产品采收后清除塑料地膜、布带、塑料等杂物，用旋耕机将蔬菜秸秆粉碎，喷洒杀菌剂，深翻至20～30 厘米土层，有灌溉条件的灌溉一次，加速蔬菜秸秆的腐熟。

三、存在问题与对策建议

蔬菜秸秆还田的操作过程中仍存在许多待解决的问题。蔬菜秸秆的种类很多，不同蔬菜秸秆的含水量，以及有机碳、木质素、纤维素、蛋白质等含量不同，还田的操作规程需要根据当地具体情况进一步细化。有的蔬菜秸秆还田后会导致土壤中的碳氮比例失衡，降低土壤的肥力和保水保肥能力；有的蔬菜秸秆养分含量低，分解过程中会消耗土壤中的氮、磷等养分，容易导致土壤养分流失，进而影响作物的生长，特别是某些害虫的卵可以通过秸秆得以保存并在下一季度大量繁殖，增加了农作物的病虫害发生率。蔬菜秸秆还田的过程中也会不可避免地产生甲醛、氨气等有害物质，挥发到空气中容易对环境造成污染。蔬菜秸秆还田技术还需要农民具备一定的技术知识和操作技巧，但在实际操作中，由于部分农民缺乏相关知识和技术，可能会出现因操作不当导致的问题。

针对上述问题，相关研究人员在实际应用中应大量收集蔬菜秸秆还田的土壤数据，定期进行土壤检测，了解土壤中养分含量变化，根据结果调整秸秆还田的量，最终获得最优还田秸秆量。蔬菜秸秆还田还需要对蔬菜秸秆进行有效处理，如破碎、腐熟处理，例如通过合适的微生物菌剂和有机肥的施加、土壤消毒等措施，以减少病菌和虫害的滋生。针对农民操作不当等问题，可以通过设立镇村收集点、合作社转运点和秸秆还田示范点等方式，让秸秆废弃物得到妥善安置以便于利用，并进行广泛的宣传与实践让蔬菜秸秆还田技术在社会上普及。

设施蔬菜秸秆夏季还田流程图

四、未来的研究发展方向

蔬菜秸秆还田是一种处理蔬菜废弃物、实现资源再利用的技术，英国、美国等发达国家约70%的蔬菜秸秆以还田的方式进行处理。在我国，蔬菜作物秸秆还田技术的应用还处在初期阶段，且应用效果还有待于多方试验的验证，尤其是在蔬菜秸秆还田各步骤完善优化、 处理菌剂的研发及用量的选择，还田后对土壤质量及微生物活性和下茬作物生长的影响等方面。

首先，未来的研究应该着重于探索如何提高秸秆还田的效率和效益，包括优化还田技术和措施，筛选高效秸秆还田微生物菌剂（包括微生物腐熟菌剂、生防菌剂和重塑菌剂等）。其次，还需深入研究秸秆还田对土壤养分、微生物群落和土壤结构的影响，从而更好地发挥秸秆还田的潜力，提高农业生产效率。此外，还可以探索秸秆还田在修复污染土壤、恢复生态功能方面的应用，如通过秸秆还田来减缓重金属的迁移和积累。

随着智能化技术的快速发展，未来可以将智能化技术应用到秸秆还田中。例如，利用无人机和卫星遥感技术实现秸秆还田的监测和管理以便及时调整还田策略，结合互联网技术和大数据分析，实现对秸秆还田过程中关键参数的实时监测和优化，提高还田效率和效益等。最后，秸秆还田处理除了要考虑秸秆种类繁杂、性质各异等特点，还需要明确处理对象所在区域、 秸秆收集的季节性变化及其所具有的土壤、经济、技术等客观条件，综合选定秸秆的处理方法。要针对处理蔬菜秸秆的来源和污染状况进行分级挑选，同时联合其他处理技术进行优势互补，最大化发挥协同效应。