秸秆深还技术模式研究取得新突破

秸秆深还技术模式研究

窦森†¹ 陈光²  关松¹  靳亚双³   任晓冬⁴   王忠强⁵    崔俊涛¹

（1吉林农业大学资源与环境学院，长春 130118；2吉林农业大学生命科学学院，长春 130118；3 吉林省榆树市恩育乡农机站，榆树 130402；4 吉林大学生命科学学院, 长春,130023；5东北师范大学地理科学学院，长春,130024）

摘要：为秸秆产量过大，利用量不足，留在地里覆盖影响翌年种地及农民焚烧秸秆影响环境等问题，研究出将秸秆深埋于土壤亚表层中，即“秸秆深还”。秸秆深还包括“富集深还”和“翻压深还”2种模式，前者为年年都能深层归还的可持续模式，后者应与免耕覆盖配合使用或作为应急模式使用。富集深还模式将站立或卧倒的整株秸杆粉碎还入开好的深沟内，也可以将玉米收获机械抛撒在地表的秸秆拣拾起来进一步粉碎还入开好的深沟内。开沟深还的优点是土层顺序不变，并可富集秸秆2倍为秸秆产量过大，利用量不足，留在地里覆盖影响翌年种地及农民焚烧秸秆影响环境等问题，研究出将秸秆深埋于土壤亚表层中，即“秸秆深还”。秸秆深还包括“富集深还”和“翻压深还”2种模式，前者为年年都能深层归还的可持续模式，后者应与免耕覆盖配合使用或作为应急模式使用。富集深还模式将站立或卧倒的整株秸杆粉碎还入开好的深沟内，也可以将玉米收获机械抛撒在地表的秸秆拣拾起来进一步粉碎还入开好的深沟内。开沟深还的优点是土层顺序不变，并可富集秸秆2-3倍，达到连年条带轮耕深还的目的。翻压深还是用大型翻地机具将玉米收获机械抛撒在地表的秸秆，按“开沟倍量隔垄”和“全量垄对垄”方式翻入土壤来培肥地力。乃至3倍，达到连年条带轮耕深还的目的。翻压深还是用大型翻地机具将玉米收获机械抛撒在地表的秸秆，按“开沟倍量隔垄”和“全量垄对垄”方式翻入土壤来培肥地力。

   秸秆还田是“给秸秆找婆家，让土壤有饭吃”的最简单、最有效方式；也是当下利用秸秆潜力最大、能“兜底”的方式。但现行的秸秆还田，分为两种形式：一是地表覆盖，二是粉碎浅施。前者引起种地表层温度低、过分依赖农药，而且无法打破犁底层，对提升土壤有机质作用不大（冒气与冒烟都不利于土壤固碳）；后者处理费工、种地“漏风”，农民不喜欢而难于推广。因此，现行的秸秆还田模式必须创新。为此，吉林农业大学窦森教授团队通过近10年的研究，提出了秸秆深还与土壤亚表层培肥的概念和技术模式。

1 秸秆深还概念

     把秸秆资源化与土壤培肥结合起来，将玉米秸秆通过机械化手段施入土壤亚表层（20-40cm），这就是 “秸秆深还”（Corn stover deepincorporation， CSDI）。这在国内外都是创新，既不影响种地，又解决了土壤亚表层长期“饥饿”需要培肥的问题。同时也解决当前秸秆焚烧的燃眉之急。

 2 秸秆深还技术模式

包括“条带轮耕开沟富集深还”(简称“富集深还”)和“翻压深还”2种模式。

2.1 富集深还

    富集深还是吉林农业大学窦森教授团队新近推出的一项集耕作、施肥、高产栽培于一体的机械化秸秆深还土壤培肥综合技术。该项技术的作业要求条件较宽，既可以将站立或卧倒的整株秸杆粉碎还入开好的深沟内，也可以将玉米收获机械抛撒在地表的秸秆拣拾起来进一步粉碎还入开好的深沟内。开沟深还的优点是土层顺序不变，并可富集秸秆2倍乃至3倍，达到连年条带轮耕深还的目的。

    具体模式如下：将准备进行秸秆还田的地块以4垄为单元规划为2份或者3份，将其中的1份深开2个沟，与其余1份或2份的秸秆一起集中还于沟内，翌年秋季在未开沟的条带再开2个沟，与上年开沟条带和本年未开沟条带的秸秆一起富集深还到本年开好的沟内，如此轮回，保证秸秆年年都能深层归还，达到长期培肥土壤的目的，分成3份的富集还田，3年轮回1次，也称之为“3:1富集深还”；分成2份的2年轮回1次，也称为“2:1富集深还”。

    （1）3:1富集深还（3年轮还模式）

     将12垄（行）玉米分为4垄（行）一带的3个条带，第一年将12垄的秸秆回填到第一条带2个沟内（相当于4根垄）；第二年将12垄秸秆的回填到第二条带2个沟内；第三年将12垄的秸秆回填到第三条带2个沟内，每年配肥合垄后形成2个大垄双行的垄台或宽窄行，3年1个周期。

  （2）2:1富集深还（2年轮还模式）

    将8垄（行）玉米分为4垄（行）1带的2个条带，第一年将8垄的秸秆回填到第一条带2个沟内（相当于4根垄）；第二年将8垄秸秆的回填到第二条带2个沟内，每年配肥合垄后形成2个大垄双行的垄台或宽窄行平作，2年1个周期。

2.2 翻压深还

    是用大型机具将玉米收获机械抛撒在地表的秸秆，按“开沟倍量隔垄”和“全量垄对垄”方式翻入土壤来培肥地力。前者称为“倍量翻压深还”，也是吉林农业大学新近研制出来的，不仅秸秆翻压质量好，而且还有利于与大垄双行或宽窄行平作栽培模式衔接；后者称为“全量翻压深还”，属于传统的翻压方式。这2种翻压模式，优点是作业简单；缺点第二年不能连续翻压，应与免耕覆盖配合使用或作为应急模式使用，也适用于秸秆隔1-2年还田的地区（如期间有秸秆打包异地利用的情形）。                            

    （1）倍量翻压深还（开沟隔垄模式）

    将2垄（行）的秸秆用秸秆收集器集中于1个沟内，隔垄循环翻压，一次完成作业。配肥后按大垄双行或宽窄行平作。

（2） 全量翻压深还（垄对垄模式）

   以秋翻地的形式（但比秋翻地深），将秸秆一垄对一垄的翻压在土壤中，一次完成作业。配肥后垄作、平作均可。 

3  秸秆深还的效果

原来人们担心秸秆深还可能引起第二年玉米产量降低,但在榆树黑土区玉米产量可以达到10吨以上，比传统耕作高5%左右。辽宁省和吉林农业大学的试验也表明，秸秆深还对玉米产量没有不良影响^[12,28-29]。秸秆深还的改土效果很明显，一般土层厚度增加，土壤容重、水分和结构状况等物理性质有所改善^{[14-20,28-29,31]}。秸秆深还可促使土壤亚表层土壤有机碳含量增加，增加胡敏酸、富里酸和胡敏素的数量^{[3-6,13,23-25]}。秸秆深还对腐殖质结构特征没有产生不良影响，对有些指标（如H/C、亲水性）还有改善作用，促使黑土胡敏酸结构简单化 ^[3，5,22]。

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此文将刊发在吉林农业大学学报2016年第5期上