關于秸稈打捆離田對黑土保護影響問題的調研與思考

周腰華,王 瑾,張旭東

(1.遼寧省農業科學院,遼寧 沈陽 110161; 2.遼寧省農業機械化研究所,遼寧 沈陽 110161)

我國農作物秸稈資源豐富。 自我國2016 年啟動秸稈綜合利用項目以來,以秸稈肥料化、飼料化、燃料化、基料化、原料化“五化”利用的秸稈綜合利用方式,在減少秸稈田間焚燒和隨意廢棄導致的環境污染、改善人居環境、增加農民收入、促進農業綠色高質量發展方面發揮著重要作用[1,2],特別是秸稈還田在改善土壤理化性質、增加土壤有機質、促進作物增產方面的生態效益逐步顯現[3],東北地區秸稈還田也是黑土地保護“藏糧于地、藏糧于技”的一項重要舉措。 但是,東北地區秸稈離田利用過程中的秸稈打捆離田導致黑土流失問題不容忽視,有專家測算1 hm2農田每年流失1 t 黑土[4]。 2022 年秋季～2023年春季,筆者先后在沈陽、鐵嶺、盤錦、朝陽、錦州等地開展玉米和水稻秸稈打捆離田導致黑土流失問題調研,深入分析了秸稈離田打捆帶土量以及秸稈打捆離田存在的問題,并針對問題提出相關思路舉措。

1 “十四五”以來遼寧省秸稈打捆離田基本情況

1.1 總體情況

農作物秸稈資源臺賬數據顯示,“十四五”以來,遼寧省秸稈綜合利用率穩定在90%以上。 2021 年,遼寧省秸稈產生量2 667 萬t,可收集量2 387 萬t,秸稈利用量2 194 萬t,秸稈綜合利用率91.92%,其中秸稈“五料化”利用比例分別為:肥料化20.97%、飼料化48.01%、燃料化28.03%、基料化0.72%、原料化2.27%。 2022 年,遼寧省秸稈產生量2 532 萬t,可收集量2 255 萬t,秸稈利用量2 098 萬t,秸稈綜合利用率93.03%,其中秸稈“五料化”利用比例分別為:肥料化24.41%、飼料化46.57%、燃料化26.19%、基料化0.81%、原料化2.02%。

除秸稈直接還田、間接還田的肥料化利用以及秸稈飼料化利用中的秸稈整稈離田外,其他的秸稈飼料化、燃料化、基料化、原料化利用均需秸稈打捆離田,2022 年遼寧省秸稈肥料化利用占比由2021 年的20.97%提升至24.41%,再加上考慮農戶自用部分無需打捆和山區耕地秸稈無法打捆作業,因此可以估計:遼寧省秸稈打捆離田利用量占秸稈可收集量的比例2021 年約為70%,2022 年約為65%。

1.2 秸稈打捆類型

秸稈打捆類型主要分4 種:(1)大圓捆(俗稱大圓包),直徑1.25 m×長1.2 m,約250 kg/捆;(2)小圓捆(俗稱小圓捆),直徑0.7 m×長1.0 m,約30 kg/捆;(3)小方捆(俗稱小方包),長0.80 m×寬0.45 m×高0.35 m,約15 kg/捆;(4)大方捆(俗稱大方包),長1.80～2.00 m,寬1.20 m,高0.90 m,約500 kg/捆。 目前,這4 種秸稈打捆類型中,大圓捆較普遍,秋收后打捆置于地塊中,待土地上凍后需要燃料化利用或其他用途再運輸拉走;而小圓捆或小方捆因為打捆后因重量相對較小容易丟失,田間很少見,較多為秸稈飼料化利用直接田間除塵打捆,這種飼料化利用的秸稈多為小方捆;大方捆在遼寧鐵嶺等地區有作業但數量較少。

1.3 秸稈離田補貼政策

補貼方面,各地政策不同,一般秸稈綜合利用重點縣有相關離田補貼,補貼金額約20 元/667m2,也有部分地區以秸稈利用量進行補貼,補貼金額約40 元/t;其他非秸稈綜合利用重點縣則很少有離田補貼。

