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玉米秸秆机械化还田小麦生产实验分析与探究

0引言
随着农村经济的发展和农业机械化程度的提高，曾是农家一宝的秸秆作为饲料的消耗量越来越少。收种时节，农民为了及时腾茬整地，焚烧秸秆现象时常发生，浓烟滚滚，铺天盖地，造成环境严重污染，公路运输堵塞，烧坏路边林木及田间路渠，严重影响了人民的正常生活，破坏了人民赖以生存的生态环境，已成为一大社会公害。解决禁烧、为秸秆寻找出路已是当务之急。目前，消化秸秆的方式有两种：一种是秸秆过腹还田。秸秆需经割、捆、运、铡、氨化处理等多道工序，作为畜牧业饲料，过腹后将畜粪施入地中。此法费时、费功，加工畜量有限，很难实现规模化消化秸秆。另一种是机械化秸秆还田。秸秆来源于自然，经机械化切碎回归土壤，不但有效地补充了土壤肥力，改善了土壤结构，解决了目前化肥施用量过多带来的不良后果；而且省时、省工，为大面积解决秸秆“过剩”创造了条件。
究起机械化秸秆还田这一农机化新技术，对农作物生长期的影响程°如何。，我们于2011年一2012年开展了玉米秸秆机械化还田小麦生产对比性示范实验，跟踪调查了小麦生长、发育、收成的全过程。
1 基本情况
1.1 地点
示范实验地点位于汝阳县城关镇云梦村刘新立责任田，面积为231×9.6m2，其中231×4.8m2进行秸秆还田（以下简称还田区）；另一半玉米秸秆不予还田（以下简称对照区）．
1.2 前茬作物
前茬作物为玉米，品种为农大108，亩产量400kg。在田间管理中，曾亩施玉米专用肥70kg。 ．
1.3 基础肥力
示范实验区土壤为洪积壤质褐土，质地中壤偏粘。土壤基础肥力经测定化验，其主要指标为：PH值7.55、有机质3.2lg/Kg、全氮0.39g/Kg、速效N24mg/kg、速效P7mg/kg、速效K15lmg/kg。
2 处理及操作
2.1 技术工艺路线
示范实验采用大区对比方法，确定16个苗情调查及测算样点，其中还田区和对照区各8个，其技术工艺路线图如下：

还田区 玉米秸秆机械化还田
基础肥力测定 施入底肥 耕整 播种
对照区 玉米秸秆刹割后移出地铁

苗情调查 成穗率调查 估产 机械收获 实产 肥力测定
田间管理
苗情调查 成穗率调查 估产 机械收获 实产 肥力测定

2.2 机具选择
上海一5 0型拖拉机2台，千里牛—10IA手扶拖拉机1台，4J - 150型秸秆还田机1台，IGQN一180旋耕机1台，2BJM-2(5)播种机l台，东方红一世纪星联合收割机1台。
2.3 秸杆处理方法
对还田区玉米秸秆采用上海一5 0型拖拉机配4J一150型秸杆还田机直接还田。对对照区的玉米秸秆刹割后移出地块，其它农艺措施同还田区一样进行处理。
2.4 秸杆还田量及效果
玉米秸秆在含水率69.4%的情况下进行机械还田，亩均还田玉米秸秆湿重977.4kg、干重298.5kg。还田后的玉米秸秆70%以上呈5～1 0cm长的柔丝状，总体上看还田效果较好。
2.5 施肥及耕作
示范实验区均匀撒施碳酸氢铵、过磷酸钙作为底肥，其中碳酸氢铵亩施入量52.9kg、过磷酸钙亩施入量34.4kg。施入底肥后，遂用上海一50型拖拉机配IQN - 180旋耕机旋耕2遍，旋耕深°在3～15cm之间。接着用手工工具“十字”耙平整土地，打好田畦。
2.6 播种
小麦品种为“温2540”。于2011年10月28日用千里牛—10IA手扶拖拉机带2BJM-2(5)播种机播种，亩播量为11kg。
2.7 田间管理
2011年12月28日用喷洒盖阔除草剂，亩用量1.8g。2012年3月3日中耕一次。分别于2012年2月28日、3月21日、4月5日和5月10日对示范实验区进行灌溉浇水。5月2日喷洒天丰素，亩用量8毫升。
3 苗情分析
3.1 基本苗调查（见表1）
还田区基本苗16.4万株／亩，比对照区的20.1万株／亩低出18.4%。这主要是还田区秸秆翻埋土壤后，少部分土壤被架空，影响了种子的发芽率。
3.2 冬、春季苗情调查（见表1）
单株分蘖、大分蘖、次生根、主茎叶龄和株高等指标，还田区比对照区在冬季时分别高出0.5个、0.1个、0.9条／株、0.3片和2.5cm。在春季时分别高出1.1个、0.1个、1.1条／株、0.3片和2.1cm。这是因为秸秆还田后，经过一段时间的腐解，提高了土壤速效磷含量，改善了土壤物理性状，增强了蓄水保墒能力，促进了麦苗的生长发育。
表1 苗情比较表
处理
基本苗
(万/亩)
群体
(万/亩)
单株分蘖
(个)
大分蘖
(个)
次生根
(条/株)
主茎叶龄
（片）
株高
（cm）
调查日期
（日/月）
冬 季
还田
区
16.4
67.2
4.1
2.2
5.4
6.6
21.1
20/12
对照区
20.1
72.4
3.6
2.1
4.5
6.3
18.6
20/12
春 季
还田区
16.4
96.8
5.9
4.0
16.8
7.6
26.5
15/3
对照区
20.1
96.5
4.8
3.9
15.7
7.3
24.4
15/3