2 秸稈打捆帶土量及所帶土處置

根據農業農村部2019 年不同區域主要農作物草谷比和可收集系數推薦值,遼寧省玉米草谷比0.91、收集系數0.893,遼寧省玉米單產按700 kg/667m2計算,則每667m2玉米秸稈產生量為637 kg,可收集量為568.84 kg/667m2。根據實際調研數據,每捆秸稈含土量約10%～15%,則每667m2地每年打捆損失土壤表土約56.88～85.33 kg,土壤容重1.28 g/cm3,那么每年每667m2秸稈離田打捆帶走表土厚度約0.0067～0.0100 mm。 含土量10%～15%的秸稈包主要用于秸稈燃料化和秸稈飼料化,其中燃料利用一般是秸稈打捆直燃,用于電廠直燃發電或秸稈直燃鍋爐取暖,秸稈中的夾帶土在燃燒過程中灰燼部分有結焦現象,目前未見有還田利用處理,只是作為廢棄物堆放,影響環境;飼料化利用需要進一步對秸稈除塵除雜,一般通過揉絲粉碎打捆機械除塵除雜后打捆成小方捆,秸稈打捆所帶土存于除塵后的雜物中,一般飼料加工單位將其作為肥料的原料或直接用于還田,即秸稈打捆飼料化利用中的打捆帶土最后還是回到農田,但除塵增加了秸稈飼料化利用成本。

根據農業農村部2019 年不同區域主要農作物草谷比和可收集系數推薦值,遼寧省水稻草谷比1.10、收集系數0.80,遼寧省水稻單產按600 kg/667m2計算,則每667m2水稻秸稈產生量為660 kg,可收集量為528 kg/667m2,根據實際調研數據,每捆秸稈含土量約5%,則每667m2損失土壤表土約26.40 kg,土壤容重1.28 g/cm3,那么每年每667m2秸稈打捆離田帶走表土厚度約0.0331 mm。 由于水稻收獲季節田間泥濘,作業后車轍很深,導致水稻秸稈收獲方式幾乎都是采用高留茬收獲作業,機收作業后的秸稈拋灑田間,春季多通過泡田后打漿作業還田后再進行插秧作業。

3 秸稈打捆離田對黑土的影響

3.1 秸稈離田打捆帶走表層土破壞土壤肥力

秸稈離田打捆帶著表層土破壞土壤肥力主要表現在以下4 方面:(1)現有的秸稈打捆機械裝置不符合農業機械設計理念,土壤接地比壓嚴重超出農業機械標準要求;(2)秸稈打捆過程中,帶走大量的表層土壤,加速黑土地“變薄、變瘦”,導致肥力明顯下降;(3)盡管采用秸稈打捆作業滿足畜牧養殖業牲畜食用條件,但作業時造成粉塵飛揚,致使土壤表土大量流失,導致環境污染;(4)秸稈大量離田而不能有效還田,導致土壤有機質持續下降、土壤結構逐步惡化,表現為黑土變瘦變硬變薄,黑土區普遍主要依靠大量施用化肥來維持較高產量,地力下降已經成為黑土區糧食進一步增產的瓶頸。

3.2 土壤機械壓實威脅農業可持續發展

秸稈打捆離田過程中,一次田間打捆作業需要秸稈摟行、秸稈打捆、秸稈運輸等不同機械機具進地作業,致使機具多次進地,特別是秸稈打捆離田農機裝備重型化和密集使用更是加劇了壓實土壤面積的擴大和土壤壓實程度的增加,而且東北黑土土壤容重較小面臨的壓實風險更高[5]。 因此,秸稈離田打捆多次作業造成的土壤機械壓實嚴重影響土壤生態,加速黑土地“變硬”,從而影響農作物產量,不僅增加秸稈綜合利用成本,而且對農業可持續發展造成一定程度的威脅。

4 解決秸稈打捆離田導致黑土破壞問題的思路舉措

為了更好開展秸稈綜合利用,在科學合理進行秸稈還田與秸稈離田的同時,切實保護好黑土地這個“大熊貓”,推進“藏糧于地、藏糧于技”,提出以下思路舉措:

4.1 加強頂層設計,科學規劃區域農作物秸稈利用方式

秸稈綜合利用必須遵循因地制宜的指導原則,秸稈還田與秸稈離田應統籌規劃,既要做到科學還田,也要做到科學離田,盡可能減少對黑土耕層的影響。 適宜秸稈還田的地塊應將秸稈留在地里,而對于離田利用的地塊,則提前做好規劃,可通過收割采取高留茬方式減少秸稈離田黑土夾帶量,同時高留茬秸稈可推廣應用保護性耕作還田,兼顧秸稈離田利用與秸稈還田需要,更重要的是減少黑土流失。

4.2 制定離田作業標準,保障秸稈科學合理離田

4.2.1 制定秸稈撿拾打捆離田作業標準

一是制定相應的秸稈離田作業規則,確保進地作業必須保護土壤;二是對秸稈打捆機械制定必要的“接地比壓”約束值,做到進地不傷地,有效減緩土壤機械壓實影響,保護好土壤;三是探索研究大幅度減少機具進地次數的秸稈撿拾作業機,在提高效率的同時減緩土壤機械壓實造成的土壤生態影響,也減少不必要的秸稈儲運場所;四是要根據秸稈青黃貯等方面的需要,采取莖穗兼收等方式可以實現玉米收獲機收獲時確保秸稈不落地,作為秸稈飼料、不接觸土壤,保持秸稈清潔。

4.2.2 安裝平臺監測系統加強秸稈離田作業監管

在秸稈打捆機上安裝秸稈覆蓋率監測系統,并將數據進行實時上傳、存儲,以秸稈覆蓋率進行判定,確保30%以上的秸稈覆蓋率為作業達標,配合農機購置補貼進行約束。

4.2.3 加強農機手的技術培訓和作業監管

農機具的運行好壞、秸稈離田打捆帶走黑土的量與農機手的操作密切相關。 因此,應采取切實可行的方式,通過陽光培訓、高素質農民培訓等方式,提升秸稈綜合利用中的農機手對保護土壤重要意義的認識和熟練操作技術,在秸稈離田打捆作業中逐步實現少帶土甚至不帶土。

4.3 加大保護性耕作技術推廣示范力度,促進黑土地保護

以秸稈覆蓋少免耕技術為核心的保護性耕作技術模式,能有效促進耕地蓄水保墑、培肥土壤、減少風蝕和水蝕、改善土壤生物性狀、穩產高產、節本增效[6]。 因此,特別是東北黑土區應加大保護性耕作技術推廣示范力度,確保播種前農作物秸稈覆蓋率達到30%以上。 現有研究表明,只要秸稈覆蓋到地表的1/3 以上,就可以防止土壤的侵蝕,降低80%的土壤侵蝕量;2/3 以上秸稈覆蓋或全覆蓋,會防止90%～99%的土壤侵蝕量[7];同時,保護性耕作技術能有效減少秸稈離田打捆帶土量,從而減少風蝕水蝕以外因素造成的土壤流失土地退化問題,而且秸稈還田可以增加土壤有機質含量,真正做到防蝕、固沙、蓄水、保墑、穩產增產,保護黑土地。

4.4 因地適宜開展技術創新,在保護黑土地的同時促進秸稈綜合利用

秸稈綜合利用技術的實施使秸稈資源得到了很好利用。 現有秸稈離田打捆機械存在機型落后、打捆帶土量大等不足,現有秸稈離田技術還未全面考慮秸稈打捆離田帶走土壤問題等。 面對現狀,應因地適宜開展技術創新,在保護黑土地的前提下促進秸稈資源化利用。 加大力度研發適宜少帶土或不帶土的農機具,探索新的作業方式提高作業效率減少農業機械進地次數,圍繞收儲運以及秸稈“五化”利用等環節開展深入研究,如秸稈離田后土壤分離還田實現黑土資源循環利用技術研究等,通過創新設備與智能化、創新秸稈綜合利用技術進一步充分有效利用秸稈資源,同時還有效預防土壤機械壓實和秸稈離田打捆帶走表層土等問題,切實保護好黑土地這個“耕地中的大熊貓”。

4.5 加大土壤保護宣傳力度

4.5.1 營造黑土保護良好社會氛圍

黑土地保護與地力恢復有著重要的現實需求,我們必須切實保護好和利用好黑土地。 自然狀態下形成1 cm左右的黑土地土層需要200～400 年,但現實情況是,珍貴的東北黑土地在長期以來土地利用結構不合理、常年連作以及黑土地重利用輕養護等因素影響下,黑土地面臨面積減少、質量下降的挑戰[8],秸稈打捆離田帶走表層土壤,導致黑土流失和土壤理化性狀惡化,加速黑土地耕層“變薄、變瘦”[9];秸稈離田打捆帶走黑土的同時,農機具對土壤壓實情況嚴重,造成土壤板結,影響土壤生物性狀,對糧食生產也會造成不利影響。 因此,應采取多種途徑,通過報紙、電視、網絡等媒體加大土壤保護的宣傳力度,在全社會營造土壤特別是黑土保護的良好氛圍,從國家糧食安全、生態安全和可持續發展角度來保護好利用好黑土地。

4.5.2 切實貫徹落實《中華人民共和國黑土地保護法》

我國首個、也是全球目前唯一一個針對黑土地保護工作的立法《中華人民共和國黑土地保護法》已于2022年8 月1 日正式實施。 保護好好黑土地資源,穩步提升黑土地基礎地力,促進資源可持續利用,維護生態平衡,須切實貫徹執行《中華人民共和國黑土地保護法》,保障國家糧食安全和生態安全。