4 产量结果分析
4.1 成穗率（见表2）
秸秆还田区单株成穗2.15个，比对照区的1.65个高出30.3%。还田区单株成穗分别占冬季和春季单株分蘖的52.4%和36. 4%，而对照区仅为45.8%和34.4%；还田区单株成穗分别占冬季和春季大分蘖的97.7%和53.8%，对照区则为78.6%和42.3%。从单株成穗分蘖情况看：还田区均比对照区高。这主要是经浇灌，土壤中的秸秆进一步得到腐解，提高了土壤地温，增加了有机质含量，为小麦后期生长提供了充足肥源。
4.2 产量调查（见表2）
按照成产三因素的85%折算，还田区亩穗数35.3万株、穗粒数30.4个、千粒重41.2g，亩产小麦应为375.8kg。对照区亩穗数33.1万株、穗粒数30.5个、千粒重39.9g，亩产小麦应为342.4kg。还田区比对照区小麦亩增产33.4kg，增产率达9.8%。
表2 产量结果
处理
穗数
(万株))
穗粒数
（个）
千粒重
（克）
产量
(公斤/亩)
实产（公斤/亩）
单株成穗
（个）
湿重
干重
还田区
35.3
30.4
41.2
375.8
442.7
378.5
2.15
对照区
33.1
30.4
39.9
342.4
409.0
345.6
1.65
4.3 实产结果
2012年6月9日，用东方红—世纪凤联合机对示范实验区小麦实施机收，还田区小麦产湿重442.7kg，对照区小麦亩产湿重为409kg。随机分别取10kg籽粒风干后称重，还田区为8.55kg，对照区为8.45kg。以水折算干重，还田区小麦实产为378.5kg／亩，对照区小麦实产为345.6kg／亩，还田区小麦比对照区小麦亩增产32.9kg，增产率达9.5%。这是因为秸秆还田腐解后，为土壤补充了农作物生长发育所必需的氮、磷、钾、镁、钙、硫、有机质等多种养份，促进了农作物根系发达，籽粒包满，从而实现了增产。
4.4 调查与实产比较
还田区和对照区的调查结果均比实产低。其中还田区低2.7kg／亩，对照区低3.2kg／亩。
5 肥力分析
5.1 土壤养份变化（见表3）
小麦收获后一分区采取土壤样品进行化验测定。还田区养份含量为：有机质3.48g/Kg、全氮0.42g/kg、速效N35mg/kg、速效P10mg/kg、速效K169mg/kg，较基础分别增加了0.27g/kg、0.03g/kg、11mg/kg、3mg/kg和18mg/kg。对照区养份含量较基础的速效N增加4mg/kg、速效P持平，而有机质、全氨和速效K分别减少了0.01g/kg、0.01g/kg和4mg/kg。从以上可以看出：秸秆还田后，补充了土壤中氮、磷、钾元素，培肥了地力。
表3 土壤养份变化表
项 目
有机质
(g/kg)
全氨
（g/kg）
速效N
（mg/kg）
速效P
（mg/kg）
速效K
（mg/kg）
基础
3.21
0.39
24
7
151
还田区
3.48
0.42
35
10
169
对照区
3.20
0.38
28
7
147
5.2 秸杆养份含量
秸秆是丰富的肥料资源。据资料，秸秆中有机质含量平均为l 5%左右，湿玉米秸秆中含氮量0.61%、含磷量0.27%、含钾量2.28%。示范实验区还田玉米秸秆湿重997.4kg／亩，相当于亩增施3200kg土杂肥的有机质含量，含氮、磷、钾相当于亩增施15kg碳酸氢铵，8kg过磷酸钙和6.1kg硫酸钾。
6 效益分析
6.1 经济效益
秸秆还田后，增加了土壤有机质含量，使土壤养份结构趋于合理，且容重降低，土质疏松。不仅改善了土壤保水、吸水、保温等性状；而且提高了土壤自身调节水、肥、温、气的能力，为农作物的生长发育提供了良好充足的条件。示范实验表明：在同等条件下亩增产小麦32.9kg，增产率达9.5%。若每kg小麦按现时市场价格1.5元计算，每亩可增加收入49.4元。与此同时，每亩可节约碳酸氢铵15kg、过磷酸钙8kg、硫酸钾6.1kg。按现行农资碳酸氮铵0.5元／kg、过磷酸钙0.36元／kg、硫酸钾1元／kg的价格计算，每亩减少化肥投入16.4 8元。折去机械还田20元／亩的成本费，每亩实际增加纯收入45.88元。
6.2 社会效益
（1）环保。机械化秸秆还田技术既解决了目前入力难以实施秸秆还田的困难，又解决了大量秸秆的出路问题。减轻了各级政府对禁烧工作的压力，避免了秸秆因废弃腐烂和焚烧造成的大气、河流等环境污染。
（2）提高工效，改善劳动强°。机械化秸秆还田技术较传统的沤制还田省去了砍、运、铡、沤、翻、撒等多道工序，大大提高了工效，减轻了劳动强度，为争农时、创季节创造了条件。据测算，机械化秸秆还田的作业成本仅为人工还田作业成本的1/4，而工效则提高了40～120倍。
7 结论与建议
7.1 结论
（1）选择最佳还田期。玉米成熟后，连苞叶一起摘下，趁青时还田。这是因为此时秸秆含水率较高，容易粉碎，还田效果较好。
（2）深耕翻埋、耙透镇实。秸秆还田后极易造成土壤架空，通过深耕镇实使其消除，从而为播种创条件。在通常条件下，还田后的播种量应比未还田的播种量俏高一点。
（3）及时补充水份。秸秆在土壤中腐解的同时，需要大量的水份，如不及时灌溉，不仅秸杆腐解缓慢，而且还会与农作物争水，造成减产。因此，还田后的地块应定期进行浇灌。
（4）适当减少化肥施入量。实验表明：秸秆还田后不仅改善了土壤结构，提高了地温，而且相当于每亩增施3200kg农家肥、15kg碳酸氢铵、8kg过磷酸钙、6.1kg硫酸钾。在一般情况下，秸杆还田的地块，每亩配施碳酸氢铵量在20～40kg为宜，或亩配施尿素10～15kg加过磷酸钙5～10kg。
（5）经济效益和社会效益显著。秸秆还田不仅培肥了地力，也是可持续性农业发展发的一大突破，利国利民，且小麦亩增效45.88元。
7.2 建议
秸秆机械化还田技术的应用，不仅实现了农业增产增收，而且化解了加快农业发展与保护资源、环境之间的矛盾。同时，机械化还田也是对传统耕作模式的一场技术革命，改变传统，需要反复宣传，耐心示范讲解，坚持数年，方能取得成效。如豫西地区汝阳县，虽经5年的努力，秸秆还田机具才发展到39台（套，年完成秸秆还田面积1万亩，仅占玉米播种面积14万亩的7.1%。究其原因是：秸秆还田涉及面广，技术宣传示范不到位，农民传统意识强、认识上不去。为使这一农机化新技术尽快转化为生产力，建议政府立项，借农业机械购置补贴资金的有利时机，鼓励农民购置秸秆还田机具，建立具有一定规模的机械化秸秆还田基地，以点带面，辐射全县，用3～5年的时间实现机械化秸秆还田跨越式的发展。
示范实验主持人： 吴战功
示范实验参与人员:袁红让 吴战功 逯怀森 刘国强 张万里
郑杏芬 熊小峰 李青峰 王秋义 席东安

（此文作于2012年7月）